液壓傳動課程設(shè)計--組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　機械設(shè)備控制技術(shù)</b></p><p>　　課程設(shè)計說明書（論文）</p><p>　　設(shè)計題目： 液壓傳動課程設(shè)計 </p><p>　　所屬學(xué)院： 機械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) &l

2、t;/p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： 5 </p><p>　　班 級： 10數(shù)控技術(shù) </p><p>　　起訖時間： 2011.12.26~2011.12.30 </p>

3、<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書……………………………………………………第3頁</p><p>　　第一章 設(shè)計任務(wù)書………………………………………………第4頁</p><p>　　第二章 液

4、壓系統(tǒng)設(shè)計計算………………………………………第5頁</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　第一章： 設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　第一節(jié)：設(shè)計題目</b></p><p>　　設(shè)計一臺組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)。</p><p>&l

5、t;b>　　第二節(jié)：設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　工作臺要求完成快進——銑削進給—— 快退——停止等自動循環(huán)，工作臺</p><p><b>　　采用平導(dǎo)軌</b></p><p><b>　　第三節(jié)：設(shè)計要求</b></p><p>　　1.機床自動化要求：</p&

6、gt;<p>　　要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實現(xiàn)自動循環(huán)，速度換接無沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負荷。</p><p><b>　　2.完成如下工作：</b></p><p>　?、侔礄C床要求設(shè)計液壓系統(tǒng)，繪出液壓系統(tǒng)圖。</p><p>　?、诖_定滑臺液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p>　?、塾嬎阆?/p>

7、統(tǒng)各參數(shù)，列出電磁鐵動作順序表。</p><p>　　第二章：液壓系統(tǒng)設(shè)計計算</p><p>　　第一節(jié)：負載及運動分析</p><p><b>　　1工作負載</b></p><p>　　負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，

8、這樣需要考慮的力有：切削力、導(dǎo)軌的摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力大小等于動力部件的重力.啟動時只受靜摩擦力,加速時受動摩擦力和慣性力,快進時只受動摩擦力,工進時受切削力和動摩擦力,其中切削力為Ffw=10500N,快退時也只受動摩擦力.</p><p><b>　　2摩擦負載</b></p><p>　　因為臥式放置,所以正壓力即為重力.由靜止開始運動的時候受靜摩擦力,

9、運動的時候受動摩擦力.設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為、動摩擦力為則： </p><p>　　摩擦負載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動摩擦阻力 </b></p><p><b>　　3慣性負載</b></

10、p><p>　　在系統(tǒng)加速的時候受慣性負載 </p><p><b>　　4各工況負載</b></p><p>　　如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并且設(shè)液壓缸的機械效率η=0.96，則液壓缸在各工作階段的總機械負載可以算出，見表1</p><p>　　表1 液壓缸各運動階段負載表</p>&

11、lt;p>　　5快進、工進和快退時間和速度</p><p>　　快進時的行程為l=100mm,整個快進過程可看作速度為v1=4.5m/min的勻速運動,所以快進時間為t=l/v1=100/4.5/100060=1S</p><p>　　工進時的行程為l=100mm,此過程的速度為v2=60～1000mm/min,所以此過程的工進時間t=l/ v2=100/(60～1000) 60=(

12、6~100)s</p><p>　　快退時的行程為l=200mm, 整個快退過程可看作速度為v3=4.5m/min的勻速運動,所以快退時間為t=l/v3=400/4.5/100060=2.67S</p><p>　　第二節(jié)：確定液壓缸參數(shù)</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　參考同類組合機床見表2，初定液壓缸的工

13、作壓力 </p><p>　　表 2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　本題要求動力滑臺的快進 快退速度相等，現(xiàn)采用活

14、塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M時采用差動連接。由于管路中有壓力損失，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1。計算中取兩者之差△P=P2-P1=0.4MPa；同時還要注意到啟動的瞬間活塞尚未移動，此時△P=0Mpa；工進時為了防止在負載突然小時的情況下發(fā)生前沖的現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓因此應(yīng)在回油路上裝有背壓閥。按表3初選背壓pb=5×105Pa。并取無桿腔有效面積A1等于有桿腔有效面積的兩倍，即A1=2A2。另外假設(shè)快退時

15、間的油壓損失為0.5Mpa</p><p>　　表 3 執(zhí)行元件的背壓力</p><p><b>　　液壓缸主要尺寸:</b></p><p>　　A1=F/(P1-1/2pb)=8385.4/(40-1/2×5)×105 =22.4cm2</p><p>　　液壓缸的直徑：D==5.34cm&l

16、t;/p><p>　　由A1=2 A2可知活塞桿的直徑d</p><p>　　d=0.707D=0.707×5.34=3.78cm</p><p>　　按GB/T2348-1993將所計算的D和d分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后可得到：</p><p>　　D=55mm d=40mm</p>&l

17、t;p><b>　　附表 </b></p><p>　　油缸的內(nèi)徑系列參數(shù)（mm）</p><p>　　活塞桿外徑系列參數(shù)（mm）</p><p><b>　　按照標(biāo)準(zhǔn)直徑算出：</b></p><p>　　A1=22.38cm2 A2=12.57cm2</p><

18、p>　　3.計算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率</p><p>　　根據(jù)液壓缸的負載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積可以算出液壓缸工作過程各個階段的壓力、流量和功率。另外計算工進時背壓按=6×105Pa帶入計算公式,快退時背壓按=4×105。差動連接時，液壓缸的回油口到進油口之間的壓力損失△P=4×105Pa而=+△P）</p><p>　　液壓缸

19、所需的實際流量、壓力和功率總結(jié)如表4</p><p>　　表4液壓缸所需的實際流量、壓力和功率</p><p>　?。ㄗ⒁獠顒涌爝M啟動時活塞尚未動作，故可以取△P=0Pa；快退時P b=0Pa；另外因為加速時間很短所以流量可以不計。）</p><p>　　第三節(jié)：擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　1選擇基本回路</b

20、></p><p>　?。?）調(diào)速回路與油路循環(huán)方式的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負載為阻力負載且工作變化小故選擇節(jié)流調(diào)速回路；為防止負載突然消失而引起動力部分前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式系統(tǒng)。</p><p>　?。?）液壓泵種類的確定</p><p>　　液壓能

21、源裝置是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。通常有兩種形式：一種是液壓裝置與主機分離的液壓泵站；一種是液壓裝置與主機合為一體的液壓泵組(包括單個液壓泵)。確定液壓泵的最大工作壓力。由表4可知工進階段液壓缸工作壓力最大，若取進油路總壓力損失，小液壓泵最高工作壓力為pp=p1+=(39.54+4)×105pa=43.54×105pa因此泵的額定壓力可取</p><p>　　由表4可知，工進時所需流量最小是0.

22、187~3.116，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5，取K=1.1。則泵的最小流量為qmin≥（1.1×0.187+2.5）=2.71。快退時液壓缸所需的最大流量是6.87則泵總流量為qmax=1.1×6.87=7.557，即泵的最大流.</p><p>　　根據(jù)上面計算的壓力和流量，查機械設(shè)計手冊（液壓傳動），選用YB—4/10型雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為960r/min.

23、</p><p>　　2．調(diào)速回路與油路循環(huán)型式的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負載為阻力負載且工作變化小故選擇節(jié)流調(diào)速回路；為防止負載突然消失而引起動力部分前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式系統(tǒng)。</p><p>　　由工況圖可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相應(yīng)與快進、快退行程的高壓小流量兩解階段所組

24、成，而且是順序進行。從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，選用單定量泵油源顯然不合理。為此可以選用限壓式變量泵作為液壓源；本次設(shè)計選用雙聯(lián)葉片泵。</p><p>　?。?）快速、換向與速度換接回路的確定</p><p>　　根據(jù)運動方式和要求，采用差動連接和限壓式變量葉片泵供油兩種快速運動回路來實現(xiàn)快進運動。即快進時限壓式變量葉片泵的偏心距較大（流量大），液壓缸實現(xiàn)差動連接。</p><

25、;p>　　本設(shè)計采用二位二通的行程閥的實現(xiàn)速度的換接回路，速度換接平穩(wěn)，準(zhǔn)確，無沖擊，容易控制。另外采用二位三通的電磁換向閥來切斷差動油路。因此速度換接回路為行程與電磁鐵聯(lián)合控制形式。</p><p>　　由工況圖可以看出，回路中流量較小（快退是，進油路上的流量為，回油路上是，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向回路。</p><p>　　（4）調(diào)壓回路和組成的液壓系統(tǒng)圖&l

26、t;/p><p>　　因系統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進和工進，反向快退，且快進和快退的速度相等，因此采用單活塞桿液壓缸，快進時是差動連接，故無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。</p><p>　　本系統(tǒng)換接平穩(wěn)，準(zhǔn)確，無沖擊，容易控制，故采用了行程換向閥的換向回路。為了便于實現(xiàn)差動連接，選用了三位四通的液控換向閥。</p><p>　　6．組成液壓系統(tǒng)原理圖</p

27、><p>　　選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤滑油路、測壓油路等，并對回路進行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)。</p><p>　　將上述所選定的液壓回路進行組合，并且根據(jù)要求作必要的修改和補充，即得到如圖2所示的液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)各電磁鐵和行程開關(guān)的順序如表5所示</p><p>　　表5為該滑臺的電磁

28、鐵動作順序表（表中“+”代表電磁鐵得電）。</p><p>　　組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　快進</b></p><p>　　按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電吸合?？刂朴吐酚杀?經(jīng)電磁先導(dǎo)閥L左位、單向閥M進入液動閥N的左油腔，液動閥N左位接系統(tǒng)，液動閥N的右端油腔回油經(jīng)節(jié)流閥O和先導(dǎo)閥L的左位回油箱，液動閥處于左位。

29、主油路從泵1→單向閥8→液動閥N左位→行程閥P→液壓缸左腔?；赜吐窂囊簤焊子仪弧yN左位→單向閥10→閥P→液壓缸左腔。由于動力滑臺空載，系統(tǒng)壓力低，液控順序閥7關(guān)閉，液壓缸成差動連接，且液壓泵1有最大的輸出流量，滑臺向左快進。</p><p><b>　　2.一工進</b></p><p>　　快進到一定位置，滑臺上的行程擋快壓下行程閥P使原來通過閥P進入液壓缸無桿

30、腔的油路切斷。此時閥 的電磁鐵 處于斷電狀態(tài)，調(diào)速閥 接入系統(tǒng)進油路，系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥7打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小，直到與經(jīng)過調(diào)速閥 后的流量相同為止。這時進入液壓缸無桿腔的流量由調(diào)速閥 的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過液動閥N后經(jīng)液控順序閥7和背壓閥 回油箱。液壓缸以第一種工進速度向左運動。</p><p><b>　　2.二工進</

31、b></p><p>　　當(dāng)滑臺以一工進速度行進到一定位置時，擋塊壓下行程開關(guān)，使電磁鐵 通電，經(jīng)閥 的通路被切斷。此時油業(yè)液需經(jīng)調(diào)速閥 與 才能進入液壓缸無桿腔。由于閥 的開口比閥 小，滑臺的速度減小，速度大小由調(diào)速閥 的開口決定。</p><p><b>　　3.快退</b></p><p>　　當(dāng)滑塊在止擋鐵上停留一定時

32、間后，時間繼電器發(fā)出使滑臺快退的信號。此時電磁鐵 斷電， 通電，閥L和閥N處于右位。進油路由泵1→閥 →液動閥N右位→液壓缸右腔；回油路由液壓缸左腔→單向閥4→閥N右位→油箱。由于此時為空載，系統(tǒng)壓力很低，泵1輸出的流量最大，滑臺向右快退。</p><p><b>　　4.原位停止</b></p><p>　　當(dāng)滑臺快退到原位時，擋鐵壓下原位行程開關(guān)，時電磁鐵