液压课程设计教学提纲.doc

液压课程设计精品资料 机制机电及模具制造专业液压传动课程设计指导书 徐慧 编写湖南工学院（筹）2006年6月修订第一部分：液压传动课程设计内容1、设计的卧式钻镗组合机床的液压动力滑台液压系统要求完成:快进工进快退停止；切削推力25000N，快进行程400mm,工进行程50mm，V快=6m/min、V工进=0.05-0.10m/min,运动部件重G=9800N,试确定液压缸结构尺寸。静摩擦系数：fj=0.2，动摩擦系数：fd=0.1， 液压缸机械效率：，快速起动时间不大于0.2s. 1、大泵，2、小泵，3、滤油器，4、外控顺序阀，5、15、单向阀， 6、溢流阀，7、电液换向阀，8、单向行程调速阀，9、压力继电器，10、主液压缸，11、二位三通电磁换向阀，12、背大压阀，13、二位二通换向阀，14、减压阀，16、带定位装置的二位四通电磁换向阀，17、单向顺序阀，18、定位液压缸，19、夹紧液压缸A、工件夹紧：5YA通电（1）、先定位：压力油减压阀14单向阀15电磁阀定位缸19无杆腔定位缸19有杆腔电磁阀油箱（2）、再夹紧工件定位后，压力油升高到单向顺序阀开启的压力，单向顺序阀开启，压力油单向顺序阀夹紧缸18无杆腔夹紧缸18有杆腔电磁阀油箱 工件夹紧到位，压力油压力升高到压力继电器调定压力，继电器发信，1YA通电，主系统快进。B、快进：1YA通电，电液换向阀左位工作， 大泵单向阀5电液换向阀7行程阀14主液压缸无杆腔小泵2 液压缸有杆腔电磁阀11电液换向阀7单向行程调速阀8主缸（差动换接）C：工进：3YA通电，切断差动油路，快进行程到位，挡铁压下行程阀8，切断快进油路，3YA通电，切断差动油路，快进转工进，液压系统工作压力升高到溢流阀5调定压力，进油路高压油切断单阀5供油路,打开外控顺序阀4，大泵卸荷，接通经背压阀12通油箱油路。大泵外控顺序阀5（卸荷阀）油箱（大泵卸荷）小泵2电液换向阀7单向行程调速阀8主液压缸无杆腔主液压缸有杆腔电磁阀11电液换向阀7背压阀12油箱D、快退：1YA断电，2YA、3YA、4YA通电工进结束，液压缸碰上死挡铁，压力升高到压力继电器调定压力，压力继电器发出信息，1YA断电，2YA、3YA、4YA通电大泵单向阀5电液换向阀7电磁阀11主液压缸有杆腔小泵2 主液压缸无杆腔单向行程调速阀8电液换向阀7电磁阀13油箱小泵2 主液压缸无杆腔快退到位碰行程开关，行程开关发信，6YA通电，下步工件松夹。E、工件松夹：6YA通电压力油减压阀14单向阀15电磁阀定位缸19和定位缸18的有杆腔定位缸19无杆腔电磁阀油箱夹紧缸18无杆腔单向顺序阀的单向阀电磁阀油箱工件松夹后发出信息，操作人员取出工件。一、行工况分析，确定液压缸推力1、工况分析及液压缸的推力：（1）、工况分析切削推力： F切=25000N静摩擦力： Fj= fjG=动摩擦力： Fd= fdG=启动惯性力： Fg=（2）、液压缸的推力（液压缸效率）启动推力： F启= Fj/= 加速推力： F加=（Fd+Fg）/=快进推力： F快= Fd/工进推力： F工=（F切+ Fd）/=反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。工况运行图如下： 图4-18：卧式钻镗组合机床液压缸工况图二、确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量2、选取工作压力及背压力F工=N 在-N之间,P1=3-4MPa 选取,P1=.MPa，为防止加工结束动力头突然前冲, 设回油路有背压阀或调速阀，取背压P2=0.8 MPa。3、确定液压缸结构尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：图4-19：卧式钻镗组合机床液压缸力的平衡图F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1） 快进速度V快=m/min，工进速度V工进=0.0m/min,相差很大,应进行差动换接,取k= A2/ A1=.,则： 取液压缸筒标准值：D= d 取活塞杆标准值： d= 4、认证液压缸筒壁厚中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚： 额定工作压力： Pn=.MPa16MPa 试验压力为： Py=1.5Pn=1.53.4=5.1MPa许用应力取： （ 取安全系数n=5） 5、定液压缸筒的长度活塞杆工作行程：活塞杆伸出长度不少于 取活塞杆长 取液压缸筒长：L= 6、求最少活塞杆直径取 比80少.倍,稳定性足够安全可靠。7、校核活塞杆的稳定性（1）、求活塞杆的临界半径 （2）、求活塞杆的临界负载 选用45#钢，取其柔性系数液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数活塞杆细长比： 取： 45#钢的弹性模量：取活塞杆横截面惯性矩：活塞杆伸出长度：L=该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。（3）、求活塞杆临界负载的安全系数其安全系数：nk=8、液压缸各截面积9、初定液压缸流量快进：= = =工进=： 10、液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表工况负 载（N）液压缸计算公式油压力P1105回油压力P2105输入流量Q(L/min)入功率P(kw)快进差动启动 P1=(Fi+pA2)/A3加速恒速 Q=(A1-A2)v快P=p1Q工进 P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退启动加速恒速 P1=(Fi+p2A1)/A2 Q=A2v快 P=p2Q三、确定定位夹紧液压缸结构尺寸及流量1、定位夹紧力设计计算K1安全系数K2加工系数K3刀具钝化系数K4断位切削系数根据实用经验，夹紧支撑系数f1=0.2，f2=0.7根据实用经验，推荐夹紧工作压力P夹20105Pa 取两个液压缸筒直径标准值：D=设定活塞杆承受拉力，取活塞杆标准直径： d=Q夹=四、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台的液压系统图电磁铁动作表动作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夹紧 快进 工进快退 工件松夹 五、液压元件设计计算与选择1、液压泵工作压力、流量、驱动功率计算（1）、高压小流量泵工作压力计算高压小流量泵工作循环过程中，最大工作压力，采用调速阀进口节流调速，设定工进最大压力损失为，则（2）、低压大流量泵工作压力计算低压大流量泵的快速进退工作表得知快退工作压力为，高于快进工作压力取为快速进给工作压力, 设定快进最大压力损失为，则：（3）、液压泵的流量及规格由工况表得知快速进给流量为工进最大流量，溢流阀最少稳定流量为，即高压小流量泵的流量最少要，选YB-D/,额定压力，转速。（4）、电动机的驱动功率从液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表得知，液压缸最大输出功率为：快速进退最大工作压力：，取电机效率：，则电动机的驱动功率为选型交流异步电动机。2、确定液压缸的输入输出流量和移动速度工步输入流量L/min输出流量L/min移动速度 m/min快进工进快退3、根据工作压力和通流量选取液压元件序号元件名称 实际通流量元件规格 数量 备註01 双联叶片泵 L/min YB-D36/5 102 滤油器 L/min WU-63F 103 油箱L/min（容积） 1 自制（300L/min）04 外控顺序阀 L/min X4F-B20D-Y1 105 单向阀 L/min DF-B20H2 106 先导式溢流阀L/min YFB6B 107 电液换向阀L/min 34EYOB25H-T 108 单向程行调速阀1L/min 1QCA3-D16 109 压力继电 DP-63型 210 液压缸（主缸） 1 11 电磁换向阀 L/min 23E1B25C 112 P型背压阀1L/min P-D6B 113 电磁阀 L/min 22E1B25C 114 减压阀L/min JF3-C10B 115 单向阀 L/min DF-B10H2 116 电磁换向阀L/min 24EB10H-ZZ 117 单向顺序阀19L/min XD2F-B10E-Y1 118 夹紧液压缸119 定位液压缸120 压力表开关YK2-6 1 （图上未标）3、油管尺寸按标准化元件计算液压油管内径尺寸如下：= 取液压油管内径标准值 d=20 （外径 d=25）4、油箱容积V=六、液压系统稳定性论证1、液压泵工作压力稳定性校核（1）、系统快进液压泵工作压力稳定性校核A、进油路压力损失经计算油管内径d=，液压装置未安装前，设置进、回油管长度L=.m,选取L-AN32号机油400C的运动粘度1）、进油路流态判别为层流2）、进油路沿程阻力损失3）、进油路局部阻力损失4）、进油路液压阀阻力损失5）、进油路总阻力损失B、回油路压力损失1）、回油路流态判别 P快电动机允许短期过载，选取KW的型电机。若设定工作压力在（25-32）106Pa, 选取KW的型电机。五、设计选取液压系统图1、液液压系统图： 2、电磁铁动作表：动作顺序1yA 2yA 3yA 4YA 5YA 6YA 7YA主液压缸快速下行 慢速加压 保压卸压回程 停止顶出缸顶出 退回 压边 浮动拉伸 3、油箱容积：上油箱容积：下油箱容积： 上油箱容积五、计算和选取液压元件液压缸流量表：动作顺序流进L/min流出L/min主液压缸快速下行xxxxxx=xxx xxx工作行程 xxx xxx回程 xxx xxx顶出液压缸顶出行程 xxx xxx退回行程 xxx xxx 液压元件表序号元件名称实际流量规格备注1 斜盘式轴向柱塞泵 xxxL/min xxxBGY14-1B2 齿轮泵 xxxL/min CB-xx3 电动机选取KW的型电机4 滤油器 xxxL/min WUxxx180F5 先导式溢流阀 xxxLmin FY-BxxH6 二位二通电磁换向阀 xxxL/min 22D-xxB7 远程调压阀 xxL?min FY-xxB8 直动式溢流阀 xxL/min Y-HbxF9 三位四通电液换向阀 xxxL/min 34BYM-Hxx-T10 压力继电器 IPD01- Hc6L-Y211 单向阀 xxL/min DFBxxK312 电接触压力表 KF-L8/30E13 吸入阀（液控单向阀） xxxL/min 自制可外购14 二位三通液动换向阀 xxxL/min 23Y-xxB15 卸荷阀（外控序阀） xxxL/min X4F-BxxD-Y16 主液压缸 外购17 内控外泄式顺序阀 xxxL/min X2F-BxxF-Y118 二位四通电磁换向阀 xxxL/min 24D-xxB19 顶出液压缸外购20 液控单向阀 xxxL/min DFY-BxxH221 三位四通电液换向阀 xxxL/min 34BYK-Hxx-T22 先导式溢流阀 xxxL/min FY-BxxH23 阻尼器 自制可外购24 二位二通电磁换向阀xxxL/min22D-xxB25 直动式溢流阀xxL/min六、液压系统稳定性论证YA32-5000KN型四柱万能液压机的液压系统的动力机构，采用xxxBGY14-1B型电液比例控制斜盘式轴向变量柱塞泵，选用电液比例控制的变量泵和液压缸组成容积调速系统，无节流损失，系统高效节能。3、设计一台YA32-3150KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件G1.5吨，下行行程1.2m-1.5m，其液压系统图如下: 3150KN通用压机液压系统图1、 主液压泵，2、齿轮泵，4、滤油器，5、电液比例溢流阀，6、20、21、溢流阀，7、17、电液换向阀，8、单向阀，9、电接触压力表，10、外控顺序阀 11、13、液控单向阀，12、19、电磁阀， 14、顺序阀，15、主液压缸，16顶出缸，18、液压缸，22、行程开关A、启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。 主泵（恒功率输出）电液换向阀7的M型中位电液换向阀21的K型中位TB、液压缸16活塞快速下行： 2YA、5YA通电，电液换向阀7右位工作，控制油路经电磁换向阀12，打开液控单向阀13，接通液压缸16下腔与液控单向阀19的通道。 进油路：主泵（恒功率输出）电液换向阀7单向阀8液压缸15上腔回油路：液压缸15下腔电液换向阀7电液换向阀17的K型中位T液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔：大气压油吸入阀11液压缸15上腔的负压空腔B、 液压缸15活塞接触工件，慢速下行（增压行程）：液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油吸入阀11上液压缸15上腔）吸油路。进油路：主泵（恒功率输出）电液换向阀7单向阀8液压缸15上腔回油路：液压缸15下腔顺序阀14电液换向阀7电液换向阀17的K型中位TD、保压：液压缸15上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表9发出信息，2YA断电，液压缸15进口油路切断，(单向阀8 和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压，利用液压缸11上腔压力很高，打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷) 当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力，电接触压力表9又会使2YA通电，动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油。主泵（恒功率输出）主泵电液换向阀7的M型中位电液换向阀17的K型中位T，主泵卸荷 。E、保压结束、液压缸15上腔卸荷后：保压时间到位，时间继电器发出信息， 1YA通电（2TA断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，主泵1电液压换向阀7的大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入阀11的卸荷阀（或叫卸荷阀的卸荷口），实现液压缸15上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大部分油液电液压换向阀7外控顺序阀10TF、液压缸15活塞快速上行： 液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时，外控制顺序阀15关闭，切断主泵1大部分油液电液换向阀7外控顺序阀10T的油路，实现：进油路：主泵1电液换向阀7液控单向阀13液压缸15下腔回油路：液压缸15上腔吸入阀11TG、顶出工件：液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，1YA断电，电液换向阀7复位，4YA通电，电液换向阀17右位工作进油路：主泵1电液换向阀7的M型中位电液换向阀17液压缸16下腔回油路：液压缸16上腔电液换向阀17TH、顶出活塞退回：3YA通电，4YA断电，电液换向阀17左位工作进油路：主泵1电液换向阀7的M型中位电液换向阀17液压缸16有杆腔回油路：液压缸16无杆腔电液换向阀17TK、压边浮动拉伸：薄板拉伸时，要求顶出液压缸16无杆腔保持一定的压力，以便液压缸16活塞能随液压缸15活塞驱动动模一同下行对薄板进行拉伸，4YA通电，电液压换向阀17右位工作，6YA通电，电磁阀19工作，溢流阀21调节液压缸16无杆腔油垫工作压力。进油路：主泵1电液换向阀7的M型中位电液换向阀17液压缸16无杆腔吸油路：大气压油电液压换向阀17填补液压缸16有杆腔的负压空腔 设计说明书要求完成：（1）、求出液压缸快进、工进、快退推力，绘制快进、工进、快退工作循环图，绘制快进、工进、快退推力循环图，绘制快进、工进、快退速度循环图及液压系统图；（2）、确定液压缸结构尺寸，液压泵的流量，系统输入输出功率和系统的效率；（4）、列出液压元件规格表（5）、进行液压系统稳定性校核，确定液压系统工作状态，油液发热升温状态，其中包括油箱体积；（6）、用3# 图纸绘制液压系统图。 4、设计一台YA32-1000KN型四柱立式液压板料弯拆成型机，液压板料弯拆成型机工作循环为：快速下行慢速加快速提升回程。最大弯曲压制力1000103N，上下移动滑块重G15000N，快速下行行程600mm，慢速下行行程300mm，快速下行速度V快=25mm/s，慢速下行速度V慢=10mm/s，制动时间t=0.2s，上下移动滑块液压支撑平衡，其液压系统图如下:1、柱塞变量泵，2、单向阀，3、电液比例溢流阀，4、减压阀，5、电液换向阀，6、电磁换向阀，7、液控单向阀，8、10、顺序阀，9、外控顺序阀，11、电接触压力表，12、吸入阀，13、主液压缸 A、启动：电磁铁全不通电，主泵卸荷。 柱塞变量泵1的工作压力受电磁比例溢流阀3控制，经单阀2卸荷。B、快速下行：2YA通电，电液换向阀5右位工作经减压阀减压的控制油路打开液控单向阀7，勾通液压缸13下腔回油路，柱塞变量泵1供应的压力油经电液换向阀5进入液压缸13的柱塞缸，液压缸13下腔回油经液控单向阀7、电磁换向阀6流回油箱；液压缸13活塞快速下行，上腔形成负压空腔，大气压着油液经吸入阀12填补液压缸13上腔的负压空腔。C、慢速下行：2YA、3YA通电四柱立式液压板料弯拆成型机的液压缸13活塞下行到位，接触工件，3YA通电，切断液压缸13活塞快速下行油路通道，增压缸13上腔的进油路压力升高到顺序阀10打开，柱塞变量泵1供应的压力油经顺序阀10、电液换向阀5进入液压缸13上腔，进入液压缸13的柱塞缸的进油路不变，液压缸13下腔回油经顺序阀8、电液换向阀5流回油箱，电接触压力表对工件变形进行保压，保压时间由时间继电器控制。D、保压结束、泄压、液压缸活塞返回行程：时间继电器发出信息，1YA通电（2TA、3YA断电），电液换向阀5左位工作。与高压状态的液压缸13上腔连接的外控顺序阀9控制油路打开了外控顺序阀9，柱塞变量泵1供应压力油经电液压换向阀5后，由于液压缸13上腔处于高压状态，大部分油液经外控顺序阀9流回油箱，只有少部分受控制压力油先打开吸入阀12的卸荷阀，让高压状态的液压缸13上腔经吸入阀12的卸荷阀（或叫卸荷口）卸荷后，随着液压缸13上腔压力的降低，外控顺序阀9关闭，吸入阀12通道打开，勾通液压缸13上腔、吸入阀12与油箱的通路。柱塞变量泵1供应的压力油经电液压换向阀5、液控单向阀7进入液压缸13下腔，推动液压缸13活塞