液壓技術課程設計--磚床液壓設計

1、<p>　　《液壓傳動》課程設計說明書</p><p>　　題 目 磚床液壓設計 、</p><p>　　學 院 機電學院 、</p><p>　　專 業(yè) 機電一體化 、</p><p>　　班 級 --------------------- 、</p&

2、gt;<p>　　學 號 ---------------- 、</p><p>　　姓 名 ---------- 、</p><p>　　指導老師 ------------------- 、</p><p>　　起訖時間 --------- 、</p><p&g

3、t;<b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………2</p><p>　　前言…………………………………………………………</p><p><b>　　設計正文</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)設計的目的、要求和題目………………</p>

4、<p>　?。ㄒ唬┰O計的題目……………………………………………</p><p>　?。ǘ┰O計的目的……………………………………………</p><p>　　(三) 設計的要求……………………………………………</p><p>　　二、鉆床的工作循環(huán)圖集原始數(shù)據(jù)………………………</p><p>　?。ㄒ唬╊}目分析……………………

5、…………………………</p><p>　　（二）工況分析、繪制工況圖………………………………</p><p>　　三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………</p><p>　　（一）擬定液壓系統(tǒng)原理圖…………………………………</p><p>　?。ǘ├L制電磁鐵動作循環(huán)表………………………………</p><p&g

6、t;　　四、計算和選擇液壓元件……………………………………</p><p>　?。ㄒ唬┻x擇液壓泵……………………………………………</p><p>　?。ǘ┻x擇控制閥……………………………………………</p><p>　　五、設計小結…………………………………………………</p><p>　　致謝…………………………………………………………

7、…</p><p>　　參考文獻………………………………………………………</p><p>　　附錄……………………………………………………………</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計在分析了鉆床技術要求的基礎上,根據(jù)立式鉆床的特點和要求，進行它的液壓系統(tǒng)設計，重點介紹這種鉆床的液壓系統(tǒng)工

8、作原理、液壓系統(tǒng)的設計、閥塊塊設計和油箱及液壓泵站的設計。該液壓系統(tǒng)性能良好,工作穩(wěn)定。</p><p>　　本次設計的題目是鉆床液壓系統(tǒng)的設計,設計時考慮的功能比較齊全。由于本系統(tǒng)的壓力小(3MPa),流量小,普通的滑閥就能滿足其要求。</p><p>　　鉆床液壓泵站是近年來發(fā)展起來的設備，自動化程度較高。本文先對鉆床液壓系統(tǒng)的要求進行了闡述，并對設計要求和設計步驟進行了說明。主要是對

9、閥，泵，馬達和缸的選取，油箱，閥塊及閥組的設計，系統(tǒng)的性能較核與驗算為主。并且對本液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)與維護有著詳細的說明和要求。</p><p>　　近30年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡

10、量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。</p><p>　　關鍵詞：液壓系統(tǒng)；液壓技術；液壓泵站</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術水平和生產需求的不足，液壓

11、傳動技術沒有得到普遍地應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，對傳動技術的要求越來越高，液壓傳動技術自身也在不斷發(fā)展。</p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉

12、向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。</p><p>　　隨著我國基本建設規(guī)模的快速發(fā)展，各類土建工程對質量、工期、工藝、安全、成本及社會效益的要求越來越高，從而有力地推動了與之相關的國內工程機械市場的快速發(fā)展。</p><p>　　一、液壓系統(tǒng)設計的題目、目的和要求</p>&l

13、t;p><b>　?。ㄒ唬╊}目：</b></p><p>　　設計一臺專用磚床液壓系統(tǒng)（見圖K—1）。此系統(tǒng)應能完成快進—一工進給—快速退回—原位停止的工作循環(huán)。設計的原始數(shù)據(jù)如下：最大軸向鉆削力12000N，動力滑臺自重20000N，快速進給行程S1=100 mm，工作進給行程S2=50 mm，快進和快退速度vmax=0.1m/s，加、減速時間Δt≤0.2s，</p>

14、<p>　　工作進給速度要求無極調速,v2=0.85~16.5mm/s，動力滑臺喂平導軌，水平放置，摩察系數(shù)fd=0.1，fs=0.2（期中fd是動摩擦因數(shù)，fs是靜摩擦因數(shù)）。</p><p><b>　　要求完成以下工作：</b></p><p>　　進給工況分析，繪制工況圖；</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖，繪制電磁鐵

15、動作循環(huán)表；</p><p>　　計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。</p><p><b>　　圖K-1</b></p><p><b>　?。ǘ┠康模?lt;/b></p><p>　　液壓傳動課程作業(yè)是本課程的一個綜合實踐教學環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下三個目的：</p><

16、;p>　　鞏固和深化醫(yī)學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟；</p><p>　　能正確合理地確定執(zhí)行元件，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路組合成滿足基本性能要求的、高效率的液壓系統(tǒng)；</p><p>　　熟悉并會運用有關的國家標準、部頒標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。</p><p><b>　　（三）要求：</b

17、></p><p>　　設計時必須從實際出發(fā)，總和考慮實用性、經濟性、安全性及操作方便和結構簡單。多設想幾個方案進行分析對比后確定最理想的一個；</p><p>　　獨立完成作業(yè)。設計時可以參考同類機械，但必須在深入理解和消化后借鑒，不要簡單地抄襲；</p><p>　　在完成課程作業(yè)的過程中，要隨時復習液壓元件的工作原理、基本回路幾典型液壓系統(tǒng)的實例，積極思

18、考，認真完成，不要直接向教師索取答案；</p><p>　　在完成課程作業(yè)的過程中，希望大家注意深化和擴大自己的知識面，培養(yǎng)獨立的工作能力，使自己解決工程問題的能力有所提高。</p><p>　　二、鉆床的工作循環(huán)圖及原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　?。ㄒ唬╊}目分析：</b></p><p><b>　　1

19、.目的：</b></p><p>　　熟悉題目，并參考相關機械資料進一步理解題目。</p><p><b>　　2.要求</b></p><p>　　閱讀題目和相關機械資料；</p><p><b>　　解答兩個問題；</b></p><p><b>　

20、　填寫原始數(shù)據(jù)表。</b></p><p><b>　　3.內容</b></p><p>　　主教材組合機床液壓系統(tǒng)。</p><p>　　【問題1】題目中的專用鉆床完成直線往復運動，執(zhí)行元件采用液壓缸為宜。</p><p>　　【問題2】畫出專用鉆床的工作循環(huán)圖幾填寫原始數(shù)據(jù)。</p><

21、;p><b>　　圖K-2</b></p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　最大軸向鉆削力Fmax=12000N</p><p>　　動力滑臺自重G=20000N</p><p><b>　　表K—1</b></p><p&

22、gt;　　加、減速時間Δt≤0.2s</p><p>　　動摩擦系數(shù)fd=0.1</p><p>　　靜摩擦系數(shù)fs=0.2</p><p>　?。ǘ┕r分析、繪制工況圖：</p><p><b>　　1.運動分析</b></p><p><b>　　表K-2</b><

23、;/p><p>　　表K-2工況一欄中分補個階段，其中三個主要工作階段是快進、工進、快退，五個過度階段是啟動、減制動、反向啟動、反向制動。</p><p>　　圖K-3 專用鉆床的速度-位移曲線</p><p><b>　　2.液壓系統(tǒng)負載</b></p><p><b>　?、?計算工作負載</b>

24、;</p><p>　　工作負載極為切削阻力，由設計內容直接得到總軸向切削力即工作負載Fq=12000N。</p><p><b>　　②.計算摩擦負載</b></p><p>　　靜摩擦阻力 Ffj=fjG=0.2×20000=4000N</p><p>　　動摩擦阻力 Ffd=fdG=0.1

25、5;20000=2000N</p><p><b>　　③.計算慣性負載</b></p><p>　　Fg=G／g·Δv／Δt</p><p><b>　　表K-3</b></p><p>　　其中：Fa1為減速中的慣性力；Fa2為制動中的慣性力；Fa3反向制動中的慣性力</p>

26、;<p>　　Fa1=G/g*（|v2-v1|/Δt）=85.2 N</p><p>　　Fa2=G/g*（|0-v1|/Δt）=16.8 N</p><p>　　Fa3=G/g*（|v3-0|/Δt）=1020 N</p><p><b>　　表K-4</b></p><p>　　圖K-4 專用鉆床負

27、載循環(huán)圖</p><p><b>　　3.確定液壓缸尺寸</b></p><p>　　我選用單節(jié)活塞桿液壓缸，考慮到專用鉆床在工進階段時，需要較低的穩(wěn)定速度和較大的鉆削力，而單節(jié)活塞最易滿足。又因為該機要求快進速度較高，且快進和快退時的速度相等，所以取液壓缸的無桿腔有效面積等于有桿腔有效面積兩倍的液壓缸差動連接。</p><p>　　主教材中三

28、、執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定。</p><p>　　確定液壓缸工作壓力：（3~5）MPa</p><p><b>　　P=4 MPa</b></p><p>　　計算液壓缸活塞的有效工作面積：</p><p>　　FL=Fmax+Ffd=12000+2000=1400 N, ηcm=0.9， A1=2A2</p&

29、gt;<p>　　Pb=（5~15）×105 Pa=10×105 Pa</p><p>　　其中Pb是背壓，表示液壓系統(tǒng)回油路上的壓力，在計算活塞有效面積時，就是液壓缸回油腔的壓力。背壓可以改善液壓缸運動的平穩(wěn)性。ηcm是液壓缸的機械效率，是由液壓缸運動密封處摩擦阻力決定的，馬擦阻力越大ηcm越小，反之越大。</p><p>　　FL的值可以從表K-4或專

30、用鉆床負載循環(huán)圖中可以查到，取最大值。</p><p>　　4.根據(jù)最低速度要求驗算活塞有效面積：</p><p>　　A1≥Qmin/vmin=24.24cm2</p><p>　　Qmin=30~50cm3/min=51cm/min</p><p>　　（注：驗算后取上兩式A1計算結果最大值）</p><p>&l

31、t;b>　　計算活塞直徑：</b></p><p>　　按液壓缸內徑系列（JB2348-80）標準選取液壓杠桿直徑：</p><p><b>　　D=80 mm</b></p><p><b>　　計算活塞桿直徑：</b></p><p>　　按活塞桿外徑系列（JB2348-80）

32、標準選取活塞桿外徑：</p><p><b>　　d=56 mm</b></p><p>　　計算液壓缸實際有效面積：</p><p><b>　　繪制液壓缸工況圖：</b></p><p><b>　　表K-5</b></p><p><b>

33、;　　液壓缸工況圖如下：</b></p><p>　　圖K-5 莊園鉆床液壓缸工況圖</p><p>　　三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖，繪制電磁鐵動作循環(huán)表</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖：</p><p><b>　　進一步選擇液壓缸：</b></p><p>　　圖K-6

34、 液壓缸</p><p>　　1.上圖液壓缸工作部件的結構采用了活塞桿固定，缸筒與主機固結合在一起做直線往復運動。</p><p>　　2.進出油管穿過活塞桿，可以直接使用硬管余液壓泵站連接。</p><p>　　選擇調速滑和速度切換回路：</p><p>　　用上圖液壓缸和一個單向行程調速閥（或一個單向閥、一個調速閥和一個兩位二通常開行程閥

35、）、一個壓力繼電器組成調速和速度切換回路。圖如下： </p><p><b>　　圖K-10</b></p><p>　　注解：由圖K-5專用鉆床液壓缸工況圖得知，系統(tǒng)功率小，工進速度較低，可選擇進口節(jié)流調速；又考慮工進時速度不受鉆削力的影響，使其保持穩(wěn)定，故采用調速閥進行調速；考慮快進轉工進時有較好的平穩(wěn)性，故采用行程換向閥；而工進轉快退則采用壓力繼電器來實現(xiàn)。&l

36、t;/p><p><b>　　選擇快速運動回路：</b></p><p>　　將上圖加畫一個三位五通Y型電磁閥（）、一個單向閥和一個液控循序閥，增添一個快速運動回路。然后再添加加畫一個背壓閥，使工進時回油路上具有背壓。圖如下：</p><p><b>　　圖K-11</b></p><p><b&

37、gt;　　選擇能源：</b></p><p>　　用一個單向閥、一個液壓循序閥、一個溢流閥和兩個定量泵（或一個雙聯(lián)泵）組成一個雙泵供油系統(tǒng)。圖如下：</p><p><b>　　圖K-12</b></p><p>　　注解：由p-t曲線和Q-t曲線得知，系統(tǒng)工作循環(huán)主要有低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，而且交替進行。其中最大流量

38、與最小流量相差不多，卻小流量（即工進時的流量）的時間較長，所以從節(jié)能和提高系統(tǒng)效率出發(fā)，采用雙泵供油系統(tǒng)。如果不采用雙泵，可以用變量泵。</p><p>　　分析圖K-7中專用鉆床液壓系統(tǒng)的工作原理：</p><p>　　圖K-7 專用鉆床液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　快進：</b></p><p>　　

39、進油路：泵1→單向閥4→三位五通電磁閥10右位→單向行程調速閥11中的行程閥→液壓缸無桿腔。</p><p>　　泵2→單向閥5→單向閥4→三位五通電磁閥10右位→單向行程調速閥11中的行程閥→液壓缸無桿腔。</p><p>　　回油路：液壓桿有桿腔→三位五通電磁閥10右位→單向閥9→單向行程調速閥11中的行程閥→液壓缸無桿腔。</p><p><b>　

40、　工進：</b></p><p>　　進油路：泵1→單向閥4→三位五通電磁閥10右位→單向行程調速閥11中的行程閥→液壓缸無桿腔；</p><p>　　或者： 泵1→溢流閥→3油箱。</p><p>　　泵2→液控順序閥6→油箱。</p><p>　　回油路：液壓缸有桿腔→三位五通電磁閥10左位→液控順序閥8→背壓閥7→油箱。&l

41、t;/p><p>　　泵2→液控順序閥6→油箱。</p><p><b>　　快退：</b></p><p>　　進油路：泵1→單向閥4→三位五通電磁閥10左位→液壓缸有桿腔。</p><p>　　泵2→單向閥5→單向閥4→三位五通電磁閥10左位→液壓缸有桿腔。</p><p>　　回油路：液壓缸無桿

42、腔→單向行程調速閥11中的單向閥→三位五通電磁閥10左位→油箱。</p><p>　　繪制電磁鐵動作循環(huán)表</p><p><b>　　表K-6</b></p><p>　　四、計算和選擇液壓元件</p><p><b>　　選擇液壓泵</b></p><p>　　1.計算液

43、壓泵的工作壓力：</p><p><b>　　工進況：</b></p><p><b>　　快進退：</b></p><p>　　其中：ps1是在工進工況下求出，ps2是在快進或快退工況下求出的，p1、p2可以從表K-5或p-t曲線中查到。</p><p>　　ΣΔp是系統(tǒng)油液流經逛到和各種閥壓力損

44、失的總和，ΣΔp1是小泵的，ΣΔp1是大泵的。ΣΔ選的大些，因為小泵單獨向液壓缸供油時，系統(tǒng)處于工進階段。此時調速閥參加工作，它的壓力損失比其它閥都大：另外，當工進完畢轉到快退時，是由壓力繼電器實現(xiàn)的，所以還要考慮壓力繼電器調整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力的值。而大泵供油時，系統(tǒng)處于快進或快退階段，不存在以上兩個問題，因此ΣΔp2選的小些。</p><p>　　2.計算液壓泵的流量：</p><p

45、>　　其中：K=1.1~1.3，取K=1.2</p><p>　　Qmax可以從表K-5或圖K-5中的Q-t曲線中查到，此時系統(tǒng)處于快進（或快退）工作階段，Qmax=（A1-A2）vmax=（A1-A2）v1或Qmax=A2v。</p><p>　　Qp1 表示小泵的流量；K是考慮到系數(shù)泄露的保險系數(shù)；Q工是工進時液壓缸所需要的最大流量；3L/min是工進時溢流閥打開最小穩(wěn)定流量。&

46、lt;/p><p>　　3.選擇液壓泵規(guī)格：</p><p>　　pr是液壓泵的額定壓力，表示根據(jù)泵的實驗結果而推薦的課連續(xù)使用的最高壓力，它反映了泵的工作能力。大泵和小泵的pr值是不同，由于大泵是在快進（或是快退）時向液壓缸供油，此時p2低，所以p1也低；反之小泵是在工進時向液壓缸供油，此時p1高，所以p2也高；在選擇泵的規(guī)格時，如果選用雙聯(lián)泵，那么只能選一個值，計算時pr取小泵的值；如果選

47、用兩個泵，一本也選用一個pr，計算時，ps也取小泵的值，兩泵分別去pr也可以。</p><p><b>　　表K-7</b></p><p>　　計算電動機功率計選擇型號：</p><p>　　從計算電動機功率得知，ps和Qp應取如下值：</p><p><b>　　表K-8</b></p&g

48、t;<p><b>　　(二)選擇控制閥</b></p><p>　　1.計算通過閥的最大流量：</p><p><b>　　表K-9</b></p><p>　　注：表中元件序號和圖K-7一致。</p><p><b>　　2.確定油箱容量：</b></p

49、><p><b>　　表K-10</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在

50、此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設計，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結課的時候，能夠將學到的只是應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。</p><p>　　感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何