液壓與氣壓課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目動(dòng)力滑臺(tái)的液壓控制專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)機(jī)制1011姓 名石立志學(xué) 號(hào)20101161582013年 9 月 15 日目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工況分析1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2 工況分析 1.3 負(fù)載分析1.4 運(yùn)動(dòng)時(shí)間1.5液壓缸在各階段的負(fù)載和推力第二章 確定系統(tǒng)的主要參數(shù)42.1 初液壓缸工作壓力2.2 計(jì)算液壓缸的尺寸2.3液壓在各個(gè)階段的壓力.流量和功率值 第三章 擬定系統(tǒng)原理圖63.1系統(tǒng)原理圖3.2電磁閥動(dòng)作表3.3 液壓缸工況圖第四章 計(jì)算和選擇液壓器件84.1 確定液壓缸的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率4.2確定其它元件及輔件第五章 小結(jié)及參考文獻(xiàn)105.1 小結(jié)5.2 參考文獻(xiàn)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工況分析1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)單面多軸鉆孔組合機(jī)床，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)的主要性能參數(shù)要求如下，軸向切削力為24000N；滑臺(tái)移動(dòng)部件總質(zhì)量為510kg；加、減速時(shí)間為0.2s；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，；快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)行程為100mm，快進(jìn)與快退速度相等，均為 3.5mmin，工進(jìn)速度為 3040mmmin。工作時(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且可隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。試設(shè)計(jì)動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。 1，工作循環(huán)圖2，速度循環(huán)圖3,負(fù)載循環(huán)圖1.3 負(fù)載分析 （1）工作負(fù)載 即軸向切削力FL=24000 N (2)摩擦負(fù)載 1，靜摩擦力 Ffs=UsG=0.251010=1020 N 2，動(dòng)摩擦力 Fld=UdG=0.1X510X10=510 N(3)慣性負(fù)載 Fa=ma=510X3.5/12=149 N1.4 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 快進(jìn) L1/v1 = 3.4 s 工進(jìn) L2/v2 = 171.4 s 快退 （L1+L2）/v3= 5.1 s1.2 運(yùn)動(dòng)分析 工作循環(huán)為快進(jìn)工進(jìn)快退FVSS快進(jìn)工進(jìn)快退1.5液壓缸在各階段的負(fù)載和推力因?yàn)橐簤焊资芰€有密封阻力一般用機(jī)械效率來(lái)表示，所以設(shè)液壓缸的機(jī)械效率n=0.9得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所列 表1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力工 況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F=F/n/N啟 動(dòng)F=10201133.33加 速F= +Fa659732.22快 進(jìn)F= 510566.66工 進(jìn)F= + FL2451027233.33反向啟動(dòng)F=10201133.33加 速F=+Fa659732.22快 退F=510566.66根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-t和速度循環(huán)圖V=t，如上圖所示。第二章 確定系統(tǒng)的主要參數(shù)2.1 初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，其他工況負(fù)載都不太高，參考表4.2，初選液壓缸的工作壓力P1=4Mpa表4.2按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa< 0.811.522.53344552.2 計(jì)算液壓缸的尺寸鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選單桿式差動(dòng)液壓缸（），快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接. 工進(jìn)時(shí)為防止孔鉆通時(shí)突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，查表選背壓力P2=0.5Mpa由P1A1-P2A2=F/n得：A1= = =80.7X10-4 M2Fn（P1-P2/2）27233.330.9X（4-0.5/2）X106D= = = 0.102 m =102 mm4A14x80.7x10-43.14即活塞直徑： 圓整查表得： D = 100 mm 由A1=2A2 得：d =70.7 mm 查表取d =70 mm由此可求得液壓缸的實(shí)際有效面積：A1=3.14X502X10-6=78.5X10-4 m2A2=3.14X352x10-6=40.0X10-4 m22.3液壓在各個(gè)階段的壓力.流量和功率值 工況計(jì)算公式負(fù)載F（N）回油腔壓力p/MP流入流量qx10/m/s進(jìn)油腔壓力p1/MP輸入功率P/kw快進(jìn)（差動(dòng)）啟動(dòng)P1=F0/(A1-A2)1133.330.290.29加速732.220.190.19恒速566.660.140.22450.140.073工進(jìn)27233.330.50.00453.750.0166快退啟動(dòng)P2=F0/A21133.3300.48加速732.2200.38恒速566.6600.230.340.079注;液壓缸差動(dòng)連接的壓力損失不計(jì)第三章 擬定系統(tǒng)原理圖1DT2DT3DT3.1系統(tǒng)原理圖如下3.2 電磁閥動(dòng)作表1DT2DT3DT快進(jìn)+-工進(jìn)+-+快退-+停止-1 快進(jìn)：快進(jìn)如圖所示，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1DT通電，由泵輸出地壓力油經(jīng)三位五通換向閥的左側(cè)，這時(shí)的主油路為： 進(jìn)油路：泵 三位四通換向閥（1DT得電）液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔二位三通換向閥單向閥6液壓缸左腔。2 工進(jìn)：減速終了時(shí)，擋塊還是壓下，使3DT通電，這時(shí)油必須經(jīng)調(diào)速閥才能會(huì)油箱，故進(jìn)給量大小由調(diào)速閥調(diào)節(jié)，其主油路為：進(jìn)油路：泵 三位四通換向閥（1DT得電）液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪欢蝗〒Q向閥調(diào)速閥油箱。3 快退：滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束后，使電磁鐵1DT斷電，2DT通電，這時(shí)三位四通換向閥接通右位，系統(tǒng)其主油路為：進(jìn)油路：泵 三位四通換向閥單向閥二位三通換向閥液壓缸右腔。回油路：液壓缸左腔三位四通換向閥油箱。t/sp/MPaq/（m.s）t/sP/kwt/s3.3 液壓缸的工況圖第四章 計(jì)算和選擇液壓器件4.1 確定液壓缸的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可 （1） 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力：液壓缸整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為3.75Mpa，由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其總壓力損失為0.4Mpa。所以液壓泵的工作壓力為;Pp=(3.75+0.4)Mpa=4.15Mpa （2） 計(jì)算最大流量：在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快退工作階段，為13.8 L/min，若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為：qP=13.8X1.1L/min=15.18L/min(3)葉片泵的選擇：根據(jù)泵的最大工作壓力和最大流量查表選擇：YB116型葉片泵（4）電動(dòng)機(jī)的選擇：由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為：0.079/0.75=0.105KW通過(guò)查表選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)。4.2確定其它元件及輔件（1） 確定油管在選定了液壓泵后，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)差別不大，根據(jù)表中2.3數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：D=13.2mm，取標(biāo)準(zhǔn)值15mm；d=11.5mm取標(biāo)準(zhǔn)值12mm。因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用外徑15mm，內(nèi)徑12mm的無(wú)縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無(wú)縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無(wú)縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。（2）油箱的設(shè)計(jì) 油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按JB/T79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時(shí)，求得其容積為V=7X16=112L。按JB/T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=160L。(3) 確定閥類(lèi)元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各閥類(lèi)元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類(lèi)元件和輔件規(guī)格如表6所列。表6 液壓元件規(guī)格及型號(hào)序號(hào)元件名稱通過(guò)的最大流量q/L/min規(guī)格型號(hào)額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1單稈式活塞缸-HSG-01209-2二位三通電磁換向閥20DN4-15mm157< 0.53調(diào)速閥10AXQFE10B674單向閥25AF3-Ea10B236.50.25三位四通換電磁向閥20DG03-2C2076溢流閥20YF3-10L256.3< 0.027葉片泵16YB116136.3< 0.028濾油器30XU6380-J63< 0.029油箱-BEX-160-*注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)的流量。第五章 小結(jié)及參考文獻(xiàn)5.1，小結(jié) 通過(guò)對(duì)本課程設(shè)計(jì)我獲益匪淺，剛開(kāi)始真的不知道從哪里動(dòng)手因?yàn)橐郧皩W(xué)過(guò)的知識(shí)也忘得差不多了。通過(guò)查資料才有了大致的思路，但要用到的知識(shí)還是挺多的像液壓基本回路，快進(jìn)與工進(jìn)速度換接回路等。這些東西我真的忘了，這次逼著我再次找到以前的書(shū)慢慢的復(fù)習(xí)，幸好之前學(xué)的還好很快就回想起來(lái). 但是自己很少獨(dú)立設(shè)計(jì)過(guò)，當(dāng)要自己獨(dú)立設(shè)計(jì)是還是花了很多時(shí)間，沒(méi)有我之前想象中的那么簡(jiǎn)單。另外一個(gè)感觸最深的是Word的應(yīng)用，說(shuō)實(shí)話這個(gè)之前我也花時(shí)間學(xué)習(xí)過(guò)，但到編輯圖表和畫(huà)圖時(shí)真的忘了。就拿其中的畫(huà)圖來(lái)說(shuō)吧，在這設(shè)計(jì)中我畫(huà)了液壓與氣壓傳動(dòng)圖。當(dāng)開(kāi)始畫(huà)時(shí)這些圖形都是一些零散的，移動(dòng)一下就亂了，通過(guò)網(wǎng)上查找才知道用組合命令就把所有的組合在一起從而形成一個(gè)整體。還有如何在這些圖形旁邊添加文字，后來(lái)才知道要用到文本框等等！總之這次Word我算是更加的了解，以后在遇到這些問(wèn)題應(yīng)該是小菜一碟了。最后這次課程設(shè)計(jì)我感觸最深的是以后再學(xué)習(xí)東西時(shí)不能只光學(xué)習(xí)一些理論知識(shí)，要帶著某個(gè)項(xiàng)目或者課題來(lái)學(xué)習(xí)。這樣學(xué)習(xí)的知識(shí)記得更牢固也更能體會(huì)到其中的樂(lè)趣。5.2，參考文獻(xiàn)1左健民.液壓與氣壓傳動(dòng).第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng).第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.3許福玲. 液壓與氣壓傳動(dòng). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.