《液壓課程設(shè)計(jì)-- 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓課程設(shè)計(jì)-- 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、目錄0.摘要.11. 設(shè)計(jì)要求.22.負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析.2 2.1負(fù)載分析.22.2快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間.3 2.3液壓缸F-t圖與v-t圖.33.確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù).4 3.1初選液壓缸工作壓力.4 3.2計(jì)算液壓缸主要尺寸.4 3.3繪制液壓缸工況圖.54. 擬定液壓系統(tǒng)的工作原理圖.7 4.1擬定液壓系統(tǒng)原理圖.7 4.2原理圖分析.85.計(jì)算和選擇液壓件.8 5.1液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī).85.2閥類元件及輔助元件的選.106.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算.10 6.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算.10 6.2系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗(yàn)算.117. 課設(shè)總結(jié).120摘要液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是
2、近年來(lái)與微電子、計(jì)算技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，機(jī)、電、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機(jī)械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原理的方法，掌握液壓元件的作用與選型是十分必要的。液壓傳動(dòng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都得到了廣泛的應(yīng)用，但是各部門采用液壓傳動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)不盡相同：例如，工程機(jī)械、壓力機(jī)械采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出力大；航空工業(yè)采用液壓傳動(dòng)的主要原因取其重量輕、體積?。粰C(jī)床上采用液壓傳動(dòng)的主要原因則是取其在工作過(guò)程中能無(wú)級(jí)變速，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能實(shí)現(xiàn)換向頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：鉆孔
3、 組合機(jī)床 臥式 動(dòng)力滑臺(tái) 液壓系統(tǒng)1.設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，要求完成如下工作循環(huán)式：快進(jìn)工進(jìn)快退停止。機(jī)床的切削力為25000N，工作部件的重量為9800N，快進(jìn)與快退速度均為7m/min，工進(jìn)速度為0.05m/min，快進(jìn)行程為150mm，工進(jìn)行程40mm，加速、減速時(shí)間要求不大于0.2s，動(dòng)力平臺(tái)采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1 。要求活塞桿固定，油缸與工作臺(tái)連接。設(shè)計(jì)該組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。2.負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析2.1負(fù)載分析 （1）工作負(fù)載： =25000N （2）摩擦負(fù)載： 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力 靜摩擦阻力： = G=1960N 動(dòng)摩擦
4、阻力：=G=980N （3）慣性負(fù)載： =500N （4）液壓缸在個(gè)工作階段的負(fù)載。設(shè)液壓缸的機(jī)械效率 =0.9，得出液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載和推力，如表1所示。表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力工況計(jì)算公式外負(fù)載F/N 液壓缸推力 F0= F / /N 啟動(dòng)F= 1960 2178 加速F=+ 1480 1644 快進(jìn)F= 980 1089 工進(jìn)F=+ 25980 28867 反向啟動(dòng)F= 1960 2178 加速F=+ 1480 1644快退F= 980 10892.2快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間 由下式近似求出 快進(jìn)： = =1.3s工進(jìn)： =48s快退：=1.6stu2.3液壓缸F-t圖與v-t圖
5、3.確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)3.1初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其他情況負(fù)載都不太高，參考表2和表3，初選液壓缸的工作壓力=4MPa。 3.2計(jì)算液壓缸主要尺寸 鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞式差動(dòng)液壓缸（A1=2A2），快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)為防止鉆通時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表4選此背壓為=0.6MPa。由式 = 由工進(jìn)的推力計(jì)算液壓缸無(wú)桿腔 = =7.8則液壓缸內(nèi)徑 D=m=0.0997m=99.7mm按GB/T2348-1993圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值D=100mm參考表5及表6得活塞桿直徑d0.71D=71mm
6、 ，按GB/T2348-1993圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值d=70mm由此球的液壓缸兩端的實(shí)際有效面積為 = 3.3繪制液壓缸工況圖 根據(jù)計(jì)算出的液壓缸尺寸，可算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段壓力、流量和功率值，如表7所列，并據(jù)此繪出液壓缸工況圖，如圖3所示。表7液壓缸在各階段的壓、流量和功率值推力Fo/力回油腔壓力/進(jìn)油腔壓力P/MPa輸入流量輸入功率P/W計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)1733-0.97-P1=q=()P=p加速13091.36086-恒速8671.240.740.385285工進(jìn)230890.63.250.006521.1P1=q= P=快退啟動(dòng)1733-1.61-P1=q=P=加速13090.71
7、.70-恒速8670.71.590.4616注：為液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，回油口之間的損失取=0.5MPa4. 擬定液壓系統(tǒng)的工作原理圖4.1擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.2原理圖分析： 為了保證快進(jìn)快退速度相等，并減小液壓泵的流量規(guī)格，擬選用差動(dòng)連接回路。 快進(jìn)：按下啟動(dòng)按鈕，三位五通電液換向閥2 1YA通電，左位進(jìn)入工作狀態(tài)，這時(shí)的主油路是： 進(jìn)油路：濾油器11液壓泵1電液換向閥2的P口到A口行程閥3液壓缸右腔 回油路：液壓缸左腔電液換向閥2的B口到T1口單向閥6行程閥3液壓缸右腔 這時(shí)形成差動(dòng)連接回路。因?yàn)榭爝M(jìn)時(shí)，滑臺(tái)載荷較小，同時(shí)進(jìn)油可以經(jīng)過(guò)閥3直通油缸右腔，系統(tǒng)中壓力較低，所以液壓泵1輸出流量大，
8、動(dòng)力滑臺(tái)快速前進(jìn)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。工進(jìn)：在快速行程結(jié)束時(shí)，滑臺(tái)上的擋鐵壓下行程閥3，行程閥上位工作，使通過(guò)行程閥3的油路斷開(kāi)，電磁鐵1YA繼續(xù)通電，電液換向閥2左位仍在工作，油路必須經(jīng)調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸右腔，與此同時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，將液控順序閥8打開(kāi)，并關(guān)閉單向閥6，使液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接的油路切斷，回油經(jīng)背壓閥7和順序閥8回到油箱，這時(shí)的主油路： 進(jìn)油路：濾油器11液壓泵1電液動(dòng)換向閥2的P口到A口調(diào)速閥4液壓缸右腔回油路：液壓缸左腔電液換向閥2的B口到T1口背壓閥7順序閥8油箱死擋鐵停留：當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)工作進(jìn)給終了碰上死擋鐵臺(tái)，液壓缸停止不動(dòng)，系統(tǒng)的壓力進(jìn)一步升高，達(dá)到壓力繼電器14的調(diào)定壓力值時(shí)，經(jīng)過(guò)
9、時(shí)間繼電器的延時(shí)，再發(fā)出電信號(hào)，使滑臺(tái)退回?？焱耍簳r(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)后，2YA通電，1YA關(guān)電。電液換向閥2右位工作，這時(shí)的主油路是： 進(jìn)油路：濾油器11液壓泵1電液換向閥2的P口到B口液壓缸左腔 回油路：液壓缸右腔單向閥5電液換向閥2的A口到T2口單向閥13油箱原位停止：當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)退回到原始位置時(shí)，擋塊壓下行開(kāi)關(guān)，這時(shí)1YA，2YA都斷電，電液換向閥2處于中位，動(dòng)力滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。5.計(jì)算和選擇液壓件5.1液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)（1）計(jì)算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，最大工作壓力為=3.25MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選
10、取進(jìn)油路上的總壓力損失，考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求，則小流量的最高工作壓力估算為： +=（3.25+0.6+0.5）MPa=4.35MPa 大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表7可見(jiàn)，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大?？紤]到快退時(shí)進(jìn)油不通過(guò)調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失=0.3MPa，則大流量的最高工作壓力估算為 +=1.91MPa（2）計(jì)算液壓泵的流量由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為，若取回路泄漏系數(shù)K=1.2，則 泵的總流量為 =由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為2，工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.39，所以小流量液壓泵的最小流量為2.4，大流量液壓泵
11、的最小流量為28.8。（3）確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱液壓泵產(chǎn)品手冊(cè)，現(xiàn)選用YB1-40/6.3型雙聯(lián)液片泵，泵的額定壓力為=6.3 Mpa，小泵排量為V1=6.3mL/r,大泵排量為V2=40 mL/r;泵的額定轉(zhuǎn)速為n=960r/min,容積效率為v=0.9，總效率p=0.8。推算的小泵和大泵的額定流量分別為：qp1=V1nv=6.39600.9=5.44L/minqp2=V2nv=409600.9=34.56L/min雙泵流量為qp=qp1+qo2=5.44+34.56=40L/min由工況圖可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，取泵的總效率為=0.80，則所需驅(qū)動(dòng)
12、電動(dòng)機(jī)功率為： =1.591KW 查電動(dòng)機(jī)手冊(cè)選Y112M-6-B3型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為2.2Kw，轉(zhuǎn)速為940r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，小泵和大泵的實(shí)際輸出流量分別為5.33L/min和33.84L/min；雙泵總流量為39.17L/min；工進(jìn)時(shí)的溢流量為5.33-0.5=4.83L/min,仍能滿足系統(tǒng)各工況對(duì)流量的要求。5.2閥類元件及輔助元件的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件及輔助元件的流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，下表為選擇元件的一種方案。表8 液壓元件的選擇序號(hào)元件名稱通過(guò)閥的最大流量規(guī)格額定流量額定壓力MPa型號(hào)1三位五通電液換向閥273.
13、91006.335DY-100BY2行程閥373.91006.322C-100BH3調(diào)速閥4166.3Q-6B4單向閥583.21006.3I-100B5單向閥634.8636.3I-63B6背壓閥71106.3B-10B7順序閥833.8636.3XY-63B8溢流閥94.8106.3Y-10B9單向閥1033.8636.3I-63B10過(guò)濾器1139.2506.3XU-5020011單向閥1383.21006.3I-100B12雙聯(lián)葉片泵140/6.36.3YB1-40/6.36.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算6.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算管道直徑按選定的液壓元件接口尺寸確定為d=18mm,進(jìn)、回油管長(zhǎng)均取l
14、=2m油液的運(yùn)動(dòng)粘度取v=1 ,油液密度取 =900kg/m3。工作循環(huán)中進(jìn)、回油管中通過(guò)的最大流量q=83.2L/min,由此計(jì)算雷諾數(shù)，得 Re=vd/V=4q/dv =9812300由此可推出各工況下的進(jìn)、回油路中的液流均為層流。管中流速為V=q/d2/4=5.45m/s因此沿程壓力損失為Dpf=75/Rel/dv2/2=0.1Mp在管路具體結(jié)構(gòu)沒(méi)有確定時(shí)，管路局部損失Dpr=Dps(q/qs)2式中：q為閥的實(shí)際流量；qs為閥的額定流量(從產(chǎn)品手冊(cè)中查得)；Dps為閥在額定流量下的壓力損失（從產(chǎn)品手冊(cè)中查得）。根據(jù)以上公式計(jì)算出各個(gè)工況下的進(jìn)、回油管路的壓力損失，計(jì)算結(jié)果均小于估取值，
15、不會(huì)使系統(tǒng)工作壓力高于系統(tǒng)的最高壓力。6.2系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例打94%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和溫升可用工進(jìn)時(shí)的數(shù)值來(lái)計(jì)算。工進(jìn)時(shí)的回路效率 1=p1q1/ (Pp1*qp1+Pp2*qp2)=0.067其中，大流量泵的工作壓力Pp2就是此泵通過(guò)順序閥8卸荷時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失，因此其數(shù)值為：Pp2=0.3（33.84/63)2=0.087Mp前面已經(jīng)取雙聯(lián)液壓泵的總效率=0.8，現(xiàn)取液壓缸的總效率為m=0.95，則可算得本液壓系統(tǒng)的效率為：=0.75*0.067*0.95=0.048可見(jiàn)工進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)效率很低，這主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。工進(jìn)工況液壓泵
16、的輸入功率為：Pi=（Pp1*qp1+Pp2*qp2)/=611.24W根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計(jì)算式（9-24）可得工進(jìn)階段的發(fā)熱功率為:Q=Pi*(1- )=611.24*(1-0.048)=581.90W當(dāng)油箱的高、寬、長(zhǎng)比例在1:1:1到1:2:3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%時(shí)，油箱散熱面積近似為式中 V油箱有效容積（）; A散熱面積（）。取油箱有效容積為0.4，散熱系數(shù)K為15W/算得系統(tǒng)溫升為：T=Q/KA=10.7設(shè)機(jī)床工作環(huán)境溫度t=25，加上此溫升后有t=25+10.7=35.7，在正常工作溫度內(nèi)，符合要求。7.課設(shè)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周雖然略顯得倉(cāng)促一些，但是通過(guò)本次每天
17、都過(guò)得很充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，自己還是受益匪淺，從中學(xué)到了很多東西。這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒(méi)有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手，但在老師的耐心指導(dǎo)，和小組同學(xué)的共同努力下，我還是順利完成了本次課設(shè)。通過(guò)本次課設(shè)，使自己學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不到的東西，鍛煉了自己的設(shè)計(jì)能力，以及查閱有用資料整合知識(shí)的能力，使我深刻的認(rèn)識(shí)到自己在課堂上學(xué)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，必須加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高自己的動(dòng)手能力。在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)繼續(xù)好好學(xué)習(xí)，豐富自己的知識(shí)，全面提高自己，使自己成為一個(gè)綜合素質(zhì)過(guò)硬的當(dāng)代大學(xué)生。參考文獻(xiàn)：謝群，崔廣臣，王健等主編.液壓與氣壓傳動(dòng).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011陸望龍主編.典型液壓元件結(jié)構(gòu).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010張利平編著.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010
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