1、液压与气压传动课程设计专业：机电设备维修与管理班级： 10 级机电二班学生姓名：覃吻学号： 110034105 指导教师：邹艳红完成时间：2012-4-23成员： 目录一、 设计题目 .2二、 明确液压系统的设计要求 .2三、 液压系统的设计计算 .31. 进行工况分析，绘制出执行机构的负载图和速度图 .3(1) 外负载 ： 3LF(2) 移动部件自重为 G： .3(3) 惯性阻力 ： .3惯(4) 密封阻力 ： .3密(5) 背压阻力： 32. 拟定液压系系统原理图 .53. 确定液压缸主要尺寸 .6(1) 工作压力的确定 6(2) 计算液压缸的内径 D 和活塞杆直径 6(3) 计算液压缸各
2、运动阶段的压力、和功率 74. 确定液压缸的规格和电动机的功率 .8(1) 计算液压泵的压力 8(2) 计算液压泵的流量 8(3) 选择液压泵的规格及型号 8(4) 确定电动机功率及型号 85. 液压元件及辅助元件的选择 .9(1) 液压元件的选择 9(2) 油管的计算与选择 96. 油箱的容量确定 .97. 液压系统的验算 .9(1) 回路压力损失验算 8(2) 液压回路的效率 .12(3) 液压系统的温升验算 .12四、 油箱的设计计算 .12参考文献 .13一、 设计题目设计一台小型油压机液压系统，其油压机工作循环为：快速下降压制保压快速回退原位停止。主要性能参数详见下表：负载（N） 行
3、程（mm） 速度（m/min）移动部件自重(G)压制时外负载 1LF快速回移时负载 2L快进 压制 快速下降压制 快速回移启动时间（s）保压时间（s）备注1500 8800 1900 150 80 6 0.5 8 0.4 60二、 明确液压系统的设计要求对油压机液压系统的基本要求是：1）为完成一般的压制工艺，要求主缸驱动滑块实现“快速下降压制保压快速回退原位停止”的工作循环，具体要求可参看题目中的内容。2）液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。3）油压机为高压大流量系统，对工作平稳性和安全性要求较高。三、 液压系统的设计计算1、 进行工况分析，绘制出执行机构的负载
4、图和速度图液压缸的负载主要包括：外负载、惯性阻力、重力、密封力和背压阀阻力(1) 外负载 ：LF压制时外负载： =8800N 1L快速回程时外负载： =1900N2(2) 移动部件自重为：G=1500N(3) 惯性阻力 ：惯F= = =306.12NtgvG15069.8式中：g 重力加速度。单位为 。2smG 移动部件自重力。单位为 。N 在 t 时间内速度变化值。单位为 。s 启动加速段或减速制动段时间。单位为 。t(4) 密封阻力 ：密F一般按经验取 （F 为总负载）1.0密在在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的系数， 无法计算。一密F般用液压缸的机械效率 加以考虑， 。cm97.
5、0.cm（5）导轨摩擦负载导轨摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨形式、放置情况及运动状况有关。各种形式导轨的计算公式如下： )(FNfG取 、 得2.0jingf1.0dongfjingmo30NFd15(6) 背压阻力：这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系数确定后才能定下来。根据以上分析，可计算出液压缸各动作阶段中负载，见表 1：工况 计算公式 液压缸的负载（N）启动、加速阶段 F启 惯 G密=-+F=-1194N稳定下降阶段 密 F=-1500N压制、保压阶段 1LG密 F=7300N快退阶段 2FF密 惯 F=3808N表 1根据表 1 得到
6、工作循环负载图 1 和速度图 2由图 1 可见，最大负载发生在压制阶段为 7300N2、拟定液压系系统原理图4 Y A5 Y A3、确定液压缸主要尺寸（1）工作压力的确定工作压力可根据负载大小及设备类型来确定由文献表 2-1，根据 =8800N，选定工作压力1LF13.5PMa（2）计算液压缸的内径 D 和活塞杆直径按 ，油缸的机械效率 ，由文献式 2-1：21.5PMa0.9机 机12124PDdF由文献 表 2-5，液压缸尺寸系列表，将直径圆整成标准直径D=25mm由文献 表 2-4，液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系，取 0.5dD由文献 表 2-6，活塞杆直径系列，取 d=14m
7、m无杆腔面积：22210.5.494Acm有杆腔面积：2222()(.0.1).344Ddc（3）计算液压缸各运动阶段的压力、流量和功率根据上述所确定液压缸 D 和 d 以及工进时背压力 MPa背 =1.5，则可估算出液压缸各个工作阶段中的压力、流量和功率如表 2 所示。工况 负载（N）回油腔压力 Pa6210进油腔压力 a610输入流量 minLq输入功率 kWP计算公式快进启动 1194 0.024 0.036 变化值 变化值快进恒进 1500 0.031 0.044 20.4 14.96121ApFpV1qP=p q 1压制保压 7300 0.149 0.215 1.7 6.09A工 2
8、11FPp快退 3808 0.112 0.078 27.2 35.36 121,qpVAq4、 确定液压泵的规格和电动机的功率（1）计算液压泵的压力液压泵的工作压力应当考虑液压最高有效工作压力和管路系统的压力损失。所以泵的工作压力为： PI泵式中： 液压泵的最大工作压力。泵P液压缸的最高有效工作压力。I管路系统的压力损失，取MPa1则: P 泵=PI+ = + = =1.02MPa1AF539.086考虑各方面因素，取泵的实际额定压力 P 额=1.5 P 泵=1.5 1.02=1.53MPa（2）计算液压泵的流量液压泵的最大流量 应为泵qmaxqk泵式中： 同时动作各液缸所需流量之和的最大值，
9、 =57.7max maxqLik 系统的泄漏系数，取 2.1k则： max().57694minqL泵（4）选择液压泵的规格及型号选 功率 限压式叶片泵0YBXkWP3.6（5）确定电动机功率及型号由工况图可知，液压缸最大输入功率在快退阶段，可按此阶段估算电动机功率。由于工况图中的压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失，在快退时这段管路的压力损失若取 ，液压泵总效率 。MPa2.07.0泵则电动机功率 为：电P36q2.8KW泵 泵电 泵 （ 1.5+） 69.4107速为 140minr。5、液压元件及辅助元件的选择（1）液压元件的选择根据所拟定的液压原理图，进行计算和分析通过各液压元
10、件的最大流量和最高工作压力，而后按液压元件样本来选择液压元件的规格。见表 3（2）油管的计算与选择压油管内径： 3401.23.16qdcmv吸油管内径： 5.5.436、油箱的容量确定油箱的容量 (57)69.24385VL:7、 液压系统的验算（1）回路压力损失验算主要验算液压缸在各运动阶段中的压力损失。若验算后与原估算值相差较大，就要进行修改。压力算出后，可以确定液压泵各运动阶段的输出压力及某些元件调整压力的参考值。具体计算可将液压系统按工作阶段进行，例如快进，压制，快退等，按这些阶段，将管路划分成各条油流进液压缸，而后液压油从液压缸流回油箱的路线的管路，则每条管路的压力损失可由下式计算
11、： 12APPPP 阀 回局 回沿 回阀 进局 进沿 进 式中： 某工作阶段总的压力损失；液压油沿等径直管进入液压缸沿程压力损失值之和；沿 进液压油沿等径直管从液压缸流回油箱的沿程压力损失值之和；沿 回P液压油进入液压缸所经过液压阀以外的各局部的压力损失值之总和；局 进液压油从液压缸流回油箱所经过的除液压阀之外的各个局部压力损局 回失之总和；液压油进入液压缸时所经过各阀类元件的局部压力损失总和；阀 进P液压油从液压缸流回油箱所经过各阀类元件局部压力损失总和；阀 回液压油进入液压缸时液压缸的面积；1A液压油流回油箱时液压缸的面积。2和 的计算方法是先用雷诺数判别流态，然后用相应的压力损失公沿 进
12、P沿 回式来计算，计算时必须事先知道管长 L 及管内径 d，由于管长要在液压配管设计好后才能确定。所以下面只能假设一个数值进行计算。 264RelvP和 是指管路弯管、变径接头等，局部压力损失 可按下式：局 进P局 回 局P2v局式中 局部阻力系数（可由有关液压传动设计手册查得） ；液压油的密度液压油的平均速度v此项计算也要在配管装置设计好后才能进行。及 是各阀的局部压力损失 ，可按下列公式：阀 进P阀 回 阀P2阀阀阀 q式中 液压阀产品样本上列出的额定流量时局部压力损失；阀Pq 通过液压阀的实际流量；通过液压阀的额定流量。阀另外若用差动连接快进时，管路总的压力损失 应按下式计算：P21AP
13、BCDBCA式中 AB 段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损ABP失；BC 段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失；BCBD 段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失；D大腔液压缸面积；1A小腔液压缸面积。2A现已知该液压系统的进、回油管长度均为 2m，油管内径为 ，局m12部压力损失按 进行估算，选用 L-HL32 液压油，其油温为 时沿局 P15.0 C5的运动粘度 ，油的密度 。按上述计算方法，得出各scm2390kg工作阶段压力损失数值经计算后见表 3。快进时(MPa) 工进时(MPa) 快退时(MPa)沿程损失 51.6忽略不计 5106.7三位四通
14、电磁阀 5 07忽略不计二位二通电磁阀 14 0.510 5调速阀 13 510单向阀 8 0.8410 50.2510 5单向阀 9 0.8410 1.6710 1.010 5阀件局部损失溢流阀 4局部损失 0.95 5100.87 510总损失 9.6310 1.9210 516.4710随后计算出液压泵各运动阶段的输出压力，计算公式及计算数值见表 4 所示。计算公式 液压泵输出压力（Pa）快进时快 进启快 进 PAFP21启 快 P快进 = 5635049.6310.7.1.压制时 工 进工 进 FI1P压制=568.2.0,539快退时 2PA退快 退 快 退()F启 退P 快退= 5
15、6716.470.910.1539.表 4液压泵在各阶段的输出压力，是限压变量叶片泵和顺序阀调压时的参考数据，在调压时应当符合下面要求：泵 工 进阀泵 快 P泵 工 进增泵 快其中 限定压力增快进时泵的压力泵 快P顺序阀调定压力阀工进时泵的压力泵 工 进从上述验算表明，无须修改原设计。（2）液压回路的效率在各工作阶段中，工进所占的时间较长。所以液压回路的效率按工进时为计算。 5312p.610.210.58q47缸 缸回 路 泵 泵（3）液压系统的温升验算在整个循环中，由于工进阶段所占时间最长，所以考虑工进时的温升。另外，变量叶片泵随着压力的增加，泄漏也增加，功率损失出增加，效率也很低。此时泵
16、的效率 54.210Pa泵 3.8minIqL泵03.泵则有：5384216.7.PqkW泵 出 泵 泵输 入 泵 泵10.1.0.90.73H kW泵 入 泵 入 泵发 热 系 统 回 路 缸.本系统去油箱容积 V=180L,油箱三边尺寸比例在 1:1:11:2:3 之间,且通风情况良好,则取油液温升 为：T332210.78HCV发 热通常机床取 ，所以系统温升 合格。C25四、 油箱的设计计算4-通 气 孔 ； 5回 油 管 ； 6-顶 盖 ；吸 油 管 ； 2-网 式 滤 油 器 ； 3滤 油 网 （ 兼 做 空 气 滤 清 器 ） ； 油 面 指 示 器 ； 8， 10-隔 板 ； 9放 油 塞图 油 箱参考文献：1. 液压系统设计指南, 哈尔滨理工大学出版. 2. 机械设计课程设计, 哈尔滨理工大学机械零件教研室.3. 液压传动设计手册, 上海人民出版社出版.4. 机械零件设计手册 ，冶金工业出版社. 5. 液压与气压传动 ，高等教育出版社.
