液压传动设计Word格式.docx
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惯性负载:
Fa=(g=9.81mJ;
人t为初末速度差)
110003.5
262N
9.810.2560
液压缸各运动阶段负载表
运动阶段
计算公式
机械负载/N
启动
F=Ffs/J
2444
加速
F=(Ffd+Fa)/%
1513
快进
F=Ffd—
1222
工进
F=(Ffd+Ft)/J
29000
快退
F=Ffd/"
m
m=0.9(油缸机械效率)
3.绘制油缸的负载图和速度图
根据液压工况负载绘制出负载图和速度图
4.确定液压缸的执行元件参数,绘制工况图
1、初选液压缸的工作压力
根据液压设备的类型,查表确定油缸的工作压力Pi为4MPa,
油缸背压力p为0.6MPa。
2、液压缸主要参数
可根据油缸的结构和连接方式,计算油缸的面积,油缸直径
D和活塞杆直径d计算出后按标准予以调整,然后计算油缸的面积:
为简单方便决定米用单杆活塞式液压缸,初步决定选用差动快进回路。
由于要求快进快退的速度相等,取液压缸的最大负载发生在工进阶段,据此来计算液压缸内
=147mm
径,由式:
二_(Pi-P2)(1-J\二『4-0.6)(1-0.5)1
查表由公式得:
二:
22
AD=16963mm
4
鳥222
A?
(D-d)=8490mm
』1r1
d二2「2
147=104mm
3、液压缸各工况的压力、流量和功率的计算
(1)工进时油缸需要的流量Qx(L/min)
Qx=AVs10,
Vs—工进时油缸的速度mm/min
(2)快进时油缸需要的流量Q快进(L/min)
差动连接时:
Q快进二(AV快进10J
A、A2—油缸活塞腔、活塞杆截面积cm2
V快进一油缸快进时的速度mm/min
(3)快退是油缸需要的流量q快退(L/min)
_4
Q快退-A2V快退10
V快退一油缸快退时的速度mm/min
Rx
(4)工进时油缸的压力
系统类型
背压力(MPa)
回油路上有节流阀的调速系统
0.2-0.5
回油路上有背压式调速阀的进给系统
0.5-1.5
采用辅助泵补油的闭式回路
1-1.5
FP2A2
A
P2—工进时回油腔的背压,可按表选取:
(5)快进时的油缸压力
FA2卩
_A2
F—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的推力,
R—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的压力。
(6)快退时油缸的压力
F'
—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的推力,
P—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的压力。
液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
工作状况
负载
F/N
回油压
力
p2/MPa
进油压力
p2/MPa
输入流
量
Q/L/min
输入
功率
P/kw
快进差动
0.37
—
F+A2也p
P1=
A-A?
Q=(A-A2)vp=P1Q1
1.14
0.75
恒速
0.64
29.72
0.311
0.6
3.1
0.38
0.019
-F+P2A2
1—A1
Q=Ay2
P=P1Q
快
退
0.41
-F'
+Ap
P1A2
Q—A2V1
P—P2Q2
1.41
1.36
29.7
0.679
注:
取差动快进时油液从有杆腔到无杆腔的压力损失“p=0.5MPa
4、绘制各工况图
5.拟定液压系统
1、选择液压回路
(1)调速回路
这台机床液压系统的功率小,滑台运动速度低,工作负载变化小,可采用进口节流的调速形式。
为了解决进口节流调速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象及增加运动平稳性,回油路上要设背压阀,由于液压系统选用了节流调速的方式,系统中油液采用开式回路。
(2)供油方式
从工况图中可以看到,在这个液压系统的工作循环内,液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。
快进与工进速度比也是流量比3.5/0.015=78,若采用单个定量泵供油,则工进时溢流损失过大,系统效率下降,宜选用国内比较成熟的产品一一双联式定量叶片泵作为油源。
(3)快速回路
因为设计要求快进快退速度相等,为使结构简单,并尽量减小油泵的流量,同时采用差动连接和双泵供油两种快速回路来实现快进。
(4)速度换接回路
由于快进转为工进时的速度变化很大,为速度转换平稳,防止冲击和震动,选用二位二通机动换向阀来实现快进和工进的转换。
利用二位二通机动换向阀通断前后系统压力的变
化控制液控顺序阀来切断差动回路,二位二通机动换向阀的
通断由工作台的撞块来控制。
(5)换向回路
为了保证换向平稳起见,可采用电液换向阀式换向回路,
因为是差动连接,换向阀必须是三位五通电液换向阀,以获得不同的回油方式。
2、液压系统合成
将选定的基本回路组合起来,增添隔离差动回路的单向阀7,防止停机时空气侵入系统的单向阀2等,可组成如下图,为
了测量小泵溢流阀、大泵卸荷阀、背压阀及液压缸出口处压力,设置》,卩2,卩3三个测压点,并选用多路压力开关,使用一个压力表就能测量个点的压力。
电磁铁动作表
电磁铁动作\
1YA
2YA
行程阀
+
-
制动
6.确定油泵的容量和电机功率
1、油泵的工作压力与流量计算
进油路的压力可取乂二p=3kgf/cm2=0.3MPa,泵的工作压力
Pp=Pmax,其中Pmax—泵工作所需的最大油压(kgf/Cm"
),泵
的流量Qp=Qmax:
,其中Qmax—泵工作所需最大流量(L/min)口一漏油系数,(取系统漏油系数为1.15),沿程总压力损失
Vp.=0.5MPa,调速阀压降0.5MPa,可得泵的工作压力和流量
如表所示:
液压泵工作压力和流量表
工作阶段
溢流阀溢流
量(L/min」)
液压泵输出
压力(MPa
液压泵输出流
差动快进
Pp=P1©
P
34.18
qp〜+qy
3
3.6
3.45
1.9
34.16
取溢流阀的最小溢流量:
qy=3L/min
根据上表可知:
工进时的小泵单独供油:
qp1=3.45L/min
去溢流阀调整压力比泵的工作压力高0.5MPa,则小泵溢流阀
调整压力为:
Pyi二Pp卩=(3.60.5)MPa=4.1MPa
大泵卸荷阀调整压力应大于快退压力,即:
Px二pP:
_p=(1.90.5)MPa二2.4MPa
取压力储备25%则小泵的额定压力为:
pp1n_1.25“=1.254.1=5.1MPa
根据上述讨论产品样本,选定液压泵型号为:
YR—4/16;
额定
压力:
6.3MPa;
额定转速:
960r/min;
容积效率:
=0.9;
双
泵总效率:
厂0.75,则
小泵额定流量qp1n=410"
9600.9L/min=3.46L/min3.45L/min
大泵额定流量qp2n=3610;
9600.9L/min=31.1L/min
大小泵流量和qp1nqp2n=(3.4531.1)=34.5634.16L/min
能够满足快进、快退要求。
2、电动机选择首先分别计算各工作阶段的电机功率
快进阶段
大小泵同时供油
P1(qp1+qp2)1.14"
06汽34.56汉10°
nni
P电机130.88kw
1p600.75103
工进阶段
工进阶段为小泵供油,大泵卸荷。
取大泵卸荷
压力Pp2=0.3MPa
快退阶段快退阶段为大小泵同时供油。
有
由于总功率不大,按功率选择电机。
查表选用型号为
Y100L-6的电机。
额定功率1.5kw。
满载转速940r/min,
根据各液压元件在工作中的最高压力和最大流量,可以选定各元件的规格型号。
为统一起见,所有阀额定压力都选6.3MPa,额定流量则根据各元件的最大流量选定。
由于快退时三位五通换向阀的流量为泵流量的两倍,达34.56*2=69.12L/min,若选用40L/m的规格,压力损失过大,故选用80L/m的,期于阀的选用与次类似。
由于本系统决定采用集成块配置,故全部选用板式元件。
如表7.1
2、油管直径
因为采用的集成块配置,内油路由集成块内的孔道实现,只须根据液压阀连接油口的尺寸决定钻孔直径。
集成块与液压缸的外油管根据最大流量计算如下:
(取V=3m/s)
八阵=J^^=15.6mm
"
•603
查样本,选用内径15mm外径19mn的10号冷拔钢管,壁厚
为2mm
取10号钢的许用应力l,-.l-50MPa,以溢流阀的调整压力作为
油管的工作压力,则强度为
Pmaxd
4.115=0.615mm:
:
2
250
故强度够。
3油管容量
V=629.7/78.2L
液压元件明细表(7.1)
序号
元件名称
最大流量
L/min」
型号
额定流量
L/min'
额定压力
MPa
额定压降MPa
1
双联叶片泵
34.6
Y^-4/16
31.1
6.3
单向阀
I-40B
40
<
0.2
三位五通电液阀
69.2
35DY-63BY
80
二位二通行程阀
22C-63B
5
调速阀
:
Q-10B
0.045
6
I-80B
7
8
顺序阀
XY-10B
10
9
背压阀
B-10B
溢流阀
¥
-40B
11
12
3.46
-10B
13
滤油器
XU-B32X100
32
0.3-0.6
14
压力表开关
■
K-6B
15
压力继电器
DR-63B
八.液压系统性能验算
1、压力损失及调定压力的确定
因为快退时,油管中油液的流量最大,故只需验算快退时的压力损失。
管内雷诺数计算
管内液压油的流速为
4qmax
vr
二d
进油路流速八434.5610:
=0.07m/s
TtX60X0.1052
回油路流速v=469.12102=0.41m/s
兀x60汉0.06
拟选用HL-32普通液压油,设环境温度为250c,从产品手册
查得油的黏度为=2710》m2/s
进油路雷诺数为Re二vd=272
y
回油路雷诺数为Re=911
进回油路的雷诺数都小于临界值2300,可见管内为层流。
沿程压力损失进油路7邛.二丄=11.6MPa
扎d2
回油路、p冷亍论亦
集成块内总压力损失可视为局部损失,、一'
pPn=0.1MPa
2、系统的发热和温升
(1)、本系统以液压缸为执行元件,故系统的总效率应等于
液压缸输出机械功率与电机输出功率之比,由此可得各阶段
系统总效率如下表:
各工作阶段液压系统总效率
液压缸负载
/N
液压缸速度
/(m^min'
)
液压缸输
出功率/KW
电动机功
率/KW
系统总效
率/%
3.5
0.065
0.88
0.024
0.52
4.7
8.6
从表可知系统总效率很低,但对于小功率系统还是允许的。
(2)、热平衡验算
由于在真个工作过程中工进时间占到了总周期的99%且此
时效率很低,故发热主要是工进阶段造成的,按工进状态验算系统的人平衡。
根据上表,工进时的总发热率为
H=(520-24)W=496W
选定油箱的容积为100L,油箱的近似散热面积为
A二0.0653V2二0.0653i00m2二1.4m2
假定通风良好,取油箱散热系数为K=15W(m20C)
由式得T49023.30C
KA15汇1.4
设环境温度为250C。
则热平衡温度为
T1=(2523.3)°
C=48.3°
C
对一般机床可取Ti-550C
因为T^:
lT11,故热平衡满足要求。
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