液压传动》课程设计说明书题 目 砖床液压设计学 院机电学院专 业机电一体化班 级 10级专一班学 号 100621028姓 名 指导老师 肖 寿 仁起讫时间 2012/6/4目录摘要…………………………………………………………2、八 、■ 前言…………………………………………………………设计正文一、 液压系统设计的目的、要求和题目 （一） 设计的题目 （二） 设计的目的 （三） 设计的要求……………………………………………二、 钻床的工作循环图集原始数据 （一） 题目分析 （二） 工况分析、绘制工况图 三、 拟定液压系统原理图 （一） 拟定液压系统原理图 （二） 绘制电磁铁动作循环表 四、 计算和选择液压元件 （一） 选择液压泵 （二） 选择控制阀 五、 设计小结 致谢…………………………………………………………… 参考文献……………………………………………………… 附录……………………………………………………………摘要本设计在分析了钻床技术要求的基础上,根据立式钻床的特点和要求，进行 它的液压系统设计，重点介绍这种钻床的液压系统工作原理、液压系统的设计、 阀块块设计和油箱及液压泵站的设计。
该液压系统性能良好,工作稳定本次设计的题目是钻床液压系统的设计,设计时考虑的功能比较齐全由于 本系统的压力小(3MPa)，流量小，普通的滑阀就能满足其要求钻床液压泵站是近年来发展起来的设备，自动化程度较高本文先对钻床液 压系统的要求进行了阐述，并对设计要求和设计步骤进行了说明主要是对阀， 泵，马达和缸的选取，油箱，阀块及阀组的设计，系统的性能较核与验算为主 并且对本液压系统的保养与维护有着详细的说明和要求近30 年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电 子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、 检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工 程机械、数控加工中心、冶金自动线等采用液压传动的程度已成为衡量一个国 家工业水平的重要标志之一关键词：液压系统；液压技术；液压泵站前言液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从 17 世纪中叶帕斯卡提 出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有2〜3百 年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普 遍地应用随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技 术自身也在不断发展。
第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出 现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪 30 年代才用上了液压传动 第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控 制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展战后，液压 技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、规 格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来随着我国基本建设规模的快速发展，各类土建工程对质量、工期、工艺、安 全、成本及社会效益的要求越来越高，从而有力地推动了与之相关的国内工程机 械市场的快速发展一、液压系统设计的题目、目的和要求一）题目：设计一台专用砖床液压系统（见图K—1）此系统应能完成快进一一工进给—快速退回一原位停止的工作循环设计的原始数据如下：最大轴向钻削力mm,12000N，动力滑台自重20000N，快速进给行程S=100 mm,工作进给行程S =50max1 一 mm,快进和快退速度v =0.1m/s，加、减速时间AtW0.2s,max工作进给速度要求无极调速,v=0.85~16.5mm/s,动力滑台喂平导轨，水平放置,2摩察系数f=0.1，f=0.2 （期中f是动摩擦因数，f是静摩擦因数）。
d s d s要求完成以下工作：1. 进给工况分析，绘制工况图；2. 拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表3. 计算液压系统，选择标准液压元件图 K-1（二）目的：液压传动课程作业是本课程的一个综合实践教学环节，通过该教学环节，要 求达到以下三个目的：1. 巩固和深化医学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤；2. 能正确合理地确定执行元件，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回 路组合成满足基本性能要求的、高效率的液压系统；3. 熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料三）要求：1. 设计时必须从实际出发，总和考虑实用性、经济性、安全性及操作方便和结 构简单多设想几个方案进行分析对比后确定最理想的一个；2. 独立完成作业设计时可以参考同类机械，但必须在深入理解和消化后借鉴 不要简单地抄袭；3. 在完成课程作业的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路几典 型液压系统的实例，积极思考，认真完成，不要直接向教师索取答案；4. 在完成课程作业的过程中，希望大家注意深化和扩大自己的知识面，培养独 立的工作能力，使自己解决工程问题的能力有所提高二、钻床的工作循环图及原始数据（一）题目分析 ：1. 目的： 熟悉题目，并参考相关机械资料进一步理解题目。
2. 要求⑴ 阅读题目和相关机械资料；⑵ 解答两个问题；⑶ 填写原始数据表3. 内容 主教材组合机床液压系统问题 1】题目中的专用钻床完成直线往复运动，执行元件采用液压缸为宜 【问题 2】画出专用钻床的工作循环图几填写原始数据图 K-2 原始数据：最大轴向钻削力 F =12000Nmax动力滑台自重 G=20000N表 K — 1工况行程（mm）速度（m/s）快进S=1001v=0.11工进S=50Qv =0.85~16.5Q快退S=S +S =1503 1 2v =V1=0.13加、减速时间AtW0.2s动摩擦系数 f=0.1d静摩擦系数 f=0.2s（二）工况分析、绘制工况图1. 运动分析表 K-2工况速度（m/s）行程（mm）计算公式启动0~v10.0550.5v △ t1快进v10.198S - v △ t-0.5v △ t1 1 1减退丄、v v0.0111.650.5 • (v+v ) • A t工进1 ZjvQ0.0165481 ZjS -0.5v A tQ Q制动v~0c0.0151.650：5v A trj反向启动0~vo0.0550.5v A t快退3v30.1130S3- 0.5v A t3反向制动v~0——3 0.05100.5v A t 3 表 K-2 工况一栏中分补个阶段，其中三个主要工作阶段是快进、工进、快 退，五个过度阶段是启动、减制动、反向启动、反向制动。
图 K-3 专用钻床的速度 - 位移曲线2. 液压系统负载① •计算工作负载工作负载极为切削阻力，由设计内容直接得到总轴向切削力即工作负载 F =12000N q② . 计算摩擦负载静摩擦阻力 F =f G=0.2 X 20000=4000Nfj j动摩擦阻力 F fG=0.1X20000=2000Nfd= d③ . 计算惯性负载F=G/g ・△ v/A t表 K-3负载计算公式计算结果最大轴向切削力F12000静摩擦力maxF =f Gfj j4000动摩擦力fJ金JF f G2000惯性力F=G/g ・△ v/A tgF =85.2aiF =165F =1020其中：F为减速中的惯性力；F为制动中的惯性力；F反向制动中的惯性力a1 a2 a3F =G/g*(|v -v |/A t)=85.2Na1 2 1F =G/g*(|0-v |/A t)=16.8Na2 1F =G/g*(|v -0|/A t)=1020Na3 3表 K-4工况负载(N)行程(s/mm)计算公式计算结果启动Ffj40005快进Ffd200098减速F - F114811.65工进F + F1400048制动丄d maxF - F18321.65反向启动丄dF40005快退fJFQ-2000130反向制动F - F fd= a398010图 K-4 专用钻床负载循环图3. 确定液压缸尺寸我选用单节活塞杆液压缸，考虑到专用钻床在工进阶段时，需要较低的稳定 速度和较大的钻削力，而单节活塞最易满足。
又因为该机要求快进速度较高，且 快进和快退时的速度相等，所以取液压缸的无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积 两倍的液压缸差动连接主教材中三、执行元件主要参数的确定确定液压缸工作压力：(3~5) MPaP=4 MPa计算液压缸活塞的有效工作面积：A = = 44 cm 31 P - ( A 2 - A1)PBF=F +F =12000+2000=1400 N, n =0.9, A =2AL max fd cm 1 2P= (5~15)X105Pa=10X105 Pab其中 P 是背压，表示液压系统回油路上的压力，在计算活塞有效面积时，b就是液压缸回油腔的压力背压可以改善液压缸运动的平稳性n是液压缸的cm机械效率，是由液压缸运动密封处摩擦阻力决定的，马擦阻力越大n越小，反cm之越大F 的值可以从表 K-4 或专用钻床负载循环图中可以查到，取最大值L4. 根据最低速度要求验算活塞有效面积：A Q /v =24.24cm21 $ min minQ =30~50cm3/min=51cm/minmin(注：验算后取上两式A计算结果最大值)1计算活塞直径：D=56.7mm按液压缸内径系列D = = 74.8mm七兀(JB2348-80)标准选取液压杠杆直径:D=80 mm计算活塞杆直径：按活塞杆外径系列(JB2348-80)标准选取活塞杆外径:d=56 mm计算液压缸实际有效面积：A = D 2 = 50cm 24兀/=4( D2一 d 2) = 25.6mm5. 绘制液压缸工况图：表 K-5工况负载 F/NL回油腔 压力 p /Mpa1工作腔 压力 p /Mpa1输入流量 Q/L *Mmin-i输入功 率 N/kW计算公式快进200000.9114.640.22FP = L 1 耳(A - A ) cm 1 2Q = (A - A )v1 2 1N = pQ工进140001.03.625.00.306F AP = L— — p —2-1 耳 A 2 Acm 1 1(p = p )2 BQ = Av1 2N = p Q1快退200000.8615.360.22F AP 二——L— + p —1 i 耳 A 2 Acm 2 2Q 二 Av2 3N 二 pQ液压缸工况图如下：图 K-5 庄园钻床液压缸工况图三、拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表（一） 拟定液压系统原理图进一步选择液压缸：图 K-6 液压缸1. 上图液压缸工作部件的结构采用了活塞杆固定，缸筒与主机固结合在一起做直线往复运动。
2. 进出油管穿过活塞杆，可以直接使用硬管余液压泵站连接 选择调速滑和速度切换回路：用上图液压缸和一个单向行程调速阀（或一个单向阀、一个调速阀和一个两 位二通常开行程阀）、一个压力继电器组成调速和速度切换回路图如下：图 K-10注解：由图 K-5 专用钻床液压缸工况图得知，系统功率小，工进速度较低， 可选择进口节流调速；又考虑工进时速度不受钻削力的影响，使其保持稳定，故 采用调速阀进行调速；考虑快进转工进时有较好的平稳性，故采用行程换向阀； 而工进转快退则采用压力继电器来实现选择快速运动回路：将上图加画一个三位五通 Y 型电磁阀（）、一个单向阀和一个液控循序阀， 增添一个快速运动回路然后再添加加画一个背压阀，使工进时回油路上具有背 压图如下：图 K-11选择能源： 用一个单向阀、一个液压循序阀、一个溢流阀和两个定量泵（或一个双联泵） 组成一个双泵供油系统图如下：图 K-12注解：由 p-t 曲线和 Q-t 曲线得知，系统工作循环主要有低压大流量和高压 小流量两个阶段组成，而且交替进行其中最大流量与最小流量相差不多，却小 流量（即工进时的流量）的时间较长，所以从节能和提高系统效率出发，采用双 泵供油系统。
如果不采用双泵，可以用变量泵分析图 K-7 中专用钻床液压系统的工作原理：快进：进油路：泵If单向阀4—三位五通电磁阀10右位一单向行程调速阀11中的行 程阀一液压缸无杆腔泵2—单向阀5—单向阀4—三位五通电磁阀10右位一单向行程调速 阀11中的行程阀一液压缸无杆腔回油路：液压杆有杆腔—三位五通电磁阀 10 右位—单向阀 9—单向行程调速阀 11 中的行程阀—液压缸无杆腔工进：进油路：泵1—单向阀 4—三位五通电磁阀 10右位—单向行程调速阀 11 中的行 程阀—液压缸无杆腔；或者： 泵 1—溢流阀—3 油箱 泵 2—液控顺序阀 6—油箱回油路：液压缸有杆腔—三位五通电磁阀 10 左位—液控顺序阀 8—背压阀 7—油 箱泵 2—液控顺序阀 6—油箱快退：进油路：泵1—单向阀 4—三位五通电磁阀 10左位—液压缸有杆腔 泵2—单向阀 5—单向阀4—三位五通电磁阀 10左位—液压缸有杆腔回油路：液压缸无杆腔—单向行程调速阀 11 中的单向阀—三位五通电磁阀 10 左位—油箱二） 绘制电磁铁动作循环表表 K-61DT2DT1YJ行程阀快进+一一一工进一一+一快退一一+一原位停止一+一一四、计算和选择液压元件(一)选择液压泵1.计算液压泵的工作压力：工进况：p 二 p + Zp 二 3.62 +1.0 二 4.62MPas1 1 1p 二 p + Aps快进退：p 二 p + Zp 二 0.91 + 0.5 二 1.41MPas 2 2 2p = 3.62MPa: p 二 0.91MPa12ZAp = 1.0MPaZAp 二 0.5 〜l.OMPaZAp = 0.5 MPa2其中：pi是在工进工况下求出，P2是在快进或快退工况下求出的，P2可以从表K-5或p-t曲线中查到。
S2 1 2工AP是系统油液流经逛到和各种阀压力损失的总和，工△P是小泵的， 工卜P是大泵的工△选的大些，因为小泵单独向液压缸供油时，系统处于工进 阶段此时调速阀参加工作，它的压力损失比其它阀都大：另外，当工进完毕转 到快退时，是由压力继电器实现的，所以还要考虑压力继电器调整压力高出系统 最大工作压力的值而大泵供油时，系统处于快进或快退阶段，不存在以上两个 问题，因此工卜P选的小些22.计算液压泵的流量：Q 二 K(Q + 30 二 1.2x (5 + 3)二 9.6L/minp1 工Q > KQ 二 15.36 x 1.2 二 18.431L/mmp max其中：K=l.l~1.3，取 K=1.2Q 二 Q — Q 二 8.80L/ mmp 2 p p1Qmax可以从表K-5或图K-5中的Q-t曲线中查到，此时系统处于快进(或 快退)工作阶段，Q = (A-A)v = (A-A)v 或 Q 二AvQi表示小泵的流量；1K是考虑到系数泄露的保险系数；Q工是工进时液压缸 所需要的最大流量； 3L/min 是工进时溢流阀打开最小稳定流量3. 选择液压泵规格：p = p （1 + K ） = 6.5MPar s 1K = 0.25 〜0.60,取K = 0.411Q = 9.6 L /mmp1p = 6.3MParQ = 8.80L/mmp2p 是液压泵的额定压力，表示根据泵的实验结果而推荐的课连续使用的最高 r压力，它反映了泵的工作能力。
大泵和小泵的 p 值是不同，由于大泵是在快进 r（或是快退）时向液压缸供油，此时 p 低，所以 p 也低；反之小泵是在工进时21 向液压缸供油，此时P高，所以P也高；在选择泵的规格时，如果选用双联泵, 那么只能选一个值，计1算时 p 取小2 泵的值；如果选用两个泵，一本也选用一个 rP，计算时，P也取小泵的值，两泵分别去P也可以r s r表 K-7型号压力(Mpa)流量(L/minO转速 (r/min)效率（％）输入功率 （Kw）YB1-206.318.0960802.32YB1-256.37.61450700.284. 计算电动机功率计选择型号：pQN = ―s_p = 1.16kW np = 3.62 MPa; Q = 15.36 L / min；n = 0.8s p p从计算电动机功率得知， p 和 Q 应取如下值：sp表 K-8电动机型号额定功率（kW）满载转速（r/min）同步转速（r/min）Y801-20.75kW2825r/min（二）选择控制阀1.计算通过阀的最大流量表 K-9序号名称通过阀的最大流量 （L/min）3溢流阀19.6QP14单向阀18.43p1Q =Q +Q p pl——-p2 15单向阀8.83QP26液控顺序阀8.83„P2QP27背压阀0.25P2vAc c8液控顺序阀0.25vA2 29单向阀18.43Q 一10三位五通Y型电磁阀36.862Q11单向行程调速阀36.862QP注：表中元件序号和图 K-7 一致。
2.确定油箱容量：V = KQ2p=110.58L/min, K2二 5~7其中Q 二 18.43； K 二 6p2表 K-10序号名称型号流量（L/min）压力（Mpa）3溢流阀YF-L10B9.6254单向阀S8A1218.43325单向阀S8A1218.43356液控顺序阀DZ20-30/210XYM8.836.37背压阀S8A1218.43328液控顺序阀DZ20-30/210XYM0.256.39单向阀S8A1218.433210三位五通Y型电磁 阀35E-63Y36.866.311单向行程调速阀QA-H1036.8632致谢在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益 求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精 湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我这三年中还得到众多老师的 关心支持和帮助在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在 这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结课的时候，能够将学 到的只是应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考 的能力。
感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会 了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人正是由于他们，我才能 在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意感谢寝室里的舍友，是你们三年来对我的关照使我的拥有一个良好的学习环 境是我能专心学习生活最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的 各位老师表示感谢。