液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) 臥式組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)

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1、 廣東海洋共修才金禽癌 CUNJIN COLLEGE OF GUANGDONG OCEAN UNIVERSITY 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （2016-2017學(xué)年第二學(xué)期） 課程名稱液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目臥式組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 院（系）機(jī)電工程系 專業(yè)班級(jí)14級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 x班 姓名陳瑞玲 學(xué)號(hào) 學(xué)141032100 地點(diǎn)教學(xué)樓B301 時(shí)間2017年5月25日— 2017年6月22日 成績(jī)：指導(dǎo)老師：藍(lán)瑩 目錄 目錄 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 1概述 4 1.

2、1 課程設(shè)計(jì)的目的 4 1.2 課程設(shè)計(jì)的要求 4 2.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)要求及工況分析 4 2.1.1 設(shè)計(jì)要求 4 2.1.2 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 5 2.2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 7 小結(jié) 17 參考文獻(xiàn) 18 任務(wù)書 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 w程編號(hào) 020869 課程名稱 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 學(xué)時(shí) 16 實(shí)施地點(diǎn) 教學(xué)樓B301 班級(jí)14級(jí)機(jī)械專業(yè)02班 人數(shù) 41 起止時(shí)間 2017.05.25 至 2017.06.22 形式 2集中口分散 指導(dǎo)教師 藍(lán)瑩 論文 (設(shè)計(jì)) 進(jìn)

3、度 安排 2017.05.25日：閱讀、研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，了 解原 始數(shù)據(jù)和工作條件；收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題。 2017.06.08日：明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析；確定液壓系統(tǒng)主要參 數(shù)。 2017.06.13日：擬定液壓系統(tǒng)原理圖。 2017.06.22日：計(jì)算和選擇液壓件；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； 。 論文 (設(shè)計(jì)) 內(nèi)容 設(shè)計(jì)題目：臥式組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： 設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn) 工進(jìn) 快退 停止 主要性能參數(shù)與性能要求如下： 切削阻力Fl=30468N 運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=4900N 快進(jìn)、快退速度° 1=

4、° 3=0.05m/s 工進(jìn)速度：° 2=0.92 x 10-3m/s ； 快進(jìn)行程L1=100mm 工進(jìn)行程L2=50mrp 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速時(shí)間 △ t=0.2s ; 動(dòng)力滑臺(tái)采用平與軌，靜摩擦系數(shù) P s=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù) P d=0.1 o 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸，機(jī)械效率 n cm=0.9 o 要求 (包括紀(jì)律 要求和報(bào) 告書要求) (1)明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析； (2)確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； (3)擬定液壓系統(tǒng)原理圖； (4)計(jì)算和選擇液壓件； (5)驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； (6)液壓系統(tǒng)原理圖； (7)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 要求：勤奮自覺、獨(dú)立多思、

5、耐心細(xì)致、交流合作。 1 .概述 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課， 是在完 成《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程理論教學(xué)以后所進(jìn)行的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程的 學(xué)習(xí) 目的在于使學(xué)生綜合運(yùn)用 《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程及其它先修課程的理論知 識(shí)和生 產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)緊密 結(jié)合起來(lái)， 從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)際訓(xùn)練， 為后續(xù)專業(yè)課 的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及解決工程問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。 1.2 課程設(shè)計(jì)的要求 (1)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)

6、的理論 知 識(shí)，也可以為以后的設(shè)計(jì)工作打好基礎(chǔ)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦鉆 研， 一絲不茍，精益求精。 (2)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成。教師的指導(dǎo)作用是指明設(shè) 計(jì)思 路，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，解答疑難問(wèn)題，按設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行階段審查。 (3)設(shè)計(jì)中要正確處理參考已有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計(jì)都不能憑空想 象出 來(lái)，利用已有資料可以避免許多重復(fù)工作， 加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，同時(shí)也是提高設(shè) 計(jì)質(zhì)量 的保證。另外任何新的設(shè)計(jì)任務(wù)又總有其特定的設(shè)計(jì)要求和具體工作條件。 (4)學(xué)生應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)程要求保質(zhì)保量的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 2.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算是液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)

7、容， 包括明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工 況分析、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)、擬定液壓系統(tǒng)原理圖、計(jì)算和選擇液壓件以 及驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)性能等?，F(xiàn)以一臺(tái)臥式組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)為例， 介紹液 壓系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 2.1 設(shè)計(jì)要求及工況分析 2.1.1 設(shè)計(jì)要求 要求設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn) 工進(jìn)快退停止 主要性能參數(shù)與性能要求如下： 切削阻力FL=30468N ; 運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=4900N; 快進(jìn)、快退速度 仁3=0.5m/s, 工進(jìn)速度：2=0.92 x 10-3m/s ; 快進(jìn)行程L1=100mm ,

8、 工進(jìn)行程L2=50mm ; 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速時(shí)間 At=0.2s ; 動(dòng)力滑臺(tái)采用平與軌： 靜摩擦系數(shù)口 =0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)廟0.1 n cn=0.9 o 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸，機(jī)械效率 2.1.2 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 (1)工作負(fù)載工作負(fù)載即為切削阻力 FL=30468N (2)摩擦負(fù)載摩擦負(fù)載即為與軌的摩擦阻力： 靜摩擦阻力 Fts -」sG =0.2 4900 = 980N 動(dòng)摩擦阻力 Ftd -」dG =0.1 4900 = 490N (3)慣性負(fù) 載 m =m G 4900 t g't 入=125N 9.8 0.2 (4)運(yùn)

9、動(dòng)時(shí) 問(wèn) 快進(jìn) tL 100 10" =2s 1 0.05 工進(jìn) t t3 一 L2 V2 L1 L2 V3 50 0.92 10, 10, 3s (100 50) 0.05 10”- 3s 液壓缸的機(jī)械效率 列。 n cn=0.9,得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表 表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力 工況 負(fù)載組成 液壓缸負(fù)載 F/N 液壓缸推力 F =F/ nm/N 啟動(dòng) F = Fts 980 1089 加速 F — f”td +

10、Fm 615 683 快進(jìn) F = Ftd 490 544 工進(jìn) F = Ftd + Ft 30958 34398 反向啟動(dòng) F = Fts 980 1089 加速 F = F + Fm 915 1017 快退 F = Ftd 490 544 根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖 F-t和速 度循環(huán)圖-t,如圖1所示。 2.2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 2.2.1 初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大， 在其它工況負(fù)載都不太高，參考表 2和表3, 初選液壓缸的工作壓力 pi=4MPa。 22

11、2計(jì)算液壓缸主要尺寸 鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動(dòng)液壓缸 (A=2A2),快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生 前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表 4選此背壓為p2=0.6MPa o表2按負(fù) 載選擇工作壓力 負(fù)載/KN <5 5~10 10?20 20~30 30~50 >50 工作壓力 /MPa <0.8?1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 > 5 表3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī) 械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)大 中型挖掘

12、 機(jī)重型機(jī) 械起重運(yùn) 輸機(jī)械 磨床 組合機(jī) 床 龍門 刨床 拉床 工作壓力 /MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10?18 20~32 表4執(zhí)行元件背壓力 系統(tǒng)類型 背壓力/MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2?0.5 回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) :0.4?0.6 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) 0.5?1.5 用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8~1.5 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 [1.2~3 回油路較短且直接回油 可忽略不計(jì) 表5按工作壓力選取d/D 工作壓力/MPa < 5.0 5.0~7.0 > 7.0 d/D

13、八0.5?0.55 0.62~0.70 0.7 表6按速比要求確定 d/D 「2/。1 1.15 1.25 1.33 1.46 1.61 2 d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 :0.71 注：：1一無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度; '2 一有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。 由式 PlAl — P2A2 cm 4 92 10 鼻 m = 0.108m =108mm 則活塞直徑 二 D2 2 0.11 2 m 4 :\ 2 A2 (D-d 2) 4 參考表5及表6,得d ” 0.71D =77mm圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值得 D=1

14、10mm , d=80mm由此 求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 4 2 =95 10 m 2 J. 2 2 2 4 2 (0.11 2 -0.82)m2 =44.7 10 m 2 4 根據(jù)計(jì)算出的液壓缸的尺寸, 可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、 流量和功率, 如表7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖 2所示。 表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值 工況 推力 F0/N 回油腔壓力 P2/MPa 進(jìn)油腔壓力 P1/MPa 輸入流量 q x 10-3/m3/s 輸入功率 P/KW 計(jì)算公式 快進(jìn) 啟動(dòng) 1089 一 0.43 一

15、 一 p _ F0 也 ZP P1 Ai 4 q = (A - A 2)J1 P= P2 加速 683 p1 + Ap 0.77 一 一 恒速 544 p1 + Ap 0.66 0.5 0.33 工進(jìn) 34398 0.6 3.95 0.84 X 10-2 0.033 F0 4P2A2 Pi , A1 q = Ao 2 P= P2 快退 啟動(dòng) 1089 一 0.49 一 一 F0 +P2A1 p1 _ A2 q = Ao 3 P= P2 加速 683 0.5 1.45 一 一 恒速 544 0.5 1

16、.31 0.45 0.59 注：1. Ap為液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取 侔=0.5MPa。 2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為 Pi,無(wú)桿腔回油，壓力為 P2。 2.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 1 ?選擇基本回路 (1)選擇調(diào)速回路 由圖2可知，這臺(tái)機(jī)床液壓 系統(tǒng)功率較小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻力 負(fù)載且工 作中變化小， 故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。 為防止孔鉆通 0.8- 時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件前沖， 在回油路上加背壓閥。 由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式， 系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。 (2)選擇油源形式從工況圖可以清楚看出，在 工作循 環(huán)內(nèi)，

17、液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程 _的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。 最 ["斗 2 大流量與最小流量之比 qmax/qmin=0.5/(0.84 X 10- )fc 60;其 圖2液壓缸工況圖 相應(yīng)的時(shí)間之比(ti+t3)/t2=(1+1.5)/56.8=0.044 。這表明在一 個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)間都處于高 壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來(lái)看，選用單定量泵油源顯然是不合理的， 為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。 考慮到前者流量突變時(shí)液壓沖擊較大， 工 作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時(shí)向液壓缸供油實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)， 最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案，

18、如圖2a所示。 (3)選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 本系統(tǒng)已選定液壓缸差動(dòng)連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng) 回路實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。 考慮到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回油路流量較大， 故選用換向時(shí)間可調(diào)的電液換 向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接， 所以選用三位五通電液換 向閥，如圖2b所示。 (4)選擇速度換接回路由于本系統(tǒng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化大 ( i廠 2=0.1/(0.92 X 10-3) ? 110),為減少速度換接時(shí)的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路，如 圖2c所示。 (5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油 的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問(wèn)題都已基本解 決。即滑臺(tái)

19、工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中 的溢流閥調(diào)定，無(wú)需另設(shè)調(diào)壓回路。 在滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)， 低壓大流量泵通過(guò)液控順序閥卸荷， 高壓 LS 11tL 圖2選擇的基本回路 卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。 2 .組成液壓系統(tǒng) 圖3整理后的液壓系統(tǒng)原理圖 將上面選出的液壓基本回路組合在一 起，并 經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓 系統(tǒng)工作原理 圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺(tái)工進(jìn)時(shí) 進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng) 壓力無(wú)法建立的問(wèn)題，增設(shè) 了單向閥 6。為 了避免機(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流回 油箱，導(dǎo) 致空氣進(jìn)入系統(tǒng)， 影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的 平穩(wěn)性，圖中 添置了一個(gè)單向閥

20、 13?？紤] 到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔(通孔與不通孔)加工，對(duì)位置 定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè) 壓力繼電器 14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系 統(tǒng)壓力升高，它發(fā) 出快退信號(hào)，操縱電液換 向閥換向。 2.4計(jì)算和選擇液壓件 1 .確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 (1)計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油， 由表7可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大 最大工作壓力為 P1=3.96MPa ,如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損 失刀？ p=0.6MPa ,考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差 =Pe=0.5MPa ,則小流量泵的最高工 作壓力估算為 P

21、p3 R + 送 Ap+也 pe =( 3.95+0.6 大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表 p1=1.43MPa，比快進(jìn)時(shí)大?？紤]到快退時(shí)進(jìn)油不通過(guò)調(diào)速閥， 的總壓力損失E?p=0.3MPa ,則大流量泵的最高工作壓力估算為 0.5) MPa = 5.05MPa 7可見，快退時(shí)液壓缸的工作壓力為 故其進(jìn)油路壓力損失比前者小， 現(xiàn)取進(jìn)油路上 Pp2 A R 也 p=( 1.45 十 0.3 )MPa=1.75MPa (2)計(jì)算液壓泵的流量 0.5X 10-3 m3/s,若取回路泄漏系數(shù) K=1.1 由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為 則兩個(gè)泵的總流量為 -3

22、 3 qp-Kq1=1.1 0.5 10 m/s = 0.55 10 m/s=33L/min 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為 3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.84 x 10-5 m3/s =0.5L/min，則小流 量泵的流量最少應(yīng)為 3.5L/min (3)確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取 PV2R12-6/33型雙 聯(lián)葉片泵。具小流量泵和大流量泵的排量分別為 6mL/r和33mL/r,當(dāng)液 壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)，其理論流量分別為 5.6 L/min和31L/min ,若取液壓泵容積效率 n

23、=0.9,則液壓泵的實(shí)際輸出流量為 qp = qp1 qp2 =]6 940 0.9/1000 33 940 0.9/1000 L/min 二 5.1 27.9 L/min =33L/min 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大, 若取液壓泵總效率n=0.8 ,這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)功率為 KW -1.19KW PpQp 1.73 10 6 33 10" 選用規(guī)格相近的Y100L — 6型電動(dòng)機(jī)，具額定功率為1.5KW, 60 0.8 103 根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本 額定轉(zhuǎn)速為940r/min。 2 ?確定其它元件及輔件 (1)確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)

24、的最高工作壓力和通過(guò)各閥類元件及輔件的實(shí)際流量， 查閱產(chǎn)品樣本，選出的 閥類元件和輔件規(guī)格如表 8所列。其中，溢流閥9按小流量泵的額定流量選取，調(diào)速閥 4 選用Q-6B型，其最小穩(wěn)定流量為 0.03 L/min，小于本系統(tǒng)工進(jìn)時(shí)的流量 0.5L/min。 表8液壓元件規(guī)格及型號(hào) 序號(hào) 元件名稱 通過(guò)的最大流量 q/L/min 規(guī)格 型號(hào) 額定流量 qn/L/min 額定壓力 Pn/MPa 額定壓降 ?Pn/MPa 1 雙聯(lián)葉片泵 一 PV2R12-6/33 5.1/27.9 * 16 一 2 三位五通電液 換向閥 70 35DY 一 100

25、BY 100 6.3 0.3 3 行程閥 62.3 22C— 100BH 100 6.3 0.3 4 調(diào)速閥 <1 Q — 6B 6 6.3 一 5 單向閥 70 I — 100B 100 6.3 0.2 6 單向閥 29.3 I — 100B 100 6.3 0.2 7 液控順序閥 28.1 XY — 63B 63 6.3 0.3 8 背壓閥 <1 B — 10B 10 6.3 一 9 溢流閥 5.1 Y — 10B 10 6.3 一 10 單向閥 27.9 I — 100B 1

26、00 6.3 0.2 11 濾油器 36.6 XU — 80 X 200 80 6.3 0.02 12 壓力表開關(guān) 一 K— 6B 一 一 一 13 單向閥 70 I — 100B 100 6.3 0.2 14 壓力繼電器 一 PF— B8L 一 14 一 注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 940r/min時(shí)的流量 (2)確定油管 在選定了液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、 時(shí)間以及進(jìn) 入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計(jì)算的結(jié)果如表 9所列。 表9各工況實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流量 Ad +q

27、p2)qi = Ai - a2 95x(5.1 +27.9)-. L/min 95 -44.7 =62.3L/min A2 q2 q1 ? A 44 7 = 62.3 漢 L/min 95 =29.3L/min qpi % q = Ai _A2 (5.1+27.9) “0) / = _L m/s 60x(95 -44.7)x10 =0.109 m/s ± 100x10 J = s 0.109 =0.92s 工進(jìn) 快退 q =0.5 L/min q = q p1 + qp2 =(5.1 + 27.9)L/min =33L/mi n A

28、 A1 44 7 =0.5 匯一 L/min 95 =0.24 L/min A2 q2 A 95 =33 JE L/min 44.7 =70 L/min 心 A 0.500$ / = 4 m/s 60A95x10 =0.88x10」m/s q1 3 A 3300 山 , = 4 m/s 60x44.700」 =0.123m/s t 50X10 , t2 s 0.88X10 : =56.8s t15000 」 t3 s 0.123 =1.22s 表10允許流速推存值 管道 推薦流速/(m/s)

29、吸油管道 0.5? 1.5, 一般取1以下 壓油管道 3? 6,壓力高，管道短，粘度小取大值 回油管道 1.5 ? 3 由表9可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。 d4 根據(jù)表9數(shù)值，按表10推薦的管道內(nèi)允許速度取-=4 m/s,由式'■計(jì)算得與液 壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連 的油管內(nèi)徑分別為 —忙 4 弦3 苗 10fm = 18.2mm .JIU 60 3.14 4 JIU 4q- 4 70 曲 iofm=19.3mm I \ 6八3.1八4 為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有管子均為內(nèi)徑 20mm、外徑28mm的10號(hào)冷拔鋼 管。 (3)確定油箱 油箱

30、的容量按式 V=> qpn估算，其中a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)，a=2? 4 ；中壓系統(tǒng)，a=5 - 7；高壓系 統(tǒng)，a=6? 12?，F(xiàn)取a=6,得 V =6 (5.6 31)L=220L 2.5驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 1 .驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確定管道內(nèi)液 體的流動(dòng)狀態(tài)， 然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失?，F(xiàn)取進(jìn)、回油管道長(zhǎng)為 l=2m,油液的 運(yùn)動(dòng)粘度取=1 10 m/s ,油液的密度取 「=0.9174 10 kg/m。 (1)判斷流動(dòng)狀態(tài) 在快進(jìn)、工進(jìn)和快退三種工況下，進(jìn)、回油管路中所通過(guò)的流量以快退時(shí)回油流量 q2=

31、70L/min為最大, 此時(shí)，油液流動(dòng)的雷諾數(shù) 4X70K10， v 60漢兀漢20漢10 2 1漢10 也為最大。因?yàn)樽畲蟮睦字Z數(shù)小于臨界雷諾數(shù) ( 2000),故可推出：各工況下的進(jìn)、回油路 中的油液的流動(dòng)狀態(tài)全為層流。 (2)計(jì)算系統(tǒng)壓力損失 將層流流動(dòng)狀態(tài)沿程阻力系數(shù) 75 75 二 d、 4q 和油液在管道內(nèi)流速 4q 同時(shí)代入沿程壓力損失計(jì)算公式 d2 ,并將已知數(shù)據(jù)代入后，得 4 汽 75PW =4 漢 75 漢 0.9174 漢 103 漢 1 漢 4。 q =0.5478 10* 匯 2 2 二 d4 q 2 3.14 (20 10 丁

32、可見，沿程壓力損失的大小與流量成正比，這是由層流流動(dòng)所決定的。 在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓力損失 ？ p z常按下式作經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 Pz= 0.1 Pi 各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計(jì)算 Apv 二3|一 ! 10 J 其中的.巾n由產(chǎn)品樣本查出，qn和q數(shù)值由表8和表9列出?；_(tái)在快進(jìn)、工進(jìn)和快退工況 下的壓力損失計(jì)算 如下： 1 ?快進(jìn) 滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液換向閥差動(dòng)連接。在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥 10、電 液換向閥2,然后與液壓缸有桿腔的回油匯合通過(guò)行程閥 3進(jìn)入無(wú)桿腔。在進(jìn)油路上，壓力 損失分別為 62 3x10 v ： pH =

33、0.5478 10 8q =0.5478 10 8 10' MPa = 0.05688 MPa 60 'pz 工嘉 0.1 p「=0.1 0.05688MPa = 0.005688MPa v APvi = [0.2 心 丫 +0 一色 J" 1100 J <100 J i_62.3r (100 J MPa =0.1647 MPa P i = Pi — Pzr up" - ■ 0.05688 0.005688 0.1647 MPa =0.2273MPa 在回油路上，壓力損失分別為 8 :pio =0.5478 10 q =0.5478 10 8 29 3 X 10-3

34、 60 6 10 MPa = 0.02675 MPa 'Pz 八 0.1 p% =0.1 0.02675MPa =0.002675MPa pvo (29.3 ]2 100 0.2 3+03 100 警『MPa=0.1594MPa 100 送卻。=瓦 邙 10 + 送 Apz + 瓦也 pvo =( 0.02675 + 0.002675 + 0.1594)MPa = 0.1888MPa 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，便得出差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的總的壓力損失 0.1888 44.7 MPa =0.316MPa 95 2.工進(jìn) 滑臺(tái)工進(jìn)

35、時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)電液換向閥 2、調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，在調(diào) 速閥4處的壓力損失為0.5MPa。在回油路上，油液通過(guò)電液換向閥 2、背壓閥8和大流量 泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥 7返回油箱，在背壓閥8處的壓力損失為0.6MPa。若忽略 管路的沿程壓力損失和局部壓力損失，則在進(jìn)油路上總的壓力損失為 送人 p.=^ Apvi =」0.3 漢—i +0.5 MPa=0.5MPa I M00 J 此值略小于估計(jì)值。 在回油路上總的壓力損失為 該值即為液壓缸的回油腔壓力 相符。 0 24 0 24 . 27 ( 0.24 + 0.6 + 0.3 漢 ^^-+ .9 i

36、 MPa=0.66MPa 丫 63 J Too P2=0.66MPa ,可見此值與初算時(shí)參考表 4選取的背壓值基本 按表7的公式重新計(jì)算液壓缸的工作壓力為 F0 P2A2 34398 0.66 10 6 44.7 10 上 4 95 10 L 106 MPa = 3.93MPa 此略高于表7數(shù)值。 考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差 Pe=0.5MPa ,則小流量泵的工作壓力為 Ppi = R + 送 Apj + 山 Pe = 3.93 + 0.5 + 0.5 = 4.93MPa 此值與估算值基本相符，是調(diào)整溢流閥 10的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。 3.快退 滑

37、臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥 10、電液換向閥2進(jìn)入液壓缸有桿腔。在 回油路上，油液通過(guò)單向閥 5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱。在進(jìn)油路上總的壓力 損失為 「 f27 9 丫 33 殳 I 送心 P.二送 鄒叱 0. 2 漢 一-I +0.3 漢匕 I MPa =0.048MPa (100 J 000 J 此值遠(yuǎn)小于估計(jì)值，因此液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的 *70 [ <100 衛(wèi)I2 0.3 <100 在回油路上總的壓力損失為 0.2 MPa 二 0.343MPa 此值與表7的數(shù)值基本相符，故不必重算。 大流量泵的工作壓力為 Pp2 = R

38、+ 瓦也 R =3.93 +0.048 =3.98MPa 此值是調(diào)整液控順序閥7的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。 2 ?驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占 96%,所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來(lái)計(jì)算。在 工進(jìn)時(shí)，大流量泵經(jīng)液控順序閥 7卸荷，其出口壓力即為油液通過(guò)液控順序閥的壓力損失 q -27.9 ： p 0， I 63 j MPa =0.0588MPa ^C|n J 液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率 P _ P/PI Pp2 qp2 27.9 10 ; 60— W = 557.99 r p 4.93 106 5.1 10 0.0588 10 6

39、 60 0.8 液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的有效功率 匕=尸氏=30958X0.8800」W=27.243 w 由此可計(jì)算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為 557 A 27 24 — 530 75W H KA計(jì)算工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)中的油液溫升，即 H 0.065K3 V2 536. 7 0.065 15 3 2202 =14.93 其中傳熱系數(shù)K=15 W/ (m2? C)。 80%時(shí)，其 V:油箱體積，當(dāng)油箱的3個(gè)邊長(zhǎng)之比在1:1:1 ~ 1:2:3范圍內(nèi)，且油位高占油箱高 散熱面積 A=0.065 3V2 設(shè)環(huán)境溫T2=25 C,則熱

40、平衡溫度為 =T2 T =25 14.93=39.93 :: 55 C 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。 小結(jié) 小結(jié) 通過(guò)這段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)， 認(rèn)識(shí)到自己的很多不足， 自己知識(shí)有很多盲點(diǎn)和漏洞， 知識(shí)和實(shí) 踐的差距很大，所以說(shuō)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 在這個(gè)過(guò)程中，遇到了一些困難，但是 通過(guò)和同學(xué)的討論和資料查找還是將這些難題解決 了，學(xué)習(xí)的熱情高漲。 本次設(shè)計(jì)涉及了液壓傳動(dòng)的大部分知識(shí)還有就是數(shù)據(jù)計(jì)算和 word文檔的處理。也是我 們很好得將課本上的知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來(lái)， 收獲頗多，特別是收集資料和信息的能力， 這

41、也 是我們大學(xué)期間一次難得的機(jī)會(huì)，真是受益匪淺。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1]左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)（M） [2]章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng)（M） [3]劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng)（M） [4]徐激主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（M） ⑸雷天覺主編.液壓工程手冊(cè)（八 磯京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.8 ■匕京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 磯京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.12 ■匕京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.7 ⑹張利平？夜壓站設(shè)計(jì)與使用（M）.北京：海洋出版社，2004.7 [7]崔嘵利，崔洪斌，趙霞中文版AutoCAD工程制圖（2006版）.北京：清華大學(xué) 出版 社,2005.8 網(wǎng) 賈銘新.液壓傳動(dòng)與控制 就京:國(guó)防工業(yè)大學(xué)出版社,2001.1