液压系统设计设计一台专用钻床液压系统.docx
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液压系统设计设计一台专用钻床液压系统
液压系统课程设计
课程题目班级学号姓名
液压传动实训设计
一、液压传动课程设计的目的和要求3..
二、液压传动课程作业的题目和任务3..
三、技术要求5...
四、工况分析6...
五、确定参数，绘图工况7...
六、拟定液压系统原理图9...
七、组成液压元件、附件设计1..1
八、液压系统的技术损失1.3.
九、设计体会1..3.
十、参考文献1..3.
液压传动实训设计
一、液压传动课程设计的目的和要求
一、目的
液压传动课程作业是本课的一个综合实践教学环节，通过该教学环节，要求达到以下三个目的：
1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计的一般方法和步骤；
2、能正确合理的确定执行元件，选用标准液压元件；能熟练的运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的、高效率的液压系统；
3、熟练并运用有关的国家标准、部件标准、设计手册和产品样本等技术资料。
二、要求
1、设计是必须从实际出发，综合考虑使用性、经济性、安全性及操作方便和结构简单。
多设想几种方案进行分析对此后确定最理想的一个；
2、独立完成作业。
设计可以参考同类机械，但必须在深入理解和消化后借鉴，不要简单的抄袭；
3、在完成课程作业的过程中，要随时复习题目中液压元件的工作原理、基本回路及典型液压系统的实例，积极思考，认真完成，不要直接向教师索取答案；
4、在完成课程作业的过程中，希望大家注意深化和扩大自己的知识面，培养独立的工作能力，使自己解决工程问题的能力有所提高。
二、液压传动课程作业的题目和任务
液压传动实训设计
题目：
实际一台专用钻床液压系统（见图1-1）。
此系统应能完成快速进给-工作进给-快速退回-原位停止的工作循环。
设计的原始数据如下：
最大轴向钻削力12000N，动力滑台自重20000N，快速进给行程S1=100mm，工作进给行程S2=50mm，快进和快退速度Vmax=0.1m/s，加减速时间△t≤0.2s，工作进给速度要求无级调速，V2=0.85~16.5mm/s，动力滑台为平导轨，水平放置，摩擦系数s0.1,d0.1（其中fd是动摩擦系数，fs是静摩擦系数）。
要求完成以下工作：
1进行工况分析，绘制工况图；
2拟订液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表；
3计算液压系统，选择标准液压元件。
液压传动实训设计
三、技术要求钻床动力滑台为卧式布置（导轨为水平，其静、动摩擦因数
s0.1,d0.1）用杆固定的单杆液压缸驱动滑台，完成工件且削加工时的进给运动。
滑台由液压与电气配合实现的自动循环要求如图3-0滑台的运动参数和运动参数如下表3-1：
表3-1组合铣床动力滑台的运动参数和动力参数
工况
行程mm
速度mms
时间s
运动部件
重力
GN
铣削负载
FeN
启动制
动时间
ts
快进
100
100
t
20000
0.2
1
工进1
50
0.85~
16.5
t
12000
3.03
工进2
t
3.03
快退
150
100
t
1.5
5
液压传动实训设计
四、工况分析
工作台液压缸外负载计算结果见表3-2，由表3-1和表3-2即可绘制出图如3-3所示液压缸的L-t图和F–t图。
表3-2工作台液压缸为负载计算结果
工况
计算公式
外负载/N
启动
Ffs
2000
加速
GV
FfdGgVtgt
3019
快进
Ffd
2000
工进1
FeFfd
14000
工进2
FeFfd
14000
反向启动
Ffd
2000
加速
GV
FfdGVgt
3019
快退
Ffd
2000
注：
静摩擦负载：
Ffss（GFn）0.1（200000）
2000Ffs=μs;动摩擦负载：
Ffdd（GFn）0.1（200000）2000;惯
性负载：
FiGV20000
0.1
0.21019.37;平均加速度m
2
s.
igt
9.81
液压传动实训设计
五、确定参数，绘图工况参考主机液压执行器常用的设计压力表可知，初选液压缸的设计压力P1=4Mpa。
为了满足工作台快速进给速度相等，并减小液压泵的流量，现将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸的无杆腔与液压缸的有杆腔的有效面积A1与A2应满足A1=2A2。
为了防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定的会有背压。
参考液压执行器的背压力表暂取背压0.6MPa，并取液压缸机械效率＃
ηcm=0.9,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积
按GB/T2348-1993,区标准值D=55mm=5.5cm;因为A1固活塞直径
则液压缸实际有效面积为
液压传动实训设计
2
A12224cm
14D25.524
差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P2，其差值估取pp2p10.5;并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时p0；另外，取快退时的回油压力损失为0.7MpMp。
根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率（表5-1）并绘出其工况图5-2
表5-1液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率
工作阶段
计算公式
负载F/N
回油腔压力p2/MPa
工作腔压力
p1/MPa
输入流量q/（m3/s）
输入功率N/kW
启动
A2P
2000
0.446
快进
加速
pcm
p1A
2500
1.05
0.55
恒速
qAv1;Np1q
2000
0.946
0.446
0.5
223
FA2p2
工
pcm
p1
1A1
36000
0.6
4.2
0.85
34
进
qAv1;Np1q
快
启动
FA1p2
2000
0.446
加速
p1cm
退
p1
A2
2500
0.7
0.63
恒速
qA2v1;Np1q
2000
0.7
0.51
0.45
230
液压传动实训设计
六、拟定液压系统原理图
1、选择液压回路首先选择调速回路：
有工况图可看到，液压系统功率较小，负载为阻力负载且工作中变化小，故采用进口调速阀调节流速回路。
为了防止在孔钻通时负载突然消失引起滑台前冲，给回油路设置背压阀。
由于已选择节流调速回路，故系统必然为开始循环方式。
其次选择有源形式：
系统在快进阶段在工况为差动连接，快退阶段液压有直接回油箱（不经过压力控制阀）。
大流量且持续时间短，而且工进阶段的工况为高压、小流量且时间长（串联了两个压力控制阀）。
最后选择换向阀与速度换接回路：
系统已选定差动连接回路作快速回路，同时考虑到工进→停止→快退时回油流量较大，为保证换向平稳，因此选用三位四通电磁换向阀（O形中位机能）主换向阀并实现
液压传动实训设计
差动连接。
由于本机床对部件终点定位精度要求不高，故采用活动挡块下电气行程开关控制换向阀电磁铁的通断电即可实现自动换向和调速换接。
2.组成液压系统图
在主要会露出选定的基础上,增加一些辅助回路即可组成一个完整的液压系统。
例如：
在液压泵进口处设置一个滤油器；在出口处设置一个压力表开关，以便观测泵的压力等。
经调整理所著称的液压系统
机构简图如图1-2
10
液压传动实训设计
电磁铁动作顺序表
1YA
2YA
3YA
4YA
快进
+
-
+
-
工进1
+
-
-
+
工进2
+
-
-
-
快退
-
+
-
-
停止
-
-
-
-
七、组成液压元件、附件设计
液压泵及其驱动电机的最高工作压力：
由液YA压缸工况图5-2可以差得液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，p1=4.2。
此时缸的输入流量较小，且进油元件较少，故泵至缸间的油路压力损失故取为p0.8Mpa.
PpP1p
∴液压泵的最高工作压力压力
Pmax4.20.85
液压泵的流量：
液压泵的最大供油qp按液压缸的最大输入流量
（0.5dm3s）进行估计。
qpK（q）max（泄漏因素K=1.1）
qp1.10.5dm3s0.55dm3s33Lmin液压泵及其驱动电动机的规格：
有工况图5-2知，最大的功率出现在快退阶段，由表7-1取泵的总
表7-1液压泵的总效率
11
液压传动实训设计
液压泵的类型
齿轮泵
叶片泵
柱塞泵
总效率
0.6～0.8
0.7～0.85
0.8～0.9
效率为ηp=0.8,则所需电机功率为
Pp=ppqp/ηp=0.58kW
选用电动机的型号：
YM型叶片马达根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可算出液压缸的个阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间（表7-2）。
从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定基础。
表7-2液压缸的个阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间
工作
阶段
快进
工进
快退
流量（L/
无杆腔
AqpAq进
433
12.81
10.3
q进0.5
q进33
min）
有杆腔
q进A2q出出A1
10.311.19
24
4.8
q进A2q出
A1
0.511.19
24
0.23
q进A1q出出A2
0.511.19
24
0.23
速度（m/s）
Vqp
A0.258
Vq出
A1
0.5dm3s
24
0.21dm3s
Vq进
A2
33dm3
11.19
0.29dm3s
时间s
tL1t1
1V1
100
0.258
0.39
t2L2
2V2
238.1
L3t33
3V3
5.17
2、液压控制法和液压辅助元件
根据系统工作压力与通过各液压控制阀及各部分辅助元件的最大
12
液压传动实训设计
流量，查产品原件型号规格如表7-3所示。
表7-3专业钻床液压系统控制法和各部分辅助元件的型号规格
序号
名称
通过流量
额定流量
额定压力
额定压降
型号
L/min
L.min
Mpa
Mpa
1
液压泵
0.5/33
6.3
YB1
2
三位四通电磁换向阀
69
100
6.3
0.3
34D0-B10H-T
3
液控单向阀
69
100
6.3
0.2
I-100B
4
行程开关
5
液压缸
30
0.5/33
6.3
DG-J400
6
调速阀
<1
6
6.3
Q-6B
7
两位三通电磁换向阀
69
100
6.3
0.3
23D0-B8C-T
八、液压系统的技术损失
在液压系统中液压油经液压泵及各类液压元件都会液压油或多或少的损失（如进油管道、出油管道、液压缸、液压控制阀等）。
液压油经液压泵带有压力能输出后，不断的经过压缩、膨胀过程会或多会少的产生热量、使得液压元件发生膨胀加大了液压油在液压系统中的损失。
所以应该尽可能减小这类的损失。
九、设计体会
通过这次钻床的液压系统的设计，我学到了许多液压传动的实际中知识。
也体会到了设计一个液压系统的艰难，以及在液压系统的设计过程中应注意的问题。
这对我在以后的工作和学习中有很大的帮助。
十、参考文献
13
液压传动实训设计
液压传动设计手册》上海科学技术出版社
液压传动与控制》西北工业大学出版社
新编液压元件手册》北京理工大学出版机床液压传动》机械工业出版社
14
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