液压传动课程设计

液压传动课程设计

一、设计目的

进一步加深学生对所学液压传动理论知识的理解，培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对液压系统工作原理图的设计有一完整和系统的概念；同时通过课程设计，培养学生计算，使用技术资料及绘制液压原理图的工程设计能力。 二、设计要求及工况分析 1.设计要求

设计一组合机的液压系统。组合机床切削过程要求实现：快进→工进→快退→停止，由动力滑台驱动工作台。最大切削力F=30000N ，移动部件总重量G ＝3000N ；行程长度400mm （工进和快进行程均为200mm ），快进、快退的速度均为4m/min ，工作台的工进速度可调（50~1000）mm/min ；启动、减速、制动时间△t=0.5s;该动力滑台采用水平放置的平导轨。静摩擦系数f s ＝0.2；动摩擦系数f d ＝0.1。

2.负载与运动分析

（1）工作负载 由设计要求可知最大工作负载F=30000(N)。 （2）惯性负载

m F = G g ⎛⎫ ⎪⎝⎭X v t ∆⎛⎫ ⎪∆⎝⎭= 30009.8⎛⎫ ⎪⎝⎭X 4600.5⎛⎫ ⎪

⨯⎝⎭

=40.82(N)

（3）摩擦负载 该动力滑台采用水平放置的平导轨，故其正压力N=G=3000(N)。 静摩擦阻力：fs F =f s x N=0.2X3000=600(N)

动摩擦阻力：fd

F

=

d f ×N=0.1×3000=300（N ）

若取液压缸的机械效率m η=0.90，可得液压缸在各工作阶段的负载值如表1-1

所示。

快退

F=fd

F

300 334

根据表1-1可绘制如图1-1所示的负载循环图F-l 。速度图中，快进

1v =3v =4m/min ，快进行程长度1l =200mm ，工进行程长度2l =200mm ，快退行程

3l =1l ＋2l =400mm ，工进速度取可调最小（大）速度2v =50mm/min

（1000mm/min ）.

(a) 负载图

（b ）速度图

图1-1 组合机床液压缸的负载图和速度图

三、主要参数的确定 1.初选液压缸工作压力

因工进事负载最大，其他工况负载都不高，参考文献【1】，初选液压缸工作压力

1p =4MP 。

2.计算液压缸主要尺寸

因工况快进、快退速度相等，液压缸可选用单杆式，快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔工作面积1A 应为有杆腔2

A 的两倍，即活塞杆外径d 与液压

缸内径D 有d=0.707D 。

在切削过程中，液压缸回路上必须有背压2p ，用来防止切削后滑台突然前

冲。取

2p =0.8MP ，快进时液压缸虽作差动连接，由于油管压降p ∆，使得有杆

腔的压力必须大于无杆腔，取p ∆=0.5MP 。

根据工进时的推力求得液压缸面积：

F/m

η=1A 1p －2A 2p =1A 1p －1A 2p /2

故有

1A ＝212/

m F p p η⎛⎫⎛

⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝

⎭=33667/（4－0.8/2）=942cm

， d=0.707D=7.74cm

根据GB2348-1993将这些直径圆整接近标准得D=11cm ，d=8cm （参考文献【2】）

由此求得液压缸两腔实际的有效面积为1A =π2D /2=94.9852cm ,2

A =π

（22D d -）/4 =44.7452cm 。活塞杆的强度和稳定性均符合要求。

由计算D 、d 的值，估算液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率，见表2-1。

病由此绘制出如图2-1所示的液压缸工况图，其中粗实线、细实线和虚线分别表示P 、q 和p 。

表2-1 液压缸在不同阶段的压力、流量和功率值

负载回油腔压力进油腔压力输入流量

输入功率

F/N /MP

/MP q/L*min-1P/Kw

启动66700.578——加速379

1.0210.521——恒速334 1.012

0.512

20.0960.17启动66700.149——加速

3790.5 1.146——恒速

334

334

334

334334

快退快进工进计算式

工况

336670.8 3.9210.48（9.5）0.0312p 1p 1212()/()p F A P A A =+∆-121()q A A v =-1P p q

=1221

()/p F p A A =+12

q Av =1P p q

=1P p q

=23q A v =1212()/p F p A A =+

图2-1 组合机床液压缸的工况图

四、液压系统图的拟定 1.选择基本回路

（1）选择调速回路 由图1-2可知，此机床液压系统的功率小，滑台的速度低，工作负载变化小，采用进口节流阀的调速形式，为了防止切削完时滑台突然前冲的现象，回油路上应设置背压阀。

由图1-2，液压缸交替地要求油提高低压大流量和高压小流量的液压油，最大流量和最小流量之比为42，而快进、快退所需时间1t 和工进所需时间2

t 分别为：

1t =1133//l v l v +=200×310-×60/4＋60×400/4x1000 =9（s ）

222/t l v ==200×60/50=240（s ）

21/t t ≈27.为了提高效率、节省能量，选用图

3-1所示的双联叶片泵

图3-1 双联式定量泵

（2）选择快速运动和换向回路 因选用差动连接，所以换向回路使用如图3-2所示的形式。回油腔使用液控单向阀来实现差动连接。

图3-2 换向回路

（3）选择速度换向回路 滑台快进到工进，输入液压缸的流量由20.096L/min 下降到0.48L/min ，滑台速度变化很大，可以选用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击。如图3-3所示。