液壓課程設(shè)計--- 設(shè)計一臺臥式鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　0.摘要.......................................................1</p><p>　　設(shè)計要求..................................................2</p><p>　　2.負(fù)載

2、與運動分析...........................................2</p><p>　　2.1負(fù)載分析..................................................2</p><p>　　2.2快進(jìn)、工進(jìn)和快退時間......................................3</p><

3、;p>　　2.3液壓缸F-t圖與v-t圖......................................3</p><p>　　3.確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)...................................4</p><p>　　3.1初選液壓缸工作壓力........................................4</p>

4、<p>　　3.2計算液壓缸主要尺寸........................................4</p><p>　　3.3繪制液壓缸工況圖..........................................5</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)的工作原理圖..............................7</p>

5、<p>　　4.1擬定液壓系統(tǒng)原理圖........................................7</p><p>　　4.2原理圖分析................................................8</p><p>　　5.計算和選擇液壓件........................................8&l

6、t;/p><p>　　5.1液壓泵及其驅(qū)動電動機......................................8</p><p>　　5.2閥類元件及輔助元件的選....................................10</p><p>　　6.液壓系統(tǒng)的性能驗算.....................................1

7、0</p><p>　　6.1系統(tǒng)壓力損失驗算..........................................10</p><p>　　6.2系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗算........................................11</p><p>　　課設(shè)總結(jié).....................................

8、.............12</p><p><b>　　0．摘要</b></p><p>　　液壓傳動技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來與微電子、計算技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，機、電、液、氣一體是當(dāng)今機械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為機械制造專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會液壓系統(tǒng)的設(shè)計，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原

9、理的方法，掌握液壓元件的作用與選型是十分必要的。</p><p>　　液壓傳動在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了廣泛的應(yīng)用，但是各部門采用液壓傳動的出發(fā)點不盡相同：例如，工程機械、壓力機械采用液壓傳動的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡單、輸出力大；航空工業(yè)采用液壓傳動的主要原因取其重量輕、體積?。粰C床上采用液壓傳動的主要原因則是取其在工作過程中能無級變速，易于實現(xiàn)自動化，能實現(xiàn)換向頻繁的往復(fù)運動等優(yōu)點。</p>&l

10、t;p>　　關(guān)鍵詞：鉆孔 組合機床 臥式 動力滑臺 液壓系統(tǒng)</p><p><b>　　1.設(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計一臺臥式鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)，要求完成如下工作循環(huán)式：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。機床的切削力為25000N，工作部件的重量為9800N，快進(jìn)與快退速度均為7m/min，工進(jìn)速度為0.05m/min，快進(jìn)行程為150mm，工進(jìn)行程

11、40mm，加速、減速時間要求不大于0.2s，動力平臺采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1 。要求活塞桿固定，油缸與工作臺連接。設(shè)計該組合機床的液壓傳動系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.負(fù)載與運動分析</b></p><p><b>　　2.1負(fù)載分析</b></p><p>　　（1）工作負(fù)載： =25

12、000N</p><p>　?。?）摩擦負(fù)載： 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力</p><p>　　靜摩擦阻力： = G=1960N</p><p>　　動摩擦阻力：=G=980N</p><p>　　（3）慣性負(fù)載： ==500N</p><p>　　（4）液壓缸在個工作階段的負(fù)載。</p><p&g

13、t;　　設(shè)液壓缸的機械效率 =0.9，得出液壓缸在各個工作階段的負(fù)載和推力，如表1所示。</p><p>　　表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力</p><p>　　2.2快進(jìn)、工進(jìn)和快退時間</p><p><b>　　由下式近似求出</b></p><p>　　快進(jìn)： = =1.3s</p><p>

14、;<b>　　工進(jìn)： ==48s</b></p><p>　　快退：==1.6stu</p><p>　　2.3液壓缸F-t圖與v-t圖</p><p>　　3.確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)</p><p>　　3.1初選液壓缸工作壓力</p><p>　　所設(shè)計的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大，在其他情況負(fù)載

15、都不太高，參考表2和表3，初選液壓缸的工作壓力=4MPa。</p><p>　　3.2計算液壓缸主要尺寸</p><p>　　鑒于動力滑臺快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞式差動液壓缸（A1=2A2），快進(jìn)時液壓缸差動連接。工進(jìn)時為防止鉆通時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表4選此背壓為=0.6MPa。</p><p><b&g

16、t;　　由式 = </b></p><p>　　由工進(jìn)的推力計算液壓缸無桿腔</p><p>　　== =7.8</p><p>　　則液壓缸內(nèi)徑 D==m=0.0997m=99.7mm</p><p>　　按GB/T2348-1993圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值D=100mm</p><p>　

17、　參考表5及表6得活塞桿直徑d0.71D=71mm ，按GB/T2348-1993圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值d=70mm</p><p>　　由此球的液壓缸兩端的實際有效面積為</p><p><b>　　===</b></p><p><b>　　===</b></p><p>　　3.3繪制液壓缸工況圖&

18、lt;/p><p>　　根據(jù)計算出的液壓缸尺寸，可算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率值，如表7所列，并據(jù)此繪出液壓缸工況圖，如圖3所示。</p><p>　　表7液壓缸在各階段的壓、流量和功率值</p><p>　　注：為液壓缸差動連接時，回油口之間的損失取=0.5MPa</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)的工作原理圖</p>

19、<p>　　4.1擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　4.2原理圖分析：</b></p><p>　　為了保證快進(jìn)快退速度相等，并減小液壓泵的流量規(guī)格，擬選用差動連接回路。</p><p>　　快進(jìn)：按下啟動按鈕，三位五通電液換向閥2 1YA通電，左位進(jìn)入工作狀態(tài)，這時的主油路是：</p><p&g

20、t;　　進(jìn)油路：濾油器11→液壓泵1→電液換向閥2的P口到A口→行程閥3→液壓缸右腔</p><p>　　回油路：液壓缸左腔→電液換向閥2的B口到T1口→單向閥6→行程閥3→液壓缸右腔</p><p>　　這時形成差動連接回路。因為快進(jìn)時，滑臺載荷較小，同時進(jìn)油可以經(jīng)過閥3直通油缸右腔，系統(tǒng)中壓力較低，所以液壓泵1輸出流量大，動力滑臺快速前進(jìn)實現(xiàn)快進(jìn)。</p><p&g

21、t;　?、诠みM(jìn)：在快速行程結(jié)束時，滑臺上的擋鐵壓下行程閥3，行程閥上位工作，使通過行程閥3的油路斷開，電磁鐵1YA繼續(xù)通電，電液換向閥2左位仍在工作，油路必須經(jīng)調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸右腔，與此同時，系統(tǒng)壓力升高，將液控順序閥8打開，并關(guān)閉單向閥6，使液壓缸實現(xiàn)差動連接的油路切斷，回油經(jīng)背壓閥7和順序閥8回到油箱，這時的主油路： </p><p>　　進(jìn)油路：濾油器11→液壓泵1→電液動換向閥2的P口到A口→調(diào)速閥4→

22、液壓缸右腔</p><p>　　回油路：液壓缸左腔→電液換向閥2的B口到T1口→背壓閥7→順序閥8→油箱</p><p>　　③死擋鐵停留：當(dāng)動力滑臺工作進(jìn)給終了碰上死擋鐵臺，液壓缸停止不動，系統(tǒng)的壓力進(jìn)一步升高，達(dá)到壓力繼電器14的調(diào)定壓力值時，經(jīng)過時間繼電器的延時，再發(fā)出電信號，使滑臺退回。</p><p>　?、芸焱耍簳r間繼電器發(fā)出信號后，2YA通電，1YA關(guān)

23、電。電液換向閥2右位工作，這時的主油路是：</p><p>　　進(jìn)油路：濾油器11→液壓泵1→電液換向閥2的P口到B口→液壓缸左腔</p><p>　　回油路：液壓缸右腔→單向閥5→電液換向閥2的A口到T2口→單向閥13→油箱</p><p>　　⑤原位停止：當(dāng)動力滑臺退回到原始位置時，擋塊壓下行開關(guān)，這時1YA，2YA都斷電，電液換向閥2處于中位，動力滑臺停止運動

24、。</p><p>　　5.計算和選擇液壓件</p><p>　　5.1液壓泵及其驅(qū)動電動機</p><p>　?。?）計算液壓泵的最大工作壓力</p><p>　　小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時都向液壓缸供油，由表可知，液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，最大工作壓力為=3.98MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失，考慮到壓力繼電

25、器的可靠動作要求，則小流量的最高工作壓力估算為：</p><p>　　+=（3.98+0.6+0.5）MPa=5.08MPa</p><p>　　大流量泵只在快進(jìn)和快退時向液壓缸供油，由表7可見，快退時液壓缸的工作壓力為=1.59MPa，比快進(jìn)時大?？紤]到快退時進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失=0.3MPa，則大流量的最高工作壓力估算為</p&g

26、t;<p><b>　　+=1.89MPa</b></p><p>　?。?）計算液壓泵的流量</p><p>　　由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為，若取回路泄漏系數(shù)K=1.2，則 泵的總流量為</p><p><b>　　===</b></p><p>　　由于溢流閥的最小穩(wěn)

27、定溢流量為2，工進(jìn)時輸入液壓缸的流量為0.39，所以小流量液壓泵的最小流量為2.4，大流量液壓泵的最小流量為28.8。 </p><p>　　（3）確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱液壓泵產(chǎn)品手冊，現(xiàn)選用YB1-40/6.3型雙聯(lián)液片泵，泵的額定壓力為=6.3 Mpa，小泵排量為V1=6.3mL/r,大泵排量為V2=40 mL/r;泵的

28、額定轉(zhuǎn)速為n=960r/min,容積效率為v=0.9，總效率p=0.8。推算的小泵和大泵的額定流量分別為：</p><p>　　qp1=V1nv=6.39600.9=5.44L/min</p><p>　　qp2=V2nv=409600.9=34.56L/min</p><p>　　雙泵流量為qp=qp1+qo2=5.44+34.56=40L/min</p&g

29、t;<p>　　由工況圖可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，取泵的總效率為=0.80，則所需驅(qū)動電動機功率為：</p><p>　　===1.575KW </p><p>　　查電動機手冊選Y112M-6-B3型臥式三相異步電動機，其額定功率為2.2Kw，轉(zhuǎn)速為940r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，小泵和大泵的實際輸出流量分別為5.33L/min和33.84L/min；雙泵總流量

30、為39.17L/min；工進(jìn)時的溢流量為5.33-0.5=4.83L/min,仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。</p><p>　　5.2閥類元件及輔助元件的選擇</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格，下表為選擇元件的一種方案。</p><p>　　表8 液壓元件的選擇</p><

31、;p>　　6.液壓系統(tǒng)的性能驗算</p><p>　　6.1系統(tǒng)壓力損失驗算</p><p>　　管道直徑按選定的液壓元件接口尺寸確定為d=18mm,進(jìn)、回油管長均取l=2m油液的運動粘度取v=1 ,油液密度取ρ =900kg/m3。</p><p>　　工作循環(huán)中進(jìn)、回油管中通過的最大流量q=83.2L/min,由此計算雷諾數(shù)，得</p>&l

32、t;p>　　Re=vd/V=4q/πdv =981<2300</p><p>　　由此可推出各工況下的進(jìn)、回油路中的液流均為層流。</p><p><b>　　管中流速為</b></p><p>　　V=q/πd2/4=5.45m/s</p><p><b>　　因此沿程壓力損失為</b>

33、;</p><p>　　?pf=75/Rel/dρv2/2=0.1Mp</p><p>　　在管路具體結(jié)構(gòu)沒有確定時，管路局部損失?pr=?ps(q/qs)2</p><p>　　式中：q為閥的實際流量；qs為閥的額定流量(從產(chǎn)品手冊中查得)；?ps為閥在額定流量下的壓力損失（從產(chǎn)品手冊中查得）。</p><p>　　根據(jù)以上公式計算出各個工

34、況下的進(jìn)、回油管路的壓力損失，計算結(jié)果均小于估取值，不會使系統(tǒng)工作壓力高于系統(tǒng)的最高壓力。</p><p>　　6.2系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗算</p><p>　　液壓系統(tǒng)工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例打94%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和溫升可用工進(jìn)時的數(shù)值來計算。</p><p><b>　　工進(jìn)時的回路效率</b></p><p>

35、;　　η 1=p1q1/ (Pp1*qp1+Pp2*qp2)=0.067</p><p>　　其中，大流量泵的工作壓力Pp2就是此泵通過順序閥8卸荷時所產(chǎn)生的壓力損失，因此其數(shù)值為：</p><p>　　Pp2=0.3（33.84/63)2=0.087Mp</p><p>　　前面已經(jīng)取雙聯(lián)液壓泵的總效率=0.8，現(xiàn)取液壓缸的總效率為m=0.95，則可算得本液壓系統(tǒng)

36、的效率為：</p><p>　　=0.75*0.067*0.95=0.048</p><p>　　可見工進(jìn)時液壓系統(tǒng)效率很低，這主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。工進(jìn)工況液壓泵的輸入功率為：</p><p>　　Pi=（Pp1*qp1+Pp2*qp2)/=611.24W</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計算式（9-24）可得工進(jìn)階段的發(fā)

37、熱功率為:</p><p>　　Q=Pi*(1-η )=611.24*(1-0.048)=581.90W</p><p>　　當(dāng)油箱的高、寬、長比例在1:1:1到1:2:3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%時，油箱散熱面積近似為</p><p>　　式中 V—油箱有效容積（）;</p><p><b>　　A—散熱面積（）。&l

38、t;/b></p><p>　　取油箱有效容積為0.4，散熱系數(shù)K為15W/㎡·℃</p><p>　　算得系統(tǒng)溫升為：T=Q/KA=10.7℃</p><p>　　設(shè)機床工作環(huán)境溫度t=25℃，加上此溫升后有t=25+10.7=35.7℃，在正常工作溫度內(nèi)，符合要求。</p><p><b>　　7.課設(shè)總結(jié)&l

39、t;/b></p><p>　　本次課程設(shè)計時間一周雖然略顯得倉促一些，但是通過本次每天都過得很充實的課程設(shè)計，自己還是受益匪淺，從中學(xué)到了很多東西。</p><p>　　這次課程設(shè)計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手，但在老師的耐心指導(dǎo)，和小組同學(xué)的共同努力下，我還是順利完成了本次課設(shè)。通過本次課設(shè)，使自己學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不

40、到的東西，鍛煉了自己的設(shè)計能力，以及查閱有用資料整合知識的能力，使我深刻的認(rèn)識到自己在課堂上學(xué)的知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，必須加強理論聯(lián)系實際的能力，提高自己的動手能力。在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會繼續(xù)好好學(xué)習(xí)，豐富自己的知識，全面提高自己，使自己成為一個綜合素質(zhì)過硬的當(dāng)代大學(xué)生。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　謝群，崔廣臣，王健等主編.液壓與