液壓與氣壓傳動課程設計--設計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng)

1、<p>　　液壓與氣壓傳動課程設計</p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設計題目 設計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng) </p><p>　　2011年11月22日</p><p><b>　　機械電子工程系</b></p>

2、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　液壓課程設計任務---------------3</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設計與計算------------4</p><p>　　擬訂液壓系統(tǒng)原理圖--------------5</p><p>　　確定執(zhí)行元件主要參數------------

3、7</p><p>　　確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率及型號----------------------------------9</p><p>　　驗算液壓系統(tǒng)性能---------------10</p><p>　　參考書目-----------------------14</p><p>　　一 液壓課程設計任務書</p>

4、<p><b>　?。ㄒ唬┰O計題目：</b></p><p>　　設計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng)，其工作循環(huán)為定位——夾緊——快進——工進——死檔鐵停留——快退——停止——拔銷松開等自動循環(huán)，采用平導軌，主要性能參數見下表。</p><p><b>　　設 計 內 容</b></p><p><b>　　

5、液壓傳動方案的分析</b></p><p><b>　　液壓原理圖的擬定</b></p><p>　　主要液壓元件的設計計算（例油缸）和液壓元件，輔助裝置的選擇。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的驗算。</b></p><p><b>　　繪制液壓系統(tǒng)圖。</b&g

6、t;</p><p>　　編寫設計計算說明書一份。</p><p>　　二 液壓系統(tǒng)的設計與計算</p><p><b>　　1 進行工況分析</b></p><p>　　液壓缸負載主要包括：切削阻力，慣性阻力，重力，密封阻力和背壓閥阻力等。</p><p>　　切削阻力Fw=30350N<

7、;/p><p>　　摩擦阻力F靜, F動 F靜=G×fs=1350×0.2=270N F動=G×fd=1350×0.1=135N</p><p>　　式中：G——運動部件作用在導軌上的法向力</p><p>　　Fs——靜摩擦系數 Fd-------動摩擦系數</p><p>　　慣性阻

8、力 F慣=(G/g)·(△v/△t)=(1350×5)/(10×0.3×60)=37.5N 式中：G——運動部件重力 g——重力加速度</p><p>　　△v——在t時間內變化值 △t——啟動時間</p><p><b>　　計算工作流程負載：</b></p><p>　　2

9、 繪制液壓缸的負載圖和速度圖</p><p>　　根據上表數值繪制液壓缸的負載圖和轉速圖。這樣便于計算和分析液壓系統(tǒng)。液壓缸的負載圖和轉速圖如下；</p><p>　　三 .擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 </p><p><b>　　調速回路的選擇</b></p><p>　　根據液壓系統(tǒng)要求是進給速度平穩(wěn)，孔鉆透時不前沖，可選用

10、調速閥的進口節(jié)流調速回路，出口加背壓。</p><p><b>　　快速回路的選擇</b></p><p>　　根據設計要求，可以選擇差動連接回路。</p><p>　　速度換接回路的選擇 </p><p>　　本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結構簡單、調節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易，但速度換接的平穩(wěn)型

11、較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。</p><p><b>　　換向回路的選擇</b></p><p>　　由速度圖可知，快進時流量不大，運動部件的重量也較小，在換向方面又無特殊要求，所以可選擇電磁閥控制的換向回路。</p><p><b>　　油源方式的選擇：</b></p>

12、<p>　　由設計要求可知，工進時負載大速度較低，而快進、快退時負載較小，速 度較高。為節(jié)約能源減少發(fā)熱。油源宜采用雙泵供油或變量泵供油。選用雙泵供油方式，在快進、快退時，雙泵同時向系統(tǒng)供油，當轉為共進時，大流量泵通過順序閥卸荷，小流量泵單獨向系統(tǒng)供油，小泵的供油壓力由溢流閥來調定。若采用限壓變量泵葉片泵油源，此油源無溢流損失，一般可不裝溢流閥，但有時為了保證液壓安全，仍可在泵的出口處并聯(lián)一個溢流閥起安全作用。</p&

13、gt;<p>　　6 液壓基本回路的組成</p><p>　　將已選擇的液壓回路，組成符合設計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖。此原理圖除應用了回路原有的元件外，又增加了液壓順序閥和單向閥等，其目的是防止回路間干擾及連鎖反應。</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示：</p><p>　　濾油器 2雙聯(lián)葉片泵 3、外控順序閥 4、單向閥

14、 5、溢流閥 6、電液換向閥 7、單向行程調速閥 8、壓力繼電器 9、主液壓缸 10、二位三通電磁換向閥 11、背壓閥 12、二位四通電磁閥 13、單向節(jié)流閥 14 夾緊缸</p><p>　　四．確定執(zhí)行元件主要參數</p><p><b>　　1．工作壓力的確定</b></p><p>　　工作壓力可根據負載大小及設備類型來初步確定

15、，根據工進負載F工=30485N,選P1=4MPa。為防止加工結束動力頭突然前沖, 設回油有背壓閥或調速閥，取背壓P2=0.5 MPa。</p><p>　　2．確定液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d</p><p><b>　　主壓缸：</b></p><p>　　F=AP=π/4D²P?-π/4（D²-d²）P?&l

16、t;/p><p>　　=π/4D²（P?-0.51P?）</p><p>　　D=

17、 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　=101.83×m=101.83mm</p><p>　　d=0.7D=101.83×0.7=71.28mm</p><p>　　圓整值：主缸內徑為125mm活

18、塞桿取80 mm。</p><p>　　3 確定液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d</p><p>　　夾緊缸：根據題意，由兩夾緊缸提供夾緊力。</p><p>　　F夾=10350/2=5175N 取進油腔壓力P?=2.0MPa P?=0</p><p>　　D==0.0574m=57.4mm。</p><p>

19、　　d=0.7D=0.7×57.4=40.18mm</p><p>　　圓整值：夾緊缸內徑為63mm活塞桿取45mm。</p><p>　　4 計算各液壓缸所需流量：</p><p>　　q快進=π/4d²v快進=π/4×（8×10-2）×5m³/min=25.12L/min（此時為差動連接）</p

20、><p>　　q工進=π/4D²v工進=π/4×0.125²×0.5m³/min=6.13L/min（按最大工進速度計算）</p><p>　　q快退=π/4(D-d)v快退=π/4×（0.125²-0.08²）×5m³/min=36.2L/min </p><p>　　

21、q夾緊=π/4D²v夾緊=π/4×0.063 ²×20×10-3×60m³/min=3.74L/min</p><p>　　5 校驗最小穩(wěn)定流量： </p><p>　　qwen== m ³/min=1.226L/min</p><p>　　查手冊得調速閥最小穩(wěn)定流量為0.05L/m

22、in，可滿足要求</p><p>　　6 液壓缸的結構：</p><p><b>　　明細見下表：</b></p><p>　　五. 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率及型號</p><p><b>　　計算液壓泵的壓力</b></p><p>　　Pp=P ?+∑Δp=（4+0

23、.5）MPa=4.5MPa（進油管上∑Δp取0.5MPa）</p><p>　　Pmax=1.25 Pp=5.6MPa</p><p><b>　　計算液壓泵的流量</b></p><p>　　qp=K（∑q）max=1.2×36.2L/min=43.44L/min</p><p>　　（∑q）max指同時動作

24、的油缸所需流量的最大值，在加溢流閥溢流力量3 L/min：k?指泄漏系數取1.2。</p><p>　　選擇液壓泵規(guī)格和型號</p><p>　　根據Pp為4.5MPa，qp為43.44 L/min查手冊是YBX-40

25、

26、 變量葉片泵。</p><p>　　該泵幾首參數：q=40mL/r，Pn=6.3 MPa，n=960r/min，ηv=0.92，η=0.8，qp=40×960×0.92×10-

27、3L/min=35.3L/min（偏?。?lt;/p><p>　　選定與液壓泵匹配的電動機</p><p>　　a 快進時的功率 快進時的外載為135N，進油路壓力損失為0.3MPa。有 Pp=（135×10-6/0.785×0.082）+0.3=0.32MPa</p><p>　　Pdian=0.32×20/60×0.7=0

28、.15KW</p><p>　　b 工進時的功率 Pgong=4.5×9.4/60×0.7=1KW</p><p>　　電機功率，選用Y2-90S-4型電機，其額定功率為1.1KW</p><p>　　.液壓元件及輔助元件的選擇</p><p>　?。?）液壓元件的選擇 </p><p>　

29、　根據上述流量及壓力計算結果，初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進行選擇。</p><p>　?。?）確定管道尺寸。</p><p>　?、?參照所選液壓元的接口尺寸來確定。</p><p>　?、?也可按管內允許流速來進行計算。</p><p>　　按主油路差動時流量為q=25.12×2=50.24L/min，壓油管

30、允許流速為v=4m/s，則內徑</p><p>　　d=4.6=4.6=16.3mm</p><p>　　吸油管流量q為43.44 L/ min，v取1.5m/s，則d=4.6=4.6=24.75mm</p><p>　　回 油 管 流 量 q 為 43.44L/min，v取1.5m/s，與吸油管尺寸相同，d取圓整值。</p><p>　　六

31、 .驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　1．回路壓力損失驗算</p><p>　　主要驗算液壓缸在各運動階段中的壓力損失。若驗算后與原估算值相差較大，就要進行修改。壓力算出后，可以確定液壓泵各運動階段的輸出壓力機某些元件調整壓力的參考值。</p><p>　　具體計算可將液壓系統(tǒng)按工作階段進行，例如快進，工進，快退等，按這些階段，將管路劃分成各條油流進液壓缸，而后

32、液壓油從液壓缸流回油箱的路線的管路，則每條管路的壓力損失可由下式計算：</p><p>　　式中： ——某工作階段總的壓力損失；</p><p>　　——液壓油沿等徑直管進入液壓缸沿程壓力損失值之和；</p><p>　　——液壓油沿等徑直管從液壓缸流回油箱的沿程壓力損失值之和；</p><p>　　——液壓油進入液壓缸所經過液壓閥以外的各

33、局部的壓力損失值之總和，例如液壓油流進彎頭，變徑等；</p><p>　　——液壓油從液壓缸流回油箱所經過的除液壓閥之外的各個局部壓力損失之總和；</p><p>　　——液壓油進入液壓缸時所經過各閥類元件的局部壓力損失總和；</p><p>　　——液壓油從液壓缸流回油箱所經過各閥類元件局部壓力損失總和；</p><p>　　——液壓油進入

34、液壓缸時液壓缸的面積；</p><p>　　——液壓油流回油箱時液壓缸的面積。</p><p>　　和的計算方法是先用雷諾數判別流態(tài)，然后用相應的壓力損失公式來計算，計算時必須事先知道管長L及管內徑d，由于管長要在液壓配管設計好后才能確定。所以下面只能假設一個數值進行計算。</p><p>　　和是指管路彎管、變徑接頭等，局部壓力損失可按下式：</p>

35、<p>　　式中——局部阻力系數（可由有關液壓傳動設計手冊查得）；</p><p><b>　　——液壓油的密度</b></p><p>　　——液壓油的平均速度</p><p>　　此項計算也要在配管裝置設計好后才能進行。</p><p>　　及是各閥的局部壓力損失，可按下列公式：</p>&

36、lt;p>　　式中——液壓閥產品樣本上列出的額定流量時局部壓力損失；</p><p>　　q ——通過液壓閥的實際流量；</p><p>　　——通過液壓閥的額定流量。</p><p>　　另外若用差動連接快進時，管路總的壓力損失應按下式計算：</p><p>　　式中——AB段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；<

37、;/p><p>　　——BC段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；</p><p>　　——BD段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；</p><p>　　——大腔液壓缸面積；</p><p>　　——小腔液壓缸面積。</p><p>　　現已知該液壓系統(tǒng)的進、回油管長度均為1m，吸油管內徑為，

38、壓油管內徑為，局部壓力損失按進行估算，選用L-HL32液壓油，其油溫為時的運動粘度，油的密度。</p><p>　　液壓泵在各階段的輸出壓力，是限壓變量葉片泵和順序閥調壓時的參考數據，在調壓時應當符合下面要求：</p><p><b>　　其中——限定壓力</b></p><p><b>　　——快進時泵的壓力</b>&l

39、t;/p><p><b>　　——順序閥調定壓力</b></p><p><b>　　——工進時泵的壓力</b></p><p>　　2．液壓系統(tǒng)的溫升驗算</p><p>　　系統(tǒng)在工作中絕大部分時間是處在工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計算溫升。</p><p>　　液壓泵工作狀

40、態(tài)壓力為4.5MPa，流量為6.13 L/min，經計算其輸入功率為pi=1kW=1000W。</p><p>　　液壓缸的最小有效功率為</p><p>　　Po=FV=（30350+135）×0.2/60W=101.6W</p><p>　　系統(tǒng)單位時間內的發(fā)熱量為</p><p>　　Hi=Pi-Po=(1000-101.6)

41、W=898.4W</p><p>　　當油箱的高、寬、長比例在1：1：1到1：2: 3范圍內，且油面高度為油箱高度的80%時，郵箱散熱面積近似為</p><p><b>　　A=6.5</b></p><p>　　式中：V—油箱有效容積，單位為m³；</p><p>　　散熱面積，單位為m³。<

42、/p><p>　　取油箱型號為BEX-250，油箱有效容積V為 0.442m³，散熱系數 K為17W/（m²·℃ ）</p><p>　　t=Hi/KA=898.4/17×6.5 ℃=23.78℃</p><p>　　即在溫升許可范圍（30~35℃）內。若不在允許范圍內，可以通過加大油箱容積或采用強制冷卻的方法來解決。 &l