1、一、 设计题目 1二、 明确液压系统的设计要求 1三、 液压系统的设计计算 21. 进行工况分析，绘制出执行机构的负载图和速度图 2(1) 外负载 LF： 2(2) 移动部件自重为： 2(3) 惯性阻力 惯 ： 2(4) 密封阻力 密F： 2(5) 背压阻力： 2(6) 根据上表数据，绘制出液压缸的负载图和速度图 32. 拟定液压系系统原理图 43. 确定液压缸主要尺寸 5(1) 工作压力的确定 5(2) 计算液压缸的内径 D 和活塞杆直径 5(3) 计算液压缸各运动阶段的压力、和功率 54. 确定液压缸的规格和电动机的功率 6(1) 计算液压泵的压力 6(2) 计算液压泵的流量 7(3) 选
2、择液压泵的规格及型号 7(4) 确定电动机功率及型号 75. 液压元件及辅助元件的选择 7(1) 液压元件的选择 7(2) 油管的计算与选择 76. 油箱的容量确定 87. 液压系统的验算 8(1) 回路压力损失验算 8(2) 液压回路的效率 10(3) 液压系统的温升验算 10四、 液压缸的设计计算 11五、 油箱的设计计算 12六、 单泵集成块液压系统原理图 13参 考 文 献 14哈尔滨理工大学课程设计1一、 设计题目设计课目：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） 行程（mm） 速度（m/min）移动部件自重
3、(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4000 50000 8000 200 100 5 0.5 5 0.5 30设计内容：1液压传动方案的分析2液压原理图的拟定3主要液压元件的设计计算（例游缸）和液压元件，辅助装置的选择。4液压系统的验算。5绘制液压系统图（包括电磁铁动作顺序表，动作循环表，液压元件名称）A4 一张；绘制集成块液压原理图 A4 一张；油箱结构图 A4 一张；液压缸结构图 A4 一张。6编写设计计算说明书一分（3000-5000 字左右） 。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
4、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。哈尔滨理工大学课程设计23）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： =50000 N 1L快速回程时外负载： =8000 N2(2) 移动部件自重为： N40G(3) 惯性阻力 ：惯F Ntg95.670.8194)（惯
5、式中： g 重力加速度。单位为 。2smG 移动部件自重力。单位为 。 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。一般用液压密F缸的机械效率 加以考虑， 。cm97.0.cm哈尔滨理工大学课程设计3(5) 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 maF/(）惯 N94.3689.04567稳定下降
6、阶段 GF = .压制、保压阶段 W/)( 1快退阶段 mL23.表 1(6) 根据上表数据，绘制出液压缸的负载图和速度图哈尔滨理工大学课程设计42. 拟定液压系系统原理图哈尔滨理工大学课程设计5序 号 名 称 型 号限 压 式 变 量 叶 片 泵三 位 五 通 电 磁 阀单 向 行 程 调 速 阀溢 流 阀单 向 阀二 位 四 通 电 磁 阀单 向 顺 序 阀压 力 继 电 器压 力 表 开 关滤 油 器电 机 电 磁 铁 动 作 循 环 表元 件动 作 行 程 阀快 进工 进快 退保 压单 向 阀溢 流 阀液 压 缸 图 三 油 压 机 液 压 系 统 图3. 确定液压缸主要尺寸(1) 工
7、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 ，选定工作压力NFI1.5aMP51(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：aMP5.021机哈尔滨理工大学课程设计6机12124PDdPFD由文献 表 2-5，液压缸尺寸系列表，将直径圆整成标准直径 mD10由文献 表 2-4，液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系，取 7.6d由文献 表 2-6，活塞杆直径系列，取 m80无杆腔面积： 2221 4.95/14.3cA有杆腔面积： 2222 75./)8(.)( cd按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度： 2min50
8、1cvqA稳 定，所以满足最小稳定速度要求。稳 定A1(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 ，则可估算出液压缸各aMP5.0背个工作阶段中的压力、流量和功率如表 2 所示。并以此用坐标法绘制出“液压缸工况图” ，此图可直观看出液压缸各运动阶段主要参数变化情况，如图 4 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4368.94 0.5 0.65 变化值 变化值 121ApFp快进恒进4444.44 0.5 0.66 47.52 0.52 VqP=p q1压制保压5
9、1111.11 0.5 5.61 1.91 0.18快退 13333.33 0.5 4.04 22.38 1.51 121,qpPVAqFp哈尔滨理工大学课程设计74. 确定液压缸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: pAF38.6095.111 泵考虑各方面因素，取泵的实际额定压力 aP57.9.1.泵额(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
10、和的最大值， max min/52.47ax)(Lqk 系统的泄漏系数，取 2.1则： in0.52.41axL泵哈尔滨理工大学课程设计8(3) 选择液压泵的规格及型号选 功率 40YBXkWP3.6(4) 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 。则电动机功率 为：MPa2.07.0泵电PkWq 087.16.3821.056 泵 泵泵电 由文献表 2.10-1，选用 ，其额定功率为 1.5kW，额定转速为49LY电 动 机。min140
11、r5. 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。(2) 油管的计算与选择压油管内径： mcvqd17.41.304吸油管内径： 5.65.36. 油箱的容量确定油箱的容量 LqV39250.7)5(75泵哈尔滨理工大学课程设计97. 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机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，工
12、进，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： 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局 进P和，例如液压油流进弯头，变径等；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局 回损失之总和；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
13、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式沿 进P沿 回来计算，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。和 是指管路弯管、变径接头等，局部压力损失 可按下式：局 进 局 回 局P2vP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P哈尔滨理工大学课程设计102阀阀阀 qP式中
14、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：P21APBCDBCA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失；ABPBC 段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失；CBD 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；1小腔液压缸面积。2现已知该液压系统的进、回油管长度均为 2m，油管内径为 ，局部压力损失m17按 进行估算，选用 L-HL32 液压油，其油温为 时的运动粘度沿局 P15.0 C5，油的密度 。按上述计算方法，得出
15、各工作阶段压力损失数scm23920kg值经计算后见表 3。快进时(MPa) 工进时(MPa) 快退时(MPa)沿程损失 忽略不计 忽略不计 忽略不计三位四通电磁阀 5107.忽略不计 510.二位二通电磁阀 0.510单向行程调速阀（调速阀） 510单向阀 7 0.8410 50.2510 5单向阀 6 0.8410 2.8710 1.010阀件局部损失 溢流阀局部损失 忽略不计 忽略不计总损失 9.6310 53.1210 516.4710 5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快启 6
16、1089.0475.9.368快 进P哈尔滨理工大学课程设计11工进时 工 进工 进 PAFI165108.712.309.4工 进P快退时 2退快 退 快 退快启 F 65109.4107.6045.9.31快 退表 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 快顺序阀调定压力阀P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。 84.06/109.38.651364
17、2 泵泵 缸缸回 路 qPII(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。此时泵的效率1.0泵Pa61038.泵 min9.1LqI泵则有： kWqP55793泵 泵泵泵泵 出输 入.kWH 48.19.01.9.11 缸回 路泵泵 入系 统泵 入发 热 本系统取油箱容积 V=390L,油箱三边尺寸比例在 1:1:11:2:3 之间,且通风情况良好,则哈尔滨理工大学课程设计12取油液温升 为：TCVH7.293015.32发 热通常机床取 ，所以系统温升 合格。CT025.四、
18、液压缸的设计计算123456789102134516178192023451-缸 底 带 放 气 孔 的 单 向 阀 3-法 兰 4格 末 圈 密 封 5-导 向 环 6缓 冲 套7缸 筒 8活 塞 杆 形 密 封 圈 缓 冲 节 流 阀 12导 向 套法 兰形 密 封 圈 形 密 封 圈缸 盖 5断 滑 圈 鼓 订 6防 土 圈 型 密 封 圈 8缸 头9护 环 密 封 圈 21活 塞 导 向 环 4子 杆 紧 固 套 5-沉 头 螺 钉图 单 杆 液 压 缸 结 构 图哈尔滨理工大学课程设计13五、 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 箱哈尔滨理工大学课程设计15六、 单泵集成块液压系统原理图哈尔滨理工大学课程设计11参 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.
