液压传动课程设计参考指导书

《液压传动》课程设计任务书

一、 设计题目： 二、 设计条件：

运动部件（包括主轴箱）重量为10000牛顿，工件重量500牛顿，

轴向切削力约为28000牛顿。

工作进给速度在12～300mm/min 范围内进行无级调速。分两次进给，Ⅱ工进比Ⅰ工进速度慢。快进、快退速度约为6m/min，要求速度换接比较平稳，换向无冲击。

加速或减速时间△t=0.05s 。

采用平导轨，摩擦系数f动 = 0.1，f静 = 0.3。 快进行程为150mm。 工作行程为100mm。 设进、回主油管长各为3m。 定位油缸行程为50mm。 机床应完成下列循环：

快进 Ⅰ工进 Ⅱ工进 停止 原位停止 快退 动力头油缸 死挡铁停留定位 拔销松开夹紧 定位夹紧缸

三、 设计内容：

1. 设计及计算说明书一份

（包括运动分析、负载分析、工况图、工况表、系统方案分析与选择、系统的工作原理；各液压元件主要参数的选择、型号规格选择的简要说明；各项性能的估算：实际速度、压力损失、回路效率）。

2. 液压系统原理图一张

（包括工作循环图、电磁铁动作顺序表及简要说明）。

四、 要求：

1. 项目齐全（其中包括封面、目录、正文内容、主要参考书目）。 2. 文字工整、幅面整洁、计算无误。

3. 液压元件均按国标，尽量采用国际单位制。 4. 各种选用参数均注来源。 5. 最后略谈设计体会。 五、 时间安排：

1. 分析资料，读例题 0.5天 2. 明确设计依据，绘制工况图 0.5天 （画出主缸p?t，qv?t，P?t图）

3. 确定系统方案（画出系统图） 1天 4. 选择各液压元件 1天 5. 系统各项性能估算及调试说明 1天 6. 整理计算说明书 0.5天 7. 答辩 0.5天

卧式单面钻镗组合机床液压系统设计

一、明确设计依据，绘制工况图 1.负载分析

工作负载：FW = 28000 N

摩擦负载：Ff动=f动G= 0.1?10000Ff静=f静G=

N?1000 N

0.3?10000N? 3000 N

?660?0.05N?惯性负载：Fa=(G/g)．(△v/△t)=

100009.82040N

重力负载：Fg=0 （因为动力滑台卧式安装） 工况 启动 加速 快进 工进 快退 制动 计算公式 F=Ff静 液压缸负载(N) 3000 驱动力3333 3377 1111 32222 1111 －1155 F?m(N) F= Ff动+Fa 3040 F= Ff动 1000 F= Ff动+FW 29000 F=Ff动 1000 F= Ff动-Fa －1040 ※液压缸的机械效率取ηm=0.9 (0.9～0.97) 2.负载图和速度图

根据负载分析和课题的所给的速度要求(一次工进按300mm/min,二次工进按12mm/min)绘制负载图和速度图。

（图看草稿）

3.初步确定液压缸的主要参数

①初步定压力P1

根据Fmax=32222N, 又是组合机床，取p1=4 Mpa。（见教材P152表9-3）

②确定液压缸直径D、活塞杆直径d，由于课题要求：v快进=v快退 ，所以液压缸回路采用差动连接：D?2d（或d=0.7D）。

镗孔中，为防止镗刀损坏，应在回油路中加背压阀，取背压为p2＝0.8Mpa （见教材P154表9-5）。

按工进工况:

p1p1A1?p2A2?F

2?D42?p2?(D?d)42?F

解得 D= 106 mm d= 75mm

取标准值 D= 110mm d=80mm 则 A1=

95 cm2

A2=44.77

cm2

③液压缸所需要最大、最小流量计算 快进工况：qvmax=v快进(A1?快退工况：qvmax=v快退A2= 工进一：qvmin=v工进1A1= 工进二：qvmin=v工进2A1=

6?10?(95?44.77)A2)=

1006?10?44.77100=

30.1 L/min

=26.9 L/min

?9510010012?95100?100300= =

2.85 L/min

0.114 L/min

④复算液压缸各阶段所需要的压力。 快进工况：

因为液压缸作差动连接，由于管道中有压力损失，这时p2＞P1 , 取△P=0. 5Mpa。p1?F??pA2A1?A2=

111150.23/10000?10?6?0.5?44.77/1000050.23/10000=0.666Mpa

p2?p1??p=1.166Mpa

工进：

取背压力P2= 0.8Mpa。

p1?F?p2A2A1=

3222295/10000?10?6?0.8?44.77/1000095/10000=3.77Mpa

快退工况：

取回油路压力损失P2= 0.5Mpa。

p1?F?p2A1A2=

111144.77/10000?10?6?0.5?95/1000044.77/10000=1.31Mpa

4．列工况表、绘工况图

液压缸 所需流量 工况 驱动力（进油口）(N) (L/min) 快进 工进一 32222 工进二 快退 1111 0.114 26.9 0.5 1.31 1111 30.1 2.85 0.8 3.77 0.007 0.59 0.5 0.666 (Mpa) (Mpa) 回油背压进油压力（进油口）P=pq?(Kw) 0.33 0.18 功率 ※启动、制动工况，因对本机床液压系统以下的计算无实际意义，故不再计算。

时间t： 快进：t 工进

?60?1.5s 6000501：t??60?10s

300?150 工进2：t 快退：t??5012250?60??60?250s 2.5s

6000画出主缸P-t图： （三幅）

5．定位夹紧系统的综合计算 ①夹紧油缸的受力分析；

F切 F夹 ∵F切?（F夹?G）f静

FG ∴F夹?F切f静?G?280000.3?500?92833N

因为夹紧力太大，夹紧系统的压力应低于主进给系统压力。因此采用两个夹紧缸，采用机械增力杠杆，取增力比为1:3。故夹紧缸推力：

3F?m?F夹2

?928332?3?0.9? F

?F夹2?3?0.917191N

②夹紧油缸的设计； 由力的平衡方程得 p1A1?p2A2?F

初选压力p1?3Mpa ，p2?0。因活塞杆受压d=0.5D(见教材P68表4-1) ∴A1?Fp1 即

?D42?Fp1?D?4F?p1?4?17191??3?106

∴D=85mm 查手册取整得 D=90mm d=45mm ③定位油缸的设计；

定位油缸的作用是插定位销，负载很小，可根据夹具的结构情况

设计一个小缸即可，为了加工或者购买方便，可与夹紧缸一样。

二、拟定液压系统

（一）、 动力头部分，应考虑下列问题：

1. 供油方式

因为快慢速比为6/0.012=500，

且快速时间为（250+150）/6000=0.066 min=4s ， 工进时间为（50/12）+（50/300）=4.3 min=260s ， 说明系统多在高压小流量场合工作。

用一个高压大流量定量泵，因工进时能量损失大，不行。 用双泵供油，可行，但是系统比较复杂。 用限压式变量叶片泵，可行。

2. 执行元件

用单杆活塞缸可实现差动连接，减少泵的供油量。 3. 调速方式

（1）此为小功率系统，可用节流调速，为了提高速度稳定性，

故用调速阀调速。

（2）因为工进速度相当低，所以采用进口节流调速。为实现两

级工进，用调速阀串联以保证换接平稳性。

（3）为避免加工时镗刀损坏，回油路上应加背压阀。 4. 换向回路

为满足题目要求，用电液换向阀，且换向时间可调。

（二）、定位、夹紧部分应考虑：

1. 因为要求先定位，后夹紧，所以要有顺序控制回路。 2. 因为要保证大的夹紧力，夹紧可靠且为稳定值，所以采用减

压阀和单向阀。

3. 要有换向回路。 （三）、系统动作原理

3 5 D Y——— 63 B Y Z 液动 交流电 五通 三位 换向时间可调 “Y”型中位机能 板式连接

额定流量63L/min

1. 工件放好后，按下电钮，定位缸运动。

2. 定位缸到位后，压力升高，顺序阀打开，夹紧缸运动。 3. 夹紧缸到位后，压力升高，压力继电器发出信号，1YA（+），开始快进。

4. 快进结束，挡块压下行程阀，转入工进1.

5. 工进1结束，靠行程开关（因工进1、工进2行程可调，所以用行程开关很灵活）使电磁铁通电，转入工进2。

6. 工进2结束后，压力继电器发出信号给时间继电器，时间继电器给讯号1YA（-）、2YA（+），实现快退。

（因不是通孔，所以用压力继电器控制，以保证死挡铁停留，且停留时间由时间继电器调整）。

7. 快退结束后，碰到行程开关，使1YA（-）、2YA（-），也使二位四通电磁阀换位，夹紧缸松开，定位缸拔销。 8. 拔销完毕，压力升高，继电器发出讯号，使油泵卸荷。 三、选择液压元件

1. 油泵的选择

由前面可知：工进时压力最大 快进时流量最大 快退时功率最大

因为这种系统执行元件与泵的输出功率趋势一致。 ①液压泵的工作压力

pp= p1+∑△p=3.77×106+1.5×106=5.27Mpa (由教材P155取∑△p=1.5×106pa)

②泵的流量

qvmax=q?快进k=30.1×1.1= 33 L/min （取 K=1.1） ③选泵型号

额定压力pn= (1+20%) pp=5.27×1.2=6.324Mpa 泵的额定流量qvpn=33 L/min 查《液压传动》手册

YBP——40 100r/min时流量40L/min

pn=6.3Mpa 调节流量调节螺钉，使qvpn=33 L/min 即可。

④选电机 快退工况：

取ηp=0.8，则

pp=1.31×106+0.5×106=1.81Mpa，qvp=33 L/min，

所以P电=(1.81×106×33×10-3)/(60×0.8)

=1244.4w =1.24Kw，

查手册选电机型号为：J02-32-06

(额定功率Pn=2.2 Kw，同步转速1000r/min)

2.阀类的选择

（见附表） 3.辅助元件的选择 （见附表） 4.管径的选择

d?2qv?263.7?10?3

?18.4mm????4?60

(由教材P106 v=2.5~5m/s 取v=4m/s）

则取d=20 mm .

5.油箱的容积(教材P104)

本系统为中压系统，故有效容积

V?mqvP=（5～7）x 33=165～231 L

四、性能估算及调试说明 （一）实际流量、速度 输入流量l/min 输出流量l/min 移动速度m/min

（二）、液压油的选择

选择L-HL32普通液压油。当环境温度为500C时，

?快进 快退 一次工进 2.85 1.43 0.3 二次工进 0.114 0.057 0.012 30．1+26.9 30.1 26.9 6 63.7 6.7 =0.32X10 - 4 m2/s ； 当环境温度为150C时，?=1.5X10 - 4

m2/s 。 雷诺数Re?由P16 表2-4 为层流。 （三）、回路中压力损失计算 1.快进

?dH??4qv?d??4?63.7?10?3?4??20?10?3?60?0.32?10= 2112?Rec

?p??128?l进油路：

??d4qv?4128?1.5?10604??0.02?900?3?57?1.1?10?3

?0.108Mpa

?p?????22?0.1?p??0.0108Mpaqvqvn2

?pv???pn()2

?0.2(3363)?0.3(6363)?0.25(257?1.163)?0.603Mpa2

??p进?0.108?0.0108?0.603?0.722Mpa

?p??128?l回油路：

??d4qv?4128?1.5?10?900?3?360?26.9?1.1?10?0.051Mpa4??0.02

?p?????22?0.1?p??0.0051Mpaqvqvn63

?pv???pn(?0.3()226.9?1.1)?0.2(226.9?1.163)?0.1Mpa2

??p回?0.051?0.0051?0.1?0.156Mpa

??p???p进?A2A1??p回?0.722?44.7795?0.156?0.8Mpa2. 工进

工进时流量比较小，所以沿程损失比较小，可忽略不计。 因为二次工进经过两个调速阀，损失比较大，因此按二次工进计算损失。

进油路：

?pv???pn(qvqvn63)2

?0.2(0.114?1.1)?0.3(20.114?1.163)?0.3?0.3?0.6Mpa2

回油路：有背压0.8Mpa 故

（四）、回路效率计算 快进：t1 快退：t2 工进：t?l1?150?606000250?606700?1.5s

??p?0.6?44.7795?0.8?0.977Mpa

?l2?l????2.2s

?100?6012~300??20s~500s因工进工况为主要工况，所以系统的效率及发热均以工进阶段为主准。

1. 系统的效率

?总?F?工进2pPqvP/?P?29000?0.012?0.8(3.77?0.6)?10?0.114?106?3?1.1?50.8％

或 ?总?p1qv1?mpPqvP/?P?33.9?10??m??p1.1?43.7?1055?0.7?0.9?0.7?44.4％

2. 温升验算

?T??hA?P电（1-?总）pPqVP(1??总)?hAhA?P6?3

17℃(取h=15×

（3.77?0.6）?10?0.114?10?1.1??(1?0.508)??3315?10?10?0.022?0.8?6010

?3kW/(m??C)2，

3取

2V=0.2

m

3

，则

A=0.0653V2?0.065?0.22m=0.022m2)

（五）、调试说明：

1. 泵的最大工作压力

pP?p1???p进?3.77?0.5?4.27Mpa

考虑动压力

pn?(1?0.5)pP?6.4Mpa

选用额定压力为6.3Mpa的泵，可用。 2. 减压阀

根据夹紧时一个油缸的最大推力17191N，需要压力

p?F推A夹?2.7Mpa， 所以pj?3Mpa。夹紧力略有加大，可用。

3. 夹紧处压力继电器

pj?0.3?3.0?0.3?3.3Mpa

4. 溢流阀

因为作背压用，所以p5. 液控顺序阀

因为快进、快退时均不能打开，所以px?pP进、pP退。 工进时一定要打开，所以px?pP工 。故取px6. 单向顺序阀

px应大于插定位销的压力。

?3.5Mpay?0.8Mpa。

。

7. 压力继电器（工作缸处）

因为快退的开始由它控制，取其压力大于p1，为4.5Mpa。

附表：

序号元件名称 1、过滤器 2、液压泵 3、单向阀 4、电液换向阀 5、工进液压缸 6、行程阀 7、单向阀 8、压力继电器 9、电磁换向阀 10、调速阀 11、调速阀 12、单向阀 13、液控顺序阀 实际流量(L/min) 实际压力（Mpa） 选用型号 66 XU-J 33 6.3 YBP-40 33 5.27 I-63B 63.7 5.27 35DY-63BYZ 57 5.27 22C-63BA 63.7 5.27 I-100B 4.5 DP1-63B 2.85 5.27 22D-10BH 0.114 5.27 Q-10B 2.85 5.27 Q-10B 33 5.27 I-63B 1.425 5.27 ZY-25B 压力损失 0.2 0.3 0.25 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 调整压力 4.5 0.25-0.35 0.8～1.0

14、溢流阀 15、电磁换向阀 16、减压阀 17、单向阀 18、电磁换向阀 19、定位液压缸 20、单向顺序阀 21、夹紧液压缸 22、压力继电器 23、节流阀

1.425 33 33 33 44 44 0.8 5.27 5.27 3 3 P-B10B 22D-63B J-63B I-63B 24D-63B 3 ZI-63B 3 DP1-63B 0.3 0.2 0.4 0.8 3 2.7 电磁铁、行程阀动作顺序表

电磁铁 动作 定位夹紧 快进 一次工进 二次工进 死挡块停留 快退 松开拔销 停止卸荷 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 行程阀 - - - + - - + - - - - - + - - - - + + - + - - + + - + - - + - + - - - ± - - - + + - - - - - - - 注：“+”表示电磁铁通电，“-”表示电磁铁断电

设计小结

液压传动是以电机提供动力为基础，使用液压泵将机械能转化为压力能，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，做出各种行程完成不同方向的动作，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村捕鱼等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压部分往往比较多。所以，像我们这样的大学生学习和设计一个简单的液压系统是十分具有意义的。

此次课程设计前后共用了两个星期的时间，经过努力终于完成了。通过本次课程设计使我发现了自身的不足之处，那就是理论与实践的差距很大，要想单凭理论知识就想做好实践是比较困难的，必须要经过一番努力才能完成。

另外，通过此次课程设计，能使我对课本的理论知识有了一个更加深刻具体的认识。每当我遇到不明白的地方，指导老师总是很耐心的向我们讲解。对我帮助很大，非常感谢！

2

这次课程设计的题目是设计一台卧式单面钻镗组合机床液压系

统，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计当中的每一天都是很累的。正向老师说的一样，设计所需要的东西都在书上了，当时自己老是想找到什么捷径来完成这次任务。但是液压传动的课程设计没有那么简单，你想copy或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从教材上或者《液压传动设计手册》上找到出处，不然的话就麻烦了。我因为这个就吃了不少的亏。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。

再设计过程中培养了我的综合运用液压传动设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。在此期间我们同学之间互相帮助，共同面对液压传动课程设计当中遇到的困难，培养了我们的团队精神。在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己的系统的自我学习能力的欠缺，将来要进一步加强，今后的学习还要更加的努力。

参考文献

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7p9d.html