2073 CKJ61100数控机床液压系统的设计(含全套毕业说明书和机械CAD图纸)

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本科毕业论文

CKJ61100数控车床液压系统设计

CKJ61100Numerical control lathe hydraulic system design

学院名称：江苏大学继续教育学院

专业班级：机械设计制造及其自动化

学生姓名：李颖

指导教师姓名：

指导教师职称：

2011年 9月

摘要

本论文主要阐述了数控车床液压系统,液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。

面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。

本液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。

综上所述，完成整个设计过程需要进行一系列艰巨的工作。设计者首先应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。

关键词: 液压系统液压缸

Abstract

This paper mainly expounds the numerical control lathe hydraulic system, hydraulic technology is the mechanical equipment fastest developing speed in one of the technology. Especially in recent years, but with microelectronics, computer technology to combine together, make hydraulic technology has entered a new stage of development. At present, has been widely used in the industrial fields. Because the recent years microelectronics, the development of computer technology, hydraulic components manufacturing technology of the further improved, and make hydraulic technology not only as a kind of basic in traditional form occupies an important position and with excellent static, dynamic performance becomes a kind of important means of control.

Facing our country economy in recent years of rapid development, machinery manufacturing industry in the development of the national economy, which occupies an important position in the manufacturing sector to the healthy and rapid development. The improvement of manufacturing equipment, make as an important equipment manufacturing industry in the of all kinds of machining equipment also had many new changes, especially in the hole processing, its in today's hydraulic system is becoming more and more important.

The hydraulic system design, in addition to meet the host in action and performance requirements outside, still must comply with small volume, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, use and convenient maintenance and so on some of the common design principles recognized. Hydraulic system is designed according to the known condition, to determine the hydraulic pressure working scheme, hydraulic flow rate, pressure and hydraulic pump and other components of the design.

To sum up, complete the whole design process needs a series of hard work. Designers should set up the correct design thought, trying hard to grasp the advanced scientific and technological knowledge and scientific dialectical way of thinking. to the workers engaged in production practice and workers learning, and constantly development and innovation, to better complete mechanical design task.

Key words: Hydraulic system hydraulic cylinder hydraulic pump reversing valves

目录

引言 (1)

第一章液压系统设计计算 (5)

1.1液压系统的设计要求 (5)

1.2液压系统方案设计 (5)

1.2.1确定液压泵类型及调速方式 (5)

1.2.2选用执行原件 (5)

1.2.3换向回路和压力回路的选择 (5)

1.2.4组成液压系统绘原理图 (5)

1.3液压系统的参数计算 (7)

1.3.1液压缸参数计算 (7)

1.3.2液压缸的结构设计 (11)

1.3.3液压泵性能参数计算 (13)

1.4液压元件的选择 (14)

1.4.1液压阀及过滤器的选择 (14)

1.4.2油管的选择 (14)

1.4.3油箱容积的确定 (15)

第二章液压站的设计 (16)

2.1液压油箱的作用及外形尺寸 (16)

2.1.1液压油箱的作用 (16)

2.1.2液压油箱的外形尺寸 (16)

2.2液压油箱的结构设计 (17)

2.3液压泵装置 (18)

2.3.1液压泵的工作原理 (18)

2.3.2液压控制装置 (19)

2.4液压系统的安装 (19)

2.4.1液压泵装置的安装要求 (19)

2.4.2油箱装置的安装要求 (19)

2.4.3液压阀的安装要求 (20)

2.4.4液压缸的安装要求 (20)

2.5电动机与液压泵的联接方式 (20)

第三章集成块的设计…………………………………………………

21

3.1集成块及其工作 (21)

3.2集成块的工作要求 (21)

3.2.1集成块的工作要求 (21)

3.2.3集成块的总体设计 (22)

3.2.4液压阀位置的确定 (22)

3.2.5视图及尺寸标注 (22)

3.2.6加工精度的要求 (22)

3.2.7集成块的设计结果 (22)

3.2.8集成块装配与调试 (23)

第四章液压系统的性能验算及维护 (24)

4.1性能验算 (24)

4.1.1沿程压力损失 (24)

4.1.2局部压力损失 (24)

4.1.2系统温升的验算 (25)

4.1.3泵站调试 (26)

4.1.4压力调试 (26)

4.1.5执行机构调速 (26)

4.2液压系统的维护 (26)

结论 (28)

致谢 (30)

参考文献 (31)

引言

液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济各个领域，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一，所以正确合理地提高设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装备的工作品质和技术经济性能具有重要意义。同时能让我们学到的理论知识运用到实践中，提高实践能力,使我们的设计更具实用性。

液压系统设计的步骤一般是：

（1）明确液压系统使用要求，进行负载特性分析；

（2）设计液压系统方案；

（3）计算液压系统主要参数；

（4）绘制液压系统工作原理图；

（5）选择液压元件；

（6）验算液压系统性能；

（7）液压装置结构设计；

（8）绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。

一、课题研究的主要内容、目的和意义

主要研究CKJ61100数控车床液压系统，包括：控制主轴的正车、反车和主轴箱润滑，分为以下几部分:

（1）液压系统原理图的设计；

（2）液压元件的选择；

（3）装配图的设计与计算；

（4）油箱的设计与计算；

（5）集成块的设计；

通过对CKJ61100数控车床的原有液压系统的分析和了解，结合已学的液压方面的知识，对液压系统的结构，设计等方面的知识有深一步的认识与提高。通过CKJ61100数控车床液压系统的设计，使现有的机床在原有的功能基础上得到更大的改善，使加工生产步骤更直接简便，从而减轻工人的劳动强度、提高效率，节省能源。

液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济各个领域，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之

1

一。所以正确合理地提高设计与使用液压系统，对于降低各类液压机械及装备的劳动成本，提高经济效益具有重要意义。同时能将所学到的理论知识运用到实践，提高实践能力。

二、课题研究的现状

1.国内液压技术的现状及发展趋势

我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品

工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品。近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。例如北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。

虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。具体表现在产品水平、产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。因此，在众多低档产品压价竞争的同时，不得不让出一块巨大的市场给国外产品。这表明，在市场丰富多样的需求面前，第一、国内企业必须依靠科技进步，不断调整产品结构；第二、适应国际传动技术产品工业向国际化发展趋向，对现有国内企业进行改组、合并，使企业开发能力，装备能力、管理水平和服务水平不断提高，以保持一定的竞争能力；第三、不断提高企业产品的开发能力和创新能力，加强产学研结合，充分利用高等院校的科研开发人力资源，发展有自主产权的产品和技术；第四、完善质保体系，不断提高产品质量及可靠性，计划地进行技术改造、设备更新，提高产品知名度，创立名牌。

2.液压技术及产品的发展方向：

(1) 节省能耗，提高效率，采用液压传动与控制系统的节能技术

(2) 机电一体化技术及IT技术的应用高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。用AC电机或变频电机驱动定量泵，发展机电一体化元件和系统。

(3) 发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等

(4) 重视环保。提高液压系统及污染控制技术，采用无泄漏液压系统和元件。

(5) 应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能，开发水压传动与控制技术，大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。

(6) 先进设计技术，如计算机辅助设计与试验，仿真技术。

2

(7) 现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术

总之，液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。脚踏实地，放眼未来，经过行业的共同努力，我国的液压工业一定能走进一个新天地。

三、方案论证

１.机械系统

传统的机械传动如：齿轮传动，它的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大，传动中能量损耗相对较小。但如果齿轮加工粗糙导致齿轮间不能完整啮合,就会发生震动,影响机械设备寿命。

２.气压系统

气压系统的优点：能源经济，其工作介质是空气，取之不尽，用之不竭；能源损失小，容易实现集中供应和远距离输送；适合于高速间歇运动；自保持能力强，即断电后由于气体的压缩性机械装置能在较长的一段时间停留在原来的位置上；可靠性高，寿命长；安全方便，气动元件结构简单、轻便，安装维修方便；缺点：稳定性差；输出功率小；噪声大；润滑性差等。

３.液压系统

液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

液压传动的优点：

（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；

（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；

（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；

（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；

（5）由于采用油液作为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；

（6）操纵控制简便，自动化程度高；

（7）容易实现过载保护。

液压传动的缺点 :

3

（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；

（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；

（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；

（4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患；

（5）传动效率低。

４.方案比较

除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大。通过以上几种方案的比较，可以得出在目前的技术水平下，液压系统传动较之机械系统和气压系统有很多的优点，因此设计人员往往在机床中选择液压系统。这样可以使工作时操纵控制简便，自动化程度高，提高工作的效率。

4

第一章液压系统设计计算

1.1液压系统的设计要求

本机床床身最大回转直径1000mm，刀架上最大工件回转直径630mm，顶尖距1500/3000/5000mm，主轴转速为 3.15—315r/min。主轴箱内由液压控制正车、反车、刹车和润滑，其中正反车通过一个三位油缸控制，刹车由一个两位油缸控制,刹车油缸直径为40mm,所需最大刹车力为21Kg/c㎡。

1.2液压系统方案设计

1.2.1确定液压泵类型及调速方式

由于本系统对于运动的平稳性和切削力的变化没有特殊要求，出于经济性价比考虑，选用单向定量液压泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路。溢流阀作定压阀，回油路上设置背压阀，初定背压值为0.8MPa。

1.2.2选用执行原件

因液压缸有正向和反向和刹车运动，因此正车和反车选用单活塞杆的二位液压缸，刹车选用三位油缸。

1.2.3换向回路和压力回路的选择

本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。因此二位油缸选用三位四通换向阀,三位油缸选用两位四通换向阀。将溢流阀旁接在油泵出口调定和限制刹车制动的最高工作压力。

1.2.4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补充，即组成如图1.1所示的液压系统原理图。为便于观察调整压力，在回路中装一个压力表。液压系统中各电磁铁的动作顺序如表1.1所示。

5

图1.1 液压系统原理图

表1.1 电磁铁动作顺序表

液压系统的原理说明：液压站集中控制，液压泵为定量泵，主轴箱润滑与液压系统分隔开，共用一个油箱；一个两位油缸控制主轴正反车和一个三位油缸控制刹车和润滑.

1、液压系统的功用

6

7 （1） 液压缸的正反车和刹车；

（2） 润滑（包括主轴箱的齿轮、轴承，见图1.2 润滑图）。

2、液压系统的元件和作用（参见图1.1 液压系统原理图）

（1） 齿轮泵公称流量为6 L/min ，用于液压缸的正反车同时用于主轴箱的润滑。

（2） 液压阀: 由溢流阀 、压力表 、两个换向阀 以及二个节流阀组成。调节溢流阀使系统压力为0.8-1.3MPa 。两个换向阀分别控制二位油缸和三位油缸。二个节流阀分别控制二个油缸的速度。

（3） 二位油缸：向前为正车，向后为反车。

（4） 三位油缸：向前为刹车，向后为润滑。

图1.2 润滑图

1.3液压系统的参数计算

1.3.1液压缸参数计算

1、液计算工作油缸面积：

计算油缸作用力：假设油缸作用力为R,则

R=PA=23kg/cm 2×12.56cm 2=288.88kg 180

#

Ⅱ60

2018030

30360303030

30203030

8 液压缸的主要几何尺寸，包括液压缸的内径，活塞杆的直径，液压缸行程等。液压负载F ，由公式：

查参考文献[1]可知

ηR

F = （1-1）

式中：F ——液压缸负载；

R ——液压缸外作用力；

η——液压缸总效率；

查参考文献[1]可知液压缸的总效率为

d v m t ηηηη= （1-2）

式中：m η——液压缸的机械效率；

v η——液压缸的容积效率；

d η——液压缸的作用力效率；

由于此液压缸采用的是弹性体密封圈，所以v η≈1.0；又因为回油直接去润滑，所受回

油压力很小，所以d η≈1；液压缸的机械效率m η=0.9～0.95，取m η=0.93。

所以代入公式（1-1）得：

F=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。kg=310.6kg

计算所需流量Q ：油缸无杆腔充满油液时油缸容积V 为 V=2

4d L π=12.56×4.53cm =56.523cm =0.056523

dm 由最大转速n=300r/min ，因此计算流量Q ：

Q=V ×n=0.05652×3003

dm =16.956L/min 根据流量和压力可选出液压阀规格和型号，选用直径为φ6通用液压阀 , 流量为40L/min,压力为20MPa 。

2、液压缸的壁厚δ：

液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。由《材料力学》可知，承受内压力的筒体，其内应力分布规律因壁厚的不同而异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸材料一般采用无缝钢管，其结构属于薄壁圆筒。查阅参考文献[2]表4-17，可知壁厚计算公

9 式为：

][2p y σδD

≥ （1-7）

式中：δ——缸筒壁厚，m ；

y p ——试验压力，工作压力p ≤16MPa 时，y p =1.5p ；工作压力p ≥16Mpa 时，y p =1.25p D ——液压缸内壁，m ；

[σ] ——缸体材料的许用应力，MPa ；

采用35#无缝钢管，取[σ]=110Mpa ，y p =1.5×1.68Mpa=2.52Mpa ，D=40mm 把数据代入公

式（1-7）可得液压缸的壁厚：

mm 458.0m 1058.4m 110

204.052.2][2p 4y =?=??=≥-σδD

可取壁厚δ=5mm ，所以外径1D =50mm 。

对于最终采用的缸筒壁厚应作相应的验算：

额定压力n p 应低于一定极限值，以保证工作安全,查参考文献[1]可知：

12212s n )35

.0p D D D -≤（σ （1-8） a 69.39a 05.004.005.031535.0a 68.12

22MP MP MP =-≤）（，故满足要求 式中：n p ——液压缸的额定压力，MPa ；

1D ——液压缸的外径，mm ；

s σ——缸筒材料屈服强度，MPa ；

同时额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定得比例范围，以避免塑性变形的发生，查参考文献[1]

可知： ≤n p （0.35～0.42）L r p （1-9）

a 36.25a 10.03153.235.0a 68.1MP MP MP =???≤ 故满足要求。

式中：L r p —缸筒发生完全塑性变形的压力，MPa D D L 1s r lg 3.2p σ≤；

2）缸筒壁厚的验算

液压缸的额定压力n P 值应低于一定的极限值,保证工作安全。

10 11220.352

D D P n D -≤??????σs

（1-6）

为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力n P 值应与塑性变形压力有一定的比例范围。

(0.135~0.42)n PL P P ≤

12.3log PL s D P D

≤σ （1-7） 式中 D-------- 缸筒内径（m ）；

1D -------- 缸筒外径 (m) ,1D =D+2δ；

n P -------- 液压缸的额定压力 (MPa)；

PL P -------- 缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa)；

s σ -------- 缸筒材料的屈服点 (MPa)；

缸筒材料的屈服强度s σ=285MPa ]4[，将s σ代入公式（1-6），得；；

()

2222850.040.030.3543.640.04n P MPa -≤?=

将s s 代入公式（1-7）得；

0.04

2.3285log 820.03PL P MPa ≤??=

取0.42n PL P P ≤=0.42×82=34.4 MPa

液压缸的额定压力n P =4MPa ，所以卡紧油缸筒厚度合格

3、液压缸缸底厚度1δ

查参考文献[1]表17-6-8可知

]

[p 433.0y 1σδD =

（1-10） 将a 52.2p y MP =，[σ]=110Mpa 代入公式（3-11）可得：

mm 29.8m 1029.811052

.204.0433.0][p 433.03y

1=?=??==-σδD

可取液压缸缸底厚度为10mm 。

4、活塞杆的强度计算

11 活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力的作用，其受力如下图所示：

图1.3 活塞杆受力图

D -缸筒内径；d-活塞杆直径;F-轴向推力;

查参考文献[]，只受轴向推力的作用时，则可以近似地用直杆承受的简单强度计算公式进行计算： 6

2104p F d s s p -′=? （1-7） 式中:F ——活塞杆的作用力（N ）；

d ——活塞杆直径（m ）；

σp ——材料的许用应力，无缝钢管σp =100～110MP a 。

液压缸受轴向推力的作用，F ，d 带入公式，计算得：液压缸F=283.6kg ，d=20mm.

3

2100.02049a p mp p s s -<283.6?=′=

所以活塞杆强度满足要求。

1.3.2 液压缸的结构设计

液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择

1、缸体与缸盖的连接形式

缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的有法兰连接、螺纹连接、卡环连接、拉杆连接、焊接连接。查相关参考文献参考文献[3]，

(1)

法兰式连接结构简单、加工方便、连接可靠、易装卸，但重量和外形尺寸较大；

缸筒端部一般用铸造、墩粗或焊接兰盘，用螺钉与端盖紧固。它是常见的一种

连接形式。

(2)螺纹式连接有外螺纹式和内螺纹式两种。其特点是体积小、重量轻、结构紧凑，

但缸筒端部结构复杂，装卸时需用专门工具。一般用于要求外形尺寸、重量轻

的场合。

(3)卡环式连接分内卡环式和外卡环式两种。卡环式连接工艺性好、连接可靠结构

紧凑、外形尺寸小、重量较轻、易装卸，但缸筒开槽后消弱了缸壁强度，需加

厚缸筒，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。

(4)拉杆式连接是前后端盖装饰在缸筒两头，用四根拉杆（螺栓）将其紧固。其特

点是结构简单、工艺性好、零件通用性好，但径向尺寸和重量较大，拉杆受力

后变大，影响密封效果，只适用于长度短的中、低压液压缸。

(5)焊接式连接结构简单、尺寸小，但缸筒焊接易产生变形，缸低内径不易加工。

焊接连接只能用于缸筒的一端，另一端必须采用其他结构。

2、活塞杆与活塞的连接结构

活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等构成。活塞在缸筒内受油压作用实现往复直线运动，必须具有良好的耐磨性和一定的强度，一般用耐磨铸铁制造，有整体式和组合式两种。活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，必须有足够的强度和刚性，通常都用钢料制造，其外圆表面应耐磨并有防锈能力，活塞杆外圆表面有时需镀铬。活塞杆头部有耳环式、球头式和螺环式等几种

活塞和活塞杆的连接形式，整体式连接和焊接式连接的结构简单，轴向尺寸小，但损坏后需整体更换，常用于小直径液压缸。螺纹式联接结构简单、装拆方便，一般需备有螺纹防松装置，由于加工螺纹消弱了活塞杆的强度，因此不适用于高压系统。

3、活塞杆导向部分的结构

活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向变的位置可安装在密封圈的内侧，也可以在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧，防止在高压下工作时，密封固有足够的油压将唇边张开，这样提高了密封性能。其特点是：a）端部与活塞杆直接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖；b）盖与杆的密封常用O型、Y型密封圈；c）防尘圈选用无骨架的防尘圈；

12

13 4、密封圈选用

密封的分类：可分为静密封和动密封两种[3]。

1). 静密封 在正常工作的时候，无相对运动的零件的配合表面之间的密封叫静密封。

2). 动密封 在正常工作的时候，具有相对运动的零件配合表面之间的密封叫动密封。 静密封和动密封都可以达到完全密封，但某些动密封部位有一定的泄漏量，可以起到润滑作用，减小摩擦和磨损。

活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈，通过参考相关文献，选用O 型圈加挡圈的形式

1.3.3液压泵性能参数计算

1、确定液压泵的最大工作压力p p

1p p p p ≥+∑?

式中：1p ——执行元件的最高工作压力；

p ∑?——执行元件进油路的压力损失，如对夹紧、压制和定位等工况，在执行元

件到终点时系统才出现最高压力，则p ∑?=0；其他工况，液压元件的规格和管路长度、直径未确定时，可初定简单系统5(25)10p pa ∑?=? ，复杂系统5(515)10p Pa ∑?=? 。本系统比较简单，所以初选5510p Pa ∑?=?[10]。

执行件最高工作压力25121/20.610p kg cm Pa ==?,即有

55(20.65)1025.610p p Pa Pa ≥+?=?

又由于初选的压力损失值为最大，液压泵的最大工作压力会因此而变大，所以齿轮泵的额定压力可选为52510Pa ?，即2.5MPa 。

2、确定液压泵的最大流量p q

max p q K q ≥∑

式中：max q ∑——同时动作各执行元件所需流量之和的最大值；

14 K ——泄露系数，一般取 1.1 1.3K = ，大流量取小值，反之取大值。

从系统所要求的功能和所给的参数可知，本系统为小流量所以取K=1.3。

车床工作时的流量为换向时的流量为3.3912L/min ，约为4L/min ，即

1.34/min 5.2/min p q L L ≥?=

所以取最大流量为6L/min 的齿轮泵，压力为2.5MPa ，型号为CB-B6齿轮泵。

1.3.4电动机的选择

根据压力和流量确定液压泵的规格型号后，驱动液压泵的电动机功率可按下式[10]计算：

/p p p P p q η=

式中 P ——电动机功率（W ）；

p p ——液压泵最大工作压力（Pa ）；

p q ——液压泵的输出流量（L/min ）；

p η——液压泵总效率。

32.5610/600.8312.5P W W =???=

可选出电动机标准功率为550W 转速1400r/min 型号为A02-8014-B3。

1.4 液压元件的选择

1.4.1液压阀及过滤器的选择

根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型号及规格。本系统中所有阀的额定压力都为2.5MPa ，额定流量根据各阀通过的流量，确定为6L/min ，所有元件的规格型号列于表1.2中。过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。

1.4.2油管的选择

油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算

[8]。本系统最大流量为17.8035L/min,压油管的允许流速取v=5m/s,则内径d 为

d =4.6 4.617.80385q v mm ==8.68mm

综合诸因素，现取油管的内径d为9mm。

1.4.3油箱容积的确定

液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量V可确定为：

在低压系统中（P<2.5MPa）可取：V=（2—4）

q

p

在中压系统中（P<6.3MPa）可取: V=(5—7)

q

p

在高压系统中（P>6.3MPa）可取:V=(6—12)

q

p

式中V—液压油箱有效容积；

q—液压泵额定流量。

p

本系统为低压系统，所以油箱容积为： V=4′6=24L

根据经验，考虑到散热和漏油等因素，选取的油箱容积为30-50L。根据设计要求,油箱里的油要满足工作和润滑的需求，在设计油箱时，这两部分共用一个油箱，但油箱中间用隔板完全隔开。隔板两侧各自有液位计，进油口，出油口，清洗窗等。润滑部分用的泵和电机是齿轮泵组。

表1.2 液压元件明细表

序号元件名称型号个数

1 溢流阀MRV-02-P1-K-20 1

2 二位四通电磁换向阀WE-2B3-02-G-D2-30 1

3 三位四通电磁换向阀WE-3C4-02-G-D2-30 1

4 单向节流阀MCT-02-P-20 2

5 过滤器XU-16-80-J 1

6 电机A02-8014-B3 1

7 油泵CB-B6 1

8 压力表YZT-60 1

15

第二章液压站的设计

液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。

参考同类产品的设计，本液压站采用了集中式结构。

2.1 液压油箱的作用及外形尺寸

2.1.1 液压油箱的作用

油箱在液压系统中的主要功能是：

(1)贮存供系统工作循环所需的油量。

(2)散发系统工作过程中产生的一部分热量。

(3)促进油液中的空气分离及消泡作用。

(4)为系统提供某些元件的安装位置。

过去认为，油箱还应起到分离和沉积油液中污物的作用，但现在的液压系统污染控制理论，要求油箱不再是一个容纳污垢的场合，油箱中的油液是达到一定清洁度等级的油液，以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路，因此对油箱的设计、制造、工作运行和维护都应按照以上这些功能的要求来实施。

油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热作用。

2.1.2 液压油箱的外形尺寸

液压油箱的有效容积确定以后，需设计液压油箱的外形尺寸，这次采用的外型尺寸为：长730mm；宽406mm；高295mm的外型尺寸[7]。

16

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/op2e.html