液压传动系统大作业液压动力滑台液压传动系统设计

题目：液压动力滑台液压传动系统设计 学院：机电工程学院 班级：
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液压动力滑台液压传动系统设计 一、 设计要求 1. 要求的工作循环：快进接近工件、工进加工、快退返回、原位停止。

2. 给定的设计参数：快进、快退速度v1＝0.1m/s；
工进速度v2＝0.1×10-3m/s；
静摩擦力Fs＝1960N；
动摩擦力Fd＝980N；
启动和制动惯性负载Fi＝500N；
工作负载Fe＝32000N；
启动、制动时间t＝0.2s；
快进行程L1＝100mm；
工进行程：L2＝50mm。

二、 工况分析 1．由给定的设计参数，计算各工况负载见表1，其中，取液压缸机械效率ηcm＝0.9。

表1液压缸负载的计算 工 况 计算公式 液压缸负载F/N 液压缸驱动力F0/N 启 动 加 速 快 进 工 进 反向启动 加 速 快 退 F＝Fs F＝Fd＋Fi F＝Fd F＝Fe＋Fd F＝Fs F＝Fd＋Fi F＝Fd 1960 1480 980 32000 1960 1480 980 2178 1645 1089 35556 2178 1645 1089 2．计算快进、工进时间和快退时间。

快进 t1＝L1/v1＝100×10-3/0.1＝1s 工进 t2＝L2/v2＝50×10-3/(0.1×10-3) ＝500s 快退 t3＝(L1＋L2)/v1＝(100＋50)×10-3/0.1＝1.5s 3．根据以上数据绘制液压缸F-t与v-t图，如图1所示。

图1 F-t与v-t图 三、 确定液压缸参数 1．初选液压缸工作压力。由工况分析可知，工进阶段的负载最大，所以液压缸的工作压力按此负载计算。查找资料[1]表7-2，选p1=4MPa。为防止工进时突然发生前冲现象，液压缸回油箱应有背压，查找资料[1]表7-3，选背压p2=0.8MPa。为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸。液压缸快进和快退时油管中压力损失设为Δp=0.5MPa。

2．计算液压缸尺寸。

则液压缸缸筒直径 查找[2]表42.4-2，取标准直径 D=110mm 因为A1=A2，所以 则液压缸有效面积为 3．液压缸工况计算。液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率的计算结果见表2。绘制液压缸工况图，如图2所示。　　　　　　 表2 各工况下的主要参数值 工况 液压缸推力F0/N 回油腔压力p2/MPa 进油腔压力p1/MPa 输入流量q/L·s-1 输入功率P/kW 计算公式 快快进 启动 2178 —— 0.88 —— —— p1＝ q＝Av1 P＝p1q 加速 1645 1.27 0.77 —— —— 恒速 1089 1.16 0.66 0.5 0.33 工进 35556 0.8 4.12 9.5×10－4 3.9×10－3 p1＝ q＝A1v2 P＝p1q 的快退 起动 2178 —— 0.88 —— —— p1＝ q＝A2v1 P＝p1q 加速 1645 0.5 1.43 —— —— 恒速 1089 0.5 1.30 0.45 0.59 图2 液压缸工况图 四、拟定液压系统图 1. 调速方式。该液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止负载突变，在回油路上加背压阀。

2．液压泵的选择。从液压缸工况图可以看出工作循环主要由快进、快退行程低压大流量和工进行程的高压小流量两个阶段组成，qmax/qmin=0.5/(9.5×10-4)=526.3；
其相应的时间之比(t1+t3)/t2=(1+1.5)/500=0.005。因此在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者系统较简单，经济性好，且无溢流损失，系统效率高，温升较小，故选择限压式变量泵。

3．速度换接方式。采用二位二通电磁换向阀，控制由快进转为工进。与行程阀相比，管路较简单，行程大小容易调整。当滑台由工进转为快退时，回路流量较大，为保证换向平稳，可采用电液换向阀。

4. 快速回路与工进转快退控制方式的选择。为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路，换向阀选用三位五通阀。

5. 综上所述，拟定液压系统图，如图3所示。

图3 液压系统图 1-限压式变量叶片泵；
2-三位五通电液换向阀；
3-二位二通电磁阀；
4-调速阀；
5、7、10-单向阀；
6-压力继电器；
8-液控顺序阀；
9-背压阀；
11-溢流阀；
12-过滤器 其中，部分元件的作用如下：
压力继电器6：便于系统自动发出快速退回信号。

单向阀7：将工进时的进油路、回油路隔断，防止其相互接通，无法建立压力；

液控顺序阀8：防止滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接，阻止液压油在快进阶段返回油箱；

单向阀10：防止机床停止工作时系统中的液压油流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性；

液压系统工作原理：三位五通电液换向阀处于左位，二位二通电磁阀处于右位时，液压缸实现快进；
当二位二通电磁阀处于左位时，油液从调速阀4通过，液压缸实现工进；
到达终点时，三位五通电液换向阀处于右位，二位二通电磁阀处于右位，液压缸快退。三位五通电液换向阀处于中位时，液压缸停止运动。

五、选择液压元、辅件 1．选择液压泵 由表2可知，工进阶段液压缸压力最大，取进油路总压力损失为0.8MPa，则液压泵最高工作压力 故泵的额定压力 由表2可知，工进时所需流量最小，为9.5×10－4L/s，则变量泵的最小流量为 快进时所需流量最大，为0.5L/s，则变量泵的最大流量为 根据以上计算，查资料[2]表42.3-68，选用YBX-25型限压式变量叶片泵，该泵技术规格如下：
表3 液压泵参数 型号 排量调节范围 mL/r 额定压力 MPa 压力调节范围MPa 额定转速 r/min YBX-25 0～25 6.3 2.0～6.3 600～1500 2．选择电动机 由表2可知，最大功率出现在快退工况。快退时，取进油路压力损失为0.4MPa,则 取泵的最大流量为q＝35L/min＝5.8×10－4m3/s，查找资料[2]表42.3-68取泵的总效率ηP＝0.72，则 根据以上计算结果，查找资料[3]表16-2，选用与上述功率和液压泵转速相适应的Y90L－4三相异步电动机，额定功率为1.5kW，满载转速为1400r/min。

3．选择其他元、辅件 根据系统的工作压力以及通过阀的实际流量，查找液压技术手册[2]和[4]，选择其他液压元件和辅件，其型号和参数见下表：
表4 其他元、辅件的选择 序号 元件名称 通过阀的最大流量 规格 额定流量 额定压力 MPa 型号 2 三位五通电液换向阀 66 100 6.3 35D-100B 3 二位二通电磁阀 66 610 6.3 22D-100BH 4 调速阀 <1 6 6.3 Q-6B 5 单向阀 66 100 6.3 I-100B 6 压力继电器 —— —— 0.6~6.3 DP-63B 7 单向阀 33 63 6.3 I-63B 8 液控顺序阀 <1 25 6.3 XY-25B 9 背压阀 <1 10 6.3 B-10B 10 单向阀 33 63 6.3 I-63B 11 溢流阀 33 63 16 YF3-E10B 12 过滤器 66 63 6.3 XU-100×100 4．选择油管 管道尺寸根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定。液压缸的进出油管按输入、排出的最大流量计算。快进时流量最大，其实际流量为泵的最大供应量的两倍，达到66L/min，则进出油管可选用内径为15mm，外径为18mm的无缝钢管。

5．确定油箱容量 按经验公式计算油箱容量 V＝(5~7)qp＝6×1500r/min×25mL/r＝225L 参考资料 [1]官忠范主编.液压传动系统.北京:机械工业出版社，2004 [2]中国机械工程协会主编.中国机械设计大典.南昌:江西科学技术出版社，2002 [3]程志红，唐大方编著.机械设计课程上机与设计.南京:东南大学出版社，2006 [4]魏喜新主编.液压技术手册. 上海:上海科学技术出版社,2013