液压系统课程设计

液 压 传 动 系 统 课 程 设 计

指导老师：

设计者：

班级：机电08级

学号：

同组人：

1

目 录

一． 设计目标及参数

1.设计目标

2.设计要求及参数

二． 液压系统方案设计

1、确定液压泵类型及调速方式

2、选用执行元件

3、快速运动回路和速度换接回路

4、换向回路的设计

5、组成液压系统绘原理图

三． 主要参数的选择设定

1. 定位液压缸主要参数的确定

2. 夹紧缸的主要参数设计

3．主控缸主要参数确定

4.液压泵的参数计算

5.电动机的选择

四． 液压元件和装置的选择

1.液压阀及过滤器的选择

2.油管的选择

3.油箱容积的确定

五． 验算液压系统的性能。 2 1.沿程压力损失计算

2.局部压力损失rp

六 液压系统发热和温升验算

七 电气控制系统设计

1.PLC控制编程图

八 实验报告

1 实验目的

2 试验设备

3 试验原理

4 实验步骤

5 实验数据及处理

九 分析思考题

十 设计总结

十一 参考文献

3

一 设计目标及参数

设计一专用双行程铣床。工件安装在工作台上，工作台往复运动由液压系统实现。双向铣削。工件的定位和夹紧由液压实现，铣刀的进给由机械步进装置完成，每一个行程进刀一次。机床的工作循环为：

手工上料——按电钮——工件自动定位，夹紧——工作台往复运动铣削工件若干次——拧紧铣削——夹具松开——手工卸料（泵卸载）

定位缸的负载200N，行程100mm，动作时间1s；

夹紧缸的负载2000N，行程15mm，动作时间1s；

工作台往复运动行程（100-270）mm。

方案：单定量泵进油路节流高速，回油有背压，工作台双向运动速度相等，但要求前四次速度为01，然后自动切换为速度02，再往复运动四次。设计参数：前四次速度为01，切削负载（N）为15000N，工作台（液压缸）复

复运动速度(m/min)为：0.8~8。后四次速度为02，切削负载（N）为7500N,工作台（液压缸）往复运动速度(m/min)为0.4~4，结构设计为：往复运动液压缸设计

二 液压系统方案设计

1、确定液压泵类型及调速方式

参考一般机床液压系统，选用双作用叶片泵单泵供油。由于要求工作台的往返速度可分别调节，往返行程都用带单向阀的调速阀进行控制。采用开式回路，溢流阀左定压阀。为防止工作台突然失去负载时向前冲，主控缸回油路上设置背压阀，初定背压值Pb=0.8MPa。

2、选用执行元件

均采用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，主控缸无杆腔面积A1等于有杆腔有效面积A2的两倍，以保证快进快退速度相等。

3、快速运动回路和速度换接回路

快进时采用差动连接，采用两个二位二通电磁阀控制快进与工进的转换。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整；采用液控顺序阀和单向阀来切断差动回路。

4、换向回路的设计

本系统对换向平稳性没有严格要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。定位夹紧回路采用O型机能的三位四通电磁换向阀，对主控回路为便于实现差动连接选用M型机能的三位五通换向阀。为提高换向精度，采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。

5、组成液压系统绘原理图

将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改和补充，即组成如图①所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的出口处、背压阀、定位夹紧回路的减压阀出口处、主控缸的进油口处设置测试点，并设置多点压力 4 表开关，这样只需一个压力表即能观测各点压力。

液压系统中各电磁铁的动作顺序如表①：

1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y

定位夹紧 + - - - - -

逆 铣 + - + - + +

顺 铣 + - - + + +

夹具松开 - + - - - -

原位停止 - - - - - -

表① 图 1（系统原理图）

三 主要参数的选择设定

（一） 定位液压缸主要参数的确定

取效率为0.93，则F=200/0.93=215N, 查表9-1（液压传动与气压传动，华中科技大学出版社）取其工作压力为P1=0.5MPa。

221111/215/50000.0434304/23.4AFPmmmDAmm

取d1=D1/2=11.7 mm 5 根据GB/T2348-1993圆整为标准值：D1=25 mm ，d1=12 mm

故A1=D12/4=490.6 mm2 ， A2=(D12-d12)/4=377.6 mm2

V=100 mm/s=0.1 m/s

65316510.1490.6104.9110/49.1/2.95/min/215/(490.610)4.410QVAmsmLsLPFApa

(二)夹紧缸的主要参数设计

最大负载压力：F=2000/0.93=2150 N,查表9-1（液压传动与气压传动，华中科技大学出版社），选取P1=0.8MPa

则 A1=F/P1=2150/0.8=2687.5 mm2

D1=14/A=58.51 mm 取d1=D1/2=29.26 mm

根据GB/T2348-1993圆整为标准值：

D1=60 mm, d1=32 mm

所以A1=D12/4=2826mm2 A2=(D12-d12)/4=2022.2 mm2

V=15 mm/s=0.015 m/s;

Q=V A1=30.3 mL/s;

P=F/A1=7.6×105 Pa

（三）主控缸主要参数确定

1、初选液压缸工作压力

负载压力F=15000/0.93=16129N，查表9-1（液压传动与气压传动，华中科技大学出版社），选取P1=3MPa。

2、确定液压缸的主要尺寸

为使快进快退时速度相等，取无杆腔的有效面积A1为有杆腔有效面积A2的两倍，即A1=2A2。回油路装有背压阀，按表8-1（《液压与气压传动》（机械工业出版社））初选背压Pb=0.8MP。

工进阶段负载F=11579N,按此计算A1则

23215512161296.20101130108102262bFAmmPPcm

液压缸直径144628.89ADcmcm

由122AA可知活塞杆直径

0.7070.7078.896.29dDcm 6 根据GB/T2348-1993圆整为标准值：

90Dmm 60dmm

按标准直径算出：

22221906358.544ADmmmm

222222290603532.544ADdmmmm

按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量min0.05/minqL，因最小工进速度0.4/minvm，则由式minminqAv得：

所以2216358.5125Ammmm，满足最低速度要求。

3、计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率

考虑到负载和流量均较小，只计算逆铣、顺铣两个阶段的压力、流量、功率。由于不计惯性力和摩擦力，工进背压按Pb=0.8MPa代入，快退时背压按Pb=0.5MPa代入。计算公式和计算结果列于表②中。

表② 液压缸所需的实际流量、压力和功率

工作循环 计算公式 负载F 进油压力jp 回油压力bp 所需流量 输入功率P

N Pa Pa L/min kW

前四次 逆铣 211bjjFpApAqAvPpq

15000 511.510 5810 min5.09q

max50.9q min0.59P

max5.9P

顺铣 122bjjFpApAqAvPpq 518.610 5810 min2.83q

max28.3q min0.47P

max4.7P

后四逆铣 211bjjFpApAqAvPpq 55.6210 5810 min0.22q

max2.2q min0.12P

max1.2P 622min13min0.05101250.410qAmmmmv 7 次 顺铣 122bjjFpApAqAvPpq 7500 516.510 5810 min1.41q

max14.1q min2.33P

max23.3P

注：1、差动连接时，液压缸回油口与进油口之间的压力损失5510app，而bjppp。

2、快退时，液压缸有杆腔进油，压力为jp，无杆腔回油，压力为bp。

㈣、液压泵的参数计算

由表②可知顺铣阶段液压缸工作压力最大，对复杂系统取总压力损失（含油路沿程和局部损失）5510app，由式1pppp算出液压泵最大工作压力

555169.41051074.410paappppp =8MPa

由表②可知当工作台前进速度V1达到最大值6m/min时，液压缸有最大工作流量max47.1/minqL，取油泵泄漏系数K=1.1。在最大工作流量溢流时（定量系统）要求溢流量占系统供油总量的15%，取溢流量为0.15maxq=7.07L/min,所以液压泵的最大工作流量

max1.147.17.07/min58.88/minpqKqLL

根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YB-B48C-※F型叶片油泵，额定压力为10.3MPa，额定流量为72.5L/min，输入功率为15.14Kw。

㈤、电动机的选择

由表②逆铣阶段当V2达到最大值6m/min时液压缸输入功率最大。泵的出口压力油经单向阀14，三位五通阀9，调速阀11进入有杆腔。如去进油路上的压力损失10.8apMp，压力继电器可靠动作需要压力差20.5apMp，则顺铣阶段泵的出口压力

5555111247.11081051060.110pappppp

取泵的容积效率为0.9，则泵的实际总流量72.50.965.25/minpqL

取叶片泵的总效率为0.75p，则液压泵驱动电机所需的功率

5360.110(65.25/6010)8.70.75pppqPWKW

据此查《机械设计课程设计》选用Y160L-6三相异步电机，电机额定转

970r/min，额定功率为11KW。