液压传动课程设计论文.doc

目录一 设计题目及要求 11.1课程设计题目 1二.工况分析 1 2.1负载分析 1 2.1.1 工作负载 1 2.1.2摩擦力 1 2.1.3惯性负载 2 2.2绘制负载图和速度图 3 三 确定液压缸的参数 5 3.1初选液压缸的工作压力 5 3.2 确定液压缸尺寸 5 3.3计算压力、流量和功率 6 3.4绘制液压缸的工况图 8 四 液压系统回路的选择 10 4.1调速回路 10 4.2 换向回路和卸荷回路 10 4.3 快速运动回路 10 4.4 压力控制回路 11 4.5 液压系统合成 12 五 液压元件的选择 13 5.1选择液压泵和电动机 13 5.1.1确定液压泵的工作压力 13 5.1.2确定液压泵的流量 13 5.1.3选择电动机 14 5.2元、辅件的选择 145.3确定管道尺寸 15 5.4确定油箱容积 16 六 管路系统压力损失的验算 16 6.1 判断油液的类型 166.1.1 工进时压力损失 16 6.1.2 快退时压力损失 17 七 液压系统的发热与温升验算 18 7.1液压泵的输入功率 18 7.2有效功率 19 7.3系统发热功率 19 7.5油液温升 19 参考文献 20液压传动课程设计一 设计题目及要求1.1课程设计题目设计专用铣床液压系统，最大切削力为8*103N运动部件自重为10*103N导轨形式为矩形。加工进给速度为180mm/min。快进、快退速度为6m/min，往复运动的加、减速时间为0.2s，总行程200mm, 工进行程可调，滑台为平导轨，静、动摩擦系数分别为0.2和0.1。试计算选择液压元件。1.2课程设计的要求 明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系 统草图；选择液压元件；验算系统性能。二.工况分析2.1负载分析2.1.1 工作负载工作负载与机床的工作性质有关，它可能是定值也可能是变值。一般工作负载时时间的函数，即 2.1.2摩擦力液压缸驱动工作部件工作时要克服机床导轨处的摩擦阻力，它与导轨形状，安放位置及工作台的运动状态有关，题目中给出的为平导轨，根据给定条件，计算工作台与导轨的静摩擦阻力和动摩擦阻力静摩擦阻力 动摩擦阻力 2.1.3惯性负载工作部件在启动和制动过程中产生惯性力，可按牛顿第二定理求出，即 其中惯性阻力包括两部分:（1） 动力滑台快速时惯性阻力。动力滑台启动加速，反向启动加速和快退减速制动的加速度相等，故惯性阻力为 (2) 动力滑台工进时惯性阻力。动力滑台由工进转换到制动是减速，取，故惯性阻力为 考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力（取液压缸的机械效率），工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表2-1中，负载循环图如图2-1所示。表2-1 液压缸在各动作阶段的负载工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力/N启动20002222加速15101678快进10001111工进900010000制动847941快退10001111制动4905442.2绘制负载图和速度图根据已给的快进，快退，工进的速度，配合表2-1中相应负载的数值，由于工进可调，无法计算出其具体时间，故设快进行程为，工进行程为，快退行程为，可绘制液压缸的与图如下负载图 速度图 图2-1负载和速度图 三 确定液压缸的参数 3.1初选液压缸的工作压力根据表2-1可知液压缸在工进时推力最大，为10000N，按课本表9-3的推荐值，初选工作压力为2.0MPa3.2 确定液压缸尺寸由于铣床工作台快进和快退速度相同，因此选用单杆活塞式液压缸，并使,快进时采用差动连接的回路，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取，快退时回油路压力损失也取。工进时，为使运动平稳，在液压缸回路油路上须加背压阀，选取背压。 根据,可求出液压缸大腔面积为 取 则 按表9-5取标准值为 则活塞杆直径为 液压缸尺寸取标准值之后的有效工作面积为 无杆腔面积 有杆腔面积 活塞杆面积 3.3计算压力、流量和功率液压缸在工作循环中各阶段所需的压力，流量和功率各阶段所需的压力、流量和功率见表3-1，表中为液压缸的驱动力，由表2-1查得。表3-1各工况所需的流量、压力和功率工况计算公式/N液压缸快进启动加速快进2222167811110.721.040.850.31 （18.6L/min)0.233工进100000.61.890.189（11.3L/min)0.357快退启动加速快退制动2222167811115440.50.690.521.341.170.32(19.2L/min)0.4293.4绘制液压缸的工况图工况图的作用: (1)通过工况图找出最大压力、最大流量点和最大功率点，分析各工作阶段的压力、流量变化的规律，作为选择液压泵和控制阀的依据。 （2）验算各工作阶段所确定的参数的合理性。 （3）通过对工况图的分析，可合理地选择系统的主要回路。根据表3-1可得到液压缸的工况图如下 （a)流量图 （b)压力图 （c)功率图 图3-1液压缸的工况图- 22 -四 液压系统回路的选择4.1调速回路由工况图3-1可知，该铣床液压系统功率小，因此选用节流调速方式，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用回口节流调速回路。为防止铣削时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。考虑到铣削加工中有顺铣和逆铣两种工况，宜采用调速阀来保证速度稳定，并将调速阀装在液压缸回油路上起阻力作用，使工作台低速运动时比较平稳， 图4-1 调速回路4.2 换向回路和卸荷回路铣床工作台采用单活塞杆液压缸驱动。由工况图可知，系统压力和流量都不大，同时考虑工作台工作一个循环后装夹时间比较长，为方便工作台的手动，选用二位三通U型电磁换向阀，并由电气行程开关配合实现自动换向，如图4-2所示4.3 快速运动回路为实现工作台快速进给，选用二位三通电磁换向阀构成液压缸的差动连接。这种差动连接的快速运动回路，结构简单，也比较经济，如图4-2所示。 图4-2 快速运动回路4.4 压力控制回路由于液压系统流量很小，铣床工作台工作进给时，采用回油路节流调速，故选用定量泵供油比较、经济，如图4-1所示.调压回路采用先导式溢流阀维持液压泵出口压力恒定。 图4-3先导式溢流阀4.5 液压系统合成根据以上选择的液压基本回路，合成为图4-4所示的定量泵-回油路节流调速液压 图4-4 液压系统原理图五 液压元件的选择5.1选择液压泵和电动机5.1.1确定液压泵的工作压力液压泵的最大工作压力与执行元件的工作性质有关。对于执行元件运动过程中需要最大压力，则液压缸的工作压力为 其中为执行元件在稳定工况下的最高压力，为进油路上的沿程和局部损失。由图3-1和表3-1可知，液压缸在整个工作循环中最大工作压力为,根据拟定的液压回路是采用回油路节流调速，选取回油管路压力损失为0.8MPa,由于采用压力继电器，溢流阀的调整压力一般比系统最高压力大0.5MPa,故液压泵最高压力为 5.1.2确定液压泵的流量单液压泵供给多个执行元件同时工作时，泵的流量要大于执行元件所需最大流量的总和，并考虑系统泄漏和液压泵磨损后容积效率下降等因素，即 取液压系统的泄漏系数K=1.1则液压泵的最大流量为 根据、和已选定的单向定量泵型式，查相关手册选取PV2R1-14的液压泵。5.1.3选择电动机 在工作循环中，当泵的压力和功率比较恒定时驱动泵的 电动机功率为为 其中，为液压泵的最高压力，为液压泵的流量，为液压泵的总效率。由工况图知，最大功率在快退阶段，如果取液压泵的效率为为0.75，驱动液压泵最大输入功率为：查机械零件手册选取Y2-100L-6的三相异步电动机。5.2元、辅件的选择根据系统最大工作压力和通过控制元件的最大流量，选用各类阀的规格见表5-1.表5-1 选择各种阀件的规格编号元件名称最大通流量规格型号1定量叶片泵-PV2R1-142先导式溢流阀21Y10B 3二位三通电磁阀2135DY-100BY4二位四通电磁阀2124D0-B10H-75调速阀1Q-6B6减压阀1B-10B7单向阀21I-10B8压力继电器21PF-8BL9滤油器21XU-80X200 5.3确定管道尺寸各元件连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进，出油管则按输入排量的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表5-2所列表5-2 各液压缸的进、出流量和运动速度流量 速度快进工进快退 输入流量/排出流量/运动速度/ 表5-2中数据说明液压缸快进快退速度和工进速度与设计要求相近，这表明所选液压泵型号，规格是适合的。根据表5-2数值，按课本表9-13允许流速推荐的管道内允许速度取=3m/s，由式计算得圆整化取。油管壁厚一般不需要计算，根据选用的管材和管内径查液压传动手册的有关表格得管的壁厚。选用17X15mm，10号无缝钢管。5.4确定油箱容积中压系统油箱的容积，一般取液压泵公称流量的5-7倍，故取油箱容积为 六 管路系统压力损失的验算6.1 判断油液的类型回路压力损失计算应在管道布置图完成后进行，必须知道管道的长度和直径。管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即d=15mm,长度在管道布置图未完成前暂按进油管、回油管均为L=2m估算。油液运动粘度取，在此设计中主要验算工进和快退工况时的压力损失。6.1.1 工进时压力损失进油管路压力损失：首先判别进油管液流状态，由于雷诺数 故为层流。管路沿层压力损失： 取管道局部损失 油液流经单向阀的,二位三通电磁阀得压力损失按下面公式计算， 工进时进油路总压力损失： 工进时回油路压力损失：因回油管路流量为 液流状态经判断为层流，于是沿程压力损失：局部压力损失： 回油路中油液流经二位三通换向阀，压力损失计算方法同上，即工进时回油路总压力损失 6.1.2 快退时压力损失快退时进油路和回油路中经检查都是层流，回油路压力损失为： 进油路中油液流经单向阀、及二位三通换向阀， 压力损失计算方法同前 快退时进油路总压力损失： 快退时回油路中压力损失：由于,则有回油路总压力损失： 七 液压系统的发热与温升验算加工一个零件时，其工作时候主要在工进时，故主要考虑铣床工进时的发热，故按工进工况来验算系统的温升。7.1液压泵的输入功率工进时液压泵的压力为，流量，则液压泵功率为 7.2有效功率工进时，液压缸的负载,工进速度则输出功率为 7.3系统发热功率 7.4散热面积油箱容积 油箱近似散热面积为 7.5油液温升假定采用风冷，取单体式油箱得散热系数,则 设夏天的温度为30，则温油为55.7，没有超过最高允许温油，故不需要设置冷却器。 参考文献l 张敏 液压传动 科学出版社 2014.3l 黎启柏 液压元件手册冶金工业出版社 2002.8l 周开勤机械零件手册高等教育出版社2001.7目 录第一章 总论1一、项目概况1二、项目提出的理由与过程6三、项目建设的必要性8四、项目的可行性12第二章 市场预测15一、市场分析15二、市场预测16三、产品市场竞争力分析19第三章 建设规模与产品方案22一、建设规模22二、产品方案22三、质量标准22第四章 项目建设地点25一、项目建设地点选择25二、项目建设地条件25第五章 技术方案、设备方案和工程方案28一、技术方案28二、产品特点30三、主要设备方案32四、工程方案32第六章 原材料与原料供应35一、原料来源及运输方式35二、燃料供应与运输方式35第七章 总图布置、运输、总体布局与公用辅助工程37一、总图布置37二、 运输38三、总体布局38四、公用辅助工程39第八章 节能、节水与安全措施44一、主要依据及标准44二、节能44三、节水45四、消防与安全45第九章 环境影响与评价47一、法规依据47二、项目建设对环境影响48三、环境保护措施48四、环境影响评价49第十章 项目组织管理与运行50一、项目建设期管理50二、项目运行期组织管理52第十一章 项目实施进度55第十二章 投资估算和资金筹措56一、投资估算56二、资金筹措58第十三章 财务评价与效益分析61一、项目财务评价61二、财务评价结论65三、社会效益68四、生态效益68第十四章 风险分析70一、主要风险分析识别70二、风险程度分析及防范风险的措施70第十五章 招标方案72一、招标范围72二、招标组织形式72三、招标方式72第十六章 结论与建议74一、可行性研究结论74二、建议75附 件77一、附表77二、附件77三、附图77