液壓站設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、r%<廨卑課程設(shè)計(jì)液壓站設(shè)計(jì)張若峰設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)要求：某廠要自制一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床，要求完成的工作循環(huán)為：快進(jìn)一工進(jìn)一快退一停止，機(jī)床總切削阻力為35KN，工件重量估計(jì)為12000N,快進(jìn)快退速度為0.15m/s,快行進(jìn)長(zhǎng)度為120mm，工進(jìn)行程長(zhǎng)度為70mm，10-30m/s，動(dòng)力滑臺(tái)才用半導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)fa=0.2,fd=0.1，往復(fù)加速、減速時(shí)間要求小于0.25s。11確定液壓系統(tǒng)方案本系統(tǒng)的工作循環(huán)如下:保證臥式鉆床的進(jìn)給平穩(wěn)：節(jié)流調(diào)壓系統(tǒng)由于快進(jìn)快退等速：差動(dòng)回路由于工進(jìn)快進(jìn)速差比較大：雙聯(lián)葉片泵1.2負(fù)載分析負(fù)載類(lèi)型負(fù)載工作負(fù)載35000N靜摩擦負(fù)

2、載2400N動(dòng)摩擦負(fù)載1200N加速734.69N減速587.76N制動(dòng)146.94N反向加速734.69N反向制動(dòng)734.69N1310b11bwWfWL/上降:誦潘也ft廠yPF3EM劄.EiiEJALP：1E!迫宙14以/ilWHTI3$l-3I/助蘭迎電HItoIM"曲世陽(yáng)fkWMKJKftrg何厲1niftPTSK/I淄涌那件廠5附HJ1巧拠1ft靖細(xì)t|剛Jl咖Lx-k-y-niiai?：Khf上附;Mhrfr3WTPIQ5I1IXIVEFH誡R/W:miQHIt1.珊iQFTGl三盡Hi討斤f肚宜二町:.fT廠1BSWiit25tELcliirtS：Jr非號(hào)愆肚呂卑WI

3、1j2Uf>tft1測(cè)£；址ikftIIiHS-EI-PIPUii據(jù)y/m卅IS時(shí)iBTyiiIffl上涓謝-T亞土卡液壓原理圖1.3液壓缸各階段中的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載缸推力nm=09啟動(dòng)F=Ffs2400N2666.67N加速F=F+F人fd'人a1934.69N2149.66N快進(jìn)F=Fd1200N1333.36N減速F=FfC612.24N680.27N工進(jìn)F=F+FLfd36200N40222.22N制動(dòng)F=FL+Ffd-Fa33605.06N40058.96N反向加速F=Ffd+F“41934.69N2149.66N反向快進(jìn)F=Fd1200N1333.33

4、N制動(dòng)F=Fd-F“5465.31N517.01N2.1負(fù)載圖與速度圖3.確定液壓缸主要參數(shù)3.1初選液壓缸的工作壓力負(fù)載KN<5510102020303050>50壓力MPa<0.81.01.52.02.53.03.04.04.05.0>5.07.0根據(jù)上述表格所給出的數(shù)據(jù)，我初步把壓力定為5.0MPa。3.2液壓缸尺寸計(jì)算D二4x40222.22=o.ioim二101mm3.1415x5x106查表得出D=125mm比較合適。因?yàn)椤翱爝M(jìn)=快退”所以在使用差動(dòng)結(jié)構(gòu)是D二J2d。d=88.39mm查表得出d=80mm比較合適。則液壓缸有效作用面積為：無(wú)桿腔面積：A=1兀

5、D2=0.25*3.14*12.52=122.65cm214有桿腔面積：A=1兀(D2-d2)=0.25*3.14*(12.52-82)=72.42cm2244.確定液壓缸的工作壓力中低壓系統(tǒng)（08MPa）簡(jiǎn)單系統(tǒng)，一般有輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。0.20.5回油路帶有調(diào)速閥的系統(tǒng)0.50.8回油路帶背壓閥0.51.5帶補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5中高壓系統(tǒng)（816MPa）同上比中低壓系統(tǒng)高40%50%高壓系統(tǒng)（1632MPa）如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓忽略不計(jì)系統(tǒng)類(lèi)型背壓MPa就此我選擇背壓Pb為1.5Mpa。4.1計(jì)算液壓缸各階段壓力亠亠FA1333.3372.42x10-4“差動(dòng)快進(jìn)：P二+2p二+

6、x1.5x106二2.43MPaA-AA-Ab50.24x10-450.24x10-41212FA4022272.42x10-4工進(jìn)：P=+p=+x1.5x106=4.16MPaAAb122.66x10-4122.66x10-411FA133372.42x10-4快退：p=+2p=+x1.5x106=1.06MPaAAb72.42x10-4122.66x10-4214.2計(jì)算液壓缸各階段流量q=50.24x10-4x15x10-3=45.21(L/min)差動(dòng)快進(jìn)q=122.66x10-4x30x10-4=22.07(L/min)工進(jìn)q=72.42x10-4x15x10-3=65.18(L/m

7、in)快退4.3計(jì)算液壓缸各階段功率N差動(dòng)快進(jìn)=243x4521=1831KWN工進(jìn)60=4207=1530KwN快退60=1.06x65.18=1152Kw605液壓元器件的選擇51液壓泵選擇已知工進(jìn)是工作力最大(4.16MPa)加之油路內(nèi)的各項(xiàng)壓力損失約2Mpa所以小流量泵的最咼工作壓力為：p二p+丫Ap二(4.16+2)二6.16MPap額定壓力為：6.16+6.16x25%二7.7MPa最大供油量(設(shè)漏油系數(shù)K=1.1)q>k工qvpVmax工進(jìn)時(shí)液壓泵的流量：q>kq二1.1x22.07二24.277(L/min)vp1快退時(shí)液壓泵的流量：q>kq二1.1x65.1

8、8二71.698(L/min)vp1由于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，需要考慮溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量，我們?nèi)?L/min。所以小流量泵的流量為：q二(22.07+3)二25.07(L/min)vp1根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用小流量泵流量V=26ml/r的PV2R23型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,則小流量泵的額定流量為：q=v耳=26x10-3x1000x0.9=23.4(L/min)vn1nz因此大流量泵的流量為：q二(71.7-23.4)二48.3(L/min)vp2根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用小泵流量V=52ml/r的PV2R23型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,則大流量泵的額

9、定流量為：q=v耳=52x10-3x1000x0.9=46.8(L/min)vn2nv因此，我選擇才用PV2R23型雙聯(lián)液壓泵。5.2電機(jī)選擇由于差動(dòng)快進(jìn)是功率最大，若設(shè)快進(jìn)時(shí)油路壓損為0.2MPa,總效率為0.7。則電機(jī)估算功率為：沁4400W廠pq(2.43+0.2)x106x(23.4+46.8)x10-360x0.7P=bvpb耳p查Y系列電機(jī)樣本得出，選用Y132S1型異步電動(dòng)機(jī)P=3KWn=1000r/min5.3選擇液壓閥名稱(chēng)通過(guò)流量額定流量額定壓力調(diào)整壓力型號(hào)雙聯(lián)葉片泵71.698784.16PR2V溢流閥(前)2.5264.163.5DBDH10P溢流閥(后)2.5524.1

10、6DBDH10P單向閥45524.160.2RVP10三位四通70784.164WMM10G10單向節(jié)流閥22.07784.16DRVP10S1兩位三通70784.163WMM10B10背壓閥<1784.161.5RVP106液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算6.1 壓力損失的驗(yàn)算6.1.1 工進(jìn)時(shí)的壓力損失工進(jìn)時(shí)管路中的流量較小，流速較低，沿程壓力損失和局部壓力損失可以忽略不計(jì)小流量泵的壓力應(yīng)按工作缸工進(jìn)時(shí)的工作壓力pl調(diào)整：ppl±30.19X105Pa。6.1.2 快退時(shí)的壓力損失快退時(shí)，缸的無(wú)桿腔的回油量是進(jìn)油量的兩倍，其壓力損失比快進(jìn)時(shí)要大，因此必須計(jì)算快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路壓力損失

11、，以便確定大流量泵的卸載壓力?？焱藭r(shí)工作缸的進(jìn)，回油量為q1=52L/min=0.867X10-3m3/s,油量為q2=26L/min=0.433X10-3m3/s。1) 確定油液的流動(dòng)狀態(tài)：雷諾數(shù)Re=vd/uX104=1.2732q/duX104式中：v平均流速(m/s)；d油管內(nèi)徑(m)；u油的運(yùn)動(dòng)粘度(cm2/s)；q通過(guò)的流量(m3/s)。則工作缸回油路中液流的雷諾數(shù)為Re1=1.2732X0.867X10-3X104/15X10-3X1.54902320工作缸進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為Re2=1.2732X0.433X10-3X104/15X10-3X1.52452320因此，工作缸進(jìn)

12、、回油路中的流動(dòng)都是層流。2) 計(jì)算沿程壓力損失LApX：回油路上流速v1=4q1/nd2=4X0.867X10-3/3.14X(15X10-3)2m/s4.91m/s貝9EAp入1=64lPv12/2Re1d=64X1.8X900X4.912/2X490X15X10-31.7X105Pa進(jìn)油路上流速v22.45m/s則EAp入2=64lPv22/2Re2d=64X1.8X900X2.452/2X245X15X10-30.35X105Pa(3) 計(jì)算局部壓力損失EApe：由于采用集成塊式的液壓裝置，因此只考慮閥類(lèi)元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失通過(guò)各閥的局部壓力損失按EApe=ps(q/qs)2計(jì)

13、算，結(jié)果列于表6中。閥類(lèi)元件局部壓力損失元件名稱(chēng)額定流量實(shí)際通過(guò)流量額定壓力損失實(shí)際壓力損失三位四通換向閥25026/524X1050.75X105/3X105單向調(diào)速閥340262X1050.85X105二位三通換向閥440264X1051.69X105單向閥1140161.8X1050.3X105若集成塊回油路的壓力損失pj1=0.5X105Pa,進(jìn)油路壓力損失厶pj2=0.3X105Pa,則回油路和進(jìn)油路總的壓力損失為EAp1二EAp入1+EApe+Apj1=(1.7+3+0.5)X105Pa=5.2X105PaEAp2=EAp入2+EApe+Apj2=(0.35+0.75+0.85+1

14、.69+0.3)X105Pa=3.94X105Pa計(jì)算工作缸快退時(shí)的工作壓力：p1=(F+EAp2Al)/A2=(2500+5.2X105X7.85X10-3)/4X10-3Pa=16.45X105Pa這樣，快退時(shí)泵的工作壓力為pp=p1+工Apl=(16.45+3.94)X105Pa=20.39X105Pa因此大流量泵卸載閥13的卸載，壓力應(yīng)大于20.39X105Pa(與固定節(jié)流器尺寸計(jì)算時(shí)的初定值基本相符)。從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出，各種工況下的實(shí)際壓力損失都小于初選的壓力損失值而且比較接近，這說(shuō)明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)是合理的，滿(mǎn)足要求。2.液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，

15、工作階段工進(jìn)階段所占用的時(shí)間最長(zhǎng)，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn)階段造成的，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)的溫升。工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率如前面計(jì)算P1=1253.15W工進(jìn)時(shí)液壓缸輸出功率P2=Fv=20500X0.6/60W=205W系統(tǒng)總的發(fā)熱功率©二P1-P2=(1253.15-205)W=1048.15W已知油箱容積V=312L,油箱散熱面積按A=0.065(m2)(假設(shè)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)的比例在1：1：1到1：2：3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%)計(jì)算。A=0.065=0.065m2=2.99m2假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)CT=15X10-3kW/(m2°C),貝V油液溫升T=

16、©/CTA=1048.15X10-3/15X10-3X2.99C23.37C設(shè)環(huán)境溫度T2=25C，則熱平衡溫度為T(mén)1=T2+AT=(25+23.37)C=48.37C所以油箱的散熱效果達(dá)到要求7.油箱設(shè)計(jì)油箱在液壓系統(tǒng)中起著重要作用。它不僅貯存供液壓系統(tǒng)循環(huán)使用的油液，還有散熱、釋放混在油液中的氣體、為液壓元件的安裝提供位置等功能。一下是油箱的結(jié)構(gòu)和容積計(jì)算說(shuō)明。根據(jù)系統(tǒng)的壓力概略如下。選用中壓系統(tǒng)，v=(45)q,q為液壓泵流量。q=85L/min，所以v=5*85=425L因此油箱取630L，油箱的高，寬，長(zhǎng)之比1:1:1。長(zhǎng)度為857mm這里只說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程中值得注意的一些問(wèn)題

17、。(1) 油箱容積是指油面高度為油箱高度80%時(shí)的油箱有效容積；(2) 油箱中的最低液面應(yīng)高于泵的吸油口75mm或1.5倍管徑(取二者中的最大值)；油箱中的最高液面不應(yīng)超過(guò)油箱高度的80%；(3) 在吸油管和回油管之間設(shè)置隔板，以增加油液循環(huán)距離，使油液有足夠的時(shí)間和空間來(lái)分離氣泡和散熱。隔板高度約為油箱中最低液面的2/3。吸油管離油箱底的距離應(yīng)大于其管徑的二倍，距油箱壁不小于其管徑的三倍?；赜凸芮谐?5°，且面向箱壁；(4) 為防止油液污染，油箱上的蓋板、管口都要妥善密封。注油器(SES-ASMB-1)上要加過(guò)濾網(wǎng)，吸油管的網(wǎng)式過(guò)濾器(095-B24-p)。通氣口上要加空氣濾清(s

18、es7-10-05-s080-0-L-W),其容量至少為液壓泵額定流量的2倍；(5) 為了便于散熱和搬移，油箱底部離地面至少有150mm。箱底要適當(dāng)傾斜，在最底部設(shè)置放油閥排放污油。要考慮便于各部件的更換、維護(hù)，便于油箱的清洗；(6) 油箱內(nèi)壁應(yīng)涂防銹涂料。1U111kJT3門(mén)F礦飛綁蘇毘W8聯(lián)軸器的選擇：根據(jù)系統(tǒng)要求和工作條件，要將電機(jī)與液壓泵上的軸連接起來(lái)，這里選擇TGL鼓形齒式A型聯(lián)軸器。由于選擇PV2R型低噪聲葉片泵(定量葉片泵)，根據(jù)各計(jì)算結(jié)果選擇型號(hào)為PV2R23的雙聯(lián)葉片泵，查取資料，了解PV2R23葉片泵的軸的直徑為31.75mm,轉(zhuǎn)速為960r/min,葉片泵軸伸出長(zhǎng)度為75mm，電機(jī)型號(hào)選取Y160ML-3,轉(zhuǎn)速1000r/min,功率11KW,軸伸出110mm,綜合以上信息，選取型號(hào)為NL4的聯(lián)軸器。8設(shè)計(jì)總結(jié)這次設(shè)計(jì)給了我們很好的機(jī)會(huì)來(lái)檢驗(yàn)自己對(duì)液壓的了解程度，在這一周內(nèi)我們團(tuán)隊(duì)遇到許多的困難，不過(guò)在老師的指導(dǎo)和同學(xué)之間的相互幫助下，我們完成了這次的課程設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)中，我們還存在這許多的不足，