液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)范例2解讀

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1、 液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 院 系： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 目錄 一、設(shè)計(jì)題目 3 二、負(fù)載分析 4 2.1 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 4 2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 4 三、設(shè)計(jì)方案擬定 6 3.1 選擇液壓基本回路 7 3.2 組成液壓系統(tǒng)原理圖 7 3.3 系統(tǒng)圖的原理 8 四、參數(shù)計(jì)算 8 4.1 液壓缸參數(shù)計(jì)算 8

2、 4.2 液壓泵的參數(shù)計(jì)算 12 4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 . 12 五、元件選擇 14 5.1 確定閥類(lèi)元件及輔件 14 5.2 油管的選擇 14 5.3 油箱容積的確定 15 六、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 15 6.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 15 6.2 驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 17 七、小結(jié) 18 八、參考文獻(xiàn) 18 液 壓 與 氣 壓 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 題目： 臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 黃一鳴 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 098

3、5 學(xué)號(hào) 200913090504 指導(dǎo)老師 胡竟湘 鐘定清 一、基本任務(wù)及要求： 一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床，動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。 液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)要求如下，軸向切削力為 24000N；滑臺(tái)移動(dòng)部件總質(zhì)量為 510kg； 加、減速時(shí)間為 0.2s ；采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為 0.2 ，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1 ，；快進(jìn)行程為 200mm，工進(jìn)行程為 100mm，快進(jìn)與快退速度相等，均為 3.5m ／min ，工進(jìn)速度為 30 ～ 40mm ／ min 。工作時(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且可隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。試設(shè)計(jì)動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。

4、 課程設(shè)計(jì)時(shí)間為一周，其具體要求為：1）液壓系統(tǒng)原理圖（圖中應(yīng)附有液壓元件明細(xì) 表，各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序工作循環(huán)圖和電器元件動(dòng)作順序表） ；2 ）液壓缸裝配圖一張 （ A1）； 3）液壓缸活塞零件圖一張（ A3）； 4）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 1．宣布設(shè)計(jì)任務(wù)，明確課題任務(wù)及要求，收集閱讀有關(guān)設(shè)計(jì)資料 0.5 天 2．液壓與氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算： 1 天 1）液壓與氣壓系統(tǒng)工況分析和負(fù)載計(jì)算； 2）執(zhí)行元件主要參數(shù)的計(jì)算與確定； 3）液壓系統(tǒng)方案的確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂； 4）液壓元件的計(jì)算和選擇、液壓系統(tǒng)

5、性能的驗(yàn)算； 3．詳細(xì)設(shè)計(jì)： 2.5 天 1）液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 2）液壓缸裝配圖設(shè)計(jì)及零件圖設(shè)計(jì) 4．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)、計(jì)算說(shuō)明書(shū) 0.5 天 5．設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯 0.5 天 二、負(fù)載分析 2.1 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 1．工作負(fù)載：工作負(fù)載即為軸向切削力 Ff=24000 。 2．摩擦負(fù)載：摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力： 靜摩擦阻力 Ffs=0.2 5100=1020. 動(dòng)摩擦阻力 Ffd=01 5100=510 3．慣性負(fù)載 : 取重力加速度 ，則有移動(dòng)部件質(zhì)量為

6、m=510kg 。 Fm=M△ v△ t=510 3.5 60 0.2=148.75N=149N 取 η=0.95 。 啟動(dòng)： =1020N Ft=F/ η =1020/0.95=1073.7N 加速 : =1020+149=1169N Ft=F/ η=1169/0.95=1230.5N 快進(jìn) : =510N Ft=F/ η=510/0.95536.8N 工進(jìn) : =1020+25800=245100N Ft=F/ η =245100/0.95=25800N 快退 : =510N Ft=F/ η =510/0.95=536.8N

7、表 1 液壓缸各階段的負(fù)載和推力 ( 液壓缸的機(jī)械效率取 η=0.95 ) 工況 負(fù)載組成 液壓缸負(fù)載 液壓缸推力 (Ft)F/ η 啟動(dòng) 1020 1073.7 加速 1169 1230.5 快進(jìn) 510 536.8 工進(jìn) 245100 25800 快退 510 536.8 注：不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。 2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 負(fù)載圖按表 1 中所示數(shù)據(jù)繪制，如下圖 1 所示。

8、 4 圖 1 負(fù)載循環(huán)圖 速度圖按如下已知數(shù)值繪制 : 快進(jìn)速度 與快退速度 分別為： v1=v2=3.5/min 快進(jìn)行程： L1=200mm 工進(jìn)行程： L2=100mm 快退行程： L3=L1+L2=300mm 工進(jìn)速度： v2=0.03~0.04m/min 速度圖如下圖 2 所示

9、 圖 2 速度循環(huán)圖 5 三、設(shè)計(jì)方案擬定 1：確定液壓泵類(lèi)型及調(diào)速方式 參考同類(lèi)組合機(jī)床，選用雙作用葉片泵雙泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開(kāi) 式回路，溢流閥做定壓閥。 為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件前沖， 在回路上加背壓閥，初定背壓值 Pb=0.8Mpa. 2 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)快退速度相等，因 此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接

10、，無(wú)桿腔面積 A 1 等于有桿腔面積 A 2 的二倍。 3：快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接和雙泵供油二種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用行程閥 相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上， 且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制， 由工作臺(tái)的行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單， 行程大小也容易調(diào)整， 另外采用液壓順序閥與單向閥來(lái)切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路為行程閥與壓力聯(lián)合控制形式。 4：換向回路的選擇 本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換想閥的換

11、向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，所以選用三位五通電磁換向閥。為提高換向的位置精度，采用死擋鐵鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。 5：組成液壓系統(tǒng)繪原理圖 將上述選出的液壓基本回路組合在一起，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 4-1 所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，背壓閥和液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)， 并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)。 這樣只需一個(gè)壓力表即能觀測(cè)各點(diǎn)壓力。

12、 6 圖 2-1 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表 2-2 所示 1Y 2Y 3Y 快進(jìn) + - - 工進(jìn) + - + 快退 - + - 停止 - - - 表 2-2 電磁鐵動(dòng)作順序表

13、 7 四、參數(shù)計(jì)算 （一）液壓缸參數(shù)計(jì)算 1：初選液壓缸的工作壓力 ，所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其他工況負(fù)載都不太高，參考表 1 5Pa。 2 和表 3 初定液壓缸的工作壓力 P =4010 表 2 按負(fù)載選擇工作壓力、 負(fù)載 /KN <5 5～10 10～20 20～30 30～50 >50 工作壓力 p/MPa <0.8 ～1 1.5 ～2 2.5 ～ 3 3～4 4～ 5 ≥5 表 3

14、液壓常用設(shè)備的工作壓力 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或 液壓機(jī)、 重型 設(shè)備類(lèi)型 磨床 組合機(jī) 龍門(mén) 拉床 中型工程機(jī) 機(jī)械、起重運(yùn) 床 刨床 械 輸機(jī)械 工作壓力 p/MPa 0.8 ～ 2 3～ 5 2～ 8 8～ 10 10～ 18 20～32 2：確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)，快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。 快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并取無(wú)桿腔有效面積 A1 等于有桿腔有效面積 A 2 的二倍 即 A1 =2 A 2 。為了防止在鉆孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖，

15、在回油路中裝有背壓閥， 5 按表 8-2 ，初選背壓閥 Pb =8 10 Pa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接，但是由于 油管中有壓降 P 存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)可取 P 5 10 5 Pa ?？焱藭r(shí)回油腔中有背壓，這時(shí) Pb 也可按 5 105 Pa 估算。 表 4 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值 系統(tǒng)類(lèi)型 中、低壓系統(tǒng) 0～ 8MPa 中高壓系統(tǒng) >8～ 16MPa 高壓系統(tǒng) >16～ 32MPa  背壓力 /MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)和

16、一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2 ～0.5 回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5 ～0.8 回油路帶背壓閥 0.5 ～1.5 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.8 ～1.5 同上 比中低壓系統(tǒng)高 50%～ 100% 如鍛壓機(jī)械等 初算時(shí)背壓可忽略不 計(jì) 8 由前面的表格知最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載 F=25800N，按此計(jì)算 A1. 則 A1 F 25800 71.7 10 3 m2 液壓缸直徑 P1 1 Pb 40 10 5 1 8 1

17、05 2 2 4 A1 4 71.7 D cm 95.5mm 由 A1 =2 A 2 ，可知活塞桿直徑 D= 2d ，d=0.707D=0.70795.5mm=67.55mm 按 GB/T2348-1993 將所計(jì)算的 D與 d 值分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑， 以便采 用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得D=100mm d=70mm 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 A1 D 4 A2 ( D 4  2 102 cm2 78.54cm 2 4 2 d 2 ) (10 2

18、 702 )cm2 40.05cm2 4 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 q min =0.05 l /min ，因工進(jìn)速度 V=0.03m/min 為最小速度，則有 3 A1 qmin 0.05 102 cm2 16.67cm2 vmin 0.03 10 2 2 A1 =78.54cm ＞16.67cm , 滿足最低速度的要求。 3：計(jì)算液壓缸各階段的工作壓力，流量和功率 根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作

19、過(guò)程各階段的壓力，流量和功率，在計(jì)算工進(jìn)時(shí)背壓按 Pb=8 105Pa 代入，快退時(shí)背壓按 Pb=5 105Pa 代人計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果于下表中 9 表 3-1 ：液壓缸所需的實(shí)際流量，壓力和功率 工作 負(fù)載 進(jìn)油壓力 Pj 循環(huán) F N Pa j F PA2 P = A1 A2 差

20、 動(dòng) 536.8 Pj = 536 .8N 0.5Mpa x 40. 05cm 2 快 78.54 cm 21 40.05cm 2 進(jìn) =6.65 105 Pa Pj= F pb A2 A1 工進(jìn) 25800 Pj= 25800 0.8Mpa x 40.05cm2 78.54cm2 =36.9105 Pa  回油壓力 Pb 所需流量 q Pa L/min q=V( A 1-A 2) Pb =

21、 Pj + △ P q=3.5m/min =11.65 105 ( 78.54cm 2 - 40.05cm2 ) =13.475 L/min q=VA 1 5 Pb=810 Pa q=0.03m/min 78.54cm2 =0.314 L/min  輸入功率 P kw P= Pjq P= 6.65105Pa 13.475 L/min =0.149 kw P=Pj q 5 P=36.910 pa 0.314 L/min =0.0193 kw F pb

22、 A1 q=VA 2 Pj= q= A2 3.5m/min 快 536.8 P = 536.8N 0.5Mpa x 78.54cm2 Pb=5105 Pa40.05cm2 退 j 40.05cm2 =14.0 L/min =11.2 105 Pa  P=Pj q P=11.2 105 Pa 14.0 L/min =0.2613 kw 注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力

23、損失△ P=5 105 Pa, 而 Pb = Pj + △P。 2：快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為 Pj , 無(wú)桿腔回油，壓力為 Pb . 退時(shí)回 油腔中有背壓，這時(shí) Pb 也可按 5 10 5 Pa 估算 . 10 各階段壓力圖

24、 各階段流量圖 11 液壓缸的工況圖 （二）液壓泵的參數(shù)計(jì)算 由表 3-1 可知工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失∑△

25、 P=5 10 5 ，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差為 5 Pa，則液壓泵最高工作壓 Pa 5 10 力可按式下式算出 Pp = P1 + ∑△ P+5 105 =(36.9+5+5 ) 105 Pa=46.9 105 Pa r 5 5 Pa 因此泵的額定壓力可取 P 1.25 46.9 10 Pa=58.625 10 由表 3-1 可知，工進(jìn)時(shí)所需流量最小是 0.314/min ，設(shè)溢流閥最小溢流為 2.5L/min 。 取泄露系數(shù) K=1.1, 則小流量泵的流量應(yīng)為

26、 q p1 (1.1 0.314+2.5)L/min=2.8454L/min 快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是 14.0L/min ，則泵的總流量為 q p =1.1 14.0L/min=15.4L/min 即大流量泵的流量 qp 2 q p q p1 =15.4-2.8454=12.5546L/min 。 根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量， 并考慮液壓泵存在容積損失， 查《液壓元件及選用》，選用 YB1-10/2.5 型的雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力為 6.3MPa.額定轉(zhuǎn)速 為 1450r/min. （三）電動(dòng)機(jī)的選擇 系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中

27、小泵 1 的流量 q p 1 =(3.625 10 3 / 60)m3 / s =0.060 10 3 m 3 / s , 大泵流量 q p 2 (14.5 10 3 / 60)m3 / s=0.242 10 3 m 3 /s 。差動(dòng)快進(jìn)，快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向 12 系統(tǒng)供油；工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分別計(jì)算三個(gè)階段所需的電動(dòng)機(jī)功率 P。 1：差動(dòng)連接 差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵 2 的出口壓力經(jīng)單向閥 11 與小泵 1 匯合，然后經(jīng)單向閥 2，三位五通閥 3，二位二通閥 4 進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的

28、壓力 p1 p j 6.65 105 Pa , 由樣本可知，小泵的出口壓力損失△ P1 =4.5 105Pa，大 泵出口到小泵的壓力損失 P2 1.5 105 Pa 。于是計(jì)算得小泵的出口壓力 Pp1 11 .15 10 5 Pa ( 總效率 1 =0.5) ，大泵出口壓力 Pp2 12.65 105 Pa ( 總效率 2 =0.5). 電動(dòng)機(jī)功率： p p1 q1 PP 2q2 1.115 106 0.060 10 3 1.265 106 0.242 10 3 P1 0.5 746.1w

29、 1 2 0.5 2: 工進(jìn) 考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差 P1 5 105 Pa 。壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差 P2 5 105 Pa 因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力 P p 1 P 1 P 1 P 2 . 而大泵的卸載壓力取 5 Pa. 46 . 9 10 5 Pa Pp 2 =2 10 （小泵的總效率 1 =0.565 ，大泵總效率 2 =0.3 ）。 電動(dòng)機(jī)功率： p p 1q1 PP 2 q2 46.5 10 5 0.06 10 3

30、 2 105 0.242 10 3 P1 0.565 655.3W 1 2 0.3 3：快退 類(lèi)似差動(dòng)快進(jìn)分析知：小泵的出口壓力 Pp 1 Pp1=15.7 105Pa(總效率 1 =0.5) ，大泵出口壓力 Pp2=17.2 105Pa(總效率 2 =0.51). 電動(dòng)機(jī)功率： p p 1q1 P q 2 15 .7 10 5 0 .060 10 3 P1 P 2 0 .5 1 2 17 .2 10 5 0 .24

31、2 10 3 . 5W 0 .51 1004 綜合比較，快退時(shí)所需功率最大。據(jù)此查樣本選用 Y90s-4 異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī) 13 功率 1.1KW。額定轉(zhuǎn)速 1400r/min 。 五、元件選擇 1：確定閥類(lèi)元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各閥類(lèi)元件的實(shí)際流量， 查閱產(chǎn)品樣本， 選出的閥類(lèi)元件和輔助規(guī)格如下表所示。 其中溢流閥 12 按小流量泵的額定流量選取。過(guò)濾器按液壓泵額定流量的 2 倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。 表中序號(hào)與系統(tǒng)原理圖的序號(hào)一致。

32、 表五：液壓元件明細(xì)表 序 元件名稱(chēng) 最大通 型號(hào) 備注 號(hào) 過(guò)流量 /L.min -1 1 雙聯(lián)葉片泵 19 YB1-10/2.5 查《液壓元件及選用》 表 2-58 2 單向閥 19 I-25B 查《液壓元件及選用》 表 4-146 3 三位五通電磁 38 35 D1 -63BY 查《液壓元件及選用》 閥 表 4-170 4 二位二通電磁 38 22 D1 -63B

33、H 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行 閥 本》表 20-7-164 5 調(diào)速閥 3.82 Q-10H8 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行 6 DP-63B 本》表 20-7-124 壓力繼電器 查《液壓元件及選用》 1 表 4-96 7 單向閥 19 I-25B 查《液壓元件及選用》 表 4-146 8 液控順序閥 0.16 XY-25B 查《液壓元件及選用》 表 4-81 9 背壓閥 0.16

34、 B-10B 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行 本》表 20-7-84 10 液控順序閥（卸 12 XY-25B 查《液壓元件及選用》 載用） 表 4-81 11 單向閥 12 I-25B 查《液壓元件及選用》 表 4-146 12 溢流閥 4 Y-10B 查《液壓元件及選用》 表 4-14 13 過(guò)濾器 38 XU-B32 查《液壓元件及選用》 100 表 5-17 14 壓力表開(kāi)關(guān) K-6B 

35、 價(jià)格 廠家 CLAIR 昌林生 產(chǎn)廠家 900 元 CLAIR 昌林生 產(chǎn)廠家 50 元 CCLAIR 昌林生產(chǎn)廠家 630 元 CLAIR 昌林生 產(chǎn)廠家 110 元 2：油管的選擇 根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸 入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。 由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)， 油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際

36、流量為泵的額定流量的兩倍達(dá) 38L/min ，液壓缸進(jìn)、出油管直徑由下表可知。 14 為統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有油管均為內(nèi)徑 15mm,外徑 19mm的 10 號(hào)冷拔管。 3：油箱容積的確定 中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的 5～ 7 倍，現(xiàn)取 7 倍，故油箱容積 為 V=(7 19)L=133L 六、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 （一）壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 1：工進(jìn)時(shí)的壓力損失驗(yàn)算和小流量泵壓力的調(diào)整 工進(jìn)時(shí)管路中的流量?jī)H為 0.314L/min, 因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部壓力損失都非

37、常小， 可以忽略不計(jì)。這時(shí)進(jìn)油路上僅考慮調(diào)速閥的壓力損失， P1 5 105 Pa 回油路上只有背壓閥的壓力損失，小流量泵的調(diào)整壓力應(yīng)等于工 進(jìn)時(shí)的液壓缸的工作壓力 P 加上進(jìn)油路壓差 P ，并考慮壓力繼電器動(dòng)作需要， 1 1 則 Pp P1 P1 5 105 Pa =（36.9+5+5 ） 10 5 Pa=46.910 5 Pa 即小流量泵的溢流閥 12 應(yīng)按此壓力調(diào)整。 2：快退時(shí)的壓力損失驗(yàn)算和大流量泵卸載壓力的調(diào)整 因快退時(shí)，液壓缸無(wú)桿腔的回油量是進(jìn)油量的 2 倍，其壓力損失比快進(jìn)時(shí)的要大，因此必須計(jì)算快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路的壓力損失， 以

38、便確定大流量泵的卸載壓力。 由于系統(tǒng)管路布局尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確 定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)?，F(xiàn)取進(jìn)，回油路管道長(zhǎng)為 l=1.8m ，油管直徑 d=15 10 3 m，通過(guò)的流量為進(jìn)油路 q1 =19L/min=0.317 10 3 m3 /s ，回油路 q 2 =38L/min=0.633 10 3 m3 /s ，油的運(yùn)動(dòng)粘度取 v=1.5cm 2 /s ，油的密度 ρ=900kg/m3 , 液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 （ 1）確定油流的流動(dòng)狀態(tài) 按式（ 2-19 ）經(jīng)單位換算為 Re= vd 1

39、04 1.2732q 10 4 dv 式中 v ——平均流速（ m/s）； D ——油管內(nèi)徑（ m）；——油的運(yùn)動(dòng)粘度（ cm3 /s ） q —— 通過(guò)的流量（ m3 /s ） 則進(jìn)油路中的液流雷諾數(shù)為 R e1 = 1.2732 0.317 10 3 10 4 179 2300 15 10 3 1.5 回油路中的液流雷諾數(shù)為 15 R e2 =1.2732 0.633 10 3 10 4 358 2300 15 10 3 1.5

40、 由上可知，進(jìn)油路中的流動(dòng)都是層流。 （ 2）沿程壓力損失∑ P1 由式（ 2-33 ）可算出進(jìn)油路和回油路的壓力損失。 4q1 4 0.317 10 在進(jìn)油路上，流速 v 2 3. 14 152 10 d 則壓力損失為  3 6  1.79m / s ∑ p 1 64 l v 2 64 1.8 900 1.792 0.62 105 Pa Re1 d 2 179 15 10 3 2 在回油路上，

41、流速為進(jìn)油路流速的 2 倍即 V=3.58m/s 則壓力損失為 ∑ p 2 64 l v 2 64 1.8 900 3.582 1.24 105 Pa Re2 d 2 358 15 10 3 2 （ 3）局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置， 所以只考慮閥類(lèi)元件和 集成塊內(nèi)油路的壓力損失，通過(guò)各閥的局部壓力損失按式（ 1-39 ）計(jì)算，結(jié)果于 表五中。 表六

42、：閥類(lèi)元件局部壓力損失 元件名稱(chēng) 額定流量 實(shí)際通過(guò)的流 額定壓力損 實(shí)際壓力損失 量 失 qn /L.min 1 q/L.min 1 5 p /( 10 5 Pa) pn ( 10 Pa) 單向閥 2 25 16 2 0.82 三位五通電磁 63 16/32 4 0.26/1.03 閥 3

43、 單向閥 11 25 12 4 1.03 二位二通電磁 63 32 4 1.03 閥 4 注：快退時(shí)經(jīng)過(guò)三位五通閥的兩油道流量不同，壓力損失也不同 若取集成塊進(jìn)油路的壓力損失 p j1 =0.3 105 Pa, 回油路壓力損失為 p j 2 =0.5 10 5 Pa，則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失為 p1 p 10 5 Pa p2 p  1 p p j 1 =（0.62+0.82+0.26+0.46+0.3

44、） 105 Pa=2.46 2 p p2 =（1.24+1.03+1.03+0.5 ）10 5 Pa =3.26 10 5 Pa 前面已算出快退時(shí)液壓缸負(fù)載 F=536.8N；則快退時(shí)液壓缸的工作壓力為 16 P 1=(536.8+ ∑ p2 A1 )/ A2 =[(536.8+3.26 10 5 78.54 10 4 )/40.05 10 4 ]Pa=7.733 105 Pa 可算出快退時(shí)泵的工作壓力為 Pp = P 1+∑ p1 =(7.733+2.46) 105 P

45、a =10.193 105Pa 因此，大流量泵卸載閥 10 的調(diào)整壓力應(yīng)大于 10.193 105Pa。 從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出， 各個(gè)工況下的實(shí)際壓力損失都小于初選的壓力損失值，說(shuō)明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)，元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。 （二）液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和升溫驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中。 工進(jìn)階段所占用的時(shí)間最長(zhǎng)， 所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn)階段造成的，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)升溫。 工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率如前面計(jì)算 P 1 =655.3W 工進(jìn)時(shí)液壓缸的輸出功率 P2 =FV=(258000.03/60)W=12.9W 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率 Ф

46、 為： Ф= P 1 - P2 =(655.3-12.9)W=642.4W 已知郵箱容積 V=133L=13310 3 m3 , 則郵箱近似散熱面積 A 為 A=0.065 3 V 2 0.0653 1332 m2 =1.6913 m2 假定通風(fēng)良好，取郵箱散熱系數(shù) CT 15 10 3 kW /( m2 C) , 則可得油液升溫為 T 642.4 10 3 C 25.34 C 15 10 3 CT A 1.69 設(shè)環(huán)境溫度 T2 25 C ，則熱平衡溫度為 T1

47、 T2 T 25 C 25.34 C 50.34 C T1 70 C 所以油箱散熱基本可達(dá)到要求。 17 七、小結(jié) 為期一周的液壓課程設(shè)計(jì)是結(jié)束了，雖然經(jīng)歷的時(shí)間不多，也感覺(jué)時(shí)間不夠 用，學(xué)到的東西還是蠻多的。液壓我們是上學(xué)期學(xué)的，課程設(shè)計(jì)拉到這個(gè)學(xué)期， 還是起到一個(gè)蠻好的復(fù)習(xí)作用。 自己剛開(kāi)始做的時(shí)候， 發(fā)現(xiàn)自己都忘得差不多了， 也是參考著前輩們做的課程設(shè)計(jì)才略微的撿起一些液壓知識(shí)。 其次，理論終究是 歸理

48、論，液壓課本知識(shí)學(xué)得再好， 當(dāng)然自己也沒(méi)學(xué)好， 做起設(shè)計(jì)起來(lái)還是蠻吃力 的。又要考慮理論部分， 還得結(jié)合現(xiàn)實(shí)的實(shí)際情況。 我想這就是為什么很多公司 比較重視工作經(jīng)驗(yàn)的原因吧。 以后還是得勁量珍惜這為數(shù)不少的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。 最后， 因?yàn)樽约菏亲咦x生住在外面， 這課程設(shè)計(jì)是一個(gè)人悶著搞啊。 好多東西都沒(méi)弄清， 去公寓走了一趟， 頓然開(kāi)朗啊。 這或許就是集體的智慧還是更偉大些， 這也說(shuō)明 自己的那種合作理念不行啊。 總之這次課程設(shè)計(jì)受益匪淺， 希望學(xué)校還多增加一 些實(shí)踐環(huán)節(jié)。 八、參考文獻(xiàn) 【 1】王守城 段俊勇 . 《液壓元件及選用》 . 【 2】胡競(jìng)湘 《液壓與氣壓傳動(dòng)》 【 3】成大先 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓與氣壓傳動(dòng)》 18