1、液压传动课程设计的目的1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。4、提高学生使用计算机绘图软件（如 AUTOCAD、PRO/E 等）进行实际工程设计的能力。题目（二） 设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：快速上升慢速上升（可调速）快速下降下位停止的半自动循环。采用 900V 型导轨，垂直于导轨的压紧力为 60N，启动、制动时间均为 0.5s，液压缸的机械效率为 0.9。设计原始数据 试完成以下工作：1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图（A3
2、 ） 。3、计算液压系统，选择标准液压元件。4、绘制液压缸装配图（A1） 。5、编写液压课程设计说明书。数 据数 参 据数 I II III IV V滑台自重（N） 800 1000 1200 1400 1600工件自重（N） 4500 5000 5500 5800 6000快速上升速度（mm/s ） 40 45 50 55 60快速上升行程（mm） 350 350 400 420 450慢速上升速度（mm/s ） 10 13 16 18 20慢速上升行程（mm） 100 100 100 100 100快速下降速度（mm/s ） 45 55 55 60 65快速下降行程（mm） 400 450
3、 500 550 600例：设计一台卧式单面钻镗两用组合机床，其工作循环是“快进工进快退原位停止” ；工作时最大轴向力为 30kN，运动部件重为 19.6kN；快进、快退速度为 6m/min，工进速度为 0.020.12m/min；最大行程 400mm，其中工进行程 200mm；启动换向时间 t=0.2s；采用平导轨，其摩擦系数 f=0.1。1.工况分析1)负载分析由工作负载 Fw =30kN，重力负载 FG=0，按启动换向时间和运动部件重量（Ft=m(v2 v1)）计算得到惯性负载 Fa=1000N，摩擦阻力 Ff=1960N。取液压缸机械效率 m =0.9，则液压缸工作阶段的负载值见表。2
4、）速度分析由快进、快退速度为 6m/min，工进速度范围为 20mm/min120mm/min，按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图（略） 。表：液压缸在各工作阶段的负载值工作循环 计算公式 负载 f（N ）启动加速 F=(Ff+Fa)/ m 3289快 进 F= Ff/ m 2178工 进 F=(Ff+ Fw)/ m 35511快 退 F=Ff/ m 2178 2.确定参数1）初选液压缸的工作压力由最大负载值查教材中表 9-3，取液压缸工作压力为 4MPa。2）计算液压缸结构参数为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进，设液压缸两有效面积为 A1 和 A2，且
5、 A1=2 A2，即 d=0.707D。为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压 p2 取 0.6MPa，而液压缸快退时背压取 0.5MPa。由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程 p1 A1= p2 A2+F，可得：A1=F/（p10.5p2）=35511/（41060.50.6106）cm2 96cm2液压缸内径 D 就为：D= = =11.06cm对 D 圆整，取 D=110mm。由 d=0.707D，经圆整得d=80mm。计算出液压缸的有效工作面积 A1=95cm2，A2=44.77 cm2。工进时采用调速阀调速，其最小稳定流量 qmin=0.05L/min，设计要求最低工进速度 vmi
6、n=20mm/min，经验算可知满足教材中式（9-1 ）要求。3）计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力，取两腔间回路及阀的压力损失为0.5MPa，则 p2= p1+0.5MPa。计算结果见表。由教材中 9-5 表即可画出液压缸的工况图（略） 。3.拟定液压系统图1）选择基本回路（1）调速回路：因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。（2）泵供油回路：由于系统最大流量与最小流量比为 156，且在整个工作循环过程中的绝大部分时间里泵在高压小流量状态下
7、工作，为此应采用双联泵（或限压式变量泵） ，以节省能源提高效率。（3）速度换接回路和快速回路：由于快进速度与工进速度相差很大，为了换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。（4）换向回路：为了换向平稳，选用电液换向阀。为便于实现液压缸中位停止和差动连接，采用三位五通阀。（5）压力控制回路：系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢流阀调整，同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。 2）回路合成对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和归并。具体方法为：（1）防止工作进给时液压缸进油路、回油路相通，需接入单向阀 7。（2）要实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀 9
8、，以阻止油液流回油箱。此阀通过位置调整后与低压大流量泵的卸荷阀合二为一。（3）为防止机床停止工作时系统中的油液回油箱，应增设单向阀。（4）设置压力表开关及压力表。合并后完整的液压系统如图所示。4、液压元件的选择1）液压泵及驱动电机功率的确定（1）液压泵的工作压力已知液压缸最大工作压力为 4.02MPa，取进油路上压力损失为 1MPa，则小流量泵最高工作压力为 5.02MPa，选择泵的额定压力应为pn=5.02+5.0225%=6.27MPa。大流量泵在液压缸快退时工作压力较高，取液压缸快退时进油路上压力损失为 0.4MPa，则大流量泵的最高工作压力为 1.79+0.4=2.19MPa，卸荷阀的
9、调整压力应高于此值。表：液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率值 工 作 循 环 计 算 公 式 负 载 回 油 背 压 进 油 压 力 输 入 流 量 输 入 功 率FkN p2MPa p1MPa q110-3m3/s PkW快 启 动 加 速 p1=F+A2(p2 p1) 3289 1.10 A1 A2q1=(A1 A2)v1 p2=p1+0.5进 恒 速 P=p1q1 2178 0.88 0.50 0.44p1=F+A2p2 0.0031 0.012工 进 A1q1=A1v1 35511 0.6 4.02P=p1q1 0.019 0.076快 启 动 加 速 p1= F+A1p2 3289
10、 1.79 A2q1=A2v1 0.5退 恒 速 P=p1q1 2178 1.55 0.448 0.69（2）液压泵流量取系统的泄漏系数 K=1.2，则泵的最小供油量为：qp =Kq1max=1.20.510-3m3/s=0.610-3m3/s=36L/min由于工进时所需要的最大流量是 1.910-5 m3/s，溢流阀最小稳定流量为0.0510-3 m3/s，小流量泵最小流量为：qp1 =Kq1 +0.0510-3m3/s =7.2510-5m3/s=4.4L/min（3）确定液压泵规格对照产品样本可选用 YB140/6.3 双联叶片泵，额定转速 960r/min，容积效率 v 为 0.9，
11、大小泵的额定流量分别为 34.56 和 5.43L/min，满足以上要求。（4）确定液压泵驱动功率液压泵在快退阶段功率最大，取液压缸进油路上压力损失为 0.5MPa，则液压泵输出压力为 2.05MPa。液压泵的总效率 p=0.8，液压泵流量 40L/min，则液压泵驱动调集所需的功率为：P=ppqp/p=2.051064010-3W=1708W据此选用 Y112M6B5 立式电动机，其额定功率为 2.2kW，转速为940r/min，液压泵输出流量为 33.84L/min、5.33L/min，仍能满足系统要求。2）元 根据实际工作压力以及流量大小即可选择液压元、辅件（略） 。油箱容积取液压泵流量
12、的 6 倍，管道由元件连接尺寸确定。件、辅件选择5、系统油液温升验算系统在工作中绝大部分时间是处在工作阶段，所以可按工作状态来计算温升。小流量泵工作状态压力为 5.02MPa，流量为 0.33L/min，经计算其输入功率为557W。大流量泵经外控顺序阀卸荷，其工作压力等于阀上的局部压力损失数值 pv。阀额定流量为 63L/min，额定压力损失为 0.3MPa，大流量泵流量为 33.84L/min，则： pv =0.3106 Pa=0.1106 Pa大流量泵的输入功率经计算为 70.5W。液压缸的最小有效功率为Po =FV=（30000+1960）0.02/60W=10.7W系统单位时间内的发热量为Hi = PiPo =557+70.510.7=616.8W当油箱的高、宽、长比例在 1：1：1 到 1：2：3 范围内，且油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似为：A=6.66 ， 式中 V油箱有效容积，单位为 m3A散热面积，单位为 m2取油箱有效容积 V 为 0.25 m3,散热系数 K 为 15W/（m2 ） ，由教材中式（9-13）得 t= = = 15.6即在温升许可范围内。325.06.158KAHi32V
