液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、計(jì)算外負(fù)載1</b></p><p>　　二、繪制負(fù)載圖和速度圖3</p><p>　　三、確定液壓系統(tǒng)參數(shù)3</p><p>　　四、擬定液壓系統(tǒng)原理圖6</p><p>　　五、選擇液壓元

2、件8</p><p>　　六、管路系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算11</p><p>　　七、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算13</p><p><b>　　八、小結(jié)14</b></p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目：&

3、lt;/b></p><p>　　自制一臺(tái)臥式鉆,鏜組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái),其工況要求:</p><p>　?。?）工作性能和動(dòng)作循環(huán) 動(dòng)力滑臺(tái)加工鑄鐵的箱形零件的孔系,要求孔的加工精度為二級(jí),光潔度▽7(精鏜)或▽5(粗鏜).工作循環(huán)為快進(jìn)、工進(jìn)、快退原位停止.</p><p>　?。?）該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)

4、械效率為0．9，加工時(shí)最大切削力為21000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)——工進(jìn)——死擋鐵停留——決退——原位停止”。工進(jìn)行程為0.1 m，快進(jìn)和快退行程為0.2m。快進(jìn)和快退速度為0.2m／s，工過速度范圍為3×10-4～5×10-3m／s，導(dǎo)軌型式為平導(dǎo)軌,啟動(dòng)時(shí)間為0.3s。靜、動(dòng)摩擦系數(shù):f8=0.2、fd=0.2.要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。</p><p>　　（3）

5、自動(dòng)化程度 采用液壓與電氣配合,實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán).</p><p>　　根據(jù)上述工況要求和動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)安排,應(yīng)采用液壓缸為執(zhí)行元件,有液壓缸筒與滑臺(tái)固結(jié)完成工作循環(huán),活塞桿固定在床身上.由于要求快進(jìn)與快退的速度相等,為減少液壓泵的供油量,決定采用差動(dòng)型液壓缸,取液壓缸前、后腔的有效工作面積比為2:1,活塞桿較粗,結(jié)構(gòu)上可允許油管通過,進(jìn)、出油管穿過活塞桿,直接使用硬管與 液壓裝置或液壓泵連接.這樣就避免了由于

6、較長軟管的彈性變形引起動(dòng)力滑臺(tái)在轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生“前沖”“后坐”現(xiàn)象.使液壓缸無桿腔為高壓工作腔,這樣能得到較大的輸出動(dòng)力,并可得到較低的穩(wěn)定工作速度,以便滿足精加工的要求.</p><p><b>　　一、計(jì)算外負(fù)載</b></p><p>　　動(dòng)力滑臺(tái)受力情況如圖9-12所</p><p><b>　　1.切削阻力為已知</b&g

7、t;</p><p><b>　　Ft=21000N</b></p><p>　　2.導(dǎo)軌摩擦阻力由動(dòng)力滑臺(tái)顛復(fù)力矩產(chǎn)生的,本題忽略顛復(fù)力矩的影響. 圖 9-12動(dòng)力滑臺(tái)受力分析簡圖</p><p><b>　　靜摩擦阻力</b></p><p>　　Fts=fsFg=0.2&#

8、215;10000N=2000N</p><p><b>　　動(dòng)摩擦阻力</b></p><p>　　Ffd=fdFg=0.1×10000=1000N</p><p><b>　　3.慣性阻力</b></p><p>　　(1)動(dòng)力滑臺(tái)快速時(shí)慣性阻力Fm</p><p&

9、gt;　　動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)加速、反向啟動(dòng)加速和 快退減速制動(dòng)的加速度相等,△V=0.2m/s,△t=0.3s,故慣性阻力為</p><p>　　(2.動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)慣性阻力F′m動(dòng)力滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)換到制動(dòng)是減速,取=5×10-3m/s ， =0.3s,故慣性阻力為</p><p><b>　　4.重力</b></p><p>　　由于動(dòng)力滑

10、臺(tái)為臥式放置,所以負(fù)載不考慮重力.</p><p>　　關(guān)于液壓缸內(nèi)部密封裝置摩擦阻力Fs的影響,計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率中.</p><p>　　根據(jù)以上分析,計(jì)算各工況負(fù)載列表9-10.本機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受負(fù)載跡為液壓缸所受負(fù)載.</p><p>　　表9-10 液壓缸在各動(dòng)作階段的負(fù)載</p><p>　　注: 取液壓缸機(jī)械效率?m=0.9

11、. </p><p>　　二、繪制負(fù)載圖和速度圖</p><p>　　根據(jù)已給的快進(jìn) ，快退，工進(jìn)的行程和速度，配合表9—10中相應(yīng)負(fù)載的數(shù)值，可繪制液壓港的F—l與υ—l圖，</p><p><b>　　液壓缸的F-l圖</b></p><p><b>　　液壓缸的V-l圖</b><

12、/p><p>　　三、確定液壓系統(tǒng)參數(shù)</p><p>　　1. 初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　關(guān)于組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作壓力，一般為（30～50）×105Pa(參照表9—3)。初選液壓缸工作壓力P1=50×105Pa。為防止鉆銅孔時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)發(fā)生前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，背壓P2=6×105Pa。假定決進(jìn)、快退回油壓力損失⊿P

13、2=5×105Pа .</p><p>　　2. 計(jì)算液壓缸尺寸</p><p>　　由于液壓缸前、后腔有效面積之比為2:1，則得液壓缸無桿腔有效工作面積A1為</p><p>　　取 A1=5.2×10-3㎡</p><p><b>　　故液壓缸內(nèi)徑D為</b>

14、;</p><p>　　按表9-4取標(biāo)準(zhǔn)值D=9×10-2m。示. . </p><p>　　按式（4-7）計(jì)算活塞桿直徑d為</p><p>　　d=0.7D≈7×10-2m(標(biāo)準(zhǔn)值徑)</p>&l

15、t;p>　　液壓缸尺寸取標(biāo)準(zhǔn)值之后的有效工作面積：</p><p><b>　　無桿腔面積</b></p><p><b>　　有桿腔面積</b></p><p><b>　　活塞桿面積</b></p><p>　　A3=A1-A2=2.4×10-3㎡</

16、p><p>　　3.計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、力量和功率。見表9—11，表中F0為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，由表9—10查得。</p><p>　　表9—11 各工況所需壓力、流量和功率</p><p>　　4、繪制液壓缸的工況圖</p><p>　　根據(jù)表9—11，即可繪制液壓缸的流量圖、壓力圖和功率圖。如圖9—14所示。</p&g

17、t;<p><b>　　(a)流量圖</b></p><p><b>　　( b)壓力圖</b></p><p>　　(c)功率圖

18、 </p><p>　　圖9－14 液壓缸工況圖 </p><p>　　四、似定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　1．調(diào)速方式的選擇</b></p><p>　　鉆、鏜組合機(jī)床工作時(shí)，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；速度負(fù)載特性好，由圖9—14可知，液壓缸快速和工進(jìn)時(shí)功率都較小，負(fù)載變化也較小，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)

19、流調(diào)速回路。為防止工作負(fù)載突然消失（鉆通孔）引起前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。</p><p>　　2.快速回路和速度換接方式的選擇</p><p>　　本題已選用差動(dòng)型液壓缸（A1=2A2）實(shí)現(xiàn)“快、慢、快”的回路，即采用快進(jìn)和快退速度相等的差動(dòng)回路作為快速回路。由于快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)有平穩(wěn)性要求，故決定采用行程閥來實(shí)現(xiàn)，而工進(jìn)轉(zhuǎn)快退則利用壓力繼電器來實(shí)現(xiàn)。</p><p

20、>　　綜上所述，本系統(tǒng)的主要液壓回路為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路。為實(shí)現(xiàn)這兩種回路的要求，可以有多種不同形式的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路的組合。下面對(duì)圖9—15所示（a）、（b）、（c）和（d）四種回路進(jìn)行分析比較。</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　(c)

21、 (d)</p><p>　　圖9—15 液壓回路圖</p><p>　　其中，(a)圖所示回路是利用兩個(gè)二位三通電磁換向閥代替（b）、(c)圖中的一個(gè)三位五通電磁換向閥。二位換向閥通道簡單，壓力損失小，而且(a)圖比（b）、(c)圖少用一個(gè)液壓順序閥。</p><p>　　圖9-16鉆，鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)圖</p&g

22、t;<p>　　表9—13 系統(tǒng)工作循環(huán)表 </p><p><b>　　五、選擇液壓元</b></p><p>　　1. 選擇液壓泵和電機(jī)</p><p>　?。?）確定液壓泵的工作壓力，由圖9—14（b）和表9—11可知，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為41.2×105 Pa本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選

23、取進(jìn)油管路壓力損失為8×105Pa，由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)高壓力大5×105Pa故泵的最高工作壓力為</p><p>　　PP1=(41.2+8+5)×105=54.2×105Pa</p><p>　　這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流法的調(diào)整工作壓力。</p><p>　　Pn=1.25PP

24、1=1.25×54.2×105Pa≈67.8×105Pa</p><p>　　大流量泵只只在快速時(shí)向液壓缸輸油，由圖9—14(b)可知，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，這是壓力油不通過調(diào)速閥，進(jìn)油路較簡單，但流經(jīng)管道和閥的油流量較大，取進(jìn)油路壓力損失為5×105Pa,故快退時(shí)，泵的最高工作壓力為</p><p>　　PPN=(12.8+5)

25、5;105=17.8×105Pa</p><p>　　這是大流量泵的最高工作壓力，此職是液控順序閥7和8（見圖9—16）調(diào)整時(shí)的參考數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）液壓泵的流量 由圖9—14(a)可知，最大流量在快退時(shí)，其值為1.28×10-3m3/s(76.8L/min).按式（9—13）計(jì)算液壓泵的最大流量，取K=1.15，得</p><p&

26、gt;　　Q=1.15×1.28×10-3=1.472×10-3m3/s(88.32L/min)</p><p>　　最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為0.032×10-3 m3/s(1.92L/min)，為保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為0.17×10-3 m3/s（約1 L/min）故小流量泵應(yīng)取0.202×10-3 m

27、3/s（約12.12 L/min）。</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，選用公稱流量分別為1.472×10-3 m3/s、0.202×10-3 m3/s；公稱壓力為67.8×105Pa的雙聯(lián)葉片泵。</p><p>　?。?）選擇電動(dòng)機(jī) 由圖9—14（c）可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按式（9—17）計(jì)算</p><p>

28、　　式中: Q—大泵流量,Q=1.472×10-3 m/s（9L/min）；</p><p>　　Q—小泵流量, Q=0.202×10-3 m/s（6L/min）</p><p>　　ηP—液壓泵總效率，取ηP=0.75。</p><p>　　根據(jù)快退階段所需功率3973W，選用功率為4×103W的

29、標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)電機(jī)</p><p><b>　　2.元、輔件的選擇</b></p><p>　　根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過閥的實(shí)際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。由于當(dāng)前液壓行業(yè)正在更新各種液壓元件，即將生產(chǎn)新高壓規(guī)格的元件，以取代中、低壓液壓元件。為此本列題中只列出系統(tǒng)所用元件的名稱和技術(shù)數(shù)據(jù)，型號(hào)從略（見表9—14）。</p><p>&

30、lt;b>　　3.確定管道尺寸</b></p><p>　　由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，油管內(nèi)通油量較大，其實(shí)際流量Q ≈2×10-3m3/s(30L/min)，取允許流速υ=0.5 m/s，則住壓力油管d用式（9—21）計(jì)算</p><p><b>　?。?2.6㎜） </b></p><p>　　圓整化取d=25

31、㎜。</p><p>　　油管壁厚一般不需計(jì)算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動(dòng)手冊(cè)的有關(guān)表格得管的壁厚δ。</p><p>　　選用14×25㎜，10號(hào)冷拔無縫鋼管。</p><p>　　其他進(jìn)油管、回油管和吸油管，按元件連接口尺寸決定油管尺寸，測壓管選用4×3㎜柴銅管或鋁管。管接頭選用卡套式管接頭，其規(guī)格按油管通徑選取。</p>

32、<p>　　表9-14所選液壓元件的說明</p><p>　　注；以上元件除液壓泵、濾油器外，均為板式連接。</p><p><b>　　4.確定油箱容量</b></p><p>　　中壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱流量Qn的5～7倍，故取油箱容積V為</p><p>　　V=7Qn=7×1.6

33、74×10-3=12×10-3m3(12L)</p><p>　　六、管路系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 </p><p>　　由于有同類型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，故一般不必驗(yàn)算壓力損失值。下面以工進(jìn)時(shí)的管路壓力損失為列計(jì)算如下：</p><p>　　已知：進(jìn)油管、回油管長均為L=1.5m，油管內(nèi)徑d=25×10-3m，通過流量Q=1.674

34、×10-3m3/s,選用20號(hào)機(jī)械油，考慮最低工作溫度為15℃，υ=1.5cm2/s.</p><p>　　判斷油流類型，利用式（9—24）</p><p><b>　　故為層流。</b></p><p>　　沿程壓力損失∑⊿Р1</p><p>　　利用式(9—25)分別算出進(jìn)、回油壓力損失，然后相加即得到總

35、的沿程損失。進(jìn)油路上</p><p>　　回油路上，其流量Q=0.558×10-3m3/s(差動(dòng)液壓缸A1≈2A2),壓力損失為 </p><p>　　由于差動(dòng)液壓缸，且A1≈2A2,故回油路的壓力損失只有一半折合到進(jìn)油腔。所以工進(jìn)時(shí)總的沿程損失為</p><p>　　∑⊿Р1=（0.415＋0.5×0.14）×105Pa=

36、0.485×105Pa</p><p>　　局部壓力損失∑⊿Р2 </p><p>　　由于采用集成塊式的液壓裝置，故只考慮閥類元件和集成內(nèi)油路的壓力損失。</p><p>　　為計(jì)算方便，將工進(jìn)時(shí)油流通過各種閥的流量和壓力損失列表9—15如下： </p><p>　　表9—15發(fā)的流量和壓力損失</p><p&

37、gt;　　利用式(9-26)，計(jì)算各閥局部壓力損失值和∑⊿Рv如下：</p><p>　　取油流通過集成塊時(shí)的壓力損失</p><p>　　⊿РJ=0.3×105 Pa</p><p>　　故工進(jìn)時(shí)總的局部壓力損失為</p><p>　　∑⊿Р2=（8.2+0.3）×105=8.5×105 Pa</p>

38、;<p>　　所以 ∑⊿Р=（0.485+8.5）×105 =8.985×105 Pa</p><p>　　這個(gè)數(shù)值加上液壓缸的工作壓力（由外負(fù)載決定的壓力）和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高的壓力（取其值為5×105 Pa），可作為溢流閥調(diào)整壓力的參考數(shù)據(jù)。其壓力調(diào)整值P為</p><p>　　P=∑⊿P+P1 +5×105Pa</

39、p><p>　　式中；P1—液壓缸工進(jìn)時(shí)克服外負(fù)載所需壓力。</p><p>　　P1=F0/A1=10000N/6.4×10-3㎡=15.625×105 Pa</p><p>　　所以 P=(8.985+15.625+5) ×105 Pa=29.61×105 Pa</p><p>　　這個(gè)值

40、比估算的溢流閥調(diào)整壓力值56.6×105 Pa稍小。因此主油路上的元件和油管直徑均可不便。</p><p>　　應(yīng)該指出，本系統(tǒng)液壓缸快退時(shí)，由于流量大和液壓缸前后腔壓力折算的影響，此時(shí)管路系統(tǒng)總的壓力損失比工進(jìn)時(shí)要大。若工進(jìn)時(shí)外負(fù)載較小，則其溢流閥的調(diào)整壓力就有可能要按快退時(shí)所需壓力調(diào)定。</p><p>　　七、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算</p><p>

41、;　　從圖9—13知，本機(jī)床的工作時(shí)間主要是工進(jìn)工況。為簡化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 </p><p>　　1. 液壓泵的輸入功率</p><p>　　工進(jìn)時(shí)小流量泵的壓力Pυ=54.2×105 Pa ，流量QP1=0.202×10-3m3/s，小流量泵功率為</p><p>　　式中：ηP—液壓泵的總效率。<

42、/p><p>　　工進(jìn)時(shí)大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失⊿P=1.5×105 Pa，大流量泵的工作壓力PP2=1.5×105 Pa，流量QP2=0.15×10-3m3/s，大流量泵功率P2為</p><p>　　故雙聯(lián)泵的合計(jì)輸入功率Pi為</p><p>　　Pi=P1+P2=1460+30=1490W</p><p&g

43、t;<b>　　2.有效功率</b></p><p>　　工進(jìn)時(shí)，液壓缸的負(fù)載F=24445N（見表9-10），取工進(jìn)速度υ=2×10-3m/s（0.1m/min），輸出功率P0為</p><p>　　P0=Fυ=24445×0.002=48.9W</p><p>　　3.系統(tǒng)發(fā)熱功率Ph</p><p&

44、gt;　　系統(tǒng)總的發(fā)熱功率Ph為</p><p>　　Ph=Pi—P0≈1441W</p><p><b>　　4.散熱面積</b></p><p>　　油箱容積V=12l（12×10-3m3），油箱近似散熱面積A為</p><p>　　A=0.065V2=9.36</p><p>&l

45、t;b>　　5.油液溫升⊿T</b></p><p>　　假定采用風(fēng)冷，取油箱的散熱系數(shù)CT=23W/m2℃,利用式（9-31）可得油液溫升為</p><p>　　設(shè)夏天的室溫為30℃，則油溫為30+7=37℃，沒有超過最高允許油溫（50～70℃）。</p><p><b>　　八、小結(jié)</b></p><

46、p>　　經(jīng)過本次計(jì)劃，讓我很好的錘煉了實(shí)際聯(lián)絡(luò)實(shí)踐，與詳細(xì)項(xiàng)目、課題相聯(lián)合開辟、計(jì)劃產(chǎn)物的才能。既讓我們明白了怎樣把實(shí)際使用于實(shí)踐，又讓我們明白了在理論中遇到的成績?cè)鯓佑脤?shí)際去處理。在本次計(jì)劃中，我們還需求少量的沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱材料的進(jìn)程中，我們要判別優(yōu)劣、棄取相干知識(shí)，不知不覺中我們查閱材料的才能也失掉了很好的錘煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是無限的，在當(dāng)前的任務(wù)中我們一定會(huì)遇到很多

47、未知的范疇，這方面的才能便會(huì)使我們受害非淺。在計(jì)劃進(jìn)程中，總是遇到如許或那樣的成績。偶然發(fā)明一個(gè)成績的時(shí)分，需求做少量的任務(wù)，花少量的工夫才干處理。天然而然，我的耐煩便在此中樹立起來了。為當(dāng)前的任務(wù)積聚了經(jīng)歷，加強(qiáng)了決心。 </p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 液壓與氣壓傳動(dòng) 楊慧敏 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2009-8&