液壓課程設(shè)計報告

1、 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計學(xué) 號： 姓 名： 班 級： 專 業(yè)： 機械工程 學(xué) 院： 工學(xué)部 指導(dǎo)教師： 目錄目錄1一、課程設(shè)計明 2二、設(shè)計要求 2三、設(shè)計、計算過程 2四、液壓圖擬定 7五、液壓元件選擇8六、系統(tǒng)性能驗算10七、液壓缸裝配圖12八、各類閥零件圖13九、設(shè)計說明16十、實踐小結(jié)16參考文獻171、 課程設(shè)計說明1 以小組為單位（每組約5人）按進度完成全部設(shè)計任務(wù)，設(shè)計思想，技術(shù)路線正確，計算、說明、圖紙完整。2 設(shè)計步驟（1） 明確設(shè)計要求（2） 分析油缸在往復(fù)運動過程中負(fù)載、運動速度的變化，畫出系統(tǒng)工況圖（3） 確定執(zhí)行元件的主要參數(shù)：根據(jù)最大負(fù)載確定系統(tǒng)的工作壓力，油缸面積

2、，活塞及活塞桿的直徑等，畫出執(zhí)行元件工況圖。（4） 確定液壓系統(tǒng)方案及擬定液壓系統(tǒng)原理圖（5） 選擇液壓元件：包括液壓泵、控制閥、油管（軟管、硬管）、油箱的容量等（6） 驗算液壓系統(tǒng)性能（7） 液壓集成塊設(shè)計（8） 繪制工作圖和編制技術(shù)文件3 設(shè)計計算說明書（技術(shù)文件）要求設(shè)計計算說明書采用A4紙，5號字體，單倍行距，不少于15頁。內(nèi)容包括：（1） 設(shè)計要求（2） 設(shè)計計算、元件選擇、驗算等（3） 液壓系統(tǒng)原理圖一張按機械制圖裝配圖要求繪制，標(biāo)出元件的序號，列出所有元件的明細(xì)表，畫出工作循環(huán)圖，電磁鐵動作順序表（4） 液壓缸的裝配圖（5） 非標(biāo)零件的零件圖（6） 液壓集成塊零件圖（7） 泵站裝

3、配圖（8） 設(shè)計總結(jié)（9） 參考文獻2、 設(shè)計要求試設(shè)計一專用鉆床的液壓系統(tǒng)，要求完成”快進-工作-快退-停止”的工作循環(huán)已知：切削阻力為15000N，運動部件自重為6000N，快進行程為300mm，工進行程為80mm，快進、快退運動速度為4m/min,工進速度為100-800mm/min，加速和減速時間為t=0.2s,機床采用平導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)為Fs=0.2，F(xiàn)d=0.1。3、 設(shè)計、計算過程1.運動分析根據(jù)已知條件，運動部件的工作循環(huán)為快進-工進-快退-停止。工作循環(huán)圖如下所示：圖1 工作循環(huán)圖2. 負(fù)載計算和分析（1） 已知切削阻力： （2） 摩擦阻力負(fù)載： 靜摩擦負(fù)載： 動摩擦負(fù)載： （

4、3） 慣性負(fù)載分析 起動階段： 加速階段： 即為 快進階段： 工進階段： 工進速度為100-800mm/min0.0017m/s-0.0133m/s 則當(dāng)工進速度為100mm/min時： 減速： 制動： 當(dāng)工進速度為800mm/min時： 減速： 制動： 反向加速階段: 快退階段： 由此可得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載如下表所示：(查液壓元件手冊得，液壓缸的機械效率一般為0.9-0.95，此處選取0.9。)表1液壓缸在各工作階段的負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值F/N液壓缸推力F/N起動F=Ffs1200 1333.3加速F=Ffd+Fa1804.08 893.4快進F=Ffd 600 666.67減速F

5、=Ffd-Fa2436.633 485.14工進F=Ffd+FL15600 17333.3制動F=Ffd-Fa3594.8 660.89反向起動F=Ffs1200 1333.3反向加速F=Ffd+Fa4804.08 893.42快退F=Ffd600 666.67反向制動F=Ffd-Fa5395.92 439.91（4） 負(fù)載圖和速度圖繪制 按照前面的負(fù)載分析結(jié)果和已知的速度要求、行程限制等，繪制出負(fù)載圖速度圖如圖2所示。圖2 負(fù)載和速度圖3.液壓缸主要參數(shù)確定（1）選定工作壓力：根據(jù)計算所得數(shù)值，此液壓缸的負(fù)載值大于15KN。由液壓元件手冊第130頁，表2-3-2，初選液壓缸工作壓力為3.0M

6、Pa。 表2 不同負(fù)載下液壓缸常用的工作壓力負(fù)載/KN 55101020工作壓力/Mpa 50工作壓力/Mpa3445 57根據(jù)插值法計算： 15.6-10/20-10=x-2.5/3-2.5; x=3.34，x取3MPa（2） 計算液壓缸尺寸=0.0484m取標(biāo)準(zhǔn)值 D=50mm因為快進與快退的速度相等，根據(jù)公式， 取標(biāo)準(zhǔn)值:35mm。液壓缸的有效作用面積：無桿腔面積： 有桿腔面積： （3） 活塞桿穩(wěn)定性校核由于活塞桿總行程 300+80=380mm，d=35mm 需要進行穩(wěn)定性校核 由材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)該液壓缸一端固定另一端鉸接特征，取末端系數(shù)n=2，材料普遍使用低碳鋼，系數(shù)，m=

7、90.詳見液壓元件手冊第141頁，表2-3-13實驗常數(shù)。活塞回轉(zhuǎn)半徑 又 所以有臨界載荷，其數(shù)值為：安全系數(shù)一般取24，當(dāng)取最大值時， 滿足穩(wěn)定性條件（4） 計算液壓缸最大流量由于快進時液壓回路是差動連接，所以（5） 壓力的計算及其工況分析：快進時，無桿腔差動進油，進油壓力： 工進時，無桿腔進油，進油壓力： 快退時，有桿腔進油，進油壓力： （6） 功率計算快進： 工進： 快退： （7） 繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表3所示。工況壓力P/MPa流量q/(L/min)功率P/W快進0.623.8539.74工進7.950.98129.5快退0.604.040.04表

8、3各工作階段狀態(tài)表由表3可繪制液壓缸的壓力、流量和功率的工況圖，如圖3所示圖3工況圖4、 液壓系統(tǒng)圖的擬定1.液壓系統(tǒng)圖的擬定主要有以下幾方面的考慮：（1） 供油方式 由工況圖可知，系統(tǒng)的最大流量并不高，采用雙泵供油回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，成本增加，而采用單作用定量泵依然能夠完成工作要求，也能降低成本，簡化系統(tǒng)，故采用單作用葉片泵供油。（2） 調(diào)速回路 系統(tǒng)在快進和快退時需要較高速度，且工作平臺工作位置水平，工作較平穩(wěn)，不 會承受負(fù)值負(fù)載，則可采用差動連接回路調(diào)速可滿足系統(tǒng)要求。（3） 速度換接回路 系統(tǒng)快進和工進之間需要速度換接，但對換接的位置要求不高，宜采用有行程開關(guān)發(fā)訊控制的兩位三通電磁換向

9、閥來實現(xiàn)速度換接。2. 液壓系統(tǒng)回路圖圖 4液壓系統(tǒng)回路圖3. 液壓系統(tǒng)工作原理 （1）快進： 按下啟動按鈕，電磁鐵1YA得電，三位四通換向閥閥芯向右移動，使其左位接入系統(tǒng)，其主油路為：進油路： 泵3 換向閥5（左位） 液壓缸左腔回油路：液壓缸右腔 換向閥7（左位） 液壓缸左腔。形成差動連接。（2） 工進： 當(dāng)滑臺快速移動到指定位置時，行程擋塊壓下行程開關(guān)使3YA得電，使得出油路流向單向節(jié)流閥，會有路流量變小，滑塊運行速度變慢，實現(xiàn)工進。其主油路為：進油路： 泵3 換向閥5（左位） 液壓缸左腔回油路： 液壓缸右腔 換向閥7（右位單向溢流閥6換向閥5（左位）油箱（3） 快退： 當(dāng)滑臺移動到指定位

10、置時，行程擋塊壓下行程開關(guān)使2YA得電，1YA失電，其主油路為：進油路： 泵3 換向閥5（右位） 單向節(jié)流閥6 換向閥7 液壓缸右腔回油路： 液壓缸左腔 換向閥5（右位） 油箱（4）停止： 當(dāng)滑臺退回原位時，行程擋塊壓下行程開關(guān)，發(fā)訊使2YA、3YA失電，換向閥5處于中位。液壓缸失去動力，滑臺停止運動。液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥5直接回油箱，泵卸荷。4.電磁鐵動作順序表表4 電磁鐵動作順序表動作快進工進快退停止1YA+-2TA-+-3YA-+-5.液壓系統(tǒng)特點 本系統(tǒng)回路緊湊，只用到四個液壓閥，簡化系統(tǒng)，節(jié)省工作空間，并且用到差動連接回路，能在工進狀態(tài)下提供所需的高速提高工作效率，此外，系統(tǒng)速度

11、換接回路用行程閥發(fā)訊控制的電磁閥控制，克服了行程閥安裝位置不能任意布置的問題，使相關(guān)元件安裝連接變得簡單。五、液壓元件的選擇1.確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為7.95MPa，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失p=0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為Pp =P +p=(7.95+0.4)MPa=8.35MPa 該系統(tǒng)由一個液壓泵向系統(tǒng)供油，回路中的泄露按10%計算，則液壓泵的總流量為qP=1.14.0 L/min=4.4L/min 由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3 L/min，而工進時液壓缸所需流量為0.98 L/min，所以，高壓泵的輸出流量不得少于3.98 L

12、/min。 根據(jù)液壓書液壓元件及選用41頁表2-58 中定量葉片泵的型號和技術(shù)參數(shù)，選用YB1-6.3型的單聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3MPa;容積效率 v =0.85,總效率P=0.75,所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（8.35MPa）和輸出流量（當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速為1400r/min）QP=6.314000.00085L/min=7.50 L/min 得Pp=8.351067.5010-3/600.75 W=783W 查看機械書機械設(shè)計課程設(shè)計244頁表17-2 Y系列三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)。 擬選用電動機的型號為Y90S-6，功率為1100W，額定轉(zhuǎn)速1400 r/min。 2.

13、選擇閥類元件及輔助元件 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出如下元件的型號 及規(guī)格。 由已知得，單聯(lián)葉片泵最大流量為輸出流量 qp=7.50L/min 過濾網(wǎng)查液壓設(shè)計手冊手冊得該型號最大流量 q=16L/min 查液壓設(shè)計手冊得，溢流閥最小穩(wěn)定流量確定為3L/min,則三位電磁最大流量q=7.50-3=4.5L/min 液壓缸快退時,通過二位電磁的流量最大,即為4L/min;二位三通電磁閥最大流量 為4L/min 液壓缸工進時,液壓缸的工作流量最小,所以經(jīng)過溢流閥回油箱的流量最大,溢流閥 最大流量為q=7.5-0.98=6.52 L/min 液壓缸快退時,通過單向節(jié)流

14、閥的流量最大,即為4L/min;單向節(jié)流閥閥最大流量 為4L/min表5 液壓元件型號及規(guī)格序號名稱最大流量q L/min型號及規(guī)格1單聯(lián)葉片泵7.50YB1-6.32過濾網(wǎng)16WU-16x1803單向節(jié)流閥4MG(K)-104溢流閥6.52DBD-105二位三通電磁閥43WE10-20/W110R6三位四通電磁閥4.504WE10-20/G247壓力表YN-1008壓力表開關(guān)MS29電動機Y90S-6（1）油管 油管采用鋼管，p=24.57MPa(P6.3Mpa) ，鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，在彎曲的地方可以用管接頭來實現(xiàn)彎曲。塑料管一般用在回油管

15、用。（2)管接頭的選用： 液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進行密封；細(xì)牙螺紋密封性好，用于高壓系統(tǒng)。組合墊圈或O形圈進行端面密封，也可采用紫銅墊圈。（3)管道內(nèi)徑計算：其中： q通過管道內(nèi)的流量 v管內(nèi)允許流速參考數(shù)值詳見表6表6液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速（m/s）液壓泵吸油管0.51.5液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6 液壓泵壓油管道的

16、內(nèi)徑： 取v=4m/s根據(jù)機械設(shè)計手冊：d=8mm,鋼管的外徑 D=10mm，管接頭聯(lián)接螺紋M81（4)液壓油的選擇：采用N32液壓油，室溫20攝氏度，V=1.0（5)油箱的選則：由V=（5-7）qv 得，V = 50L.六、液壓系統(tǒng)的性能驗算 1.壓力損失 根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)油液流動速度約為0.5m/s，通過流量為0.89L/min，數(shù)值比較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降，此時功率最大?？煜聲r系統(tǒng)有背壓閥所平衡， 系統(tǒng)壓力很低，所以不用驗算。因而用快進來作為依據(jù)來計算卸荷閥溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，快上時液壓缸的速度為：此時油液在進油管中的流速為：（1） 沿程壓力損失 首先

17、判別管中流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20時，所以有,管道內(nèi)的液體流動為層流。則阻力損失系數(shù)，若取進油管出油管均為兩米，油液的密度為，那么進油路上的沿程壓力損失根據(jù)公式：(2) 局部壓力損失 局部壓力損失是液體流經(jīng)閥口、彎管、通流截面、變化等局部阻力處引起的壓力損失。包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失。前者一般取沿程壓力損失的百分之十。設(shè)閥的額定流量和額定壓力為和。那么當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失為： 。因為GE系列10mm通徑的閥的額定流量為63L/min，在本題當(dāng)中通過最大的流量為16L/min，所以通過整個閥的損失很小，可忽略不計?？焐蠒r的流量：回油管道

18、內(nèi)的流速： 根據(jù)沿程損失計算 管內(nèi)為層流 回油路上的沿程壓力損失： （3） 總壓力損失由上面的計算所得出：2. 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 關(guān)于系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升，液壓系統(tǒng)由于機器部件間存在摩擦以及液壓油流動時存在阻力，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出有部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，使系統(tǒng)升溫，為保證系統(tǒng)的正常運行，需要對系統(tǒng)進行相關(guān)的發(fā)熱與溫升計算。需要求出系統(tǒng)中主要的功率損失環(huán)節(jié)，因此應(yīng)對各運行階段進行分步計算，綜合比較，以功率損耗最多的運行環(huán)節(jié)為主，進行相關(guān)的熱計算。由之前求出的總壓力損失為0.89MPa可得： 快進時電動機輸出壓力 P1=0.62+0.89=1.51MPa工進時電動機輸出壓力 P2=7.95+0.89=8.84M

19、Pa在快進時：電動機輸出功率Pp=(ppqp)/p=1.511063.8510-3/600.75=72.7W有效功率為系統(tǒng)壓力與系統(tǒng)中最大流量（6.52L/min）的乘積P1=0.626.52=67.4W所以快進時的功率損失 P=72.7-67.4=5.3W在工進時電動機功率： Pp=(ppqp)/p=8.841060.9810-3/60=144.4W有效功率： P1=Fv=156000.0083=129.48W所以工進時的功率損耗P=144.4-129.48=14.92W，取功率損耗較多的值進行熱計算。 設(shè)該油箱的三個邊長在1:1:1到1:2:3范圍內(nèi),則散熱面積為A=0.065 =0.88

20、 m2 假設(shè)通風(fēng)良好,取h=1510-3 KW/(m2), 所以油液的溫升為:t= 0.27657/(1510-30.88)=20.95室溫為20 ,熱平衡溫度為40.95 65 ,沒有超出允許范圍。七、液壓缸裝配圖圖5液壓缸裝配圖8、 各類閥零件圖 圖6-1 三位四通換向閥 圖6-2三位四通換向閥工作面 圖7-1單向節(jié)流閥 圖7-2 單向節(jié)流閥工作面 圖8-1 溢流閥 圖8-2 溢流閥工作面 圖9-1 兩位三通換向閥 圖9-2 兩位三通換向閥工作面圖10 泵站裝配圖 圖11泵站三維圖 圖11-4集成閥內(nèi)部管路圖十、實踐小結(jié)本次液壓課程實踐雖然只有一周的課時，然而我們卻收獲了不是時間概念可以衡

21、量的經(jīng)驗和技巧，總的來說，這次的課程設(shè)計安排我們受益匪淺。在本次課程設(shè)計中，我主要負(fù)責(zé)液壓回路圖的設(shè)計、集成閥塊和各個閥的設(shè)計及繪圖工作以及后期的報告格式編排，在此次的實踐中，我各個階段均存在這各種難關(guān)，但我都在努力的克服攻關(guān)。剛開始的液壓系統(tǒng)回路圖，要從實際要求出發(fā)，在滿足要求的前提下進行設(shè)計，其中各部分的選定都要經(jīng)過仔細(xì)的分析得到，完成設(shè)計后用計算機輔助軟件作出回路圖為實踐報告做準(zhǔn)備，作圖時我特意從網(wǎng)上搜索得到了液壓方面的元器件圖，這位此次的作圖工作提供了很大的便利，做出的回路圖也很美觀合理，因此我們應(yīng)善于利用互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)存在的資源優(yōu)勢，來幫助我們完善工作。設(shè)計集成閥塊時我更是一頭霧水，由于集成閥設(shè)計需要用到三維設(shè)計軟件，但我從來沒有接觸過類似的軟件，但我沒有畏懼困難，先了解到要求軟件后，我在同學(xué)幫助下進行了下載和安裝，又去圖書館借到了相關(guān)書籍，進行基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，伺候我一邊先書面進行集成閥內(nèi)部管路設(shè)計，一方面進行軟件學(xué)習(xí)，在設(shè)計思路明確后，我開始摸索著用軟件進行制作，雖然遇到各種各樣的問題，但都可以相應(yīng)的從書籍和網(wǎng)絡(luò)方面的帶解答，一些技巧性的操作我也詢問了一些懂操作的同學(xué)，總算是一步步進行了下來，之所以這么賣力的