液壓課程設(shè)計

1、目錄目錄 1.廣東工業(yè)大學(xué)機電液綜合設(shè)計項目任務(wù)書廣東工業(yè)大學(xué)機電液綜合設(shè)計項目任務(wù)書 -3 2.摘要摘要-5 3.設(shè)計要求和概述設(shè)計要求和概述-6 3.1設(shè)計內(nèi)容、要求說明-6 3.2液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點：-7 3.3.半自動組合機床液壓系統(tǒng)特點：-7 4液壓系統(tǒng)的工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析-8 4.1工作缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖-8 4.2夾緊缸的負(fù)載 -10 5擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖-11 5.1確定供油方式 -11 5.2調(diào)速方式的選擇 -11 5.3速度換接方式的選擇 -11 5.4夾緊回路的選擇 -11 5.5系統(tǒng)工作原理 -12 5.6電磁鐵動作順序表 -13 6液壓

2、系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件-14 6.1液壓缸主要尺寸的確定 -14 6.2.確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 -16 6.3.液壓閥的選擇 -18 6.4.確定管道尺寸 -19 6.5.液壓油箱容積的確定 -20 7.液壓系統(tǒng)的驗算液壓系統(tǒng)的驗算-21 7.1.壓力損失的驗算 -21 7.2.系統(tǒng)溫升的驗算 -24 8.液壓回路的驗證液壓回路的驗證 -25 9.液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計-27 9.1.液壓集成回路設(shè)計 -27 9.2.液壓集成塊的設(shè)計 -28 9.3.集成塊設(shè)計步驟 -28 9.4.集成塊零件圖的繪制 -28 10. 設(shè)計總結(jié)設(shè)計

3、總結(jié)-30 11. 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)-31 綜合設(shè)計項目任務(wù)書綜合設(shè)計項目任務(wù)書 題目名稱半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生學(xué)院機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 一、設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料 自動夾緊工作臺快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺快退夾具松開手工卸料。 主要工作內(nèi)容： (1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原 理圖及驗證設(shè)計方案；(4) 計算和選擇液壓件；(5) 驗算液壓系統(tǒng)性能；(6) 繪制工作圖 及編制技術(shù)文件。 二、設(shè)計要求與數(shù)據(jù) 工作臺液

4、壓缸負(fù)載力（kn）：fl 夾緊液壓缸負(fù)載力（kn）：fc 工作臺液壓缸移動件重力（kn）：g 夾緊液壓缸移動件重力（n）：gc 工作臺快進(jìn)、快退速度（m/min）：v1=v3 夾緊液壓缸行程（mm）：lc 工作臺工進(jìn)速度（mm/min）：v2 夾緊液壓缸運動時間（s）：tc 工作臺液壓缸快進(jìn)行程（mm）：l1 導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.2 工作臺液壓缸工進(jìn)行程（mm）：l2 導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)：d=0.1 工作臺啟動時間（s）：t=0.5 數(shù)據(jù)表 姓名flfcggcv1v2l1l2lctc 張榮晉27.5kn24kn18kn172n4.5m/min75mm/min450mm90mm25mm2s

5、三、設(shè)計應(yīng)完成的工作 液壓系統(tǒng)工作原理圖（a4） ；零件圖（a3） ；部件裝配圖（a3） ；設(shè)計說明書 1 份。 注：在進(jìn)行零、部件設(shè)計時，集成塊和油箱零、部件可以任選。 四、設(shè)計進(jìn)程安排 序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期 1 (1) 閱讀、研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求， 了解原始數(shù)據(jù)和工作條件； (2) 收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題。 教一 30211.2811.29 2 (1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析； (2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； (3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖及驗證設(shè)計方案 教一 30211.3012.7 3 (1) 計算和選擇液壓件； (2) 驗算液壓系統(tǒng)性能； 宿舍12.812

6、.9 4 (1) 繪制零部件圖； (2) 繪制正式的液壓原理圖。 宿舍12.1012.14 5 (1) 編寫設(shè)計計算說明書； (2) 編寫零部件目錄表。 宿舍12.1512.18 6 整理資料，答辯工 273112.1912.20 五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1李笑 吳冉泉主編， 液壓與氣壓傳動 ，國防工業(yè)出版社，2006 2楊培元 朱福元主編， 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 ，機械工業(yè)出版社，1998 3成大先主編， 機械設(shè)計手冊 （第四版，第四卷） ，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 4雷天覺主編， 新編液壓工程手冊 ，機械工業(yè)出版社，1998 5張利平主編， 液壓與氣壓設(shè)計手冊 ，機械工業(yè)出版社，1

7、997 發(fā)出任務(wù)書日期：2011 年 11 月 28 日 指導(dǎo)教師簽名： 計劃完成日期： 2011 年 11 月 28 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽 章： 主管院長簽章： 摘要摘要 液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動相比， 液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小，傳遞運動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時 速度較穩(wěn)定，液壓傳動容易實現(xiàn)自動化。本次設(shè)計主要針對半自動組合銑床液 壓系統(tǒng)及其有關(guān)裝置設(shè)計，根據(jù)給定條件和需要而設(shè)計的一個液壓系統(tǒng)，對液 壓傳動的基本原理進(jìn)行分析，涉及到集成塊的設(shè)計、必要的計算、分析和驗算， 以及各類元件（尤其閥類元件）的選擇，系統(tǒng)的改進(jìn)方法。 半自動組合銑床液壓

8、系統(tǒng)及其有關(guān)裝置設(shè)計綜合應(yīng)用機械設(shè)計、計算機制 圖、液壓傳動、機械制圖、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程，完成臥式半自動組合機床的液壓 系統(tǒng)的原理設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算、液壓系統(tǒng)的元部件的選擇、液壓集成 油路的設(shè)計、液壓集成塊的設(shè)計等，并繪制了液壓系統(tǒng)的原理圖和集成塊液壓 集成回路圖，利用 ug 繪制了壓力塊的三維立體圖和零件圖。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 液壓 集成塊 液壓閥 工程圖 半自動銑床 設(shè)計要求和概述設(shè)計要求和概述 設(shè)計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料 自動夾緊工作臺快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺快退夾具松開手工卸料。 設(shè)計內(nèi)容、要求說明設(shè)計內(nèi)容、要求說明 液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)設(shè)計

9、 根據(jù)設(shè)備的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理進(jìn)行工況分析，擬定合理、 完善的液壓系統(tǒng)原理圖，需要寫出詳細(xì)的系統(tǒng)工作原理，給出電磁鐵動作順序表。再經(jīng)過 必要的計算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格 型號（或進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計） 、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗算等。 3.1.2. 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓裝置包括集成塊、液壓站等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮元件布局合理、緊湊、美觀、 外連管道少，裝卸、調(diào)試方便，集成塊中的油路盡可能簡單、短、交叉少，加工容易、加 工工作量盡可能少。 3.1.3. 繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書 繪制液壓系統(tǒng)原

10、理圖(系統(tǒng)總油路、集成塊集成回路)、液壓裝置工程圖（集成塊結(jié)構(gòu) 圖、集成塊元件裝配圖） ，圖紙必須按國家標(biāo)準(zhǔn)要求打印，按照老師要求上交一定數(shù)量的圖 紙；編寫設(shè)計說明書。 3.2液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點：液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點： 液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動相比具有以下的 主要優(yōu)點： (1)由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機構(gòu)，這 是比機械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長 驅(qū)動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機等重型工程機 械上，已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便

11、，而且外形美觀大方。 (2)液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體積為電 動機的 12%13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機和電動機的十分 之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至 0.0025n/w(牛/瓦),發(fā)電機和電動機則約為 0.03n/w。 (3)可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào) 速范圍可達(dá) 12000，并可在液壓裝置運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 (4)傳遞運動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。正因為此特點，金屬切削機床中的磨 床傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。 (5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)借助于設(shè)置溢流閥等，同時液壓

12、件能自行潤滑，因 此使用壽命長。 (6)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制 結(jié)合使用時，能很容易地實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。 (7)液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。 半自動組合機床液壓系統(tǒng)特點：半自動組合機床液壓系統(tǒng)特點： 1.采用了限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路，保證了穩(wěn)定的低速運動，有較 好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。 2.采用了限壓式變量泵和液壓缸的差動連接實現(xiàn)快進(jìn)，能量利用合理。 3.采用了三位四通 m 型中位機能的電液換向閥換向，提高了換向平穩(wěn)性，減少了能量 損失。 4液壓系統(tǒng)的工況分析液壓系

13、統(tǒng)的工況分析 4.1工作缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖工作缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖 根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖所示。 速度循環(huán)圖 計算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。 工作機構(gòu)作直線往復(fù)運動時，液壓缸必須克服的外負(fù)載為 (4-1) ifl ffff+= 式中 fl工作負(fù)載 (n)； ff摩擦負(fù)載 (n)； fi慣性負(fù)載 (n)。 （1）工作負(fù)載：工作負(fù)載與機器的工作性質(zhì)有關(guān)，有恒值負(fù)載與變值負(fù)載。工作負(fù)載又可 分為阻力負(fù)載和超越負(fù)載，阻止液壓缸運動的負(fù)載稱為阻力負(fù)載，又稱正值負(fù)載；助 長液壓缸運動的負(fù)載稱為超越負(fù)載，也稱負(fù)值負(fù)載。 (2) 摩擦負(fù)載：摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)工作時所要克服

14、的機械摩擦阻力。對于 機床來說，即導(dǎo)軌的摩擦阻力。啟動時為靜摩擦阻力，可按下式計算： (4-2)( nsfs fgf+= 啟動后變?yōu)閯幽Σ磷枇?，可按下式計算?(4-3)( ndfd fgf+= 式中 g運動部件所受重力 (n)； fn外負(fù)載作用于導(dǎo)軌的正壓力 (n)； ffs 、ffd靜、動摩擦阻力 (n)； s 、d靜、動摩擦系數(shù)。 (3) 慣性負(fù)載 慣性負(fù)載即運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均慣性力可 按下式計算： (4-4) tg g f i = 式中 g重力加速度，g=9.8m/s2； 速度變化量（m/s） ； t啟動或制動時間（s） 。 一般機械可取 t=0.010.5s，

15、對輕載低速運動部件取小值，對重載高速運動部件取 大值，本設(shè)計中取 t=0.5s。 在本設(shè)計中 工作負(fù)載：f fl l=27.5kn=27.5kn 摩擦負(fù)載及慣性負(fù)載： n tg g f ngfgf ngfgf i dd ss 276 605.0 5.4 8.9 18000 1800180001.0)( 3600180002.0)( nfd nfs （4）運動時間： 快進(jìn)： s v l t6 60/5.4 45.0 1 1 1 工進(jìn)： s v l t72 60/075.0 09.0 2 2 2 快退： s v ll t2.7 60/5.4 09.045.0 3 21 3 設(shè)液壓缸的機械效率，則液

16、壓缸推力： 9 . 0= cm f f f cm 11.1 0 根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載： 工作缸負(fù)載列表工作缸負(fù)載列表 持續(xù)時間（s）工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載(n)液壓缸推力(n)行程（mm） 啟動ffs 36004000 0.5 加速+ fd f i f 30763418 6 快進(jìn) fd f72 工進(jìn)+fl fd f 293003255690 反向啟動ffs 36004000 0.5 加速+ fd f i f 30763418 7.2 快退 fd f并畫出如圖所示負(fù)載循環(huán)圖： 4.2夾緊缸的負(fù)載夾緊缸的負(fù)載 工進(jìn)速度：s

17、m t l c c c /0125.0 2 025.0 v 靜摩擦力：ngf cs 4.341722.0 fsg 動摩擦力： ngf cd 2.171721.0 fdg 工進(jìn)時液壓缸推力：n f f gm c c 26667 9.0 24000 0 5擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5.1確定供油方式確定供油方式 考慮到該機床在工作進(jìn)給時負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時負(fù)載較小，速度 較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。現(xiàn)采用帶壓 力反饋的限壓式變量葉片泵。 5.2調(diào)速方式的選擇調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥

18、或調(diào)速閥。根據(jù)銑 削類專用機床工作時對低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變 量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛好的特點， 并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。 5.3速度換接方式的選擇速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的 安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥 切換的速度換接回路。 5.4夾緊回路的選擇夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電松開，應(yīng) 采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可調(diào)

19、節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力， 所以接入節(jié)流閥調(diào)節(jié)和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和 保持夾緊力的穩(wěn)定。 最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成如圖 3 所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 液壓系統(tǒng)原理圖 5.5系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理 第一步，啟動液壓泵，夾緊缸的無桿腔進(jìn)油，夾緊缸工作，夾緊工件。夾緊力的大小由單 向節(jié)流閥 12 調(diào)定。 第二步，夾緊工件后壓力繼電器 11 發(fā)出信號使 1ya 得電，換向閥 4 工作在左位，工進(jìn)缸差 動連接，動力頭（工作臺）快進(jìn)。 第三步，工作臺碰到行程開關(guān) 1sq，使 3ya 得電，工進(jìn)缸無桿腔進(jìn)油，工作臺慢速工進(jìn)， 形成容積回

20、油節(jié)流調(diào)速回路，速度由單向調(diào)速閥 6 調(diào)定。 第四步，工作臺碰到行程開關(guān) 3sq，使 2ya 得電，1ya 失電，換向閥 4 工作在右位，工進(jìn)缸 有桿腔進(jìn)油，工作臺快退。 第五步，工作臺快退到原位后，碰到 2sq，發(fā)出信號使 1ya 和 2ya 失電，工作臺停止。 第六步，同時， 4ya 得電，夾緊缸有桿腔進(jìn)油，松開工件。 第七步，松開工件后，碰到行程開關(guān) 4sq，4ya 失電，夾緊缸停止工作，油路關(guān)閉，停止工 作，完成一個工作周期。 5.6電磁鐵動作順序表電磁鐵動作順序表 1ya2ya3ya4ya 夾緊工件 - 工進(jìn)缸快進(jìn) +- 慢速工進(jìn) +-+- 工進(jìn)缸快退 -+- 松開工件 -+ 系統(tǒng)停

21、止 - 6液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 6.1液壓缸主要尺寸的確定液壓缸主要尺寸的確定 6.1.1 工作壓力工作壓力 p 的確定的確定 工作壓力 p 可以根據(jù)負(fù)載大小以及機器的類型來初步確定， 表 按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載/ kn50 工作壓力/mpa0.811.522.533445 5 表 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機 床 機械類型 磨床組合機床龍門刨床拉床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 工作壓力/mpa0.82352881010182032 可知，取液壓缸的工作壓力為p p1 1=4mpa=4mpa

22、。 又由下表確定背壓力： 系統(tǒng)類型背壓力/mpa 簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5 回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5 用補油泵的閉式回路0.81.5 回油路較復(fù)雜的工程機械1.23 回油路較短且直接回油可忽略不計 取p p2 2=0.6mpa=0.6mpa。 6.1.2 計算液壓缸內(nèi)徑圓計算液壓缸內(nèi)徑圓 d 和活塞直徑和活塞直徑 d 由負(fù)載圖知道最大負(fù)載 f 為 29300n，由 表 按速比要求確定 d/d 2/1 1.151.251.331.461.612 d/d0.30.40.50.550.620.71 注： 1無桿腔進(jìn)油時活塞運動速度； 2有桿

23、腔進(jìn)油時活塞運動速度。 ，又知 p2為 0.6mpa，機械效率 cm 為 0.95，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取 d/d=0.7。有 （6-1） 2 2 1 1 4 11 cm f d pd p pd 則 m1206.0 7.01 4 6.0 195.010414.3 293004 2 6 工作 d 查表可知，將液壓缸內(nèi)徑圓取整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑 d=125mm，桿直徑 d，按 d/d=0.7，活 塞桿直徑系列取 d=90mm。 按工作要求夾緊力由夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)該低于 工進(jìn)夾緊缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為 3.5mpa，回油背壓為零，cm 為 0.95，

24、可知， mmd0959.0 95.0105.314.3 240004 6 夾緊 可知，查液壓缸和活塞的尺寸系列，取夾緊液壓缸的 d 和 d 分別為 100mm 和 70mm。 按最低工進(jìn)速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度： （6-2） 22 min min 7.6 75 50 cmcm v q a 式中， 是由產(chǎn)品樣本查得 ge 系列調(diào)速閥 aqf3-e10b 的最小穩(wěn)定流量為 min q 0.05l/min。 本設(shè)計中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流有效工作面積應(yīng)該選取液壓缸有桿 腔的實際面積，即 6.7cm2 222222 10.59)95.12( 4 ）（ 4 cmcmdda 可見上述不等

25、式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 6.1.3. 計算在各工作階段液壓缸所需的流量計算在各工作階段液壓缸所需的流量 由 （6-3）qav 得： min/6.28min/106.28min/5.409.0 44 3332 快進(jìn) 2 快進(jìn) lmmvdq min/92.0min/1092.0min/075.0125.0 44 3332 工進(jìn) 2 工進(jìn) lmmvdq min/6.26min/5.4）09.0125.0（ 4 ）（ 4 322 快退 22 快退 lmvddq min/9.5min/109.5min/60105.121.0 44 33332 夾 2 夾夾 lmmvdq 6.2. 確定液壓缸的

26、流量、壓力和選擇泵的規(guī)格確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 6.2.1. 泵的工作壓力的確定泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 （6-4） pppp 1 式中 ， 泵的最大工作壓力； p p -執(zhí)行元件最大工作壓力； 1 p -進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取 0.20.5mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取 p 0.51.5，本設(shè)計中取 0.5mpa =（4+0.5）mpa=4.5mpa pppp 1 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的進(jìn)度階段出現(xiàn)的動 p p 態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲存量，并確保泵的壽命，因此選

27、泵的 額定壓力 pn 應(yīng)該滿足 pn(1.25-1.6) 。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本 p p 設(shè)計中 pn=1.3=5.85 mpa。 p p 6.2.2. 泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為 （6-5） max )(qkq lp 式中， -液壓泵的最大流量； p q -同時動作的各執(zhí)行元件所需要流量之和的最大值。如果這時溢流閥正在 max ）（q 進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量 23l/min； -系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 kl=1.11.3，現(xiàn)取 kl=1.1。 l k =1.228.6l/min=34.32l/min p q l k max

28、 ）（q 6.2.3. 選擇液壓泵的規(guī)格選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的 pp 和 qp，查閱手冊p81，選用 ybx-25 限壓式變量葉片泵，該泵 的基本參數(shù)為： 型號 qo(ml/r)pn(mpa)nh(r/min)v ybx-25256.313900.850.7 6.2.4.與液壓泵匹配的電動機的選定與液壓泵匹配的電動機的選定 首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格 的依據(jù)。由于在工進(jìn)時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在 0.2-1l/min 范圍內(nèi)時，可取=0.030.14。同時還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流 量特性曲線最

29、大功率點時不至停轉(zhuǎn)，需進(jìn)行驗算，即 （6-6） n pb p qp 2 式中， pn-所選電動機額定功率； -限壓式變量泵的限定壓力 b p -壓力為時，泵的輸出流量。 p q b p 首先計算快進(jìn)時的功率，快進(jìn)時的外負(fù)載為 1800n，進(jìn)油路的壓力損失定為 0.5mpa， 由式（1-4）得： mpampapp78.05.010 09.014.3 41800 6 2 快進(jìn)時所需電動機功率為： kwkw qp p pp 53.0 7.060 6.2878.0 工進(jìn)時所需電動機功率 p 為： kwkwp1.0 7.060 92.05.4 查得，選用 y802- 4 型電動機，其額定功率為 0.75

30、kw，額定轉(zhuǎn)速為 1390 r/min。 由相關(guān)資料可知 ybx-25 的流量壓力特性曲線。再由已知的快進(jìn)時流量為 34.32l/min，工進(jìn)時的流量為 1.1l/min，壓力為 4.5mpa，作出泵的實際工作時的流量壓力 特性曲線，如圖所示： 液壓泵特性曲線 由相關(guān)資料可知該曲線拐點處的流量為 34l/min，壓力為 2.4mpa，該工作點對應(yīng)的功 率為 20.75=1.5kwkw p94.1 7.060 4.234 不滿足式（6-6） ，故另選型號為 y90s-4 的電機，其額定功率為 1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速 1400r/min，滿足上述要求，在拐點處能正常工作。 6.3. 液壓閥的選擇液壓

31、閥的選擇 本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或 ge 系列的閥。本設(shè)計方案中均選用 ge 系列閥。根據(jù) 所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件 如表所示。 序號元件名稱方案通過流量（l/min） 1 濾油器 xu-b5010034.32 2 液壓泵 ybx-2534.32 3 壓力表開關(guān) kf3-ea10b 4 三位四通換向閥 34ef30-e10b26.6 5 二位三通換向閥 23ef3b-e10b26.6 6 單向調(diào)速閥 aqf3-e10b26.6 7 減壓閥 jf3-10b5.9 8 壓力表開關(guān)與 3 共用 9 單向閥 af3-ea10b5.9 10 二位

32、四通換向閥 24ef3-e10b5.9 11 壓力繼電器 dp1-63b5.9 12 單向節(jié)流閥 alf-e10b5.9 液壓元件明細(xì)表 6.4. 確定管道尺寸確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計 算。本系統(tǒng)主油路流量為差動時流量 q=26.6(125/90)2=55.06l/min，壓油管的允許流速 取 v=4m/s，則內(nèi)徑 d 為 （6-7）mmmmvqd1.174/06.556.4/6.4 若系統(tǒng)主油路流量按快退時取 q=28.6l/min，則可算得油管內(nèi)徑 d=12.3mm。 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 14mm。吸油管同樣可

33、按上式計算 （q=34.32l/min、v=0.9m/s） ，可知，參照 ybx-25 變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管 內(nèi)徑 d 為 30mm。 6.5. 液壓油箱容積的確定液壓油箱容積的確定 本設(shè)計為中壓液壓系統(tǒng)，由手冊p55 可知，液壓油箱有效容量按泵的流量的 5-7 倍來確定，現(xiàn)選用型號為 bex-160 油箱，容量為 160l。 7. 液壓系統(tǒng)的驗算液壓系統(tǒng)的驗算 已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油路的內(nèi)徑為 18mm，各段油管的長度分別為： ab=0.3m，ac=1.7m，ad=1.7m，de=2m。選用 l-hl32 液壓油，考慮油的最低溫度為 15， 查得 15時該液壓油的運動粘度 v=1

34、50cst=1.5/s，油的密度 =920kg/。 2 cm 3 m 7.1. 壓力損失的驗算壓力損失的驗算 7.1.1. 工作進(jìn)給時，進(jìn)油路壓力損失工作進(jìn)給時，進(jìn)油路壓力損失 運動部件工進(jìn)時速度為 75mm/min，進(jìn)給時的最大流量為 0.92l/min，則液壓油在管內(nèi) 流速 v1為 scmcm d q v/6min/ 4.114.3 1092.04 2 3 2 1 由文獻(xiàn)2，18可知，管道流動雷諾數(shù) re1為 （7-1） 1e v d r v 則 6.5 5.1 4.16 1 1 v d re 知 re12300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) 1=75/re1=75/5.6=

35、13.39。直管沿程壓力損失為 （7-2） 2 1 1 2 lv p d 則，進(jìn)油管道 bc 的沿程壓力損失 p1-1為 papa v d l p7.3167 2 )106(920 104.1 ）3.07.1（ 39.13 2 22 2 2 11 換向閥 34ef30-e10b 的壓力損失=0.05pa 21 p 6 10 忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失 p1 為: papappp 666 2111 100532.0)1005.0100032.0( 7.1.2. 工作進(jìn)給時回油路的壓力損失工作進(jìn)給時回油路的壓力損失 由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓有杠腔的工作面

36、積為無杠腔的工作面積的二分之一， 則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則 v2=v1/2=3cm/s 8.2 5.1 4.13 2 2 v dv re 2=75/re2=75/2.8=26.8 回油管道的沿程壓力損失為 p2-1為： papa v d l p 6 2 2 2 12 100016.0 2 03.0920 104.1 2 8.26 2 查得換向閥 23ef3b-e10b 的壓力損失=0.02510pa， 22 p 6 換向閥 34ef30-e10b 的壓力損失=0.02510pa， 32 p 6 調(diào)壓閥 aqf3-e10b 的壓力損失： =0.510pa。 42 p 6 回油路總

37、壓力損失 p2 為： 6 22 12 22 32 4 (0.00180.0250.0250.5) 10ppppppa 6 0.552 10 pa 7.1.3. 變量泵出口的壓力變量泵出口的壓力 pp mpa p a paf p cm p 83.2 1005.01005.0 103.12 1055.01094.595.0/29300 / 66 3 64 1 1 22 7.1.4. 快進(jìn)時的壓力損失快進(jìn)時的壓力損失 快進(jìn)時液壓缸為差動連接，自匯流點 a 至液壓缸進(jìn)油口 c 之間的管路 ac 中，流量為液 壓泵出口流量的兩倍即 55l/min，ac 段管路的沿程損失 p1-1 為 papa v d

38、l p v d r scmscm d q v e 6 2 2 2 11 1 1 1 1 2 3 2 1 102715.0 2 6920 104.1 7.1 135.0 2 135.0 556 75 re 75 556 5.1 4.18.595 /8.595/ 608.114.3 10554 4 同樣可求管道 ab 段及 ad 段的沿程壓力損失 p1-2 和 p1-3 為 scmscm d q v/1.288/ 604.114.3 106.264 4 2 3 2 2 mpapap mpapap v dv 047.0 2 )106.176(920 104.1 7.1 35.0 0085.0 2 7

39、66.1920 104.1 3.0 35.0 35.0 98.268 75 re 75 89.268 5.1 4.11.288 re 22 2 31 2 2 21 2 2 2 2 由文獻(xiàn)1可知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為： 34ef30-e10b 的壓力損失 p2-1=0.17pa，23ef3b-e6b 的壓力損失 p2-2=0.17pa 6 10 6 10 據(jù)分析：在差動連接中，泵的出口壓力為： p p a91.0 1091.0 95.0104.59 1800 10)17.017.0047.00085.0098.02( 6 4 6 2 2212312111 mp pa pa a f ppppp

40、p cm p 快退時壓力損失驗算從略。上述驗算表明，無需修改原設(shè)計。 7.2. 系統(tǒng)溫升的驗算系統(tǒng)溫升的驗算 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時間最長，為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā) 熱量。 當(dāng) v=75mm/min 時 min/92.0min/1092.0min/075.0125.0 44 3332 工進(jìn) 2 工進(jìn) lmmvdq 此時泵的效率為 0.1，泵的出口壓力為 2.83mpa，則 kwkwfvp kwkwp 037.01010 60 75 29300 43.0 1.060 92.083.2 33 輸出 輸入 此時的功率損失為 kwkwppp393.0)037.043.0( 輸出輸入

41、 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 k=10kw/（） ，油箱的散熱面積 a 為 3 10 2 cm 223232 92 . 1 160065 . 0 065 . 0 mmva 系統(tǒng)的溫升為 c ka p t 46.20 92.11010 393.0 3 對一般機床，t=5570，驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 8 8、液壓回路的驗證、液壓回路的驗證 經(jīng)過實驗室實際回路的鏈接和測試，該回路可以正常工作。 9、 液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連 接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用

42、空間也 越大，維修，保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接，集成塊連接和疊加閥連接。把一個液 壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液 通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間幅液壓油路板上 的孔道勾通， 。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝，高度和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是， 其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差，互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外， 還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計規(guī)律裝配成一個液壓集 成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化，

43、通用程度高，互換性能好，維修，拆裝方便， 元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好，性能可靠而且設(shè)計生產(chǎn)周期短。使 用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨 特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件，幅疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小， 重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管，接頭引起的泄漏，振動和噪聲。 本設(shè)計系統(tǒng)由集成塊組成，液壓閥采用廣州機械研究所的 ge 系列閥。 9.1 液壓集成回路設(shè)計液壓集成回路設(shè)計 1、把液壓回路劃分為若干個單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用 通用的壓力油路 p 和回油路 t，這樣的單元回路稱液壓單元

44、集成回路。設(shè)計液壓單元集成 回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計工作量，提高通用性。 2、把各液壓單元集成回路連接起來，組成液壓集成回路，如圖所示，即為該臥式半自 動組合機床液壓系統(tǒng)的集成回路。一個完整的液壓集成回路由底板，供油回路，壓力控制 回路，方向回路，速度調(diào)節(jié)回路，頂蓋及測壓回路等單元液壓集成回路組成。 9.2 液壓集成塊的設(shè)計液壓集成塊的設(shè)計 圖 6-2 是組合機床液壓集成塊裝配總圖，它由底板及供油塊 1，方向調(diào)速塊 2，壓力 塊 3，夾緊塊 4，頂蓋及測壓塊 5，螺釘 6 組成，由 4 個堅固螺栓 7 把它們連接起來，再由 四個螺釘 6 將其堅固在液壓油箱上，液壓

45、泵通過油管與底板連接，組成液壓站，液壓元件 分別固定在各集成塊上，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設(shè)計。 組合機床液 壓集成塊裝 配總圖 9.3 方向調(diào)速塊設(shè)計方向調(diào)速塊設(shè)計 難點在于孔道太多，集成塊內(nèi)油路太過復(fù)雜，需要不斷地進(jìn)行調(diào)節(jié)、磨合各個零件 的位置。 9.4.集成塊設(shè)計步驟集成塊設(shè)計步驟 1、 制做液壓元件樣板 要制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線 繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便于制作液壓元件樣板。若產(chǎn) 品樣本與實物有出入，則以實物為準(zhǔn)。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底 板所提供的尺寸來制做。若沒有底板，則要注意，有的樣本中提供的是元件的府視圖，做 樣板時應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻轉(zhuǎn) 180。 2、 決定通道的孔徑 集成塊上的公用通道，