液压与气压传动课程设计.ppt

1,液压与气压传动课程设计,2,设计任务布置,3,一、设计题目设计题目：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。动力滑台的工作循环是：快进工进快退停止，并且可以随时在中途停止运动。利用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。其余参数与性能要求如下：1）轴向切削力Ft=21kN；2）移动部件总重力G=10kN；3）快进行程l1=100mm，快进速度v1=4.2m/min；4）工进行程l2=20mm，工进速度v2=0.05m/min；5）加速和减速时间t=0.2s；6）快退速度v3=v1=4.2m/min。,4,二、设计任务1、完成液压系统的设计、计算，编写设计说明书一份；2、在A3图纸上绘制完成液压系统原理图一张。三、设计要求1、设计的液压传动系统能正确完成规定的工作循环；2、图纸绘制正确，符合国家标准，图面清晰整洁；3、计算步骤完整，结果正确；4、设计说明书内容完整，字体端正、编排符合规范。四、设计进度安排课程设计时间总共为五天，进度安排如下：,5,五、参考资料1左健民.液压与气压传动.第4版.北京：机械工业出版社，2012.2杨曙东等.液压传动与气压传动.第3版武汉：华中科技大学出版社，2008.3成大先.机械设计手册.第5版.北京：化学工业出版社，2008.4雷天觉.新编液压工程手册.第1版.北京：北京理工大学出版社，1998.5于英华.组合机床设计.第1版.北京：清华大学出版社，2012.,6,附：参数数据分配表,7,第一阶段工况分析,8,一、运动分析1、作动作循环图如图1所示。,2、作一个工作循环的速度位移曲线如图2a）所示。,二、负载分析1、负载计算1）工作负载FLFL=Ft=21kN2）摩擦负载Ff静摩擦负载Ffs=fsG=0.210=2kN动摩擦负载Ffd=fdG=0.110=1kN,9,3）惯性负载Fa,4）各阶段总负载F计算液压缸各阶段中的总负载F和液压缸推力F。考虑密封等阻力，取m=0.9，则F=F/m计算结果见表1所示。,10,表1液压缸各中的负载,11,2、作一个工作循环的负载位移曲线如图2b）所示。,12,三、液压缸主要参数确定1、初选液压缸的工作压力按负载大小根据表2选择液压缸工作压力。,表2按负载选择执行元件工作压力,由表2初定液压缸工作压力p=3.0MPa。2、计算液压缸尺寸按最大负载Fmax计算缸筒面积A得,计算缸筒内径D得,13,按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。,表3液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T23481993）mm,按标准取：D=100mm。根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d，于是有,计算得,按标准取：d=70mm。计算液压缸有效作用面积为,14,3、各工作阶段的时间计算1）快进阶段,15,3）快退阶段,2）工进阶段工进阶段制动加速度很小，制动行程很短，可忽略不计。,16,4、计算液压缸流量、压力和功率1）流量计算,2）压力计算,17,3）功率计算,4、绘制工况图工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。由表绘制液压缸的工况图如图3所示。,表4液压缸各阶段压力、流量和功率,18,19,第二阶段液压系统设计,20,一、液压系统图的拟定1、选用执行元件由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。根据快进和快退速度相等的要求，拟定在快进时采用差动连接，因此应使无杆腔有效面积为有杆腔有效面积的两倍。2、确定供油方式由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；而在工进时所需流量较小，但持续时间较长。因此从提高系统效率，节省能源的角度考虑，系统供油方式不宜采用单个定量泵，而宜采用双泵或变量泵。因此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油方式。3、调速方式选择由工况图可知，快进和快退时有速度要求，因此在有杆腔油口处统一采用调速阀调速。工进时速度低，考虑到系统负载变化小，所以采用调速阀进油节流调速回路。,21,4、速度换接选择快进和工进之间速度需要换接，为便于对换接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通行程阀来实现速度的换接。另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动回路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。5、换向方式选择采用三位五通电磁阀进行换向，以满足系统对换向的各种要求。选用三位阀的中位机能为M型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。为提高换向的位置要求，拟采用止挡块和压力继电器的行程终点返回控制。6、其它选择为便于观察调整压力，在液压泵的出口处和液压缸的两接口处均设置测压点，并配置多点压力表开关，以便利用一个压力表即能观测各点压力。完成以上各项选择后，作出拟定的液压系统原理图和各电磁铁的动作顺序表如图4所示。,22,电磁铁动作表,23,二、液压系统的工作原理1、快进按下起动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换向阀8的阀芯右移，换向阀工作在左位，实现快进，油路为：进油路：泵2换向阀8左位行程阀13下位液压缸左腔；回油路：液压缸右腔调速阀14换向阀8左位单向阀9行程阀13下位液压缸左腔，形成差动连接。2、工进当滑台快速运动到给定位置时，滑台上的撞块压下行程阀13阀芯，切断通道，使压力油经调速阀10进入液压缸左腔。由于油液流经调速阀，系统压力上升，打开液控顺序阀7，此时单向阀9关闭，切断液压缸差动回路，实现工进，油路为：进油路：泵2换向阀8左位调速阀10液压缸左腔；回油路：液压缸右腔调速阀14换向阀8左位顺序阀7背压阀6油箱。,24,3、快退当滑台工进完毕之后，停留在止挡块处，系统压力升高，直到压力继电器12的调整值时，压力继电器动作，2YA通电，电磁换向阀8工作在右位，滑台快退返回。快退油路为：进油路：泵2调速阀14换向阀8右位液压缸右腔；回油路：液压缸左腔单向阀11换向阀8右位油箱。三、液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率1）计算液压泵压力估算压力损失经验数据：一般节流调速和管路简单的系统取pl=0.20.5MPa，有调速阀和管路较复杂的系统取pl=0.51.5MPa。液压缸在整个工作循环中最大工作压力为3.11MPa，由于系统有调速阀，但管路简单，所以取压力损失pl=0.5MPa，计算液压泵的工作压力为pp=p+pl=3.11+0.5=3.61MPa,25,2）计算所需液压泵流量考虑泄漏的修正系数K：K=1.11.3。液压缸在整个工作循环中最大流量为16.8L/min。取回路泄漏修正系数K=1.1，计算得所需两个液压泵的总流量为qp=1.116.8=18.48L/min由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，工进时液压缸所需流量为0.4L/min，所以高压泵的流量不得少于3.4L/min。3）选用液压泵由3第5卷P158选用YB110/16型的双联叶片泵。液压泵额定压力为6.3MPa，排量分别为10mL/r和16mL/r，取容积效率pV=0.85，总效率=0.8，额定转速分别为1450r/min和960r/min.4）选用电动机拟选Y系列三相异步电动机，满载转速960r/min，按此计算液压泵实际输出流量为qp=（10+16）1039600.85=21.22L/min,26,计算所需电动机功率为,由3第4卷P569选用Y132S-6电动机。电动机额定功率为3KW，满载转速为960r/min。2、选择阀类元件及辅助元件1）标准件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表5所示。2）非标件a）油管油管尺寸根据实际流量类比确定，采用内径为16mm，外径为20mm的紫铜管。b）油箱油箱容积计算如下V=（57）qp=（57）21.22=106.1148.54L取V=150L。,27,表5液压元件型号及规格,28,第三阶段验算性能完成设计,29,一、液压系统的性能验算1、压力损失验算按液压泵的实际输出流量估算压力损失。1）油液在油管中的流速进油管流速v,回油管流速v,2）沿程压力损失Pf设系统采用L-HM32液压油，室温为20时粘度为=1.0104m2/sa）进油沿程压力损失Pf1,层流状态：1=75/Re1=75/552=0.14,30,b）回油沿程压力损失,层流状态：2=75/Re2=75/281=0.27,取油液的密度为=890kg/m3，进、回油管长度均为2m，得进油沿程压力损失为,c）总沿程压力损失,31,3）局部压力损失Pr局部压力损失包括液压阀的压力损失及管道和管接头的压力损失。液压阀的损失很小，可以忽略不计。管道和管接头压力损失一般取沿程压力损失的10%计算，于是pr=10%pf=0.10.48=0.05MPa4）总压力损失pp=pf+pr=0.48+0.05=0.53MPa原设p=0.5MPa，与计算结果非常接近。2、调定压力的确定双联泵系统中卸荷阀的调定值为,取p卸=4.1MPa溢流阀的调定值应大于卸荷阀调定压力0.30.5MPa。取p溢=4.5MPa,32,顺序阀的调定值应为p顺=0.29+p=0.29+0.95=1.24MPa背压阀的调定值取为p背=0.3MPa3、系统温升验算工进时间在整个工作循环中所占的时间比例达87%，所以系统温升可按工进计算。工进时液压缸的有效功率为,工进时大流量泵卸荷，卸荷压力为0.3MPa，小流量泵在高压3.64MPa下供油，两个泵的总输出功率为,33,由此得液压系统单位时间的发热量为,设油箱的三个边长在1：1：11：2：3范围内，计算散热面积为,按通风良好取散热系数h=15103kW/（m2），计算油液温升为,设室温t1=20，得油液温度t2为,热平衡计算在允许范围内。,34,二、绘制系统原理图图上除画出整个系统的回路之外，还应注明各元件的名称、型号、压力调整值，并作出液压缸的工作循环图，列出电磁铁的动作顺序表。三、编写设计计算说明书液压系统课程设计计算说明书编写应符合学校规定的统一格式。内容除了应有的计算和图表以外，还应包含目录、设计任务书、页码、课程设计小结以及参考文献等。,35,结束,