液壓與氣壓傳動課程設(shè)計

1、<p><b>　　液壓與氣壓傳動</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計題目....................................................3</p&g

2、t;<p>　　二、負載分析....................................................3</p><p>　　2.1 負載與運動分析..............................................3</p><p>　　2.2 負載圖和速度圖的繪制............................

3、............3</p><p>　　三、設(shè)計方案擬定................................................5</p><p>　　3.1 選擇液壓基本回路............................................5</p><p>　　3.2 組成液壓系統(tǒng)原理圖...........

4、...............................5</p><p>　　3.3 系統(tǒng)圖的原理................................................6</p><p>　　四、參數(shù)計算....................................................7</p><p>　　4

5、.1 初選液壓缸工作壓力..........................................8</p><p>　　4.2 計算液壓缸主要尺寸..........................................8</p><p>　　五、元件選擇...................................................11<

6、/p><p>　　5.1 確定液壓泵的容量及電動機功率...............................11</p><p>　　5.2 選擇液壓控制閥.............................................11</p><p>　　5.3 確定油管直徑及管接頭................................

7、.......12</p><p>　　5.4 確定油箱流量...............................................13</p><p>　　六、液壓系統(tǒng)性能驗算...........................................13</p><p>　　6.1 驗算系統(tǒng)壓力損失................

8、...........................13</p><p>　　6.2 驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升.........................................14</p><p>　　七、小結(jié).......................................................14</p><p>　　八、參考文

9、獻...................................................15</p><p><b>　　一、設(shè)計題目</b></p><p>　　設(shè)計一臥式單面多軸鉆孔組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)，動力滑臺的工作循環(huán)是：快進——工進——快退——停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：軸向切削力為用21000N,移動部件總重力為10000

10、N，快進行程為 100mm，快進與快退速度均為 4.2m／min，工進行程為 20mm，工進速度為 0.05m／min，加速、減速時間為0.2s，利用平導軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1，動力滑臺可以隨時在中途停止運動，試設(shè)計該組合機床的液壓傳動系統(tǒng)。</p><p><b>　　二、負載分析</b></p><p>　　2.1負載與運動分析</p&g

11、t;<p>　　1．工作負載：工作負載即為軸向切削力。</p><p>　　2．摩擦負載：摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：</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:</

12、b></p><p>　　取重力加速度，則有移動部件質(zhì)量為。</p><p>　　表1 液壓缸各階段的負載和推力</p><p>　　(液壓缸的機械效率取)</p><p>　　注：不考慮動力滑臺上顛覆力矩的作用。</p><p>　　2.2負載圖和速度圖的繪制</p><p>　　負載

13、圖按表1中所示數(shù)據(jù)繪制，如下圖1所示。</p><p><b>　　圖1 負載循環(huán)圖</b></p><p>　　速度圖按如下已知數(shù)值繪制:</p><p>　　快進速度與快退速度分別為：</p><p><b>　　快進行程：</b></p><p><b>　　

14、工進行程：</b></p><p><b>　　快退行程：</b></p><p><b>　　工進速度：</b></p><p><b>　　速度圖如下圖2所示</b></p><p><b>　　圖2 速度循環(huán)圖</b></p>

15、<p><b>　　三、設(shè)計方案擬定</b></p><p>　　3.1選擇液壓基本回路</p><p>　　根據(jù)題目所要求工況可以作出如下選擇：</p><p><b>　　確定供油方式</b></p><p>　　考慮到該系統(tǒng)壓力流量和功率都較小。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，可以選用

16、單定量泵和溢流閥組成的供油源。</p><p><b>　　調(diào)速方式的選擇</b></p><p>　　在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)該臥式單面多軸鉆孔組合機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定該調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速回路。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且能夠滿足加工時速度穩(wěn)定

17、的要求。</p><p><b>　　速度換接方式的選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點時結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速行程比較方便，閥的安裝也比較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程擋鐵控制行程開關(guān)使電磁閥換向閥切換來實現(xiàn)換向。</p><p><b>　　液壓缸的快進<

18、/b></p><p>　　選用單桿活塞缸的差動連接來實現(xiàn)。</p><p><b>　　5．換向閥</b></p><p>　　選用三位四通電磁換向閥換向。</p><p>　　3.2組成液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　根據(jù)已經(jīng)選擇好的基本回路再加上必要的輔助裝置（如濾油器，壓力表等）

19、，則可以組成如下圖3所示的液壓系統(tǒng)原理圖，并配以電磁鐵動作順序表2。</p><p>　　表2 電磁鐵動作順序表</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)圖的原理</b></p><p><b>　　1．快進</b></p><p>　　快進如圖3所示，按下啟動按鈕，電磁鐵YA2通電，由泵輸出的壓力油

20、經(jīng)三位四通換向閥5的左側(cè)，這時的主油路為：</p><p>　　進油路：泵單向閥4三位四通換向閥5（YA2得電）液壓缸左腔。</p><p>　　回油路：液壓缸右腔二位四通換向閥8（YA3得電）液壓缸左腔。</p><p>　　由此形成液壓缸兩腔連通，實現(xiàn)差動快進，由于快進負載壓力小，系統(tǒng)壓力低，變量泵輸出最大流量。</p><p><

21、b>　　2．工進</b></p><p>　　快進終了時，擋塊壓下行程閥9，發(fā)出信號，使二位四通換向閥8的電磁鐵YA3斷電，由液壓缸右腔輸出的壓力油經(jīng)二位四通換向閥8的右側(cè)，這時的主油路為：</p><p>　　進油路：泵單向閥4三位四通換向閥5（YA2得電）液壓缸左腔。</p><p>　　回油路：液壓缸右腔二位四通換向閥8（YA3失電）單向節(jié)流

22、閥7三位四通換向閥5（YA2得電）油箱。</p><p><b>　　3．快退</b></p><p>　　當滑臺完成工進進給碰到行程閥10時，發(fā)出信號，使三位四通換向閥5的電磁鐵YA1得電，YA2失電。由泵輸出的壓力油經(jīng)三位四通換向閥5的右側(cè)，這時的主油路為：</p><p>　　進油路：泵單向閥4三位四通換向閥5（YA1得電）單向節(jié)流閥7（

23、此時無節(jié)流）二位四通換向閥8（YA3失電）液壓缸右腔。</p><p>　　回油路：液壓缸左腔三位四通換向閥5（YA1失電）油箱。</p><p><b>　　4．停止</b></p><p>　　當滑塊退回到原位時，擋塊壓下原位行程開關(guān)11，發(fā)出信號，使YA1斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺停止運動。此時由泵輸出的壓力油經(jīng)中位直接

24、流回油箱，實現(xiàn)卸荷。</p><p>　　5．實現(xiàn)隨時在中途停止運動</p><p>　　如果需要在中途停止運動，在按下停止按鈕，發(fā)出信號，使三位四通換向閥5斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺停止運動。</p><p><b>　　四、參數(shù)計算</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻【2】（《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明

25、手冊》）中相關(guān)表格（節(jié)選如下所示幾個表格）進行參數(shù)選擇。</p><p>　　表2 按負載選擇工作壓力、</p><p>　　表3 液壓常用設(shè)備的工作壓力</p><p>　　表4 執(zhí)行元件背壓的估計值</p><p>　　表5 按工作壓力選取d/D</p><p>　　表6 按速比要求確定d/D</p>

26、<p>　　（1—無桿腔進油時活塞運動速度； </p><p>　　2—有桿腔進油時活塞運動速度。）</p><p>　　4.1初選液壓缸工作壓力</p><p>　　參考節(jié)選表2和表3，所設(shè)計的動力滑臺在工進時負載最大，在其它工況負載都不太高，初選液壓缸的工作壓力。</p><p>　　鑒于動力滑臺快進和快退速度相等，這里的液

27、壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d = 0.707D的關(guān)系。</p><p>　　快進時液壓缸差動連接。工進過程中，當孔被鉆通時，由于負載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為?？爝M時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔的壓

28、力，估算時取壓降的值為。</p><p>　　快退時回油腔中也是有背壓的，這時選取被壓值。</p><p>　　4.2計算液壓缸主要尺寸</p><p>　　1．計算液壓缸面積:</p><p><b>　　因為有</b></p><p><b>　　所以有</b></

29、p><p>　　按照參考文獻【2】（《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》）中P11中的表2-5的GB/2348—80和表5、表6將這些直徑圓整成就進標準值時得：</p><p>　　D=90mm,d=70mm。</p><p>　　由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為：</p><p>　　經(jīng)檢驗，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。</p><

30、;p>　　2．根據(jù)上述D和d的值，估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率，如表7所示，并據(jù)此繪出工況圖如圖4所示。</p><p>　　表7 液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值</p><p><b>　　圖4-a </b></p><p><b>　　圖4-b</b></p><p>

31、<b>　　圖4-c</b></p><p>　　圖4 液壓缸的工況圖</p><p><b>　　五、元件選擇</b></p><p>　　5.1確定液壓泵的容量及電動機功率</p><p><b>　　1.液壓泵的選擇</b></p><p>　　取

32、進油壓力損失，賄賂泄露系數(shù)K=1.1，則液壓泵最高工作壓力。</p><p><b>　　按表7取，。</b></p><p><b>　　則,。</b></p><p>　　根據(jù)上述計算選用單作用葉片泵，其型號規(guī)格為YB1—20(排量V=20mL/r)，其流量Qp=n×v=850r/min*4ml/r=17L/

33、min。</p><p><b>　　2、確定電機的功率</b></p><p><b>　　在快速時為最大功率</b></p><p>　　式中：—液壓泵總效率，取。</p><p>　　查電機手冊，可選用Y系列Y90L-6電動機P=1.1KW（n=940r/min）。</p>&l

34、t;p>　　5.2選擇液壓控制閥</p><p>　　根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過閥的實際流量選取,本設(shè)計采用國產(chǎn)GE系列液壓閥，各閥選定規(guī)格如表8。</p><p><b>　　表8</b></p><p>　　5.3確定油管直徑及管接頭</p><p>　　在選定了液壓泵后，液壓缸在實際快進、工進和快退運動階段的

35、運動速度、時間以及進入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計算的結(jié)果如表9所示。</p><p>　　表9各工況實際運動速度、時間和流量</p><p>　　由表9可以看出，液壓缸在各階段的實際運動速度符合設(shè)計要求。</p><p>　　進入無桿腔的流量在快退及差動連接時為2qp ,所以流量為</p><p>　　取壓油速度v=3m/s，

36、則</p><p>　　取吸油速度v=1m/s，則</p><p>　　為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有管子均為內(nèi)徑20mm、外徑28mm的10號冷拔鋼。</p><p><b>　　5.4確定油箱流量</b></p><p>　　按JB/T7983-1999規(guī)定，取標準值V=250L。</p><p

37、>　　六、液壓系統(tǒng)性能驗算</p><p>　　6.1驗算系統(tǒng)壓力損失</p><p>　　由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時，首先確定管道內(nèi)液體的流動狀態(tài)，然后計算各種工況下總的壓力損失。</p><p><b>　　1.快進</b></p><p>　　滑臺快進時，液壓缸通過電液換向閥差

38、動連接。在進油路上，油液通過單向閥4、電液換向閥5，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合通過行程閥9進入無桿腔。</p><p>　　在進油路上，壓力損失分別為</p><p>　　在回油路上，壓力損失分別為</p><p>　　將回油路上的壓力損失折算到進油路上去，便得出差動快速運動時的總的壓力損失。</p><p><b>　　2.工進

39、</b></p><p>　　滑臺工進時，在進油路上，油液通過單向閥4、電液換向閥5進入液壓缸無桿腔。在回油路上，油液通過電液換向閥8、單向節(jié)流閥4和大流量泵的卸荷油液一起返回油箱，，在調(diào)速閥7處的壓力損失為0.5MPa。因此這時液壓缸回油腔的壓力P2為</p><p>　　可見此值小于原估計值0.8MPa。故可按表7中公式重新計算工進時液壓缸進油腔壓力P1，即</p&g

40、t;<p>　　所得數(shù)值與表7中的數(shù)值相近。</p><p>　　考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差，故溢流閥3的調(diào)壓應(yīng)為</p><p><b>　　3.快退</b></p><p>　　滑臺快退時，在進油路上，油液通過單向閥4、電液換向閥5進入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過電液換向閥5返回油箱。因此進油路上總壓降為<

41、/p><p>　　所得數(shù)值遠小于估計值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?lt;/p><p>　　所得數(shù)值與表7的數(shù)值基本相符，故不必重算。所以快退時的最大工作壓力Pp應(yīng)為</p><p>　　6.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升</p><p>　　由于工進在整個工作循環(huán)中占95%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進工況來計算。</p&g

42、t;<p>　　工進時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為</p><p>　　在工進時，大流量泵經(jīng)電液換向閥5中位卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油，所以兩個液壓泵的總輸入功率（即系統(tǒng)輸入功率）為</p><p>　　由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為</p><p><b>　　求出油液溫升近似值</b></p><p&

43、gt;　　油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。</p><p><b>　　七、小結(jié)</b></p><p>　　在xx老師的指導下，經(jīng)過一周的努力，我的《液壓與氣壓傳動》課程設(shè)計總算有了成果。通過此次課程設(shè)計，我再一次系統(tǒng)性的學習了《液壓與氣壓傳動》的相關(guān)知識，受益匪淺。</p><p>　　課程設(shè)計我們已經(jīng)做過很多次了，

44、通過這次課程設(shè)計，讓我們每一個人都再一次體驗了課程設(shè)計的基本模式和相關(guān)流程。這次課程設(shè)計中，我向往常一樣根據(jù)老師所給的題目去構(gòu)思，收集整理設(shè)計中所需要的資料。因為臨近研究生入學考試，我不得不抓緊每一秒，以騰出更多的時間復(fù)習備考。收集完資料，我便開始爭分奪秒的演算相關(guān)數(shù)據(jù)，和在參考書上尋找相關(guān)資料。這個艱辛的過程使我真正的嘗試到了設(shè)計工作的辛酸。</p><p>　　課程設(shè)計時一個實踐的過程，它使我們更好的將理論知

45、識與實際設(shè)計相結(jié)合，真正做到了理論聯(lián)系實際，并且學會了如何綜合運用做學過的知識。這也算是溫習所學知識，使知識點牢固于心。同時，在設(shè)計過程中，我的word輸入、排版技巧，手工制圖水平也有所提高。</p><p>　　學習使人進步。課程設(shè)計使我更加了解自己所掌握的知識結(jié)構(gòu)，揚長避短?？偨Y(jié)就是：好好學習，天天向上！</p><p><b>　　八、參考文獻</b></