液壓課程設(shè)計(jì)---半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)

1、<p><b>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料——自動(dòng)夾緊——工作臺(tái)快進(jìn)——銑削進(jìn)給——工作臺(tái)快退——夾具松開(kāi)——手工卸料。&

2、lt;/p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表11和表12。其中：</p><p>　　工作臺(tái)液壓缸負(fù)載力（KN）：FL=2.2 夾緊液壓缸負(fù)載力（KN）：Fc= 4.8 </p><p>　　工作臺(tái)液壓缸移動(dòng)件重力（KN）：G =3.5 夾緊液壓

3、缸負(fù)移動(dòng)件重力（N）Gc=30 </p><p>　　工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度（m/min）：V1=V3 =5.5夾緊液壓缸行程（mm）：Lc=10 </p><p>　　工作臺(tái)工進(jìn)速度（mm/min）：V2=55 夾緊液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間（S）：tc=1 </p><p>　　工作臺(tái)液壓缸快進(jìn)行程（mm）：L1=450 導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：μs=

4、0.2</p><p>　　工作臺(tái)液壓缸工進(jìn)行程（mm）：L2=80 導(dǎo)軌面動(dòng)摩擦系數(shù)：μd=0.1</p><p>　　工作臺(tái)啟動(dòng)時(shí)間（S）t=0.5 </p><p><b>　　3．完成工作量</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖（A3）；零件圖和部件裝配圖各1張（A3）；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份

5、，零部件目錄表1份。</p><p>　　注：在進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)時(shí)，集成塊和油箱部件可以任選。</p><p><b>　　表一</b></p><p><b>　　工況分析：</b></p><p><b>　　1．運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析</b></p><p>

6、　　根據(jù)主機(jī)要求畫(huà)出動(dòng)作循環(huán)圖，然后根據(jù)動(dòng)作循環(huán)圖和速度要求畫(huà)出速度與路程的工況圖。</p><p><b>　　夾緊</b></p><p><b>　　快進(jìn)</b></p><p><b>　　工進(jìn)</b></p><p><b>　　快退</b>&l

7、t;/p><p><b>　　松開(kāi)</b></p><p><b>　　2．動(dòng)力參數(shù)分析</b></p><p>　?。?）計(jì)算各階段的負(fù)載</p><p>　　1．啟動(dòng)和加速階段的負(fù)載Fq</p><p>　　從靜止到快速的啟動(dòng)時(shí)間很短，故以加速過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，但摩擦阻力仍按靜摩

8、擦阻力考慮。</p><p>　　Fq=Fj+Fi+Fm 其中Fm=0.1Fq </p><p>　　Fq= Fj+Fg+Fm </p><p><b>　　Fq=850N</b></p><p>　　2.快速階段的負(fù)載Fk</p><p>　　Fk=Fdm+Fm=0.1

9、×3500+0.1Fk</p><p><b>　　Fk=389N</b></p><p>　　3.工進(jìn)階段的負(fù)載Fgj</p><p>　　Fgj= Fdm+ Fl+ Fm</p><p>　　=0.1X3500+2200+85</p><p><b>　　=2833N<

10、;/b></p><p>　　4.快退階段的負(fù)載Fkt</p><p>　　Fkt=Fk=388.89N</p><p>　　5.夾緊缸最大夾緊力Fmax</p><p>　　Fmax=Fc+UsGc+Gc/gXLc/tc2+0.1Fmax</p><p><b>　　=5340N</b>&

11、lt;/p><p>　　6.夾緊缸最小夾緊力Fmin</p><p>　　Fmin= Fc+UdGc+Gc/gXLc/tc2+0.1Fmin</p><p><b>　　=5337N</b></p><p>　　速度與路程的工況圖：</p><p>　　負(fù)載與路程的工況圖：

12、</p><p><b>　　表二</b></p><p>　　液壓缸負(fù)載與工作壓力之間的關(guān)系:</p><p><b>　　表三</b></p><p>　　液壓缸內(nèi)徑尺寸系列：（mm）</p><p><b>　　表四</b></p>

13、<p>　　活塞桿直徑尺寸系列：（mm）</p><p>　　〈二〉計(jì)算液壓缸尺寸和所需流量：</p><p>　　工作壓力的確定，查表二，取工作壓力P=1MPa</p><p><b>　　計(jì)算液壓缸尺寸</b></p><p>　?。?）液壓缸的有效工作面積A1</p><p>　　

14、A1===2833（mm2）</p><p><b>　　液壓缸內(nèi)徑：</b></p><p>　　D=(4A1/π)1/2=60(mm)</p><p>　　查表三，取標(biāo)準(zhǔn)值D=63mm</p><p><b>　?。?）活塞桿直徑：</b></p><p>　　要求快進(jìn)與

15、快退的速度相等，故用差動(dòng)連接方式，所以，取d=0.7D=44.1mm,查表四，取標(biāo)準(zhǔn)值d=45mm。</p><p>　?。?）缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積：</p><p>　　無(wú)桿腔有效工作面積：</p><p>　　A1=D2=X632=3116（mm2）</p><p><b>　　活塞桿面積：</b>&l

16、t;/p><p>　　A3=d2=X452=1590（mm2）</p><p>　　有桿腔有效工作面積：</p><p>　　A2=A1-A3=3116-1590=1526（mm2）</p><p>　　A1 A2</p><p><b>　　A3</b></p>&

17、lt;p>　　確定液壓缸所需的流量：</p><p><b>　　快進(jìn)流量qkj:</b></p><p>　　qkj=A3Vk=8.745×103≈9(L/min)</p><p><b>　　快退流量qkt:</b></p><p>　　qkt=A1Vk=8.39×10

18、-3=8(L/min)</p><p><b>　　工進(jìn)流量qj:</b></p><p>　　qgj=A1Vk=3116X10-6X0.055≈0.2(L/min)</p><p>　　4.夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量的確定：</p><p>　　確定夾緊缸的工作壓力：</p><p>　　

19、查表二，取工作壓力Pj=2MPa</p><p>　　計(jì)算夾緊缸有效面積、缸徑、桿徑：</p><p>　　夾緊缸有效面積Aj:</p><p>　　Aj==2670 (mm2)</p><p><b>　　夾緊缸直徑Dj:</b></p><p>　　Dj=(4Aj/π)1/2=58.3(mm)

20、</p><p>　　取標(biāo)準(zhǔn)值為Dj=63mm</p><p>　　則夾緊缸的有效面積為:</p><p>　　Aj=Dj2=3115.67(mm2)</p><p><b>　　活塞桿直徑dj:</b></p><p>　　dj=0.5Dj=32(mm)</p><p>

21、　　夾緊缸在最小夾緊力時(shí)的工作壓力為：</p><p>　　Pjmin==≈1.17×10-6=2MPa</p><p>　　計(jì)算夾緊缸的流量qj</p><p>　　qj=AjVj=3115.67×10-6×≈1.68(L/min)</p><p>　　<三> 確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖<

22、;/p><p>　　1．確定執(zhí)行元件的類(lèi)型</p><p>　　（1）工作缸：根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)要求，選用無(wú)桿腔面積等于兩倍有桿腔面積的差動(dòng)液壓缸。</p><p>　?。?）夾緊缸：由于結(jié)構(gòu)上的原因和為了有較大的有效工作面積，采用單桿液壓缸。</p><p><b>　　2．換向方式確定</b></p><

23、;p>　　為了便于工作臺(tái)在任意位置停止，使調(diào)整方便，所以采用三位換向閥。為了便于組成差動(dòng)連接，應(yīng)采用三位五通換向閥?？紤]本設(shè)計(jì)機(jī)器工作位置的調(diào)整方便性和采用液壓夾緊的具體情況，采用“Y”型機(jī)能的三位五通換向閥。</p><p><b>　　3.調(diào)整方式的選擇</b></p><p>　　在組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)鉆、鏜類(lèi)專

24、機(jī)工作時(shí)對(duì)對(duì)低速性能和速度負(fù)載都有一定要求的特點(diǎn)，采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速。為了便于實(shí)現(xiàn)壓力控制，采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速。同時(shí)為了考慮低速進(jìn)給時(shí)的平穩(wěn)性，以及避免鉆通孔終了時(shí)出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，在回油路上設(shè)有背壓閥。</p><p>　　4．快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的控制方式的選擇</p><p>　　為了保證轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、可靠、精度高，采用行程控制閥。</p><p>　　5．終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制方式的選擇

25、</p><p>　　根據(jù)鏜削時(shí)停留和控制軸向尺寸的工藝要求，本機(jī)采用行程開(kāi)關(guān)和壓力繼電器加死擋鐵控制。</p><p>　　6．實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的供油部分設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)榭爝M(jìn)、快退和工進(jìn)的速度相差很大，為了減少功率損耗，采用雙聯(lián)泵驅(qū)動(dòng)（也可采用變量泵）。工進(jìn)時(shí)中壓小流量泵供油，并控制液壓卸荷閥，使低壓大流量泵卸荷；快進(jìn)時(shí)兩泵同時(shí)供油。</p>

26、<p><b>　　7．夾緊回路的確定</b></p><p>　　由于夾緊回路所需壓力低于進(jìn)給系統(tǒng)壓力，所以在供油路上串接一個(gè)尖壓閥。此外為了防止主系統(tǒng)壓力下降時(shí)（如快進(jìn)和快退）影響夾緊系統(tǒng)的壓力，所以在減壓閥后串接一個(gè)單向閥。</p><p>　　夾緊缸只有兩種工作狀態(tài)，故采用二位閥控制。這里采用二位五通帶鋼球定位的電磁換向閥。</p>

27、<p>　　為了實(shí)現(xiàn)夾緊后才能讓滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)的順序動(dòng)作，并保證進(jìn)給系統(tǒng)工作時(shí)夾緊系統(tǒng)的壓力始終不低于所需要的最小夾緊力，故在夾緊回路上安裝一個(gè)壓力繼電器。當(dāng)壓力繼電器工作時(shí)，滑臺(tái)進(jìn)給；當(dāng)夾緊力降到壓力繼電器復(fù)位時(shí)，換向閥回到中位，進(jìn)給停止。</p><p>　　根據(jù)以上分析，繪出液壓系統(tǒng)圖如</p><p><b>　　夾緊：3YA通電</b></p

28、><p>　　進(jìn)油：（1-9、2-8）-4-15-14（右位）-19（上腔）-下移</p><p>　　回油：19（下腔）-14（右位）-油箱</p><p><b>　　快進(jìn)：1YA通電</b></p><p>　　進(jìn)油：（1-9、2-8）-3（左位）-11-18（左腔）-右移</p><p>　　

29、回油：18（右腔）-3（右位）-8-11-18（左腔）-右移</p><p><b>　　工進(jìn)：11切斷</b></p><p>　　進(jìn)油：2-10-3（左位）-13-18（左腔）-右移</p><p>　　回油：18（右腔）-3（左位）-6-油箱</p><p><b>　　快退：2YA通電</b>

30、;</p><p>　　進(jìn)油：（1-9、2-10）-3（右位）-18-左移</p><p>　　回油：18（左腔）-12-3（右位）-油箱</p><p>　　5. 松開(kāi)：4YA通電 </p><p>　?。?-9、2-10）-4-15-14（左位）-19（下腔）-上移</p><p>　　<四>選擇液壓元

31、件和確定輔助裝置：</p><p><b>　　1.選擇液壓泵：</b></p><p>　?。?）泵的工作壓力的確定：</p><p>　　初算時(shí)可取∑△P=0.5MPa-1.2MPa,考慮背壓，現(xiàn)取∑△P=1MPa。泵的工作壓力Pb初定為Pb=P+∑△P=1+1=2(MPa)。</p><p>　　式中P為液壓缸的工

32、作壓力；∑△P為系統(tǒng)的壓力損失。</p><p>　　（2）泵的流量的確定：</p><p>　　1.快速進(jìn)退時(shí)泵的流量：</p><p>　　由于液壓缸采用差動(dòng)連接方式，而有桿腔有效面積A2大于活塞桿面積A3，故在速度相等的情況下，快退所需的流量大于快進(jìn)的流量，故按快退考慮。</p><p>　　快退時(shí)缸所需的流量為：</p>

33、<p>　　qkt=A2Vk=8.745×10-3=8(L/min)</p><p>　　快退時(shí)泵應(yīng)供油量為：</p><p>　　qktb=Kqkt=1.1X9=8.8(L/min)</p><p>　　式中K為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般K=1.1-1.3，此處取K=1.1。</p><p>　　2.工進(jìn)時(shí)泵的流量：<

34、/p><p>　　工進(jìn)時(shí)缸所需的流量為：</p><p>　　qgj=A1Vg=3116X10-6X0.55=0.2(L/min)</p><p>　　工進(jìn)時(shí)泵應(yīng)供流量為：</p><p>　　qgjb=Kqgj=1.1X0.2=0.22(L/min)</p><p>　　考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，需加上溢流閥

35、的最小溢流量（一般取3L/min）,所以</p><p>　　qgjb=0.22+3=3.22(L/min)</p><p>　　根據(jù)組合機(jī)床的具體情況從產(chǎn)品樣本中選用YB-4/6型雙聯(lián)葉片泵，此泵在快速進(jìn)退時(shí)（低壓狀態(tài)下雙泵供油）提供流量為：</p><p>　　qmax=4+6=10(L/min)=qktb</p><p>　　在工進(jìn)時(shí)（

36、高壓狀態(tài)下小流量的泵供油）提供的流量為</p><p>　　qmin=4(L/min)＞qgjb</p><p>　　故所選泵符合系統(tǒng)要求。</p><p>　　（3）驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度：</p><p>　　Vkj=qmax/A3=10X10-3/1590X10-6=6.3(m/min)</p><p>　　V

37、kt=qmax/A2=10X10-3/1526X10-6=6.6(m/min)</p><p><b>　　2.選擇閥類(lèi)元件：</b></p><p>　　各類(lèi)閥可按通過(guò)該閥的最大流量和實(shí)際工作壓力選取，閥的調(diào)整壓力值，必須在確定了管路的壓力損失和閥的壓力損失后才能確定。</p><p><b>　　3.確定油管尺寸：</b&g

38、t;</p><p><b>　　油管內(nèi)徑的確定：</b></p><p><b>　　可按下式計(jì)算：</b></p><p><b>　　d2=q</b></p><p>　　泵的最大流量為10L/min,但在系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)，部分油管流量可達(dá)20L/min。按20L/min計(jì)算，

39、取V為 4m/s,則</p><p>　　d=(4X0.020/3.14X4X60) 1/2=10(mm)</p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)選取油管：</b></p><p>　　可按標(biāo)準(zhǔn)選取內(nèi)徑d=10mm，壁厚為1mm的紫銅管，安裝方便處可選用內(nèi)徑d=10mm，外徑D=16mm的無(wú)縫鋼管。</p><p><

40、b>　　確定油箱容量：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，油箱有效容量可按泵每分鐘內(nèi)公稱流量的5-7倍來(lái)確定。</p><p>　　V=5Xqb=5X10=50(L)</p><p>　　6.工進(jìn)時(shí)所需的功率</p><p>　　工進(jìn)時(shí)泵1的調(diào)整壓力為4.3Mpa流量為4L/min.泵2卸荷時(shí)，其卸荷壓力可視為零

41、取其效率η=0.75 所以工進(jìn)時(shí)所需電機(jī)功率為</p><p><b>　　p=＝0.2Kw</b></p><p>　　7.快進(jìn)快退時(shí)所需的功率</p><p><b>　　p==0.22Kw</b></p><p><b>　　三，確定電機(jī)功率</b></p>