换向阀阀芯加工液压系统

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1、液压系统课程设计换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计学 院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名顾正杰学 号1314410216指导教师王蕾完成日期2015年12月目 录一、设计任务书二、工况分析三、拟定液压系统原理图四、液压缸的计算及选择五、压力和流量计算六、液压阀的计算及选择七、辅助元件的计算及选择八、液压泵及电动机的计算及选择九、元件明细表十、参考资料目录及附表十一、集成块设计说明一、 设计任务书1.设计题目： 换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计。 二、工况分析1.运动分析1）尾架顶紧（工进） 2）横刀架快进3）纵刀架工进 4）横刀架快退5）纵刀架快退 6）后刀架快进7）后刀架工进

2、 8）后刀架快退9）尾架松开（快退） 10）停止，泵卸荷2.负载分析刀架自重G400牛顿，导轨摩擦力和惯性力忽略不计3.主要参数 （一）车外圆：切削力 Px=2500牛顿 Py=2000牛顿 走刀量 s=0.15毫米/转 转速n= 500转/分 （二）切 槽：切削力 Px=0 Py=5000牛顿 走刀量s =0.1毫米/转 转速n=250转/分 （三）尾架：顶紧力 P=2200牛顿，顶紧速度不宜太快。三、拟定液压系统原理图1.确定供油方式 考虑到机床在工作时整体负载较轻，速度较低。从节省能量、减少发热考虑。泵源现采用限压式变量叶片泵。2.调速方式的选择 本系统功率小、负载变化不大、工进速度低且

3、要求稳定，故选用调速阀节流调速。为获得更低的稳定速度并防止前冲现象，本系统采用进油节流调速在回油路上加背压阀的调速方案。3.速度换接方式的选择 本系统采用电磁换向阀来控制速度的改变。4.夹紧回路的选择采用电磁阀来控制夹紧、松开换向动作。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。5.合成液压系统最后把所有回路组合起来，即下图所示的液压系统原理图分析工况可知，推出时承受工作载荷、退回时为载荷较小的液压装置，故尾架缸，横刀架缸，纵刀架缸，后刀架缸都选用单活塞液压缸。四、液压缸的计算及选择

4、1.计算各液压缸内径及活塞直径 a尾架油缸的设计计算 1）由顶紧力F=2200N，选用尾架油缸工作压力P=3.0MPa. 中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。 2）活塞直径D D=（4F/P）=1.13*（2200/3000000）=30mm 参照直径系列圆整 取D=32mm 3）活塞杆直径d 一般d=（0.50.55）D 取d=18mm 4）活塞厚度H H=2030mm 取H=25mm 5）油缸总长L L=q+H+2+ 其中：q为夹紧行程，取q=100mm 为端盖凸肩长度，取=10mm 为间隙，取=10mm L=100+25+10+10=155mm

5、6）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 7）油封 取O型 8）验算 液压缸支撑长度Ls（1015）d时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离；d为活塞杆直径。 现Ls10d,故不需要验算。b横刀架油缸的设计计算 1）由切削力Py=2000N，选用油缸工作压力P=3.0MPa 中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。 2）缸径D D=

6、1.13（Py/P）0.5=1.13(2000/3000000)0.5=29mm 参照直径系列圆整 取D=32mm 3）活塞杆直径 一般d=（0.50.55）D 取d=16mm 4）油缸工作行程的确定 根据液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80） 取L=25mm 5）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 6）最小导向长度H HL/20+D/2=25/20+32/2=17.25mm 取H=25mm 7）活塞宽度B B=0.6D=0.6*32=1

7、9.2mm 取20mm 8）缸盖滑动支撑面长度l l=0.6D=19.2mm 取20mm 9）缸体长度的确定 内部长度l1=L+B=25+20=45mm 外部长度l2=L+B+l=25+20+15+20=80mm 10）验算 液压缸支撑长度Ls（1015）d时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离；d为活塞杆直径。 现Ls10d,故不需要验算。 c. 纵刀架油缸的设计计算 1）由切削力px=2500N，选用油缸工作压力p=3.0MPa 中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。 2）

8、油缸直径D D=1.13（Px/P）0.5=1.13(2500/3000000)0.5=32.6mm 参照直径系列圆整 取D=32mm 3）活塞杆直径d 一般d=（0.50.55）D 取d=16mm 4）活塞宽度B B=0.6D=0.6*32=19.2mm取20mm 5）油缸工作行程确定 根据加工阀芯零件的总长，取L=100mm 6）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 7）缸体长度的确定 L=l+B+2+z=100+20+2*15+10=160

9、mm 8）验算 无杆腔有效面积A1=D2/4=*322/4=804.25mm2 有杆腔有效面积A2=A1-A=804.25-*162/4=603.19mm2 s=0.15mm/r n=500r/min v=ns=0.15*500=75mm/min 液压缸支撑长度Ls（1015）d时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离；d为活塞杆直径。 现Ls10d,故不需要验算。 9）螺钉 取6个M6的螺钉对称分布在端盖上 d后刀架油缸的设计计算 1）由切槽切削力py=5000N，选用油缸工作压力p=3MPa 中低压系统中，回油路带

10、背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。 2）缸径D D=1.13（Py/P）0.5=1.13(5000/3000000)0.5=46mm 取D=50mm 3）活塞杆直径d 一般d=（0.50.55）D 取d=25mm 4）油缸工作行程的确定 根据液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80） 取L=25mm 5）活塞宽度B B=0.6D=0.6*50=30mm 取B=30mm 6）缸体长度的确定 L缸=L+B+2+z=25+30+15*2+10=95mm 取L缸=100mm 7）壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax

11、-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 8）验算 无杆腔有效面积A1=D2/4=*502/4=1964.50mm2 有杆腔有效面积A2=A1-A=*502/4-*252/4=1472.62mm2 由已知得 s=0.1mm/r n=250m/min v=ns=25mm/min 液压缸支撑长度Ls（1015）d时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离；d为活塞杆直径。 现Ls10d,故不需要验算。 五、压力和流量计算 1）压力计算 a尾架油缸进油口压力 P=F/(D2/4)=22

12、00/(*322/4)=2.74MPa 减压阀调定压力P=3MPa b横刀架油缸进油口压力 P= F/(D2/4)=2000/(*322/4)=2.49MPa 减压阀调定压力P=3MPa c. 纵刀架油缸进油口压力 P= F/(D2/4)=2500/(*322/4)=3.10MPa 减压阀调定压力P=3.5MPa d. 后刀架油缸进油口压力 P= F/(D2/4)=5000/(*502/4)=2.55MPa 减压阀调定压力P=3MPa 2）流量计算 a尾架缸流量 无杆腔 A1=D24=3224=804.25mm2 有杆腔 A2=A1-d24=549.2mm2 q工进=A1V工=803.8412

13、00=0.965L/min q快退=A2V快退=2.746 L/min b横刀架缸流量 无杆腔 A1=D24=803.84mm2 q快进=A1V快退=0.965 L/min有杆腔 A2=D24=602.88mm2 q快退=A2V快退=0.723 L/min c纵刀架缸流量 无杆腔 A1=D24=803.84mm2 q工进=A1V工=0.060 L/min有杆腔 A2=D24=602.88mm2 q快退=A2V快退= 0.723 L/min d后刀架缸流量 无杆腔 A1=D24=1964.50mm2 q工进=A1V工=0.048 L/min q快进=A1V快=2.35 L/min有杆腔 A2=D

14、24=1472.62mm2 q快退=A2V工=1.767 L/min qpK1qmax K1系统泄漏系数，一般取K1=1.11.3，小流量取大值，大流量取小值。此处取K1=1.3qmax同时动作各液压缸所需流量之和的最大值。此处qmax =2.7192L/min qp1.32.7192=3.535L/min六、液压阀的计算及选择通过最大流量以及压力选取阀，现采用广州机床研究所系列的阀。型号额定流量（L/min）额定压力（MPa）溢流阀Y-63B630.56.3减压阀J-63B630.55.8顺序阀X-62B630.56.3单向阀I-63B636.3二位四通电磁换向阀24E-63B636.3二位

15、二通电磁换向阀22E-63B636.3三位四通电磁换向阀34E-63B636.3调速阀Q-63B6316继电器DP3-63B七、辅助元件的计算及选择1.油管和管接头材料选用尼龙管。其特点是承压能力强，价格低廉、耐油、抗腐蚀、刚度好，目前应用最广泛，且尼龙管适用于低压系统。根据公式 d4.16qv12通过油管油液的流量 qmax=3.535L/min油管的推荐速度根据相关手册取v=4m/sd3.91mm因为阀口接连管道都为18mm,根据经济效益最好，取油管d=18mm。选择扩口式管接头。2.蓄能器选用气囊式蓄能器。气囊式蓄能器反应灵敏，气囊惯性校，安装维修方便。3.滤油器选用网式滤油器。其结构简

16、单，通流能力大、清洗方便、压力损失小。4.密封件O型密封圈5.油箱根据公式 V=cqq液压泵的总额定流量（L/min）经验系数（min），其数值为低压系统，c=24min此处取3min V=19.2L 此处取20L所以油箱容积为20L。八、液压泵及电动机的计算及选择1.选择液压泵的规格 根据以上计算得qp和pp，再查阅有关手册，现选用定量叶片泵YB型，该泵的基本参数为q=6.4ml/r,泵的转速为n=1000r/min,压力p=7MPa,容积效率=0.85，总效率=0.7。2.与液压泵匹配的电动机的选定根据公式Pmax= qppp qpmax=3.535L/min ppmax=6.25MPaP

17、max=0.526kw选Y90s-4型电动机，其额定功率为1.1kw,额定转速为1400/min九、元件明细表序号元件名称数量1单活塞液压缸42定量叶片泵YB型13电动机Y90s-4型14溢流阀Y-63L15减压阀J-63B16单向阀I-63B77二位四通电磁换向阀24E-63B18三位四通电磁换向阀34E-63B29二位二通电磁换向阀22E-63B210调速阀Q-63B311继电器DP3-63B2十、参考资料目录及附表 1.液压系统设计简明手册 主编杨培元，朱福元 机械工业出版社2.液压与气压传动 主编王守成，容一鸣 北京大学出版社3.液压传动设计手册 煤炭科学研究院上海研究所编 上海科技出版社19814. 机械零件设计手册续编 东北工学院零件设计手册编写组编冶金工业出版社1979