某立式組合機床的動力滑臺液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD】

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2.學(xué)生必須獨立完成設(shè)計任務(wù)，嚴禁抄襲、剽竊他人成果或找人代做等行為，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按舞弊行為論處。 3.掌握相關(guān)課程的基本理論與基本知識，概念清楚，設(shè)計計算正確，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實驗數(shù)據(jù)可靠，繪圖符合標準，說明書撰寫規(guī)范。 4.課程設(shè)計期間學(xué)生的考勤與紀律按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。要嚴格遵守學(xué)習(xí)紀律，遵守作息時間，不得遲到、早退和曠課。因事、因病不能參加設(shè)計，需履行請假手續(xù)，否則按曠課論處。 5.課程設(shè)計期間要愛護公物、搞好環(huán)境衛(wèi)生，保證設(shè)計場所整潔、文明、安靜。嚴禁在設(shè)計場所嬉戲或開展其他休閑娛樂活動。 (二)通過本課程設(shè)計,應(yīng)使學(xué)生在以下幾方面得到鍛煉： 1.能正確地理解和應(yīng)用液壓知識解決實際問題，進行簡單的系統(tǒng)計算。 2.學(xué)會使用手冊及圖標資料.掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱及用途,做到熟練運用。 3.學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)內(nèi)容，利用計算機進行輔助設(shè)計，設(shè)計資料符合國家有關(guān)標準。 (三)在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)完成以下任務(wù): 1.裝配圖(規(guī)格A2) 2.零件圖二張（規(guī)格A3圖紙） 3設(shè)計說明書一份(參見說明書寫格式) 4.設(shè)計資料裝訂格式： (1)設(shè)計說明書封面(見設(shè)計說明書封面樣板) (2)設(shè)計任務(wù)書 (3)目錄 (4)設(shè)計說明書 (5)總結(jié) 五.成績評定內(nèi)容 1.成績評定應(yīng)綜合以下因素：設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙的質(zhì)量，獨立工作能力及設(shè)計過程的表現(xiàn)。 2.課程設(shè)計的成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。 3.五級評分制的評定標準 優(yōu)秀：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案先進，計算正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述透徹，圖面整潔，體現(xiàn)一定的創(chuàng)新能力。設(shè)計過程中表現(xiàn)好，無違紀現(xiàn)象。 良好：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案合理，計算正確。設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述清楚，圖面清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀現(xiàn)象。 中等：能完成課程設(shè)計工作，達到要求，計算基本正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述比較清楚，圖面基本清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀現(xiàn)象。 及格：能完成課程設(shè)計工作，基本達到要求，計算基本正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述基本清楚，圖面基本清晰。設(shè)計過程表現(xiàn)一般，無違紀現(xiàn)象。 不及格：課程設(shè)計達不到基本要求；說明書敘述不清楚。 六.課程設(shè)計的時間 課程設(shè)計一周時間集中安排,每人一題。先計算確定缸的尺寸后繪制裝配圖和零件圖。最后寫說明書。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院液壓課程設(shè)計說明書 目 錄 1．工況分析………………………………………………………………………………1 2．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………………………………2 3．液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 ……………………………………………………7 3.1液壓缸主要尺寸的確定……………………………………………………………3 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格………………………………………4 3.3液壓閥的選擇………………………………………………………………………5 3.4確定管道尺寸………………………………………………………………………7 3.5液壓油箱容積的確定………………………………………………………………7 1．工況分析 首先根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖1.5所示，然后計算各階段的外負載并繪制負載圖。 液壓缸所受外負載F包括三種類型，即 Fw為工作負載，對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在本例中為18000N； Fa—運動部件速度變化時的慣性負載； Ff—導(dǎo)軌摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動摩擦阻力，對于平導(dǎo)軌可由下式求得 G—運動部件重力； FRn—垂直于導(dǎo)軌的工作負載，事例中為零； f—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。求得： Ffs=0.2*1500kg*9.8N/kg=2940N Ffa=0.1*1500kg*9.8N/kg=2500N 上式中Ffs為靜摩擦阻力，F(xiàn)fa為動摩擦阻力。 g—重力加速度； △t—加速度或減速度，一般△t=0.01～0.5s △v—△t時間內(nèi)的速度變化量。在本例中 根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負載(見表1.4)，并畫出如圖1.5所示的 負載循環(huán)圖。 圖1.1 速度與負載循環(huán)圖 表1.4 工作循環(huán) 外界負載F/N 工作循環(huán) 外界負載F/N 啟動加速 F=Ffs+Fa 4470 工進 F=Ffs+Fw 29970 快進 F=Ffs 1470 快退 F=Ffs 1470 2．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖 (1)確定供油方式 考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低，而快進、快退時負載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱等方面考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。先采用具有壓力反饋功能的限壓式變量泵。 (2)調(diào)速方式的選擇 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)銑削類專用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，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速。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，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。 (3)背壓方式的選擇 由于該機床采用立式，所以選擇液控單向順序閥構(gòu)建平衡回路。 (4)速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁換向閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。 最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖1.2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1.2 液壓系統(tǒng)原理圖 3．液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 3.1液壓缸主要尺寸的確定 1)工作壓力p的確定。工作壓力p可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步確定，表1.1取液壓缸工作壓力為4.5MPa。 2)計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知最大負載F=31547N，按表1.2取p2為0.5Mpa，ηcm為0.95，考慮到快進、快退速度相等，取d／D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式可得 根據(jù)指導(dǎo)書表2.1，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標準系列直徑D=100mm；活塞桿直徑d，按d／D= 0.7及表2.2活塞桿直徑系列取d=70mm。 按表2.1及表2.2液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊液壓缸的D和d分別為100mm及70mm。 按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式可得 式中qmin是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L／min。 本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實際面積，即 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達到所需低速。 3)計算在各工作階段液壓缸所需的流量 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1)泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 pp—液壓泵最大工作壓力； p1—執(zhí)行元件最大工作壓力； ∑△p—進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5～1.5MPa，本例取0.5MPa。 上述計算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn≥(1.25～1.6) pp。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本例中pn =1.25 pp=6.25MPa。 2)泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 qp—液壓泵的最大流量； (∑q)min同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2～3L／min； KL—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.1～1.3，現(xiàn)取KL=1.2。 3)選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的pp和qp，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YBX-25限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量16mL／r，泵的額定壓力6．3MPa，電動機轉(zhuǎn)速1450r／min，容積效率0.85，總效率0.7。 3) 與液壓泵匹配的電動機的選定。首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的功率急劇降低，一般當(dāng)流量在0.2～1L／min范圍內(nèi)時，可取η＝0.03～0.14。同時還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點時不致停轉(zhuǎn)，需要進行驗算，即 　　　　　　　　　　　 Ｐｎ－所選電動機額定功率； ＰＢ－限壓式變量泵的限定壓力； ｑｐ－壓力為ＰＢ時，泵的輸出流量。 首先計算快進時的功率，快進時的外負載為1547Ｎ(考慮機械效率后)，進右路的壓力損失為0.3Ｍｐａ，由公式可得 　　　　 快進所所需電動機的功率為 　　　　　 　　工進時所需電動機功率 　　　　　　　　　　　　　　　 查閱電動機產(chǎn)品樣本，選用Ｙ９０L－４型電動機，其額定功率為1.5ＫＷ，額定轉(zhuǎn)速1400r/min. 根據(jù)產(chǎn)品樣本可查的ＹＢＸ－25的流量壓力特性曲線。再有已知的快進時流量為28.8L／min，工進是的流量0.39Ｌ／ｍｉｎ，壓力為 5 ＭＰａ，做出泵的實際工作時的流量壓力特性曲線，如 圖所示，查得該曲線拐點處的流量為28.8Ｌ／ｍｉｎ，壓力為3.3ＭＰａ，該工作點對應(yīng)的功率為 　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　所選電動機滿足要求，拐點處能正常工作。 3.3液壓閥的選擇 本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。方案一：控制液壓缸部分選用力士樂系列的閥，其夾緊部分選用疊加閥。方案二：均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表1.5所示。 表1.5 液壓元件明細表 序 號 元 件 名 稱 通過流量/L·min-1 型 號 1 過濾器 28.8 XU-B32×100 2 變量葉片泵 28.8 YBX-16 3 單向閥 28.8 AF3-EA10B 4 三位四通電磁閥 24 34EF30-E10B 5 二位三通電磁閥 24 23EF3B-E10B 6 單向行程調(diào)速閥 24 AQF3-E10B 7 二位二通電磁閥 24 8 單向順序閥 0.39 HC※T03B422 9 單向閥 9.4 AF3-EA10B 10 二位四通電磁閥 9.4 24EF3-E10B 11 壓力繼電器 9.4 DP1-63B 12 單向節(jié)流閥 9.4 ALF-E10B 3.4確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)主油路流量為差動時流量q=48L／min，壓油管的允許流速取u=4m／s，則內(nèi)徑d為 若系統(tǒng)主油路流量按快退時取q=24L／min，則可算得油管內(nèi)徑d=11.27mm。 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。吸油管同樣可按上式計算(q=24L／min、v=1.5m／s)，現(xiàn)參照YBX-16變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為25mm。 3.5液壓油箱容積的確定 本例為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5～7倍來確定，現(xiàn)選用容量為160L的油箱。 9 附件1：外文資料翻譯譯文 1 液壓傳動概述 1.1 液壓傳動的發(fā)展概況 1.1.1 壓傳動的定義 一部完整的機器是由原動機部分、傳動機構(gòu)、控制部分及工作機部分組成。原動機有幾種類型，例如電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器的工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速比是被限制的，為了覆蓋工作機較大范圍的工作力和工作速度的變化，以及操作性能的要求，在原動機和工作機之間設(shè)置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。 傳動機構(gòu)通常分為電氣傳動、機械傳動和流體傳動三類機構(gòu)。流體傳動是通過液壓、流體或氣體來進行能量傳遞和控制的。但需要認識到實際上只有兩種液壓系統(tǒng)：液力傳動和液壓傳動（包括液力和氣體）。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳達方式。液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量；而液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的每個分支。一些典型的運用像機械工程、建筑、海洋開發(fā)、交通運輸、農(nóng)業(yè)和航天航空 1.1.2 液壓傳動的發(fā)展概況 到18世紀中葉的工業(yè)革命，電能已經(jīng)不能支持工業(yè)機器的傳動需求。18世紀末液壓傳動被用于驅(qū)動液力設(shè)備，例如起重機、壓力機、絞車、壓榨機、液力千斤頂、修剪機械、和支承機械。在這些系統(tǒng)中，是一種由蒸汽機驅(qū)動液力的水泵，這種泵是通過壓力將水通過管道傳到工業(yè)機械來驅(qū)動各種機器的。這些早期的液力系統(tǒng)有著許多的不足，例如設(shè)計問題，由于設(shè)計已經(jīng)發(fā)展為藝術(shù)而多過了科學(xué)。然而，直到19世紀電力成為新的有優(yōu)勢的技術(shù)。這樣的結(jié)果液壓傳動并沒有起到推動的作用。電力傳動不久被發(fā)現(xiàn)在遠距離傳遞上有良好的效果。在19世紀最后的10年里液壓傳動技術(shù)只有小小的發(fā)展。近代，1906年液壓傳動開始被重視，是當(dāng)時用液力系統(tǒng)代替了電力系統(tǒng)來控制和調(diào)節(jié)一艘來自美國弗吉尼亞洲軍艦上的武器。由于這次的運用，液力系統(tǒng)用油取代了水。這個在流體領(lǐng)域的改變和后來設(shè)計問題的解答成為液壓傳動誕生前的重大的里程碑。由于軍事上的需求，直到第二次世界大戰(zhàn)液壓傳動一直在運用，并且發(fā)展速度很快。在第二次世界大戰(zhàn)期間和第二次世界大戰(zhàn)之后，航天航空工業(yè)的發(fā)展推動了液壓傳動技術(shù)的發(fā)展。隨著第二次世界大戰(zhàn)造成的經(jīng)濟體系的擴展，液壓傳動并沒有得到很好的運用?，F(xiàn)今，液壓傳動被廣泛的運用于工業(yè)的每個分支。一些典型的運用例如汽車、拖拉機、飛機、導(dǎo)彈、輪船和機械工具。單獨拿汽車來說，液壓傳動在液壓制動裝置、自動傳送裝置、動力轉(zhuǎn)向裝置、動力剎車、空氣調(diào)節(jié)器、潤滑、水冷卻劑和汽油泵系統(tǒng)都被利用道。這個改革運用到現(xiàn)代技術(shù)中，例如，電液封閉環(huán)系統(tǒng)、單片機和改進構(gòu)成建筑物的材料將繼續(xù)體現(xiàn)液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢。 1.2 液壓傳動的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成 1.2.1 液壓傳動系統(tǒng)的工作原理 圖1.1為磨床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖。液壓泵4在電動機的帶動下旋轉(zhuǎn)，油液由油箱1經(jīng)過過濾器2倍吸入液壓泵，由液壓泵輸入的壓力油通過手動換向閥11、節(jié)流閥13、換向閥15進入液壓缸18的作腔，推動活塞17和工作臺19向右移動，液壓缸18右腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。如果將換向閥15轉(zhuǎn)換成如圖1.1（b）所示的狀態(tài)，則壓力油進入液壓缸18的右腔，推動活塞17和工作臺19向左移動，液壓缸18左腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。工作臺19的移動速度由節(jié)流閥13來調(diào)節(jié)。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進入液壓缸18的油液增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。液壓泵4輸出的壓力油除了進入節(jié)流閥13以外，其余的打開溢流閥7流回油箱。如果將手動換向閥9轉(zhuǎn)換成如圖1.1（c）所示的狀態(tài)，液壓泵輸出的油液經(jīng)手動換向閥9流回油箱，這時工作臺停止運動，液壓系統(tǒng)處于缷荷狀態(tài)。 圖1.1 磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)工作原理 1—油箱；2—過濾器；3、12、14—回油管；4—液壓泵；5—彈簧；6—鋼球；7—溢流閥；8、10—壓力油臂；9—手動換向閥；11、16—換向手柄；13—節(jié)流閥；15—換向閥；17—活塞；18—液壓缸；19—工作臺 1.2.2 液壓傳動系統(tǒng)的組成 一個完整的液壓傳動系統(tǒng)由以下幾部分組成： （1） 液壓泵（動力元件）：是將原動機所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟。 （2） 執(zhí)行元件：把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能以驅(qū)動工作機構(gòu)的元件。執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達。 （3） 控制元件：包括壓力、方向、流量控制閥，是對系統(tǒng)中油液壓力、流量、方向進行控制和調(diào)節(jié)的元件。如換向閥15即屬控制元件。 （4） 輔助元件：上述三個組成部分以外的其它元件，如管道、管接頭、油箱、濾油器等為輔助元件。 1.2.3 液壓系統(tǒng)的圖形符號 適合的工藝出版物和圖冊提供的圖形便于有利于系統(tǒng)操作的理解和一些故障的排除。 一個圖形可以以圖示的方法來表達出裝配圖的中各種各樣的零件圖和顯示出系統(tǒng)的操作方法和工作原理。要理解懂得操作液壓傳動系統(tǒng)，讀懂圖形是必須要具有的基本能力。同樣，要理解一個系統(tǒng)的圖形，那么圖形里的各種符號的含義也必須要理解。 在實際工作中，除少數(shù)特殊情況外，一般都采用國標GB/T786.1—93所規(guī)定的液壓圖形符號來繪制，如圖1.2所示。圖形符號表示元件的功能，而不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)；反映各元件在油路連接上的相互關(guān)系，不反映其空間安裝位置；只反映靜止位置或初始位置的工作狀態(tài)，不反映其過渡過程。它們可以畫成任何尺寸。除非復(fù)合的電路符號來表示多樣的電路操作，其他每一個被畫出來的符號標示的都是每一個組成部分的正常工作狀態(tài)或中間狀態(tài)。 圖1.2 用圖形符號表示的磨床工作臺液壓系統(tǒng)圖 1—油箱；2—過濾器；3—液壓泵；4—溢流閥；5—手動換向閥；6—節(jié)流閥；7—換向閥；8—活塞；9—液壓缸 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 1.3.1 液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點 液壓傳動系統(tǒng)為使用者提供許多的好處，包括： （1） 高馬力，低質(zhì)量比。液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 （2） 靈活、控制精確、可逆性，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速、大負載和遠程自動控制。 （3） 部分旋轉(zhuǎn)和直線運動可以精確的定位，還可以在運行的過程中進行調(diào)速。 （4） 動力的連接在運動學(xué)上是不切實際的，令人滿意的動力傳輸?shù)姆椒ㄊ抢眠h程控制。 （5） 一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。 （6） 簡單、安全、搞適應(yīng)性、可靠性和經(jīng)濟實惠。 （7） 標準化。液壓傳動工業(yè)已經(jīng)為液壓產(chǎn)品和動力產(chǎn)品制定了標準，便于設(shè)計、制造和使用。 1.3.2 液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點 （1）油液污染能夠損壞液壓系統(tǒng)的操作。 （2）流體流動存在著泄漏。 （3）易燃的液壓油液容易導(dǎo)致火災(zāi)。 （4）如果沒有按照正確的方法使用，液壓系統(tǒng)的管道會發(fā)生爆炸，而且高速噴出的油液和飛出的金屬片都很有可能對人造成傷害。 （5）液勢必需要進行過處理的。