液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　液壓與氣壓傳動(dòng)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目....................................................3</p&g

2、t;<p>　　二、負(fù)載分析....................................................3</p><p>　　2.1 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析..............................................3</p><p>　　2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制............................

3、............3</p><p>　　三、設(shè)計(jì)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(jì)算....................................................7</p><p>　　4

5、.1 初選液壓缸工作壓力..........................................8</p><p>　　4.2 計(jì)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(dòng)機(jī)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(yàn)算...........................................13</p><p>　　6.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失................

8、...........................13</p><p>　　6.2 驗(yàn)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(xiàn)...................................................15</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)，動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)——工進(jìn)——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(dòng)部件總重力為10000

10、N，快進(jìn)行程為 100mm，快進(jìn)與快退速度均為 4.2m／min，工進(jìn)行程為 20mm，工進(jìn)速度為 0.05m／min，加速、減速時(shí)間為0.2s，利用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1，動(dòng)力滑臺(tái)可以隨時(shí)在中途停止運(yùn)動(dòng)，試設(shè)計(jì)該組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p><b>　　二、負(fù)載分析</b></p><p>　　2.1負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析</p&g

11、t;<p>　　1．工作負(fù)載：工作負(fù)載即為軸向切削力。</p><p>　　2．摩擦負(fù)載：摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動(dòng)摩擦阻力 </b></p><p><b>　　3．慣性負(fù)載:</

12、b></p><p>　　取重力加速度，則有移動(dòng)部件質(zhì)量為。</p><p>　　表1 液壓缸各階段的負(fù)載和推力</p><p>　　(液壓缸的機(jī)械效率取)</p><p>　　注：不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。</p><p>　　2.2負(fù)載圖和速度圖的繪制</p><p>　　負(fù)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(fù)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(jìn)速度與快退速度分別為：</p><p><b>　　快進(jìn)行程：</b></p><p><b>　　

14、工進(jìn)行程：</b></p><p><b>　　快退行程：</b></p><p><b>　　工進(jìn)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(jì)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(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)該臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，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(diǎn)，并且能夠滿足加工時(shí)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(diǎn)時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)使電磁閥換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)換向。</p><p><b>　　液壓缸的快進(jìn)<

18、/b></p><p>　　選用單桿活塞缸的差動(dòng)連接來(lái)實(shí)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(dòng)作順序表2。</p><p>　　表2 電磁鐵動(dòng)作順序表</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)圖的原理</b></p><p><b>　　1．快進(jìn)</b></p><p>　　快進(jìn)如圖3所示，按下啟動(dòng)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(shí)的主油路為：</p><p>　　進(jìn)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(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)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(jìn)</b></p><p>　　快進(jìn)終了時(shí)，擋塊壓下行程閥9，發(fā)出信號(hào)，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(shí)的主油路為：</p><p>　　進(jìn)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(dāng)滑臺(tái)完成工進(jìn)進(jìn)給碰到行程閥10時(shí)，發(fā)出信號(hào)，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(shí)的主油路為：</p><p>　　進(jìn)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(shí)無(wú)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(dāng)滑塊退回到原位時(shí)，擋塊壓下原位行程開(kāi)關(guān)11，發(fā)出信號(hào)，使YA1斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)由泵輸出的壓力油經(jīng)中位直接

24、流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。</p><p>　　5．實(shí)現(xiàn)隨時(shí)在中途停止運(yùn)動(dòng)</p><p>　　如果需要在中途停止運(yùn)動(dòng)，在按下停止按鈕，發(fā)出信號(hào)，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(tái)停止運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　四、參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】（《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明

25、手冊(cè)》）中相關(guān)表格（節(jié)選如下所示幾個(gè)表格）進(jìn)行參數(shù)選擇。</p><p>　　表2 按負(fù)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(jì)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>　?。?—無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； </p><p>　　2—有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)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(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，初選液壓缸的工作壓力。</p><p>　　鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液

27、壓缸可選用單活塞桿式差動(dòng)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(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)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(guò)設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來(lái)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(wú)桿腔的壓

28、力，估算時(shí)取壓降的值為。</p><p>　　快退時(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值。</p><p>　　4.2計(jì)算液壓缸主要尺寸</p><p>　　1．計(jì)算液壓缸面積:</p><p><b>　　因?yàn)橛?lt;/b></p><p><b>　　所以有</b></

29、p><p>　　按照參考文獻(xiàn)【2】（《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》）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(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：</p><p>　　D=90mm,d=70mm。</p><p>　　由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：</p><p>　　經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)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(gè)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(dòng)機(jī)功率</p><p><b>　　1.液壓泵的選擇</b></p><p>　　取

32、進(jìn)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(jì)算選用單作用葉片泵，其型號(hào)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(jī)的功率</b></p><p><b>　　在快速時(shí)為最大功率</b></p><p>　　式中：—液壓泵總效率，取。</p><p>　　查電機(jī)手冊(cè)，可選用Y系列Y90L-6電動(dòng)機(jī)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(guò)閥的實(shí)際流量選取,本設(shè)計(jì)采用國(guó)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(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的

35、運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計(jì)算的結(jié)果如表9所示。</p><p>　　表9各工況實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流量</p><p>　　由表9可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　進(jìn)入無(wú)桿腔的流量在快退及差動(dòng)連接時(shí)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(hào)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(biāo)準(zhǔn)值V=250L。</p><p

37、>　　六、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算</p><p>　　6.1驗(yàn)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(shí)，首先確定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)，然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失。</p><p><b>　　1.快進(jìn)</b></p><p>　　滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液換向閥差

38、動(dòng)連接。在進(jìn)油路上，油液通過(guò)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(guò)行程閥9進(jìn)入無(wú)桿腔。</p><p>　　在進(jìn)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(jìn)油路上去，便得出差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的總的壓力損失。</p><p><b>　　2.工進(jìn)

39、</b></p><p>　　滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥4、電液換向閥5進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔。在回油路上，油液通過(guò)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(shí)液壓缸回油腔的壓力P2為</p><p>　　可見(jiàn)此值小于原估計(jì)值0.8MPa。故可按表7中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)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(dòng)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(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥4、電液換向閥5進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過(guò)電液換向閥5返回油箱。因此進(jìn)油路上總壓降為<

41、/p><p>　　所得數(shù)值遠(yuǎn)小于估計(jì)值，因此液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(shí)的最大工作壓力Pp應(yīng)為</p><p>　　6.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升</p><p>　　由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占95%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來(lái)計(jì)算。</p&g

42、t;<p>　　工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為</p><p>　　在工進(jìn)時(shí)，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(gè)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(dǎo)下，經(jīng)過(guò)一周的努力，我的《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)總算有了成果。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我再一次系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)了《液壓與氣壓傳動(dòng)》的相關(guān)知識(shí)，受益匪淺。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)我們已經(jīng)做過(guò)很多次了，

44、通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我們每一個(gè)人都再一次體驗(yàn)了課程設(shè)計(jì)的基本模式和相關(guān)流程。這次課程設(shè)計(jì)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(jì)中所需要的資料。因?yàn)榕R近研究生入學(xué)考試，我不得不抓緊每一秒，以騰出更多的時(shí)間復(fù)習(xí)備考。收集完資料，我便開(kāi)始爭(zhēng)分奪秒的演算相關(guān)數(shù)據(jù)，和在參考書(shū)上尋找相關(guān)資料。這個(gè)艱辛的過(guò)程使我真正的嘗試到了設(shè)計(jì)工作的辛酸。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)實(shí)踐的過(guò)程，它使我們更好的將理論知

45、識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，并且學(xué)會(huì)了如何綜合運(yùn)用做學(xué)過(guò)的知識(shí)。這也算是溫習(xí)所學(xué)知識(shí)，使知識(shí)點(diǎn)牢固于心。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)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(xué)習(xí)使人進(jìn)步。課程設(shè)計(jì)使我更加了解自己所掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)，揚(yáng)長(zhǎng)避短?？偨Y(jié)就是：好好學(xué)習(xí)，天天向上！</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></