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1、 大学课程设计专用纸No 30目 录一设计题目2二负载工况分析21. 工作负载22. 摩擦阻力23. 惯性负荷2三绘制负载图和速度图 3四初步确定液压缸的参数 41初选液压缸的工作压力42计算液压缸尺寸.43液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表.54绘制液压缸的工况图（图3）6五拟定液压系统图6六选择液压元件71确定液压泵的容量及电动机功率 72. 控制阀的选择 83确定油管直径 84确定油箱容积 8七 液压系统的性能验算9液压系统的效率 9液压系统的温升 103 液压缸主要尺寸的确定11八. 总结 14参考文献 15一设计题目 设计一台专用铣床的液压系统，铣头驱动电机的功率
2、P= 7.5KW ，铣刀直径D=120mm，转速n=350rpm，若工作台、工件和夹具的总重量为G=6000N，工作台行程L=350mm，快进、快退速度为4.5m/min，工进速度为601000mm/min，加速、减速时间均为t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计该机床的液压传动系统。二负载工况分析1. 工作负载2. 摩擦阻力Fff=fsG=0.26000N=1200NFfd=fdG=0.16000N=600N3. 惯性负载Fg=(Gg)(vt)=(60009.81)4.5(0.0560)N=917.43N查液压缸的机械效率，可计算出液压缸在各工作
3、阶段的负载情况，如下表表1所示：工况负载计算公式液压缸负载液压缸推力/N启动12001333.33加速-1517.431686.03快进600666.67工进4010.464456.07快退600666.67表1 液压缸各阶段的负载情况三绘制负载图和速度图根据工况负载和以知速度和及行程S，可绘制负载图和速度图，如下图所示：四初步确定液压缸的参数1 初选液压缸的工作压力。查各类液压设备常用工作压力初选2计算液压缸尺寸。选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为；回油路上有背压阀或调压阀，取背压;回油管路压力损失。A1=F（p1-0.5p）=4456.07【（30-0.58）105】=17.13m
4、 D=(4A1) =4.67m按JB218377取标准值 D=50mm活塞杆的直径为：d=0.7D=35mm,取d=36mm.由此求得液压缸的实际有效工作面积A2=/4(D -d )=9.45cm 3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表表2所示：工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快进启动1333.3313.86加速1686.0322.73恒速666.6712.134.330.09工进4456.06826.781.960.120.087快退启动1333.3313.3加速1686.0326.65恒速666.6716.474.50.123表2 液压缸所需的实际流量
5、、压力和功率4绘制液压缸的工况图（图3）五拟定液压系统图 选择液压基本回路从工况图可知：该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图a所示。铣床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承受负切削的能力，如图b所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图c所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结构简单。选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式，如图d所示。（a） (b)(c) (d)六选择液压元件1确定液压泵的容量及电动机功率（1） 液压泵的工作压力和流量计算。PB=P1+P
6、=(26.78+3) 105Pa=29.78105Pa进油路的压力损失取，回路泄露系数取，则液压泵的最高工作压力和流量为：。根据上述计算数据查泵的产品目录，选用型定量叶片泵。（）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率0.75,则电动机功率为：P=PBQB=(16.47+3) 10566010-3 1030.75KW=0.26KW控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件的规格，如表所示。序号元件名称最大通流量/（L/min）型号规格1 液压泵2液压泵62.5*CY14-1B3单向阀I10B4顺序阀FX3-10B5溢流阀Y10B 6三位四通电磁阀
7、34D10B7单向调速阀QI10B8二位三通电磁阀23D10B表3 各元件的规格3确定油管直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为，所以管道流量按计算。取压油管流速，取内径为的管道。吸油管的流速，通过流量为，则，取内径为管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。4确定油箱容积七 液压系统的性能验算 液压系统的效率已知该液压系统中进、回油管的内经均为10mm，各段管道的长度分别为：AB=0.3m,AC=1.7m,AD=1.7m,DE=2m.选用L-HL32液压油，考虑到有的最低温度为15，查的15是该液压油的运动粘度=150cst=1.5cm/s,油的密度=920kg/m.压
8、力损失计算：工作进给时进油路压力损失：工作进给时的最大流量Q=dv/4=8.843L/minv1=Q/(d/4)=188m/s管道流动雷诺数为Rel=v1d /=1252300可见油液在管道内流态为层流，气焰程阻力系数1=75/Rel=0.68.进油管道的沿程压力损失为：p1-1=1(l/d)( v /2)=0.2Mpa查的换向阀4WE6-61/G12的压力损失p1-2=0.05 Mpa忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失为：p1=p1-1+p1-2=0.25 Mpa工作进给时回油路的压力损失：由于选用单活塞液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔的工作面积的二分之
9、一，则回油管道的流量为进油管的二分之一，则V2=v1/2=94.Re2=v2d /=62.72=75/Re2=1.2回油管路的沿程成压力损失为：p2-1=2(l/d)( v /2)=0.15Mpa查的换向阀3WE650/G24的压力损失p2-2=0.025 Mpa,换向阀4WE6-61/G12的压力损失p2-3=0.025 Mpa，调速阀2FRM5-10的压力损失p2-4=0.5 Mpa回油管路总压力损失为：p2=p2-1+p2-2+p2-3+p2-4=0.6 Mpa 液压系统的温升（只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为： 工进时系统的效率，系统发热量为： 取散热系数，油箱散热面
10、积时，计算出油液温升的近似值：，固合理。3. 液压缸主要尺寸的确定1) 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 设 计 计 算 过 程式中 液压缸壁厚(m)； D液压缸内径(m)； 试验压力，一般取最大工作压力的(1.25-1.5)倍； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管：。=1.525=37.5则py
11、D/2=0.068m在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经为D1D+2=186mm2) 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅P12表2-6中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选 =350mm.缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 有孔时 式中 t缸盖有效厚度(m)； 缸盖止口内径(m)； 缸盖孔的
12、直径(m)。液压缸：无孔时 t0.4333610-3 (37.5/110) = 9.1mm 取 t=10mm有孔时t0.4330.510-3 (37.550/110(50-36) =3mm取 t=3mm3)最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度（如下图2所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：设 计 计 算 过 程 式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B=(0.6-10)D；
13、缸盖滑动支承面的长度，根据液压缸内径D而定；当D80mm时，取。为保证最小导向长度H，若过分增大和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即滑台液压缸：最小导向长度： HL/20+D/2=42.5mm取 H=50mm活塞宽度：B=0.6D=30mm缸盖滑动支承面长度：l1=0.6d=21.622mm隔套长度： C=H-(l1+B)/2=3 所以有隔套。液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20-30倍。液压缸：缸体内部长度L=B+l=380mm当
14、液压缸支承长度LB(10-15)d时，需考虑活塞杆弯度稳定性并进行计算。本设计不需进行稳定性验算.总结这次课程设计花了四五天时间，通过这段时间的设计，认识到自己的很多不足，自己知识的很多盲点和漏洞知识和实践的差距。所以说通过这次设计我深刻的认识到理论联系实际的能力还需提高液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，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不同行程、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林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计
15、一个简单的液压系统是非常有意义的。本次设计涉及了液压传动大部分知识，还有就是CAD作图和word文档的处理。也使我们很好的将课本上的知识与实际结合起来，收获颇多，特别是手机资料和信息的能力。这也是我们大学期间一次难得的机会，总之是受益匪浅。参考文献1.许贤良，王传礼.液压传动.北京：国防工业出版社，2006.2.张利平.液压传动系统及设计.北京：化工工业出版社，2005.3.王守城，段俊勇. 液压元件及选用. 北京：化工工业出版社，2007.4.左健民.液压与气压传动.北京:机械工业出版社.2007.5.周士昌.液压系统设计图集.北京：机械工业出版社，2003.Fw=3410.46NFff=1200NFfd=600NFg=917.43NA1=19.63m A2=9.45m PB=29.78105PaQB=5L/minP=0.26KWd=10mmd=12mmV=36LQ=8.843L/minp1=0.15 Mpap2=0.6 MpaPp=4.05 MpaP1=24105Pa=0.1960.012T=33.5C工是国橡皮泥要地在上国上上上上 沈阳理工大学