课程设计十六校正压装液压机液压传动系统设计课件

«液压传动»课程设计指导书前言«液压传动»课程设计是整个教学过程中最后一个综合性教学环节，通过课程设计使学生达到：1、了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，培养学生运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。

2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，规范设计手册及相关元件的国家标准。

3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。

一、设计步骤液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的上述步骤的各阶段工作内容，有时需要穿插进行，对某些比较复杂的液压系统，需经过多次反复比较，才能最后确定。

二、工况分析液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。

1、运动分析运动分析是对液压执行元件一个工作循环中各阶段的运动速度变化情况进行分析并话并画出速度循环图。

2、负载分析把执行元件的各个阶段需克服的负载，用负载位移曲线表示：负载扭矩：M =M —转速 rpm切削力：t—切削力ND —刀具直径mm静摩擦力：F fs =（G 1+G 2）·f s F fs —静摩擦力N G 1、G 2—工作台及工件的重量N f s —静摩擦系数 动摩擦力F fd =（G 1+G 2）·f d F fd —动摩擦力N f d —动摩擦系数 惯性力F m =m ·a=（a g —动加速度9.81m/s ²a —执行元件加速度 m/s ²其中：U t —执行元件末速度 m/s ² u 0—执行元件初速度m/s ²T —执行元件加速时间s执行元件在各动作阶段中负载计算：ηm —为油缸机械效率，可取ηm =0.9 三、绘制油缸的负载图和速度图根据工况负载绘制出负载图和速度图 四、初步确定油缸参数，绘制工况图 1、初选油缸的工作压力根据液压设备的类型（见教材表4—2）初步确定油缸的工作压力。

2、计算油缸尺寸可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积（参见第四章）、油缸直径D 及活塞杆直径d 计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积：A 123（1）Q x L/minQ x =A ·Us ×10 A —工进时油压作用的面积 cm ² U s —工进时油缸的速度 mm/min (2)、快进时油缸需要的流量Q 快进 差动连接时:Q 快进=(A 1-A 2) ·U 快进×A 1、A 2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 cm ² U 快进—油缸快进时的速度mm/min (3)、快退时油缸需要的流量Q 快退 ,L/minQ 快退= A 2·U 快退U 快退—油缸退回时的速度, mm/min (4)P 2,可按下表选取:（5）加速、快速时油缸的推力， P —分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。

（6）P 1’P 1F 力，P 1’—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。

油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如下表：根据上表绘出油缸工况图，P 1 —L ，Q —L ，N —L 。

五、拟定液压系统 1、选择液压回路根据系统的流量、压力查《液压传动设计手册》选定泵和阀，确定油缸的连接方式及节流调速方式，确定油缸的转换方式。

2、组合成液压系统图注：液压系统图除在设计说明书中附图外，还应提交一份1 图纸。

六、确定油泵的容量及电机功率 1、油泵工作压力与流量计算进油路的压力可取∑△P 1=3kgf/cm ²，泵的工作压力P p =P max +∑△P 1，其中P max —泵工作所需的最大油压kgf/cm ²，泵的流量：Q p =Q max ·η，Q max —泵工作所需的最大流量，L/minη—漏油系数，可取η=1.1由计算出的P p 、Q p 查《液压传动设计手册》，确定泵的型号。

2采用：N N p —油泵的功率kw ，ηp —油泵的效率一般可取ηp =0.75，由计算N p 查用配套电机。

七、其它控制元件的选择 1、控制阀由各元件的最大通油量查《液压传动设计手册》确定系统中各种阀件的名称及型号，并列表示出，压系统1 图内列表）。

2、确定油管直径⑴、吸油管直径 d 吸=d 吸—吸油管内径mm ，Q 吸—吸油管通过的最大流量L/min ，U 吸—吸油管的流速，可取U 吸=1 m/s（2）、压油管直径，d 压压—排油管内径mm ，Q 压—压油管通过最大流量L/min ，U 压—压油管的流速，可取U 压=3m/s 。

油管直径计算后取圆整值，选择确定油管。

3、油箱容量油箱的有效容积一般按以下标准选择，当系统为低压系统时取油泵每分钟排出液体的2～4倍；中、高压系统时取5～7倍，若为行走机械取为2倍；对工作负载大、长时间连续工作的液压系统，其油箱容积按系统的发热量计算确定。

八、液压系统性能验算（略）附： 专用铣床液压系统设计 一、设计依据：一台专用铣床的铣头驱动电机的功率刀直径D=120mm ，转速n=350rpm ，工作台重量G1=4000N ，工件及夹具重量G2=1500N ，工作台行程L=400mm ，（快进300mm ，工进100mm ）快进速度为 4.5m/min ，工金速度为60～1000mm/min ，其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s ，工作台用平导轨，静摩擦系数f s =0.2，动摩擦系数f d =0.1。

二、设计任务及要求对执行元件工况分析，确定液压系统，对系统中执行元件作选择计算，对控制元件作出选择说明并绘制液压系统图及系统中主要液压元件配置表，提交设计计算说明书。

（不少于3000字）三、时间安排课题八、校正压装液压机液压传动系统设计一、研究目的学习和掌握液压传动系统的设计计算方法，培养独立设计能力，为毕业设计打下基础。

重点掌握以下知识点：1) 液压传动系统计算和选型；2) 液压传动系统原理设计；3) 绘制液压传动系统原理图二、设计参数在压装时的速度（工作速度）为5mm/s，快下和快回速度相同为42mm/s，工作压力为120KN。

三、设计要求及完成过程要求：设计一台校正压装液压机，要求工作循环是快速下行——慢速加压——快速返回并停止。

本课题工作量：1) 项目调研和方案选取；2) 系统参数计算和说明书；3) 原理图设计A1；4) 元件选型；课题研究过程如下：1) 每人结合自己的研究过程，提交课题一份研究报告，研究报告不得雷同；2) 报告完成后，组长组织成员对所有报告进行评议，并打分；3) 导师对每名学生的研究报告进行品议，并打分；4) 一份汇总研究报告和汇报PPT，完成后，向答辩委员会提交申请；5) 组织答辩，并打分。

四、提交形式1) 个人研究报告；2) 汇总研究报告；3) 汇报PPT。

2 设计的技术要求和设计参数工作循环：快进→工进→快退→停止；系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为f s = 0.2、f d = 0.1。

3 工况分析3.1 确定执行元件校正压装液压机的工作特点要求液压系统完成的是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。

3.2 分析系统工况（1）工作负载F W工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于压装液压机液压系统来说，沿液压缸轴线方向的工作压力即为工作负载，即F W=120KN（2）摩擦负载摩擦负载分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。

静摩擦阻力 F fs = f s ×G =0.2100002000fs F =⨯=N 动摩擦阻力 F fd = f d ×G =0.1100001000fd F N =⨯= （3）惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过最大移动速度和加速时间进行计算。

已知启动换向时间为0.03s ，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为42mm/s ，因此惯性负载可表示为310000421014009.80.03m v F m N Nt -∆⨯==⨯=∆（4）背压负载选择为b F =12000N （估算）根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表2所示。

表2 工作循环各阶段推力3.3 负载循环图和速度循环图的绘制3.4 确定系统主要参数3.4.1 初选液压缸工作压力所设计的运动部件在工进时负载最大，其值为136667N ，其它工况时的负载都相对较低，按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力p 1=20MPa 。

3.4.2 确定液压缸主要尺寸采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。

缸体固定，活塞杆带动压头砧木运动。

液压缸缸筒直径为D ==根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D =100mm ，活塞杆直径为d =0.7D=70mm 。

此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：无杆腔面积：21/47850A D π== mm 2有杆腔面积：222()/44003.5A D d π=-= mm 2 活塞杆面积：23A =d /4=3846.5π mm 23.4.3 计算最大流量需求运动部件在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为2d v q ==9.694π快进 L/min 工进过程中所需要的流量为2D v 4q ==2.36π工进 L/min快退过程中所需要的流量为224q =10.09π=（D-d )v快退 L/min其中最大流量为快进流量为10.09 L/min 。

根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表3所示表3 各工况下的主要参数值3.5 拟定液压系统原理图根据压装液压机液压系统的设计任务和工况分析，所设计液压机对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该液压机要解决的主要问题。

速度的换接、稳定性和调节是该液压系统设计的核心。

此外，与所有液压系统的设计要求一样，该液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。

3.5.1 速度控制回路的选择所设计压装液压机液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。

虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。

该液压机的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。