液压传动课程设计.docx
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液压传动课程设计.docx
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液压传动课程设计
摘要
液压系统是以电机提供动力基础,使用液压泵将机械能转化为压力,推动液压油。
通过控制各种阀门改变液压油的流向,从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。
完成各种设备不同的动作需要。
液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用,而且愈先进的设备,其应用液压系统的部分就愈多。
所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系统是非常有意义的。
关键词:
液压传动、稳定性、液压系统
一.设计目的、要求及题目
㈠设计的目的
液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节,通过该教学环节,要求达到以下目的:
1.巩固和深化已学知识,掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤,培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力;
2.正确合理地确定执行机构,选用标准液压元件;能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统;
3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。
对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练,以提高这些技能的水平。
㈡设计的要求
1.设计时必须从实际出发,综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。
如果可以用简单的回路实现系统的要求,就不必过分强调先进性。
并非是越先进越好。
同样,在安全性、方便性要求较高的地方,应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件,不能单独考虑简单、经济;
2.独立完成设计。
设计时可以收集、参考同类机械的资料,但必须深入理解,消化后再借鉴。
不能简单地抄袭;
3.在课程设计的过程中,要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成,积极思考。
不能直接向老师索取答案。
4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。
具体题目由指导老师分配,题目附后;
5.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作:
⑴设计计算说明书一份;
⑵液压传动系统原理图一张(3号图纸,包括工作循环图和电磁铁动作顺序表)。
(3)设计题目
一台专用铣床的铣头驱动电机的功率N=7.5KW,铣刀直径D=120mm,转速n=350rpm,工作台重量G1=4000N,工件及夹具重量G2=1500N,工作台行程L=400mm,(快进300mm,工进100mm)快进速度为4.5m/min,工金速度为60~1000mm/min,其往复运动和加速(减速)时间t=0.05s,工作台用平导轨,静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1。
机械效率取0.9设计其液压控制系统。
二.负载——工况分析
1.工作负载
2.摩擦阻力
3.惯性负荷
查液压缸的机械效率
,可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况,如下表表1所示:
表1 液压缸各阶段的负载情况
工 况
负载计算公式
液压缸负载
液压缸推力/N
启 动
1100
1222.22
加 速
1390.98
1545.53
快 进
550
611.11
工 进
3960.46
4400.51
快 退
550
611.11
三.绘制负载图和速度图
根据工况负载和以知速度
和
及行程S,可绘制负载图和速度图,如下图(图1、图2)所示:
图1(负载图)
图2(速度图)
四.初步确定液压缸的参数
1.初选液压缸的工作压力。
查各类液压设备常用工作压力初选,
2.计算液压缸尺寸。
选用差动液压缸,无杆腔与有杆腔的有效面积为
;回油路上有背压阀或调压阀,取背压
;回油管路压力损失
。
按JB2183—77取标准值D=50mm
活塞杆的直径
为:
由此求得液压缸的实际有效工作面积
3.液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表
表2所示:
表2液压缸所需的实际流量、压力和功率
工况
负载
回油腔压力
进油腔压力
输入流量
输入功率
计算公式
快进
启动
1222.22
—
12.7
—
加速
1545.53
21.27
—
恒速
611.11
11.56
4.33
0.08
工进
4400.51
8
26.5
1.96~0.12
0.086
快退
启动
1222.22
—
12.2
—
加速
1545.53
25.24
—
恒速
611.11
15.91
4.5
0.119
4.绘制液压缸的工况图(图3)
五.拟定液压系统图
1.选择液压基本回路
从工况图可知:
该系统的流量、压力较小,可选用定量泵和溢流阀组成的供油源,如图a所示。
铣床加工有顺锉和逆锉之分,宜采用出口节流调速,具有承受负切削的能力,如图b所示。
考虑到工作进给时负载大、速度低,而快进、快退行程中负载小、速度快,所以采用由换向阀联通的差动快速回路,如图c所示。
根据一般专用铣床的要求不高,采用电磁阀的快慢换接回路,其特点是结构简单。
选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式,如图d所示。
(a)(b)
(c)(d)
2.组成系统图
为了实现工作台快退选用具单向阀的调速阀,图4为所设计的液压系统图。
六.选择液压元件
1.确定液压泵的容量及电动机功率
(1)液压泵的工作压力和流量计算。
进油路的压力损失取
,回路泄露系数取
,则液压泵的最高工作压力和流量为:
根据上述计算数据查泵的产品目录,选用YB-6型定量叶片泵。
(2)确定驱动电动机功率。
由工况图表明,最大功率出现在快退阶段,液压泵总
效率η=0.75
则电动机功率为:
2.控制阀的选择
根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量,选取各元件的规格,如表3所示。
格表3各元件的规
序号
元件名称
最大通流量/(L/min)
型号规格
1
定量叶片泵
6
YB-6
2
溢流阀
6
Y—10B
3
三位四通电磁阀
6
34D—10B
4
单向调速阀
6
QI—10B
5
二位三通电磁阀
6
23D—10B
6
单向阀
6
I—10B
7
过滤器
6
XU—B
3.确定油管直径
进出液压缸无杆腔的流量,在快退和差动工况时为
,所以管道流量
按
计算。
取压油管流速
,取内径为
的管道。
吸油管的流速
,通过流量为
,则
,取内径为
管道。
确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。
4.确定油箱容积
七.液压系统的性能验算
1.液压系统的效率
(经计算
,
)
取泵的效率
,液压缸的机械效率
,回路效率为:
当工进速度为
时,
当工进速度为
时,
2.液压系统的温升
(只验算系统在工进时的发热和温升)定量泵的输入功率为:
工进时系统的效率
,系统发热量为:
取散热系数
,油箱散热面积
时,
计算出油液温升的近似值:
,固合理。
参考文献
[1]上海市职业技术教育课程改革与教材建设委员会组编.液气压传动.北京:
机械工业出版社,2001.9
[2]章宏甲.液压与气压传动.第2版.北京:
机械工业出版社,2001.
[3]许福玲.液压与气压传动.武汉:
华中科技大学出版社,2001.
[4]张世伟.《液压传动系统的计算与结构设计》.宁夏人民出版社.1987.
[5]中央电大《液压传动辅导教材》编写小组.《液压传动辅导教材》.中央电大出版社.
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