課程設(shè)計--專用鉆床液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一．液壓與液力傳動設(shè)計任務書.................................................................1</p><p>　　1.設(shè)計題目和目的..................................................

2、....................................1</p><p>　　2.設(shè)計步驟和內(nèi)容......................................................................................1</p><p>　　二．運動分析和負載分析..............................

3、...............................................2</p><p>　　1.運動分析..................................................................................................2</p><p>　　2.負載分析...............

4、...................................................................................2</p><p>　　3.負載圖與速度圖的繪制..........................................................................3</p><p>　　三．確

5、定液壓缸的主要參數(shù).........................................................................5</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力..........................................................................5</p><p>　　2.確定

6、液壓缸尺寸......................................................................................5</p><p>　　3.計算液壓缸的最大流量..........................................................................5</p><p&

7、gt;　　4.繪制工況圖..............................................................................................5</p><p>　　四．擬定液壓系統(tǒng)圖.................................................................................

8、....7</p><p>　　五．液壓元件的選擇.....................................................................................8</p><p>　　1.液壓泵及驅(qū)動電機功率的確定...........................................................

9、...8</p><p>　　2.元件、輔件選擇......................................................................................9</p><p>　　液壓系統(tǒng)的性能驗算.................................................................

10、..........11</p><p>　　1.壓力損失幾調(diào)定壓力的確定................................................................11</p><p>　　2.系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升........................................................................

11、........13</p><p>　　七.設(shè)計小結(jié)..................................................................................................13</p><p>　　八.參考文獻....................................................

12、..............................................15</p><p>　　一．液壓與液力傳動設(shè)計任務書</p><p><b>　　1.設(shè)計題目和目的</b></p><p>　　題目：試設(shè)計一專用鉆床的液壓系統(tǒng)，要求完成”快進-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循環(huán)．已知：切削阻力為13412N，運動

13、部件自重為5390N，快進行程為300mm，工進行程為100mm，快進，快退運動速度為4.5m/min,工進速度為60-1000mm/min，加速和減速時間為△t=0.2sec,機床采用平導軌，摩擦系數(shù)為Fs=0.2,Fd=0.1</p><p>　　目的：液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的重要組成部分,主要任務是綜合運用前面各章的基礎(chǔ)知識,學習液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟、內(nèi)容和方法。通過學習，能根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參

14、數(shù)、系統(tǒng)原理圖，能進行必要的設(shè)計計算，合理地選擇和確定液壓元件，對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)性能進行校驗算，為進一步進行液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2.設(shè)計步驟和內(nèi)容</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟和內(nèi)容大致如下：</p><p>　?。?）明確設(shè)計要求，進行工況分析，繪制負載和速度循環(huán)圖；</p>

15、<p>　　（2）確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)；</p><p>　?。?）進行方案設(shè)計、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；</p><p>　?。?）計算和選擇液壓元件；</p><p>　　（5）驗算液壓系統(tǒng)的性能；</p><p><b>　　（6）液壓缸設(shè)計；</b></p><p>　　（

16、7）繪制工作圖，編寫技術(shù)文件，并提出電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計任務書。</p><p>　　以上步驟中各項工作內(nèi)容有時是互相穿插、交叉進行的。對某些復雜的問題，需要進行多次反復才能最后確定。在設(shè)計某些較簡單的液壓系統(tǒng)時，有些步驟可合并和簡化處理。</p><p>　　二．運動分析和負載分析</p><p><b>　　1.運動分析</b></p&

17、gt;<p><b>　　動作循環(huán)圖：</b></p><p><b>　　2.負載分析</b></p><p><b>　?。?）工作負載</b></p><p>　　工作負載與設(shè)備的工作情況有關(guān)，在機床上，與運動件的方向同軸的切削力的分量是工作負載。FL=13412N</p&g

18、t;<p><b>　?。?）摩擦負載</b></p><p>　　摩擦阻力是指運動部件與支撐面間的摩擦力，它與支承面的形狀，放置情況，潤滑條件以及運動狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　靜摩擦負載 Ffs = (0.2×5390)=1078N</p><p>　　動摩擦負載 Ffd = (0.1×5390)=53

19、9N</p><p><b>　?。?）慣性負載</b></p><p>　　慣性負載是運動部件的速度變化是，由其慣性而產(chǎn)生的負載，可用牛</p><p><b>　　頓第二定律計算。</b></p><p>　　加速 Fa1 = m×a1=(5390/9.81)×(0.075/

20、0.2)=206.04N</p><p>　　減速 Fa2 = m×a2=(5390/9.81)×(0.074/0.2)=203.29N</p><p>　　制動 Fa3 = m×a3 =(5390/9.81)×*(0.001/0.2)=2.75N</p><p>　　反向加速 Fa4 = Fa1 = 206.04N</

21、p><p>　　反向制動 Fa5 = Fa4 =206.04N</p><p>　　液壓缸的機械效率取 ηm=0.85</p><p>　　3.負載圖與速度圖的繪制</p><p>　　三．確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)最大負載F=170

22、47N, 初選液壓缸的工作壓力為3MPa</p><p>　　（取自《液壓傳動與控制》表9-3、表9-4）</p><p>　　2.確定液壓缸的尺寸</p><p>　　A=F/P=17047/3000000=0.00568 m2 </p><p><b>　　D=85mm</b></p><p&g

23、t;　　按標準取D = 90mm(壁厚5mm，單重11.17kg/m)</p><p>　　根據(jù)快進與快退的速度比值來確定活塞桿的直徑 </p><p>　　D2/(D2-d2) =1.3 d=43.23mm</p><p>　　按標準取 d = 45mm</p><p>　　則液壓缸的有效作用面積為：</p>

24、;<p>　　無桿腔的面積 A1=1/4 ×π×D2 = 1/4×π×92=63.59cm2</p><p>　　有桿腔的面積 A2=1/4 ×π×(D2-d2) = 1/4×π×(92-4.52) =47.69cm2</p><p>　　3.計算液壓缸的最大流量</p><p

25、>　　q 快進=A1×v快進= 0.0006359×0.075m/s=0.000477m3/s=28.6L/min</p><p>　　q 工進= A1×v工進=0.0006359×0.001m/s=6.359×10-6 m3/s =0.382L/min</p><p>　　q 快退= A2×v快退 =45.69 ×

26、;10-4×0.075m/s=21.5L/min</p><p><b>　　4.繪制工況圖</b></p><p>　　工作循環(huán)中的各個工作階段的液壓缸的壓力、流量和功率為：</p><p>　　快進：P=4F/(3.14d×d)</p><p>　　工進：P=F/A1 快退：P=F

27、/A2</p><p>　　由上表可繪制出液壓缸的工況圖：</p><p><b>　　四．擬定液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　供油方式：由工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，可用單泵供油回路。</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p><

28、p>　　1.液壓泵及驅(qū)動電機功率的確定</p><p>　　YB1～系列葉片泵系中低壓雙作用定量葉片泵。YB1～系列葉片泵額定壓力為63kgF。排量為4～100ml/r，用戶可根據(jù)需要選擇。本產(chǎn)品將根據(jù)不同的排量組合成單泵和雙泵。</p><p>　　它廣泛使用于金屬切削機床或其它機械的中低壓液壓系統(tǒng)中。該泵一般為正轉(zhuǎn)，根據(jù)需要可安裝成反轉(zhuǎn)。</p><p>

29、　　其特點及用途：YB1葉片泵系中壓、雙作用、定量葉片泵，適用于金屬切削機床或其它機械的中、低壓液壓系統(tǒng)中。該泵一般為正轉(zhuǎn)，根據(jù)需要，可安裝成反轉(zhuǎn)。</p><p>　　由于YB1～系列葉片泵噪音小，性能比較穩(wěn)定，價格比較低廉。</p><p>　　工進：3.82/0.85/0.96=3.03ml/r 所以YB1系列查表選泵: YB1～4</p><p>　　快進：

30、28.6/0.85/0.96=22.7ml/r 所以YB1系列查表選泵：YB1～25</p><p><b>　　單泵：</b></p><p><b>　　雙泵：</b></p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1～4型的雙聯(lián)液壓泵，其額定壓力為6.3MPa;容積效率pv=0.85，總效率p=0

31、.72，所以驅(qū)</p><p>　　動該泵的電動機的效率可由泵的工作壓力和輸出流量qp=6.3×1450×0.85×10-3L/min=7.76L/min</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1～25型的雙聯(lián)液壓泵，其額定壓力為6.3MPa;容積效率pv=0.9，總效率p=0.72，所以驅(qū)動該泵的電動機的效率可由泵的工作壓力和輸出流

32、量qp=20×960×0.9×10-3L/min=21.6L/min</p><p>　　所以由以上兩個泵可以求出電機功率：</p><p>　　pp=（pp×qp+ pp×qp）/p</p><p>　　=(2.19×106×21.6×10-3+2.19×106×7

33、.76×10-3)/60×0.72=1488W</p><p>　　查Y系列電動機表，擬選用電動機的型號為Y100L1，功率為2.2KW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。</p><p><b>　　2.元件、輔件選擇</b></p><p>　　(1).油管 V取1.5m/s 內(nèi)徑d =</p>&l

34、t;p>　　取d=12mm 管接頭連接螺紋M18×1.5mm 鋼管外徑 18mm</p><p>　　吸油管同上(q=8.64L/min,v=1.5m/s)且參照液壓泵YBX-16,吸油管內(nèi)徑取d=25mm</p><p>　　(2).油箱 V=(5～7)Qp V =7 × 29.36 =205 L </p>&l

35、t;p>　　考慮到溫升問題取標值250 L</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的性能驗算</b></p><p>　　1.壓力損失幾調(diào)定壓力的確定</p><p>　　在快退、快進時，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算。</p><p>　　快進時液壓缸的速度為：</p><p>　　V1=

36、qp /A1 = (7.76×10-3)/( 63.59×10-4×60)=20mm/s</p><p>　　此時油液在進油管的流速為</p><p>　　V= q p /A=(7.76×10-3)/(0.25π×82×10-6×60)=2.57m/s</p><p><b>　?、?沿

37、程壓力損失 </b></p><p>　　首先要判斷管中的流態(tài)，設(shè)采用N32液壓油，室溫為20℃時，γ =0.0001m²/s，所以有Re=v×d/γ=(2.57×8×10-3)/(0.1×10-3)=205.6<2320</p><p>　　管中為層流，則阻力損失關(guān)系系數(shù) λ=75/Re=0.36</p>

38、<p>　　若取進出口油管長度約為2m,油液的密度ρ=890kg/m3，則其進油路上的沿程壓力損失為</p><p>　　Pλ1=λ× v2=0.36×(2/8×10-3)×(890/2)×2.572=0.265Mpa</p><p><b>　?、?局部壓力損失</b></p><p&

39、gt;　　局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失,前者視管道具體結(jié)構(gòu)而定,一般取沿層壓力損失的10﹪;而后者則與通過閥的流量大小有關(guān),若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和⊿pn,則當通過閥的流量為q時的閥的壓力損失⊿pv為:</p><p>　　⊿pv=⊿pn×(q/qn)²</p><p>　　因為GE系列10mm通徑的閥的額定流量為63

40、 l/min，疊加閥10mm</p><p>　　通徑系列的額定流量為42 l/min，而在本題中通過每個閥的最大流量僅為7.76 l/min，所以，通過整個閥的壓力損失很小可忽略不計。</p><p>　　同理，工進時回油路上的流量為：</p><p>　　q 2=A 2×q 1/ A 1=( 4769×7.76)/ 6359=5.82 l/m

41、in</p><p>　　則回油路油管上的流速：</p><p>　　v= q p/A=(5.82×10-3)/(60×0.25π×82×10-6)=1.93m/s</p><p>　　由此可得Re=v×d/γ=(1.93×8×10-3)/(0.1×10-3)=154.4（層流）<

42、/p><p>　　λ=75/Re=0.49</p><p>　　所以回油路上沿程壓力損失為：</p><p>　　Pλ=λ× v2=0.49×(2/8×10-3)×(890/2)×1.932=0.203Mpa</p><p><b>　?、?總壓力損失</b></p&g

43、t;<p>　　∑P=P1+（A2/A1）×P2</p><p>　　=(0.265+0.0265)+(4768/6359)×(0.203+0.0203)=0.459Mpa</p><p>　　所以原設(shè)∑P=0.4Mpa ，這與結(jié)果無差異。</p><p><b>　?、?壓力閥的調(diào)定值</b></p&g

44、t;<p>　　Pp= F/A1+∑P=2.58+0.459=3.04Mpa</p><p>　　所以卸荷閥得調(diào)定壓力應取3.1Mpa為宜。</p><p>　　溢流閥的調(diào)定壓力大于卸荷閥壓力0.3—0.5Mpa ,所以取溢流閥調(diào)定壓力為4Mpa。</p><p>　　2.系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升</p><p>　　快進時電機輸出功率

45、為:</p><p>　　Pp= pp× q p/p=(3.1×106×7.76×10-3)/(60×0.72)=556.9w</p><p>　　工進時電機輸出功率為:</p><p>　　Pp1= pp1× q p1/p=(4×106×3.88×10-3)/(60×

46、;0.72)=359.3w </p><p>　　而快進時有效功率為：</p><p>　　P1=(2.58×106×7.76×10-3)/(60)=333.7 w</p><p><b>　　工進時有效功率為：</b></p><p>　　P2=13.88 w</p><

47、;p>　　所以快進時的功率損失為556.9-333.7=223.2 w，而工進時的功率損失為359.3-13.88=231.12 w,比較大的值231.12 w來校核其熱平衡,求出溫升:</p><p>　　設(shè)油箱得三邊長在1:1:1-1:2:3范圍內(nèi)，則散熱面積為</p><p>　　A=0.065=0.065×2102/3=2.30m</p><p&

48、gt;　　假設(shè)通風良好,取h=15×0.001 KW/(m²·℃),所以油液的溫升為:</p><p>　　∴△t=H/（hA）=0.53/(15×10-3×2.30)= 15.36℃</p><p>　　室溫為20 ℃,熱平衡溫度為35.36℃<65 ℃,沒有超出允許范圍。</p><p><b>

49、　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　液壓是一們機械專業(yè)十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。同時液壓在實際生產(chǎn)的應用上也發(fā)揮了契機巨大的作用。在工業(yè)生產(chǎn)的各個部門應用液壓傳動技術(shù)。工程機械，礦上機械，壓力機械和航天工業(yè)中，常常采用液壓傳動，因為其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，輸出力大；機床上采用液壓傳動是取其能在工作過程中方便的實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)頻繁的換向，易于實現(xiàn)自動化；在電子工業(yè)，包裝機械，印染機械，食品機

50、械等方面應用氣壓傳動主要是取其操作方便，無油，無污染。由此可見，液壓的應用很廣泛，發(fā)揮的作用也十分巨大。</p><p>　　液壓課程設(shè)計是是對液壓課程所學理論知識的一次具體的應用和實踐，增強學生所學知識以及具體方法的實際應用有很大的幫助。通過這次課程設(shè)計，使我對于液壓系統(tǒng)設(shè)計有了一個更加形象和直觀的認識與掌握。這個過程中鍛煉了我分析解決問題，應用和查閱相關(guān)機械資料進行設(shè)計的能力。</p><

51、p>　　由于這次課程設(shè)計是在教學結(jié)束后進行的，剛剛學過的理論知識印象還很深刻，但要在在短短的一周時間做好液壓課程是不是一件容易的事，做課程設(shè)計又需要很多的相關(guān)的知識，這次課程設(shè)計又相當于讓自己再次溫固了一遍課程。真正做到理論與實踐的相統(tǒng)一。</p><p>　　查找資料是在整個設(shè)計過程中也是一項至關(guān)重要的事情，因為我們都沒有經(jīng)驗，要想在短短的時間里完成一套設(shè)計，有用的資料是必不可少的。圖書館中找到了一些和我

52、們的題目相近的設(shè)計實例，設(shè)計實例可以快速給我們設(shè)計思路，設(shè)計過程中要包括哪幾個方面的內(nèi)容也一目了然，于是大概是怎么樣的一個過程就有了；液壓設(shè)計工程手冊提供了我們需要選取的元件，這些都是標準件，比如電磁換向閥，液壓泵等等</p><p>　　整個課程設(shè)計過程中理論與實踐相結(jié)合的效果特別好，自己也收獲了不少的東西。全盤規(guī)劃，具體分析，付諸實施，合理調(diào)整，以及團隊協(xié)作等等科學的做事方法都得到了很好的體現(xiàn)。</p&

53、gt;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　文獻[1]《液壓與液力傳動》（教材） 北京大學出版社</p><p>　　文獻[2]《機械零件設(shè)計手冊》（液壓與氣動部分） 冶金出版社</p><p>　　文獻[3]《組合機床設(shè)計》（液壓傳動部分） 機械出版社</p>