《臥式鉆床液壓系統(tǒng).docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《臥式鉆床液壓系統(tǒng).docx（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：液壓傳動課程設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成液壓與氣壓傳動課程理論教學以后所進行的重要實踐教學環(huán)節(jié)。學生通過課程設(shè)計對所學內(nèi)容能夠靈活掌握，融會貫通，并獲得綜合運用所學知識進行液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本能力。通過課程設(shè)計，學生應達到以下目的：1.鞏固和深化已學的液壓傳動的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟；2.鍛煉機械制圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運算的能力；3.熟悉液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及液壓元件的選擇方法；4.學會使用有關(guān)國家標準、液壓手冊及產(chǎn)品樣本等有關(guān)技術(shù)資料。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：工

2、作循環(huán)：手工上料自動夾緊工作臺快進銑削進給工作臺快退夾具松開手工卸料。工作臺液壓缸負載力（KN）：FL2.0 夾緊液壓缸負載力（KN）：Fc 4.8 工作臺液壓缸移動件重力（KN）：G3.5 夾緊液壓缸負移動件重力（N）：Gc45 工作臺快進、快退速度（m/min）：V1=V36.5 夾緊液壓缸行程（mm）：Lc10 工作臺工進速度（mm/min）：V248 夾緊液壓缸運動時間（S）：tc1 工作臺液壓缸快進行程（mm）：L1 450 導軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.2工作臺液壓缸工進行程（mm）：L2 80 導軌面動摩擦系數(shù)：d=0.1工作臺啟動時間（S）：Dt=0.5 3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要

3、求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等： （1) 液壓系統(tǒng)原理圖1張；(2) 設(shè)計計算說明書1份。一. 運動參數(shù)分析二計算液壓缸尺寸和所需流量三確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖四選擇液壓元件和確定輔助裝置五確定電機功率六液壓系統(tǒng)的性能驗算序號FLFC GGCV1V2L1L2LCtC82.04.83.5456.54845080101一運動參數(shù)分析 根據(jù)主機要求畫出動作循環(huán)圖，然后根據(jù)動作循環(huán)圖和速度要求畫出速度與路程的工況圖。 夾緊 快進 工進 快退 松開 設(shè)計內(nèi)容1. 負載與運動分析1.1工作負載1）夾緊缸工作負載：Fl = FC + GCs=4800+45*0.2=4809NF2

4、= FC + GCd=4800+45*0.1=4804.5N夾緊缸最大夾緊力Fmax Fmax=F1/0.9=5343N夾緊缸最小夾緊力Fmin Fmin=F2/0.9=5338N由于夾緊缸的工作對于系統(tǒng)的整體操作的影響不是很高，所以在系統(tǒng)的設(shè)計計算中把夾緊缸的工作過程簡化為全程的勻速直線運動，所以不考慮夾緊缸的慣性負載等一些其他的因素。2)工作臺液壓缸工作負載極為切削阻力FL=2.0KN。1.2摩擦負載摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：(1)靜摩擦阻力Ffs=s*G=0.23500=700N=m(2)動摩擦阻力 Ffd=d*G=0.13500=350N1.3慣性負載 Fi=Ggvt=Gg（v1-0

5、）t=35009.86.5/600.5=77.38N1.4負載圖與速度圖的繪制 快進 t1=L1V1=4506.510360=4.15s 工進 t2=L2V2=804860=100s 快退 t3=L1+L2V3=450+806.510360=4.89s因為液壓缸的受力還有密封阻力，所以假設(shè)液壓缸機械效率cm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如表1.1所示。表1.1液壓缸在各工作階段的負載和推力工況負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力F0=F/cm/N啟動F=Ffs700777.8加速F=Ffd+Fi427.38474.87快進F=Ffd350388.9工進F=Ffd+FL235026

6、11.1反向啟動F=Ffs700777.8加速F=Ffd+Fi427.38474.87快退F=Ffd350388.9表二液壓缸負載與工作壓力之間的關(guān)系:負載/ KN50工作壓力/MPa0.811.522.5334455表三液壓缸內(nèi)徑尺寸系列：（mm）81012162025324050638090100110125140160180200220250320400500630表四活塞桿直徑尺寸系列：（mm）456810121416182022252832364045505563708090100110125140160180200220250280320136400速度與路程的工況圖： 負載與路程

7、的工況圖： 二計算液壓缸尺寸和所需流量：1. 工作壓力的確定，查表二，取工作壓力P=1MPa2. 計算液壓缸尺寸（1）液壓缸的有效工作面積A1 A1=2611.11000000=2611（mm2） 液壓缸內(nèi)徑： D=(4A1/)1/2=57.7(mm) 查表三，取標準值D=63mm（2）活塞桿直徑： 要求快進與快退的速度相等，故用差動連接方式，所以，取d=0.7D=44.1mm,查表四，取標準值d=45mm。（3）缸徑、桿徑取標準值后的有效工作面積： 無桿腔有效工作面積： A1=D2=X632=3116（mm2） 活塞桿面積：A3=d2=X452=1590（mm2） 有桿腔有效工作面積： A2

8、=A1-A3=3116-1590=1526（mm2） A1 A2A33. 確定液壓缸所需的流量：快進流量qkj:qkj=A3V1=8.7451039(L/min)快退流量qkt:qkt=A2V3=8.3910-3=8(L/min)工進流量qj:qgj=A1V2=3116X10-6X0.0480.15(L/min)4.夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量的確定：（1） 確定夾緊缸的工作壓力：查表二，取工作壓力Pj=2MPa（2） 計算夾緊缸有效面積、缸徑、桿徑：夾緊缸有效面積Aj:Aj=53432 =2671.5(mm2)夾緊缸直徑Dj:Dj=(4Aj/)1/2=58.3(mm)取標準值為Dj=63

9、mm則夾緊缸的有效面積為: Aj=Dj2=3115.67(mm2)活塞桿直徑dj: dj=0.5Dj=32(mm)夾緊缸在最小夾緊力時的工作壓力為： Pjmin=53383115.6710000001.7110-6=2MPa（3） 計算夾緊缸的流量qjqj=AjVj=3115.6710-61010-3601.87(L/min)三 確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖 1確定執(zhí)行元件的類型 （1）工作缸：根據(jù)本設(shè)計的特點要求，選用無桿腔面積等于兩倍有桿腔面積的差動液壓缸。 （2）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。2換向方式確定 為了便于工作臺在任意位置停止，使調(diào)整方

10、便，所以采用三位換向閥。為了便于組成差動連接，應采用三位五通換向閥。考慮本設(shè)計機器工作位置的調(diào)整方便性和采用液壓夾緊的具體情況，采用“Y”型機能的三位五通換向閥。3.調(diào)整方式的選擇 在組合機床的液壓系統(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)鉆、鏜類專機工作時對對低速性能和速度負載都有一定要求的特點，采用調(diào)速閥進行調(diào)速。為了便于實現(xiàn)壓力控制，采用進油節(jié)流調(diào)速。同時為了考慮低速進給時的平穩(wěn)性，以及避免鉆通孔終了時出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，在回油路上設(shè)有背壓閥。4快進轉(zhuǎn)工進的控制方式的選擇為了保證轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、可靠、精度高，采用行程控制閥。5終點轉(zhuǎn)換控制方式的選擇 根據(jù)鏜削時停留和控制軸向尺寸的工藝要求，本

11、機采用行程開關(guān)和壓力繼電器加死擋鐵控制。6實現(xiàn)快速運動的供油部分設(shè)計 因為快進、快退和工進的速度相差很大，為了減少功率損耗，采用雙聯(lián)泵驅(qū)動（也可采用變量泵）。工進時中壓小流量泵供油，并控制液壓卸荷閥，使低壓大流量泵卸荷；快進時兩泵同時供油。7夾緊回路的確定 由于夾緊回路所需壓力低于進給系統(tǒng)壓力，所以在供油路上串接一個尖壓閥。此外為了防止主系統(tǒng)壓力下降時（如快進和快退）影響夾緊系統(tǒng)的壓力，所以在減壓閥后串接一個單向閥。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。為了實現(xiàn)夾緊后才能讓滑臺開始快進的順序動作，并保證進給系統(tǒng)工作時夾緊系統(tǒng)的壓力始終不低于所需要的最

12、小夾緊力，故在夾緊回路上安裝一個壓力繼電器。當壓力繼電器工作時，滑臺進給；當夾緊力降到壓力繼電器復位時，換向閥回到中位，進給停止。根據(jù)以上分析，繪出液壓系統(tǒng)圖如1.2雙聯(lián)泵 3.三位五通電磁閥 4.減壓閥 5.安全閥 6.背壓閥 7.順序閥8.9.10.12.15單向閥 11.行程控制閥 13.調(diào)速閥 14.二位五通電磁換向閥16.17壓力繼電器 18.液壓缸 19.夾緊缸1. 夾緊：3YA通電進油：（1-9、2-8）-4-15-14（右位）-19（上腔）-下移回油：19（下腔）-14（右位）-油箱2. 快進：1YA通電進油：（1-9、2-8）-3（左位）-11-18（左腔）-右移回油：18（

13、右腔）-3（左位）-8-11-18（左腔）-右移3. 工進：11切斷進油：2-10-3（左位）-13-18（左腔）-右移回油：18（右腔）-3（左位）-6-油箱4. 快退：2YA通電進油：（1-9、2-10）-3（右位）-18-左移回油：18（左腔）-12-3（右位）-油箱5. 松開：4YA通電 （1-9、2-10）-4-15-14（左位）-19（下腔）-上移開關(guān)動作1YA2YA3YA4YA行程閥壓力繼電器夾緊-+-快進+-+-工進+-+-+-快退-+-+-松開-+-+四選擇液壓元件和確定輔助裝置： 1.選擇液壓泵： （1）泵的工作壓力的確定： 初算時可取P=0.5MPa-1.2MPa,考慮背

14、壓，現(xiàn)取P=1MPa。泵的工作壓力Pb初定為Pb=P+P=1+1=2(MPa)。式中P為液壓缸的工作壓力；P為系統(tǒng)的壓力損失。執(zhí)行元件背壓力估計值 系統(tǒng)類型背壓力/MPa中低壓系統(tǒng)0-8MPa簡單系統(tǒng)和一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.50.8回油路帶背壓閥0.51.5采用帶補液泵的閉式回路0.81.5（2）泵的流量的確定： 1.快速進退時泵的流量： 由于液壓缸采用差動連接方式，而有桿腔有效面積A2小于活塞桿面積A3，故在速度相等的情況下，快退所需的流量小于快進的流量，故按快進考慮?？爝M時缸所需的流量為：qkt=A2Vk=8.74510-3=9(L/min)快進時泵應供油

15、量為：qktb=Kqkt=1.1X9=9.9(L/min)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。 2.工進時泵的流量： 工進時缸所需的流量為： qgj=A1Vg=3116X10-6X0.048=0.15 (L/min) 工進時泵應供流量為： qgjb=Kqgj=1.1X0.15=0.165(L/min)考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，需加上溢流閥的最小溢流量（一般取3L/min）,所以qgjb=0.17+3=3.17(L/min)根據(jù)組合機床的具體情況從產(chǎn)品樣本中選用YB-4/6型雙聯(lián)葉片泵，此泵在快速進退時（低壓狀態(tài)下雙泵供油）提供流量為：qmax=4+6=

16、10(L/min)=qktb在工進時（高壓狀態(tài)下小流量的泵供油）提供的流量為qmin=4(L/min)qgjb故所選泵符合系統(tǒng)要求。（3）驗算快進、快退的實際速度：Vkj=qmax/A3=10X10-3/1590X10-6=6.3(m/min)Vkt=qmax/A2=10X10-3/1526X10-6=6.6(m/min) 2.選擇閥類元件：各類閥可按通過該閥的最大流量和實際工作壓力選取，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。3.確定油管尺寸：（1） 油管內(nèi)徑的確定：可按下式計算：d2=q 泵的最大流量為10L/min,但在系統(tǒng)快進時，部分油管流量可達20L/mi

17、n。按20L/min計算，取V為 4m/s,則d=(4X0.020/3.14X4X60) 1/2=10(mm)(2) 按標準選取油管：可按標準選取內(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的無縫鋼管。5. 確定油箱容量：本設(shè)計為中壓系統(tǒng)，油箱有效容量可按泵每分鐘內(nèi)公稱流量的5-7倍來確定。 V=5Xqb=5X10=50(L)6.工進時所需的功率根據(jù)p1A1 = F + A2p2，工進時油路的流量僅為0.15L/min，因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部壓力損失都非常小，可以忽略不計。這時進油路上只考慮調(diào)速閥的損失0.6MPa，回油路上只有被壓閥

18、損失，還有夾緊缸的壓力2MPa，小流量泵的調(diào)整壓力p=p1+2+0.6+0.8=4.3MPa工進時泵1的調(diào)整壓力為4.3MPa流量為4L/min.泵2卸荷時，其卸荷壓力可視為零取其效率=0.75 所以工進時所需電機功率為p=0.18KwPb1液壓泵的最大公最壓力（Pa）Qb1液壓泵的輸出流量（m3/s）7.快進快退時所需的功率p=0.3Kw序號名稱通過流量（L/min）型號及規(guī)格1.2雙聯(lián)葉片泵10YB-4/63三位五通電磁閥9.934EF3Y-E10B4減壓閥1.87Y-10B5.安全閥3.375YF3-10B6背壓閥1B-10B7順序閥11.57AXF3-10B8.9.10.12.15單向

19、閥11.57YAF3-Ea10B11行程閥-k-6B13調(diào)速閥1QF3-E6aB14二位五通電磁換向閥1.8723D-10B16.17壓力繼電器-PF-D8L五確定電機功率由于快速運動所需電機功率大于工作進給所需電機功率，故可按快速所需的功率來選取電機，現(xiàn)按標準選取電機功率為1.1Kw。具體型號可參考相關(guān)手冊。六液壓系統(tǒng)的性能驗算1油液溫升驗算工作在整個工作循環(huán)過程中所占的時間比例達92%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液升溫可按工進時的工況來計算。工進時液壓缸的有效功率為P=pq=Fv=2611.10.04860=2.1W，這時大流量液壓泵經(jīng)過溢流閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個泵的總輸出功率為P1

20、=(4.31060.00317)/(0.7560)=302.9 W,由此求得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為Hi=P1-Pe=(302.9-2.1)W=300.8W,當油箱的高、寬、長比例在1：1：1到1：2：3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80時，油箱散熱面積近似為： 式中 V為油箱有效容積（）；A為散熱面積 取油箱有效容積，散熱系數(shù) 按計算，所以油液的溫升為： 查得液壓與氣壓傳動章宏甲主編P338表8-19可知，此溫升值沒有超過允許范圍，所以該液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。2驗算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)的具體管道布置尚未具體確定,整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算。所以只能估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。本設(shè)計鏜床液壓系統(tǒng)為小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失很小，可以不考慮。