液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)題目：四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：下載可編輯目錄一、分析負(fù)載 .- 3 -1.1外負(fù)載 .- 3 -1.2慣性負(fù)載 .- 3 -1.3阻力負(fù)載 .- 3 -二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù).- 4 -2.1確定執(zhí)行元件主要參數(shù) .- 4 -三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖.- 5 -3.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案 .- 5 -設(shè)計(jì)容 .- 6 -設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程 .- 6 -備注.- 6 -3.2選擇基本回路 .- 6 -3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng).- 8 -四、選擇液壓元件 .-10-4.1液壓泵 .-10-4.2閥類元件及輔助元件 .-11-4.3油管 .-12-4.4油箱 .-12-五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 .-13-5.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值.-13-5.2驗(yàn)算油液溫升 .-15-設(shè)計(jì)小結(jié).-16-參考文獻(xiàn).-16-感想 .錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。.專業(yè) .整理 .下載可編輯液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標(biāo)任務(wù)：四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)鉆孔動(dòng)力部件質(zhì)量m=200kg，液壓缸的機(jī)械效率w=0.9，鉆削力 Fe=16000N，工作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止。行程長(zhǎng)度為 1500mm，其中，工進(jìn)長(zhǎng)度為 50mm，快進(jìn)、快退速度為 75mm/s,工進(jìn)速度為 1.67mm/s。導(dǎo)軌為矩形，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間為0.5s. 要求快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)可靠，工作臺(tái)能在任意位置停住。目標(biāo)：通過本題目的課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程知識(shí)有一個(gè)全面深刻的認(rèn)識(shí)， 熟悉液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和過程；提高學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。二、主要容（ 1）熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，明確設(shè)計(jì)及目標(biāo)。（ 2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已學(xué)過的設(shè)計(jì)流程，擬定系統(tǒng)工作原理圖。（ 3）計(jì)算各元件的參數(shù)并驗(yàn)算。（ 4）元件選型。（ 5）編制文件，繪制速度、負(fù)載圖譜。三、工作量要求完成規(guī)定的任務(wù)，總字?jǐn)?shù)30004000 字。四、時(shí)間要求本課程設(shè)計(jì)于 2012-12-15 前完成.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注一、分析負(fù)載1.1外負(fù)載由已知可得鉆削力Fg=30468N1.2慣性負(fù)載機(jī)床工作部件總質(zhì)量 m=980kg 導(dǎo)軌為矩形，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間為 t=0.2s 快進(jìn)、快退速度為 0.1m/s= mv0.1 NNF m= 980= 490t0.21.3 阻力負(fù)載F n = mg = 9800 N查表 8-2得 f s = 0.2f d= 0.1靜摩擦阻力為 Ff s= Fn f s=1960 N動(dòng)摩擦阻力為 Ff d= Fn f d= 980N液壓缸在個(gè)工作階段的負(fù)載如表 6-1 已知 w=0.9工況計(jì)算公式1工作負(fù)載外負(fù)載（ F )F=F1/ w啟動(dòng)F1=Ff s19602178加速F1=Ff d +Fm14701633快進(jìn)1d9801089F =Ff工進(jìn)F1=Ff d +Fg3144834942反向啟動(dòng)F1=Ff s19602178反向加速F1=Ff d +Fm14701633后退1d9801089F =Ff已知快進(jìn)、快退的速度v1v3 為 100mm/s,工進(jìn)速度 v2 為0.88mm/s，工進(jìn)長(zhǎng)度 50mm行程 150mm。由已知條件和上表數(shù)值繪制速度圖、負(fù)載圖如下圖（圖 6-1,圖 6-2）.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備備注設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程注二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)負(fù)載圖 6-1速度圖 6-22.1 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)由表6-1 可知機(jī)床最大負(fù)載 Fmax= 34942 N查表 8-78-8得液壓系統(tǒng)取工作壓力P1= 5Mpad=0.707D= A1/ A2 =2查表 8-3 得液壓缸回油路背壓 P2 =1MpaA2 =F=349426 m 2 = 3494.2m2P1P2 (5 2 * 1) 10A1A278.2610 4 m2D4A1478.2610 40.1md=0.707D=0.0707m圓整 D=0.1md=0.07mD為缸筒直徑d 為活塞桿直徑， A1為無桿腔的工作面積，A2 為有桿腔的工作面積.專業(yè) .整理 .下載可編輯三、設(shè)計(jì)由此求的液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為A1D2 /478.5 10 4 m2A240.0310 4 m2經(jīng)驗(yàn)算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。液3.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案壓根據(jù) D d 估算壓力、流量、功率如表 6-2工況負(fù)載回油進(jìn)油輸入油輸出計(jì)算系F/N腔壓腔壓量功率公式力力-3P/kwq10統(tǒng)P2/MpaP1/Mpa /m3s-1快啟326700.852P1=(F方進(jìn)動(dòng)+A2（加251310.656P)/(AP + P1-A 2)案差速（動(dòng)） 恒2178P=0.30.560.28850.16q=和速M(fèi)pa）2（A1-A2)v 1擬P=p1q工進(jìn)19950.62.800.0130.03P =(F1定632+P2A2)/A 1q=A1v2液P=p1q壓系統(tǒng)原理圖啟326700.825P1=(F動(dòng)+PA )21快加25131.61/A 2退速21780.6q=A2v3恒1.520.30030.45P=pq1速7在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，快進(jìn)加快退的時(shí)間t 1，工進(jìn)所需的時(shí)間 t 2 分別為.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液t1l1l 3(100 150 ) 3.33sv1v37575t2l 250s29.94sv21.67t2t129.949，3.33因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度來看 應(yīng)采用兩個(gè)適宜的液壓泵自動(dòng)兩級(jí)并聯(lián)供油的油源方案。如圖下圖6-3圖 6-33.2選擇基本回路由于不存在負(fù)載對(duì)系統(tǒng)做功的工況也不存在負(fù)載制動(dòng)壓過程，故不需要設(shè)置平衡及制動(dòng)回路。但必須有快速運(yùn)動(dòng)、換向、速度換接以及調(diào)壓、卸荷等回路。系3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺(tái)在任意位置停止，液壓缸差動(dòng)連接采統(tǒng)用滑閥機(jī)能為 Y 型的三位五通電磁換向閥。 （如下圖 6-4 ）3.2.2選擇工作進(jìn)給油路原為了實(shí)現(xiàn)工進(jìn)時(shí)液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流回油箱；快進(jìn)時(shí)液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流入油理腔以及防止高壓油液倒流。在回油路上設(shè)置一只液控順序閥一只單向閥。（如下圖 6-5 ）圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方圖 6-4案和擬定液壓系統(tǒng)原圖 6-53.2.3確定快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)方案理為了使快進(jìn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，采用行程換向閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)（如圖6-6 ）圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬圖 6-63.2.4選擇調(diào)壓和卸荷回路油源中有溢流閥（見圖6-3 ），調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因定此調(diào)壓?jiǎn)栴}已在油源中解決，無需另外設(shè)置調(diào)壓回路。在圖 6-3 所示的雙液壓泵自動(dòng)兩級(jí)供油的油源中設(shè)有液卸荷閥，當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓、大流量液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個(gè)循環(huán)周期占了絕大部分時(shí)壓間，且高壓、小流量液壓泵的功率較小，故可以認(rèn)為卸荷問題已基本解決，就不需要在設(shè)置卸荷回路。系3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)統(tǒng)原理圖把上面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一下圖 6-7 所示的液壓系統(tǒng)原理圖。.專業(yè) .整理 .下載可編輯三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 6-7.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容四、選擇液壓元件設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注4.1液壓泵液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大壓力為 2.54Mpa，如果進(jìn)油路上的壓力損失為 0.8Mpa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力 0.5Mpa，則小油量液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為Pp1(2.540.80.5) Mpa3.84Mpa大流量液壓泵在快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)時(shí)才才向液壓缸輸油，由表 6-2 可知，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為 0.5Mpa，則大流量液壓泵的最高工作壓力為Pp2(1.520.5) Mpa2.02Mpa由表 6-2 可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為 17.31L/min ，因系統(tǒng)較簡(jiǎn)單， 取泄漏系數(shù) KL=1.1, 則兩個(gè)液壓泵的實(shí)際流量應(yīng)為qp(1.1 17.31)L19.041 Lminmin由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為 3L/min ，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為 0.78L/min ，由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為 3.78L/min 。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取 PV2R12-6/19 型雙葉片液壓泵其小液壓泵和大液壓泵的 排 量 分 別 為6ml/r和19ml/r,當(dāng) 液 壓 泵 的 轉(zhuǎn) 速np=940r/min 時(shí)該液壓泵的理論流量為23.5L/min ，若取液壓泵的容積效率v0.9 ，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為qp =(6+19) 9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為 2.02Mpa、流量為 21.2L/min 。按表 8-13 去液壓泵的總效率p=0.75 ，則液壓泵的電動(dòng)機(jī)所需的功率為p pq p2.0221.2P60KW 0.95KWp0.75.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注四、選擇液壓元件根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本選取 Y100L-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 Pn=0.95KW，額定轉(zhuǎn)速 nn=940r/min 。4.2 閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表 6-3, 表中序號(hào)與圖 6-7的元件標(biāo)號(hào)相同。編號(hào)元件名稱估計(jì)通額 定額 定額 定型號(hào)過流量流量壓力壓降規(guī)格L/minL/miMpaMpan1、 2雙聯(lián)葉片（ 5.17.5PV2R12泵1+16-6/19.1 ）VP=(6+19)ml/r9三位五通608016<0.535DYF3電磁閥Y-E10B12溢流閥506316-YF3-E10B7a行程閥506316<0.5AXQF-E7b調(diào)速閥0.50.0716-10B 單 50向行 程7c單向閥606316<0.2調(diào)速閥3液控順序56316<0.3XF3-E1閥0B4液控順序256316<0.3XF3-E1閥0B5背壓閥0.36316-YF3-E10B10、單向閥256316<0.2AF3-Ea11、610BQ =80Lmax/min8壓力繼電-10-HED1KA器/1013濾油器3060-<0.2XU-6380-J.專業(yè) .整理 .下載可編輯四、選擇液壓元件4.3油管各元件連接的規(guī)格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、排除的最大流量計(jì)算。由于液壓泵選定后液壓在各個(gè)工作階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算如表6-4 所示快進(jìn)工進(jìn)快退輸入油量q1=(A1 qp)/(A 1 -q1=0.78q1 =qp=21.2L/minA2)=(78.5 21.2)/(78.5-40.03)=54.62排除油量q2=(A2 q1)/A 1=(q2=(A2q1)/A 1=(4q2 =(A1q1)/AL/min40.03 0.03 =(78.5 254.62)/78.5=0.78)/78.5=0.21.2)/40.27.85403=41.57運(yùn)動(dòng)速度v1=qp/(A 1-A 2)=v2=q1/A 1=(0.78v3 =q1/A 2=(2m/min(19.04 10)/78.5=0.1.2 10)/(78.5-4010)/40.03.03)=4.95=5.30由上表可以看出，液壓缸在各個(gè)工作階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合要求。根據(jù)表 6-4 中數(shù)值，并按課本第二章第七節(jié)推薦取油液在壓油管的流速 v=3m/s，按式 d=2q算的與液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管徑分別為q54.4610 6d=2260103 mm19.63 mm3q21.2106d 2260103 mm12.25 mm3這兩根油管都按GB/T2351 2005 選用徑 15mm、外徑18mm的冷拔無縫鋼管。4.4 油箱容積按式 V=qp 估算，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) =7，故其容積為.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能V= qp =721.2L=148.4L按 JB/T73981999 規(guī)定，區(qū)最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值 V=160L。 5.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按課本（ 8-13 ）式估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局后，加上管路的沿程損失即可。壓力損失驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。5.1.1 快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表 6-3 和表 6-4 可知，進(jìn)油路單向閥 11 的流量是 16.1L/min ，通過電液閥 9 的流量是 21.2L/min ，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合， 以流量 54.62L/min 通過行程閥 7a 并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為Pv 0.2 (16.1) 20.5 ( 21.2 )263800.3( 54.62 ) 2 Mpa0.39Mpa63此值不大，不會(huì)是壓力閥打開，故能確保兩個(gè)液壓泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。會(huì)有路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥 9 和單向閥 6 的流量都是 27.85L/min ，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥 7a 流入無桿腔。由此可計(jì)算快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力 P2 與無桿腔壓力 P1 之差。P P2 P1 0.5 (27.85227.852)0.2 ()0.3 ( 54.62) 2 Mpa8063(0.0610.0390.225)Mpa630.325Mpa此值與原估計(jì)值 0.3Mpa（見表 6-2 ）基本相符。5.1.2 工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥9 的流量為.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能0.78L/min ，在調(diào)速閥 7c 處的壓力損失為 0.5Mpa；油液在回 油路上通過換向閥 9 的流量 0.4L/min ，在背壓閥 5 處的壓力損失為 0.6Mpa，通過順序閥 3 的流量為（ 0.4+16.1 ） L/min ，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力 P2 為P2 0.5 ( 0.4)20.6 0.3 (16.5 )2 Mpa 0.621Mpa8063可見此值略大原估計(jì)值 0.6Mpa。故可以按表 6-2 表中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力 P1，即F19956 0.621 10640.0310 4P2 A2Pw0.9Mpa1A178.510 41063.14Mpa此值略高于表6-2 中數(shù)值考慮到壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差Pe =0.5Mpa，故溢流閥 12 的調(diào)壓 PplA 應(yīng)為PplA>P+ ?P+ P =3.14+0.5 (0.52) +0.5+0.5Mpa1e80=4.14Mpa5.1.3 快退快退時(shí)，油液在進(jìn)路上通過單向閥 11 的流量為 16.1L/min ，通過換向閥 9 的流量為 21.2L/min ；油液在回油路上通過單向閥 7b、換向閥 9 和單向閥 14 的流量都是41.57L/min 。因此進(jìn)油路上的總壓降為22P16.10.521.20.2Mpa 0.048MpaV 26380此值較小所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率足夠的。回油路上總壓降為41.57222PV 241.570.241.57 0.20.5Mpa638063=0.31Mpa此值與表 6-2 中的估值相近，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的工作壓降 PP 為.專業(yè) .整理 .下載可編輯五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能PPP1.640.048 Mpa1.688MpaP1V 1因此大流量液壓泵卸荷的順序閥5的調(diào)壓應(yīng)大于 1.688Mpa。5.2 驗(yàn)算油液溫升工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所占時(shí)間比例達(dá) 95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油溫升可按工況工進(jìn)來計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為Pe199560.0990.033KWFv 2KW103603 卸荷，小流量液壓泵在這時(shí)大流量液壓泵經(jīng)順序閥高壓下供油。大液壓泵通過順序閥3的流量為q =16.1L/min ，由表 6-3查的該閥在額定流量 q =63L/min2n時(shí)的壓力損失Pn=0.3Mpa，故此閥在工進(jìn)的壓力損失P= P=（q22（16.12Mpa=0.020Mpa) =0.3）nqn63小液 壓 泵 工 進(jìn)時(shí) 的工 作壓 力 PP1=4.14Mpa。 流量 q1=5.1L/min ，所以兩個(gè)液壓泵的總輸出功率為Mpa=0.4693KW由式（ 8-21 ）算得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為P=P-Pe=（0.4693-0.033 ）KW=0.4363KW按式（ 8-26 ）可算得的算熱面積為A 6.53V26.53 (160 10 3 )2 m221.92m2由表 8-18 查的的散熱系數(shù) K=9W/(m ) ，則按式（ 8-24 ）求出油液溫升為t=P 103= 0.4363103 =25.24 KA9 1.92由表 8-19 知，此溫升值沒有超出圍，故該系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。.專業(yè) .整理 .下載可編輯設(shè)計(jì)小結(jié)該四軸臥式鉆孔專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床的“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止” ，所以在設(shè)計(jì)該液壓系統(tǒng)時(shí)應(yīng)確保液壓系統(tǒng)傳動(dòng)的準(zhǔn)確性， 合理選取各執(zhí)行原件和控制原件，以保證機(jī)床對(duì)工件的精確加工。同時(shí)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有更深刻認(rèn)識(shí)和了解，統(tǒng)原理圖的繪制過程中學(xué)會(huì)了用 AutoCAD軟件制圖，也學(xué)會(huì)了熟練應(yīng)用 AutoCAD制圖軟件。提高我自己的動(dòng)手能力。參考文獻(xiàn)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)第二版機(jī)械工業(yè) 2005（2009.6 重印）液壓控制系統(tǒng)第二版機(jī)械工業(yè) 2000新編液壓工程手冊(cè)北京理工大學(xué) 1998.專業(yè) .整理 .