液壓傳動課程設計---立臥三面鏜床液壓系統設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　題目：立臥三面鏜床液壓系統設計</p><p>　　系 部: </p><p><b>　　專 業(yè): </b></p><p>　　班 級: </p><p>　　姓

2、 名: </p><p>　　學 號: </p><p><b>　　指導 老師: </b></p><p><b>　　完成 日期: </b></p><p>　　機械工程系課程設計任務書</p><p>　　11/12學年 上學期

3、 2011年12月18日</p><p>　　教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 2011 年 12 月 </p><p>　　新疆工業(yè)高等?？茖W校機械工程系課程設計成績表</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒論--------------

4、-------------------------------------------------------5</p><p>　　二、鏜床液壓系統設計---------------------------------------------------------5</p><p>　?。ㄒ唬┟鞔_對鏜床液壓系統設計要求----------------------------------

5、-----------5</p><p>　?。ǘ┮簤焊椎呢撦d分析-------------------------------------------------------5</p><p>　　1．夾緊油缸負載分析------------------------------------------------------6</p><p>　　2．立頭油缸負

6、載分析------------------------------------------------------6</p><p>　　3．左頭油缸負載分析------------------------------------------------------7</p><p>　　4．右頭油缸負載分析-----------------------------------------

7、-------------7</p><p>　　5．定位油缸負載分析------------------------------------------------------8</p><p>　　6．負載圖和速度圖的繪制--------------------------------------------------8</p><p>　?。ㄈ┮簤焊字饕獏?/p>

8、數的確定---------------------------------------------------10</p><p>　　1．立頭油缸的主要參數----------------------------------------------------10</p><p>　　2．左頭油缸的主要參數-----------------------------------------

9、-----------11</p><p>　　3．右頭油缸的主要參數----------------------------------------------------13</p><p>　　4．定位油缸的主要參數----------------------------------------------------14</p><p>　　5．夾緊油缸的主

10、要參數----------------------------------------------------15</p><p>　?。ㄋ模┮簤合到y圖的擬訂-------------------------------------------------------15</p><p>　　1．液壓回路的選擇----------------------------------------

11、----------------16</p><p>　　2．立臥三面鏜床液壓系統原理圖--------------------------------------------16</p><p>　　3．電磁鐵動作順序表------------------------------------------------------17</p><p>　?。ㄎ澹┮簤涸?/p>

12、件的選擇---------------------------------------------------------18</p><p>　　1．確定液壓泵的型號及電動機功率 -----------------------------------------18</p><p>　　2．選擇閥類元件及輔助元件--------------------------------------

13、----------18</p><p>　　3．其他輔助元件及液壓油液------------------------------------------------19</p><p>　　（六）液壓系統的性能驗算-----------------------------------------------------20</p><p>　　1．油液溫升驗算-

14、---------------------------------------------------------20</p><p>　　2．驗算系統壓力損失------------------------------------------------------20</p><p>　　參考文獻---------------------------------------------

15、---------------------- 20</p><p>　　立臥三面鏜床液壓系統設計</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　為了滿足機床對液壓系統的工作要求，液壓系統中采用雙泵供油、多缸動作互不干擾回路，綜合考慮選用液壓元件、管件、標準緊固件，及電動機、油箱等。同時在設計液壓站時考慮到結構上的合理布置，以便于

16、安裝與維護。繪制液壓站裝配圖時，應用CAD軟件進行操作。</p><p>　　鏜床液壓系統設計，被加工零件是缸體，機床循環(huán)時間為5分鐘，機床要完成的動作為：裝入工件，按啟動按鈕，油泵工作，定位夾緊后，右頭鏜桿快進，工進，同時立頭和左頭快進，工進、快退到原位，右頭工進后，慢退20,快退300,夾緊松開，同時定位缸復位，卸工件，一個循環(huán)完成。各頭能單獨調整，先定位，后夾緊，工件不夾緊時不能工作。本設計中共有六個油缸，

17、分別為兩個夾緊油缸，立頭油缸、左頭油缸、右頭油缸、定位油缸各一個。</p><p>　　在鏜床液壓系統設計時，首先要明確鏜床對液壓系統要求，對液壓系統的工作進行分析，擬定液壓系統原理圖，并計算和合理選擇液壓元件，其目的是為了選擇液壓泵、控制閥、液壓輔件等。</p><p>　　立臥三面鏜床液壓系統設計</p><p>　　（一）明確對鏜床液壓系統設計要求及工作環(huán)境&

18、lt;/p><p>　　鏜床液壓系統的動作和性能要求主要有：運動方式、行程、速度范圍、負載條件、運動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步等等。對于工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。所設計鏜床液壓系統不僅能滿足“定位—夾緊—快進—工進—快退—停止”工作循環(huán)要求，還要有較高的可靠性、良好的空間布置。為了實現上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度，采用行程開關及電磁換向閥實現順序動作。擬采

19、用液壓缸作為執(zhí)行元件。</p><p>　　二）液壓缸的負載分析</p><p>　　取靜摩擦系數為fs=0.2 動摩擦系數為fd=0.1 取移動件重G=4900N 液壓缸的機械效率取ηm=0.9</p><p>　　1．夾緊油缸負載分析</p><p>　　⑴ 工作負載FL： FL= 3700N</p><

20、;p>　?、旗o摩擦阻力FS： FS= fs*FN = 0.2×4900N=980N</p><p>　　⑶動摩擦阻力Fd： Fd= fd*FN = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負載Fa △v取0.045m/s △t取0.5s</p><p>　　Fa=ma=﹙G/g﹚

21、15;﹙△v/△t﹚=﹙4900/9.8﹚×﹙0.045/0.5﹚N=45N</p><p>　　2．立頭油缸負載分析</p><p>　　取滑臺的重量為1000N</p><p>　?、?工作負載FL： FL= 13000N</p><p>　?、?靜摩擦阻力FS： FS= fs﹙G+ Fn﹚=0.2×

22、;﹙4900+1000﹚N=1180N</p><p>　?、莿幽Σ磷枇d： Fd= fd﹙G+ Fn﹚= 0.1×﹙4900+1000﹚=590N</p><p>　?、?慣性負載Fa △v取0.045m/s △t取0.5s</p><p>　　Fa= ma=﹙G/g﹚×﹙△v/△t﹚=﹙4900/9.8﹚

23、15;﹙0.045/0.5﹚N=45N</p><p>　　立頭油缸在各工作階段的負載表如表1 </p><p>　　表1 立頭油缸在各工作階段的負載值</p><p>　　3．左頭油缸負載分析</p><p>　?、?工作負載FL： FL= 18000N</p><p>　　⑵靜摩擦阻力FS：

24、 FS= fs*FN = 0.2×4900N=980N</p><p>　?、莿幽Σ磷枇d： Fd= fd*FN = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負載Fa △v取0.055m/s △t取0.5s</p><p>　　Fa=ma=﹙G/g﹚×﹙△v/△t﹚=﹙4900/9.8﹚&

25、#215;﹙0.055/0.5﹚N=55N</p><p>　　左頭油缸在各工作階段的負載表如表2</p><p>　　表2 左頭油缸在各工作階段的負載值</p><p>　　4．右頭油缸負載分析</p><p>　?、?工作負載FL： FL= 28000N</p><p>　?、旗o摩擦阻力FS：

26、 FS= fs*FN = 0.2×4900N=980N</p><p>　　⑶動摩擦阻力Fd： Fd= fd*FN = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負載Fa △v取0.1m/s △t取0.2s</p><p>　　Fa=ma=﹙G/g﹚×﹙△v/△t﹚=﹙4900/9.8﹚&

27、#215;﹙0.1/0.2﹚N=250N</p><p>　　右頭油缸在各工作階段的負載表如表3</p><p>　　表3 右頭油缸在各工作階段的負載值</p><p>　　5．定位油缸負載分析</p><p>　?、?工作負載FL： FL= 3500N</p><p>　?、旗o摩擦阻力FS：

28、 FS= fs*FN = 0.2×4900N=980N</p><p>　?、莿幽Σ磷枇d： Fd= fd*FN = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負載Fa △v取0.045m/s △t取0.5s</p><p>　　Fa=ma=﹙G/g﹚×﹙△v/△t﹚=﹙4900/9.8﹚

29、×﹙0.045/0.5﹚N=45N</p><p>　　6．負載圖和速度圖的繪制</p><p>　　負載圖按上面的數據繪制，速度圖按立頭油缸v1=v3=0.045m/s，v2=0.0004m/s, 左頭油缸v1=v3=0.055m/s，v2=0.0004m/s右頭油缸v1=v3=0.1m/s,v2=0.0008m/s</p><p>　　圖1 立頭油缸

30、速度、負載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　圖2 左頭油缸 速度、負載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　圖3 右頭油缸 速度 負載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　由以上圖可以看出，油缸在快進和快退時速度是一樣;工進時所受負載最大，速度在整個過程中最小，保證運動平穩(wěn)。</p><p>　?。ㄈ┮簤焊字饕獏档?/p>

31、確定</p><p>　　液壓缸選用單桿式，并在快進時作差動連接。此時液壓缸無桿腔工作面積A1應為有桿腔工作面積A2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關系為d=0.707D。液壓缸的機械效率取ηm=0.9。</p><p>　　1．立頭油缸的主要參數</p><p>　　查看《液壓與氣壓傳動》，取工作壓力P1=2.5MP.在鏜孔加工時，立頭油缸回油路上必須具有背壓

32、P2,以防孔被鏜通時滑臺突然前沖,可取P2=0.6MP。由工進時的推力計算液壓缸面積=A1P1-A2P2=A1-()P2，立頭油缸無桿腔的有效面積 A1===65.95×10m，立頭油缸內徑 D===0.092, 查《液壓工程手冊》P722取標準值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取標準值d=80mm,則液壓缸實際有效面積</p><p>　　A1=D==95cm,A2===44.7c

33、m,A=A1-A2= 50.3cm</p><p>　　快進時立頭油缸雖作差動連接,但由于油管中有壓降△p的存在,有桿腔的壓力必須大于無桿腔,估算時可取△p=0.5MP,并注意到啟動瞬間立頭油缸尚未移動，此時 另外取快退時的回油壓力損失為0.5MP。</p><p>　　根據D和d值，可估算液壓缸在各個階段中的壓力、流量和功率，如表4所示</p><p>　　表4

34、 立頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　2．左頭油缸的主要參數 </p><p>　　查看《液壓與氣壓傳動》，取工作壓力p=3.5MP。取p2=0.6MP，由= =得，左頭油缸無桿腔的有效面積A1===64×10m，左頭油缸內徑 D===0.0638m</p><p>　　查《液壓工程手冊》取標準值D=100mm,d=70mm,求

35、得液壓缸兩腔實際有效面積</p><p>　　A1=D==78.54cm,A2===40.06cm,A=A1-A2= 38.48cm</p><p>　　和立頭油缸分析一樣快進時立頭油缸雖作差動連接,但由于油管中有壓降△p的存在,有桿腔的壓力必須大于無桿腔,左頭油缸啟動瞬間取，快進時取△p= 0.5MP,快退時的回油壓力損失為0.5MP。</p><p>　　左頭油

36、缸快進和快退時的速度V1=v3=55mm/s,工進時的速度V2=0.0009m/s</p><p>　　根據上述D和d值，可估算液壓缸在各個階段中的壓力、流量和功率，如表5所示</p><p>　　表5 左頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　3．右頭油缸的主要參數</p><p>　　查看《液壓與氣壓傳動》，取工

37、作壓力p1=4MP。取p2=0.8，啟動瞬間取，快進時取△p=0.5MP，快退時取△p=0.5MP。</p><p>　　由公式= =得，右頭油缸無桿腔的有效面積A1===88×10m，右頭油缸內徑 D===10.59cm</p><p>　　查《液壓工程手冊》取標準值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取標準值d=80mm,</p><p>

38、;　　A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm</p><p>　　根據上述D和d值，可估算液壓缸在各個階段中的壓力、流量和功率，如表6所示</p><p>　　表6 右頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　4．定位油缸的主要參數</p><p>　　由教材《液壓與氣壓傳動》選得定

39、位缸的工作壓力p1=1MP，取0.5MP。由=-（）得，=（）/（-）</p><p>　　A= =5.19m,D===8.13m</p><p>　　查《液壓工程手冊》得D=80mm,d=0.707D=56.56mm,取標準值d=56mm，由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積=D==50.24cm,A===25.62cm。定位時背壓p=0.5MP,p=(F+pA)/A=(3500+0.5&l

40、t;/p><p>　　=0.95MP,定位時取v=0.01m/s,=50.24=5.024m, =0.95=47.728W</p><p>　　選得定位缸的工作壓力p1=1MP，取0.5MP。由=-（）得，=（）/（-）</p><p>　　A= =5.19m,D===8.13m</p><p>　　查《液壓工程手冊》得D=80mm,d=0.

41、707D=56.56mm,取標準值d=56mm，由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積=D==50.24cm,A===25.62cm</p><p>　　定位時背壓（p=0.5MP）</p><p>　　p=(F+pA)/A=(3500+0.5 =0.95MP</p><p>　　定位時取v=0.01m/s</p><p>　　=50.24=5.0

42、24m =0.95=47.728W</p><p>　　5．夾緊油缸的主要參數</p><p>　　由于夾緊油缸與定位油缸的工作負載基本一樣，查得工作壓力p、背壓p一樣，同樣地 D=80mm d=56mm = 50.24cm = 25.62</p><p><b>　　夾緊 </b></p><p&

43、gt;　　=(3700+0.5=0.99MP</p><p>　　夾緊時?。╲=0.01m/s）</p><p>　　q=Av=50.24=5.024m</p><p>　　P=pq=0.99=49.74W</p><p>　　（四）液壓系統圖的擬訂</p><p><b>　　1．液壓回路的選擇</b

44、></p><p>　?。?）調速回路和動力源</p><p>　　立臥三面鏜床液壓系統的功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，可采用進口節(jié)流的調速形式。為了解決調速回路在孔鏜通時的滑臺突然前沖現象，回油路上設置背壓閥。為防止多缸動作干擾，采用多缸快慢速互不干擾回路，采用雙泵供油。</p><p><b>　?。?）油路循環(huán)方式</b>

45、</p><p>　　液壓系統選用了節(jié)流閥調速的方式，系統中的油液的循環(huán)是開式的。</p><p>　?。?）換向與速度換接回路</p><p>　　本機床快進快退速度較大，為保證換向平穩(wěn)，左右頭和立頭油缸在快進時為差動連接。</p><p><b>　?。?）壓力控制回路</b></p><p>

46、;　　在泵出口并聯電磁溢流閥，實現系統的定壓溢流，同時在該溢流閥的遠程控制口連接一個二位二通電磁換向閥，便于一個工作循環(huán)結束后，等待裝卸工件時，液壓泵卸載。</p><p>　　為了保證夾緊力可靠，且能單獨調節(jié)，在支路上串接減壓閥和單向閥。</p><p>　　為了解決先定向后夾緊的問題，在進入夾緊缸的油路上接單向順序閥來控制，只有當定位缸達到和超過順序閥的調節(jié)壓力時，夾緊缸才動作。<

47、;/p><p>　　為了保證工件確已夾緊后左右頭和立頭油缸才能動作，在夾緊缸進口處裝一個壓力繼電器，只有當夾緊壓力達到壓力繼電器的調節(jié)壓力時，才能發(fā)出信號，使進給缸油路的二位五通電磁換向閥通電，左右頭和立頭油缸才開始工進。</p><p>　　將各典型回路進行合并、整理，增加必要的元件，構成了一個液壓系統，這個系統基本上實現了結構簡單，工作安全可靠、動作平穩(wěn)、效率高、調整和維護保養(yǎng)方便的功能。

48、</p><p>　　2．立臥三面鏜床液壓系統原理圖</p><p>　　3．電磁鐵動作順序表</p><p>　　表7 電磁鐵動作順序</p><p><b>　　五）液壓元件的選擇</b></p><p>　　1． 確定液壓泵的型號及電動機功率</p><p>

49、　　液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為3.73MP，此時液壓缸的輸入流量較小，泵至缸的進油路壓力損失估算取為△p=0.8MP,限壓溢流閥整壓壓（電磁溢流閥）力應比系統最大工作壓力高出0.5MP，則小流量泵的最大工作壓力應為P=（3.73+0.8+0.5）MP=5.03MP。</p><p>　　大流量泵是在快進（快退）運動時才向液壓缸輸油的，快進（快退）時液壓缸中的工作壓力比快退時大，如取進油路的壓力損失為0.

50、5MP，則大流量泵的最高工作壓力為</p><p>　　=（1.25+0.5）MP=1.75MP</p><p>　　兩個液壓泵同時向系統供油時，若回路中的泄露按10﹪計算，則兩個泵的總流量應為</p><p>　　Q==60×1.1×5.03×10 L/min =33.20L/min,</p><p>　　由于

51、溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需流量為2.41L/min，所以高壓小流量泵的輸出流量不得少于5.41L/min。</p><p>　　根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，最后確定選取YB-6.3/32型雙聯葉片泵，其額定壓力為6.3MP，取雙聯葉片泵的總效率為ηp=0.75，則驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（5.03MP）和輸出流量（當電動機轉速為1440r/min）</p>

52、;<p>　　Q=Q1+Q2=V1nη+V2nηv2=6.3×1440×0.85+32×1440×0.92=50.11L/min</p><p>　　求出= ==5.6×10W </p><p>　　由《液壓設計與使用》 查得電動機的型號為Y132M-4，功率為7.5KW，額定轉速為1440r/min。</p>

53、<p>　　2．選擇閥類元件及輔助元件</p><p>　　根據系統的工作壓力和通過各個閥類元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表8</p><p>　　3．其他輔助元件及液壓油液</p><p><b>　?。?）油管</b></p><p>　　各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進、

54、出油管則按集成閥的多聯底板上的連接口尺寸決定。</p><p><b>　?。?）油箱</b></p><p>　　油箱容積按V=ξq 估算，對于一般低壓系統，油箱的容量一般取泵流量的3～5倍，本題取4倍，當取ξ=4時，算得液壓系統中的油箱容量為 V=ξq =4×(6.3+32)=153.2L 由于油箱一般為了散熱等原因而不能放滿，故 Vp= V =22

55、9.8L</p><p>　?。┮簤合到y的性能驗算</p><p><b>　　1．油液溫升驗算</b></p><p>　　從液壓設計任務書中可看出，左頭工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達66.67%，所以系統發(fā)熱和油液溫升可用左頭工進時的情況來計算。</p><p>　　工進時液壓缸的有效功率為P=pq=Fv=

56、20544.440.0004=8.22W</p><p>　　這時大流量液壓泵經過溢流閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個泵的總輸出功率為P1===0.6047KW</p><p>　　由此求得液壓系統的發(fā)熱量為=P1-Pe=(0.6047-0.00822)KW=0.5988KW,按式求得油液溫升近似值T15.089 0C</p><p>　　查得《液壓與氣壓傳動

57、》可知，此溫升值沒有超過允許范圍，所以該液壓系統不必設置冷卻器。</p><p>　　2．驗算系統壓力損失</p><p>　　由于系統的具體管道布置尚未具體確定,整個系統的壓力損失無法全面估算。所以只能估算閥類元件的壓力損失，待設計好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。本設計鏜床液壓系統為小型液壓系統，管路的壓力損失很小，可以不考慮。</p><p>

58、<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]液壓與氣壓傳動 楊慧敏 西北工業(yè)大學出版社 2009-8</p><p>　　[2]液壓傳動（第三版）丁樹模、丁問司 機械工業(yè)出版社 2009-6</p><p>　　[3]液壓傳動設計指南 張利平 化學工業(yè)出版社 2009-7</p><p>　　[4