1、液压与气压传动设计说明书- 1 -姓名：学院：班级： 学号： 指导老师： 实训时间： 实训地点： 液压与气压传动设计说明书- 2 -目录：（一） 、设计要求 -（3）（二） 、设计计算、元件选择及验算 -（3）一、 运动分析 - （3）二、 负载分析 - （4）三、 负载图与速度图的绘制 -（5）四、 主要参数的确定 -（8五、 液压系统图的拟定 -（11）六、 液压元件的选择 -（13）七、 液压系统的性能验算 -（13）液压与气压传动设计说明书- 3 -（三） 、液压缸的装配图 -（15）（五） 、各类阀零件图 -（16）（六） 、集成块装配图 - （22）（七） 、个人设计小结 - （2
2、3）（八）参考文献 - （24）（一） 设计要求1、以小组为单位（每小组 5 人）按进度完成全部设计任务，设计思想，技术路线正确，计算，说明完整。2、 设计步骤（1）明确设计要求（2）分析油缸在往复运动过程中负载、运动速度的变化，画出系统工况图（3）确定执行元件的主要参数：根据最大负载确定系统的工作压力，油缸的面积，活塞及活塞杆的直径等，画出执行元件工况图（4）确定液压系统方案及拟订液压系统原理图（5）选择液压元件：包括液压泵、控制阀、油管（软管、硬管） 、油箱的容量等（6）验算液压系统性能（7）液压集成块设计（8）绘制工作图和编制技术文件3、设计计算说明书（技术文件）要求设计计算说明书采用
3、A4 纸， 5 号字体，单倍行距，不少于 15 页。内容包括：液压与气压传动设计说明书- 4 -（1）设计要求（2）设计计算、元件选择、验算等（3）液压系统原理图一张按机械制图装配图要求绘制，标出元件的序号，列出所有元件的明细表，画出工作循环图，电磁铁动作顺序表。（4）液压缸的装配图（5）非标零件的零件图（6）液压集成块零件图（7）液压集成块装配图（8）相关的电气控制原理图（9）设计总结（10）参考文献题目（1）：试设计一专用钻床的液压系统，要求完成“快进工作快退停止”的工作循环。已知：切削阻力为 13412N，运动部件自重为 5390N，快进行程为 300mm，快进，快退运动速度为 4.5m
4、/min，工作速度为 601000mm/min，加速和减速时间为 t=0.2s，机床采用平导轨，摩擦系数为 Fs=0.2，Fd=0.1。（二） 设计计算、元件选择及验算一 运动分析：1 动作循环图：液压与气压传动设计说明书- 5 -二 负载分析：1 工作负载工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。FL=13412N2 摩擦负载：摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。静摩擦负载 Ffs = (0.2*5390)=1078N动摩擦负载 Ffd = (0.1*5390)=539N3 惯性负载：惯性负载
5、是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。加速 Fa1 = m*a1=(5390/9.81)*(0.075/0.2)=206.04N减速 Fa2 = m*a2=(5390/9.81)*(0.074/0.2)=203.29N制动 Fa3 = m*a3 =(5390/9.81)*(0.001/0.2)=2.75N反向加速 Fa4 = Fa1 = 206.04N反向制动 Fa5 = Fa4 =206.04N液压与气压传动设计说明书- 6 -液压缸的机械效率取 m=0.85三 负载图与速度图的绘制：液压与气压传动设计说明书- 7 -液压与气压传动设计说明书- 8 -液压缸各阶
6、段的负载工况 计算公式 总负载 F/N 缸推力 F/N启动 Ffs+FL 14490 17047.1加速 FL+Ffd + Fa1 14157 16655.34快进 Ffd+FL 13951 16412.94减速 FL+Ffd - Fa2 13747.71 16173.78工进 FL + Ffd 13951 16412.94制动 FL+Ffd Fa3 13948.25 16409.7反向加速 Ffd + Fa4 745.04 876.52快退 Ffd 539 634.12制动 Ffd Fa5 332.96 391.72液压与气压传动设计说明书- 9 -四 主要参数的确定：1 初选液压缸的工作压
7、力根据最大负载 F=17047N, 初选液压缸的工作压力为 3MPa（取自液压传动与控制表 9-3、表 9-4）2 计算液压缸的尺寸A=F/P=17047/3000000=0.00568 m2 D=85mm按标准取 D = 90mm(壁厚 5mm，单重 11.17kg/m)根据快进与快退的速度比值来确定活塞杆的直径 D2/(D2-d2) =1.3 d=43.23mm按标准取 d = 45mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔的面积 A 1=1/4 *D 2 = 1/4*9 2=63.59cm2有杆腔的面积 A 2=1/4 *(D 2-d2) = 1/4*(9 2-4.52) =47.69cm23
8、 活塞杆稳定性校核活塞杆的总行程为 400 mm , 而活塞杆的直径为 45mm , l/d =400/45=8.8910不用稳定性校核4 求液压缸的最大流量q 快进=A 1*v 快进= 0.0006359*0.075m/s=0.000477m3/s=28.6L/minq 工进= A 1*v 工进=0.0006359*0.001m/s=6.35910 -6 m3/s =0.382L/minq 快退= A 2*v 快退 =45.69 10-40.075m/s=21.5L/min5 绘制工况图工作循环中的各个工作阶段的液压缸的压力、流量和功率为：快进：P=4F/(3.14d*d)工进：P=F/A1
9、快退：P=F/A2液压缸各工作阶段的压力、流量和功率为工况 压力 p/Mpa 流量 （L/min） 功率 P/W快进 2.19 28.6 104.39工进 max 2.19 3.82 13.94工进 min 2.19 0.382 1.39快退 0.113 21.5 4.05由上表可绘制出液压缸的工况图：液压与气压传动设计说明书- 10 -液压与气压传动设计说明书- 11 -五 液压系统图的拟定：液压与气压传动设计说明书- 12 -供油方式：由工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，可用单泵供油回路。 ；六 液压元件的选择:YB1系列叶片泵系中低压双作用定量叶片泵。YB1系列叶片泵额定
10、压力为 63kgF。排量为 4100ml/r，用户可根据需要选择。本产品将根据不同的排量组合成单泵和双泵。它广泛使用于金属切削机床或其它机械的中低压液压系统中。该泵一般为正转，根据需要可安装成反转。 一、 特点及用途：FEATURES AND APPLICATIONSYB1 叶片泵系中压、双作用、定量叶片泵，适用于金属切削机床或其他机械的中、低压液压系统中。该泵一般为正转，根据需要，可安装成反转。由于 YB1系列叶片泵噪音小，性能比较稳定，价格比较低廉。工进：3.82/0.85/0.96=3.03ml/r 所以 YB1 系列查表选泵: YB14快进：28.6/0.85/0.96=22.7ml/
11、r所以 YB1 系列查表选泵：YB1251、 单泵 Single pump型号 排量 压力 转速 容积效率 驱动功率 重量YB14 4 6.3 960 85 1.1 5YB125 25 6.3 960 90 3.3 92、 双泵：Double PumpL L1 L2 L3 B B1 H S D1 D2 d d1 C t b Z1 Z2 Z3255 106 38 144 45 20 145 110 90dc 128 20d 11 5 22 5 Z1” Z3/4” Z1/4”根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用 YB14 型的双联液压泵，其额定压力为 6.3MPa;容积效率 pv=0.85 ，
12、总效率 p=0.72，所以驱动该泵的电动机的效率可由泵的工作压力和输出流量 qp=6.314500.8510-3L/min=7.76L/min根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用 YB125 型的双联液压泵，其额定压力为 6.3MPa;容积效率 pv=0.9，总效率 p=0.72，所以驱动该泵的电动机的效率可由泵的工液压与气压传动设计说明书- 13 -作压力和输出流量 qp=209600.910-3L/min=21.6L/min所以由以上两个泵可以求出电机功率：pp=（p p*qp+ pp*qp）/ p=(2.1910621.610-3+2.191067.7610-3)/600.72=14
13、88W查 Y 系列电动机表，拟选用电动机的型号为 Y100L1，功率为 2.2KW，额定转速为1440r/min。功率 型号 电流 转速 效率2.2kw Y100L-1 5.0 1440 0.81选择阀类元件及辅助元件(GE 系列)序号名称 通过流量q /(L/min)max型号及规格1 滤油器 11.47 XLX-06-802 叶片泵 15.04 YBX-163 溢流阀 3.375 YF3*10B4 两位两通电磁换向阀8.21 22EF3-E10B5 三位四通电磁换向阀9.75 34EF3Y-E10B6 单向调速阀 9.75 AQF3-E10B7 两位三通电磁换向阀9.75 23EF3-E1
14、0B8 电动机 Y100L1(1).油管 V 取 1.5m/s 内径 d =10.5mvq*.3取 d=12mm 管接头连接螺纹 M18*1.5mm 钢管外径 18mm吸油管同上(q=8.64L/min,v=1.5m/s)且参照液压泵 YBX-16,吸油管内径取 d=25mm 液压与气压传动设计说明书- 14 -液压元件手册电子书 表 6-4-1 P496(2).油箱 V=(57)Qp V =7 * 29.36 =205L 考虑到温升问题取标值 250 L七 液压系统的性能验算1 压力损失几调定压力的确定在快退、快进时，系统工作压力很低，所以不必验算。快进时液压缸的速度为V1= q p /A1
15、 = (7.76*10-3)/( 63.59*10-4*60)=20mm/s此时油液在进油管的流速为V= q p /A=(7.76*10-3)/(0.25*82*10-6*60)=2.57m/s 沿程压力损失 首先要判断管中的流态，设采用 N32 液压油，室温为 20时， =0.0001m/s，所以有 Re=v*d/=(2.57*8*10-3)/(0.1*10-3)=205.62320管中为层流，则阻力损失关系系数=75/Re=0.36若取进出口油管长度约为 2m,油液的密度 =890kg/m3 则其进油路上的沿程压力损失为P1= * v2=0.36*(2/8*10-3)*(890/2)*2.
16、572=0.265Mpa2dl 局部压力损失局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失,前者视管道具体结构而定,一般取沿层压力损失的 10;而后者则与通过阀的流量大小有关,若阀的额定流量和额定压力损失为 qn 和pn,则当通过阀的流量为 q 时的阀的压力损失pv为:pv=pn*(q/qn),因为 GE 系列 10mm 通径的阀的额定流量为 63l/min,叠加阀 10mm 通径系列的额定流量为 42 l/min，而在本题中通过每个阀的最大流量仅为 7.76l/min，所以，通过整个阀的压力损失很小可忽略不计。同理，工进时回油路上的流量q 2=A 2*q 1/ A 1=
17、( 4769*7.76)/ 6359=5.82 l/min则回油路油管上的流速v= q p/A=(5.82*10-3)/(60*0.25*82*10-6)=1.93m/s由此可得 Re=v*d/=(1.93*8*10-3)/(0.1*10-3)=154.4（层流）=75/Re=0.49回油路上沿程压力损失为P= * v2=0.49*(2/8*10-3)*(890/2)*1.932=0.203Mpa2dl 总压力损失液压与气压传动设计说明书- 15 - P= P1+（A2/A1）* P2=(0.265+0.0265)+(4768/6359)*(0.203+0.0203)=0.459Mpa原设 P
18、=0.4Mpa ，这与结果无差异 压力阀的调定值Pp= F/A1+ P=2.58+0.459=3.04Mpa卸荷阀得调定压力应取 3.1Mpa 为宜溢流阀的调定压力大于卸荷阀压力 0.30.5Mpa ,所以取溢流阀调定压力为4Mpa。2、 系统的发热与温升快进时电机输出功率为Pp= Pp* q p/ p=(3.1*106*7.76*10-3)/(60*0.72)=556.9w工进时电机输出功率为 Pp1= Pp1* q p1/ p=(4*106*3.88*10-3)/(60*0.72)=359.3w 而快进时有效功率 P1=(2.58*106*7.76*10-3)/(60)=333.7w工进时
19、有效功率P2=13.88w所以快进时的功率损失为 556.9-333.7=223.2w，而工进时的功率损失为 359.3-13.88=231.12 W,比较大的值 231.12 来校核其热平衡,求出温升:设油箱得三边长在 1:1:1-1:2:3 范围内，则散热面积为A=0.065 =0.065*2102/3=2.30m32v2假设通风良好,取 h=15*0.001 KW/(m*),所以油液的温升为 : t=H/（hA）=0.53/(15*10-3*2.30)= 15.36室温为 20 ,热平衡温度为 35.3665 ,没有超出允许范围（三） 液压缸的装配图液压与气压传动设计说明书- 16 -（
20、四） 各类阀零件图及其它元件 液压与气压传动设计说明书- 17 -双联液压泵液压与气压传动设计说明书- 18 -两位两通电磁阀三位四通换向阀液压与气压传动设计说明书- 19 -调速阀电机液压与气压传动设计说明书- 20 -联轴器溢流阀液压与气压传动设计说明书- 21 -法兰盘油箱液压与气压传动设计说明书- 22 -油箱平面视图液压与气压传动设计说明书- 23 -（六）液压集成块装配图液压与气压传动设计说明书- 24 -（七） 个人设计小结液压是一们机械专业十分重要的专业基础课。同时液压在实际生产的应用上也发挥了契机巨大的作用。在工业生产的各个部门应用液压传动技术。工程机械，矿上机械，压力机械和
21、航天工业中，常常采用液压传动，因为其结构简单，体积小，重量轻，输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便的实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化；在电子工业，包装机械，印染机械，食品机械等方面应用气压传动主要是取其操作方便，无油，无污染。由此可见，液压的应用很广泛，发挥的作用也十分巨大。液压课程设计是是对液压课程所学理论知识的一次具体的应用和实践，增强学生所学知识以及具体方法的实际应用有很大的帮助。通过这次课程设计，使我对于液压系统设计有了一个更加形象和直观的认识与掌握。这个过程中锻炼了我分析解决问题，应用和查阅相关机械资料进行设计的能力。由于这次课程设计是在教学的过程中进
22、行的，刚刚学过的理论知识印象还很深刻，但要在在短短的几周时间做好液压课程是不是一件容易的事，做课程设计又需要很多的相关的知识，这次课程设计又相当于让自己再次温固了一遍课程。真正做到理论与实践的相统一。做好一个设计首要的是理清思路，把具体要做的工作细分，循序渐进，走一步再走一步，这也有助于使自己不会遇到大的任务，繁杂的事情而手慌脚忙，不知所措。作为我们小组的组长，首先我的责任是让自己的组员都知道了解我们所要做的设计的具体要求，拿到课题的时候我们都有点懵，就这么一段短短的文字怎么能设计处要达到至少 15 页的报告呢？我及时给我的组员鼓劲，并起带头作用开始着手查找资料。查找资料是在整个设计过程中也是
23、一项至关重要的事情，因为我们都没有经验，要想在短短的时间里完成一套设计，有用的资料是必不可少的。图书馆中找到了一些和我们的题目相近的设计实例，老师给了我们一套关于液压设计的工程手册。设计实例可以快速给我们设计思路，设计过程中要包括哪几个方面的内容也一目了然，于是大概是怎么样的一个过程就有了；液压设计工程手册提供了我们需要选取的元件，这些都是标准件，比如电磁换向阀，液压泵等等有了充足的资料之后就要开始做自己的设计了。设计分为几个模块：设计计算及元件选择，验算，图纸（溢流阀零件图、三位四通换向阀、集成块零件图等等）设计并不是照搬照抄书上原有的东西，而是要根据前人的经验和一些经典回路，再加入自己所需
24、的一些功能，最终设计完成的。设计的过程我们小组遇到了不少问题和疑点，通过和同学的讨论交流，以及请教王老师，最终使问题得以解决。自己也在这个过程中学到了很多实战知识。通过小组队员的一起努力，终于完成了液压课程设计。整个课程设计过程是在教学的同时进行的，理论与实践相结合的效果特别好。自己也收获了不少的东西。全盘规划，具体分析，付诸实施，合理调整，以及团队协作等等科学的做事方法都得到了很好的体现。感谢这次的王孝聪老师的精心指点和辅导。我会以这次课程设计为契机，更好的学习专研机械知识。在今后学校的学习生活中更加严格的要求自己，我会继续努力，朝着二工大“知识型” “高技能” “创新型”人才的培养标准而不断奋斗。液压与气压传动设计说明书- 25 -（八） 参考文献1.液压与气压传动教材2.机械零件设计手册 （液压与气动部分） 冶金出版社3.组合机床设计 （液压传动部分） 机械出版社4.液压工程手册 机械工业出版社5.液压系统设计简明手册 杨培元主编，机械工业出版社 6.液压元件手册 黎启柏主编，冶金/机械工业出版社7. 机械设计手册液压传动PDF 版 化学工业出版社
