專用銑床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計
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專用銑床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計
目錄
前言 1
目錄 2
一、液壓傳動的發(fā)展概況 3
二、液壓傳動的工作原理和組成 4
三、液壓傳動的優(yōu)缺點 5
1、優(yōu)點 5
2、液壓傳動的缺點: 5
四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 6
1、液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用: 6
2、靜液壓傳動裝置的應(yīng)用 7
五、液壓系統(tǒng)工況分析 8
1、運動分析 8
七、擬定液壓系統(tǒng)圖 12
1、 調(diào)速方式的選擇 13
2、快速回路和速度換接方式的選擇 13
液壓工作原理: 14
八、液壓元件選擇 16
1、選擇液壓泵和電機 16
2、 元、輔件的選擇 21
九、液壓系統(tǒng)驗算 24
1.管路系統(tǒng)壓力損失驗算 24
2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算 27
十、液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r 29
1、國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 32
2、遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展 39
十一、注意事項 40
十二、總結(jié) 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
一、液壓傳動的發(fā)展概況
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動,是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù),是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今,流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。
第一個使用液壓原理的是1795年英國約瑟夫?布拉曼(Joseph Braman,1749-1814),在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年他又將工作介質(zhì)水改為油,進(jìn)一步得到改善。
第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn),使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。
我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代,液壓元件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展,已滲透到各個工業(yè)部門,在機床、工程機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時,新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作,也取得了顯著成果。
目前,我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列,并生產(chǎn)出許多新型元件,如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時,大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品,加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究,積極采用國際標(biāo)準(zhǔn),合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品,采用逐步淘汰的措施。由此可見,隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展,在各種機械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。
二、液壓傳動的工作原理和組成
液壓傳動是以液體為工作介質(zhì),利用壓力能來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的傳動方式。 驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。
1、工作原理:
1)電動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)濾油器從油箱中吸油,油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸,推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。
2)工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時,進(jìn)入液壓缸的油量增多,工作臺的移動速度增大;當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時,進(jìn)入液壓缸的油量減少,工作臺的移動速度減少。由此可見,速度是由油量決定的。
2、液壓系統(tǒng)的基本組成:
1)能源裝置——液壓泵。它將動力部分(電動機或其它遠(yuǎn)動機)所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能,給系統(tǒng)提供壓力油液。
2)執(zhí)行裝置——液壓機(液壓缸、液壓馬達(dá))。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能,推動負(fù)載做功。
3)控制裝置——液壓閥(流量閥、壓力閥、方向閥等)。通過它們的控制和調(diào)節(jié),使液流的壓力、流速和方向得以改變,從而改變執(zhí)行元件的力(或力矩)、速度和方向。
4)輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等.通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來,以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。
5)工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油,系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。
三、液壓傳動的優(yōu)缺點
1、優(yōu)點
1)在相同的體積下,液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力。在同等功率的情況下,液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動機的12%左右。
2)液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應(yīng)快,所以易于實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率,在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達(dá)到每分鐘500次,實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達(dá)每分鐘1000次。
3)液壓傳動可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速(調(diào)速比可達(dá)1:2000),并可在液壓裝置運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。
4)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化,因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié),操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動控制結(jié)合使用時,能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。
5)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)且液壓件能自行潤滑,因此使用壽命長。
6)由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化,所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。
2、液壓傳動的缺點:
1)液壓傳動是以液體為工作介質(zhì),在相對運動表面間不可避免地要有泄漏,同時,液體又不是絕對不可壓縮的,因此不宜在傳動比要求嚴(yán)格的場合采用,例如螺紋和齒輪加工機床的內(nèi)傳動鏈系統(tǒng)。
2)液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失,如摩擦損失、泄漏損失等,故不宜于遠(yuǎn)距離傳動。
3)液壓傳動對油溫的變化比較敏感,油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此,在低溫和高溫條件下,采用液壓傳動有一定的困難。
4)為了減少泄露,液壓元件的制造精度要求高,因此,液壓元件的制造成本高,而且對油液的污染比較敏感。
5)液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難,因此對維修人員提出了更高的要求,既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動的理論知識,又要有一定的實踐經(jīng)驗
6)隨著高壓、高速、高效率和大流量化,液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大,這也是要解決的問題。
總而言之,液壓傳動的優(yōu)點是突出的,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,液壓傳動的缺點將得到克服,液壓傳動將日益完善,液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動方式的結(jié)合更是前途無量。
四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
1、液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用:
機床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數(shù)控機床、加工中心等
工程機械——挖掘機、裝載機、推土機等
汽車工業(yè)——自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等
農(nóng)業(yè)機械——聯(lián)合收割機的控制系統(tǒng)、拖拉機的懸掛裝置等
輕工機械——打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等
冶金機械——電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機控制系統(tǒng)等
起重運輸機械——起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂?shù)?/p>
礦山機械——開采機、提升機、液壓支架等
建筑機械——打樁機、平地機等
船舶港口機械——起貨機、錨機、舵機等
鑄造機械——砂型壓實機、加料機、壓鑄機等
2、靜液壓傳動裝置的應(yīng)用
(2)系統(tǒng)的工作流程
用戶在客戶端啟動IE瀏覽器進(jìn)入系統(tǒng)初始界面,這里提供了關(guān)于遠(yuǎn)程液壓傳動設(shè)計系統(tǒng)的介紹。如果用戶想提交設(shè)計任務(wù),則可以注冊并填人相關(guān)信息,然后登錄進(jìn)入操作頁面。首先,用戶要選擇一種工作模式:過程全自動化智能處理模式或人機交互模式。這兩種模式的主要區(qū)別在于:用戶選擇前者時,只要在一開始提交設(shè)計的任務(wù)要求、基本參數(shù)以及設(shè)計計算過程中需要用到的一些參數(shù)即可,其余的工作都由系統(tǒng)自動完成,直到最后生成設(shè)計方案供用戶審核;而后者,就是指系統(tǒng)
在分析、計算過程中每次需要選擇參數(shù)或方案的時候,都要詢問用戶的意見,由用戶來做出選擇。如果提供的眾多參數(shù)或方案中沒有用戶滿意的,或用戶自己有特殊要求,可以自行指定。因此,該工作模式適合于高級用戶或有特殊要求的用戶使用。用戶便可按照所選工作模式的流程來完成設(shè)計工作。
十一、注意事項
1、使用液壓系統(tǒng)要注意的問題
1)使用者應(yīng)明白液壓系統(tǒng)的工作原理,熟悉各種操作和調(diào)整手柄的位置及旋向等。
2)開車前應(yīng)檢查系統(tǒng)上各調(diào)整手柄、手輪是否被無關(guān)人員動過,電氣開關(guān)和行程開關(guān)的位置是否正常,主機上工具的安裝是否正確和牢固等,再對導(dǎo)軌和活塞桿的外露部分進(jìn)行擦拭,而后才可開車。
3)開車時,首先啟動控制油路的液壓泵,無專用的控制油路液壓泵時,可直接啟動主液壓泵。
4)液壓油要定期檢查更換,對于新投入使用的液壓設(shè)備,使用3 個月左右即應(yīng)清洗油箱,更換新油。以后每隔半年至1 年進(jìn)行清洗和換油一次。
5)工作中應(yīng)隨時注意油液,正常工作時,油箱中油液溫度應(yīng)不超過60℃。油溫過高應(yīng)設(shè)法冷卻,并使用粘度較高的液壓油。溫度過低時,應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,或在運轉(zhuǎn)前進(jìn)行間歇運轉(zhuǎn),使油溫逐步升高后,再進(jìn)入正式工作運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
6)檢查油面,保證系統(tǒng)有足夠的油量。
7)有排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行排氣,無排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)往復(fù)運轉(zhuǎn)多次,使之自然排出氣體。
8)油箱應(yīng)加蓋密封,油箱上面的通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣過濾器,防止污物和水分的侵入。加油時應(yīng)進(jìn)行過濾,使油液清潔。
9)系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗、精過濾器,對過濾器應(yīng)經(jīng)常地檢查、清洗和更換。
10)對壓力控制元件的調(diào)整,一般首先調(diào)整系統(tǒng)壓力控制閥----溢流閥,從壓力為零時開調(diào),逐步提高壓力,使之達(dá)到規(guī)定壓力值;然后依次調(diào)整各回路的壓力控制閥。主油路液壓泵的安全溢流閥的調(diào)整壓力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的10%--25%。快速運動液壓泵的壓力閥,其調(diào)整壓力一般大于所需壓力10%--20%。如果用卸荷壓力供給控制油路和潤滑油路時,壓力應(yīng)保持在0.3--0.6MPa范圍內(nèi)。壓力繼電器的調(diào)整壓力一般應(yīng)低于供油壓力0.3--0.5MPa。
11)流量控制閥要從小流量調(diào)到大流量,并且應(yīng)逐步調(diào)整。同步運動執(zhí)行元件的流量控制閥應(yīng)同時調(diào)整,要保證運動的平穩(wěn)性。
致謝
經(jīng)過緊張的畢業(yè)設(shè)計,我如愿地,較圓滿地完成了設(shè)計任務(wù)。從中得到了以前許多注意的問題。
本次設(shè)計培養(yǎng)了我們對設(shè)計工程的設(shè)計能力,學(xué)習(xí)和掌握課件的基本制作方法和步驟,并給我們以后的工作打下堅實的基礎(chǔ),通過本次設(shè)計,我們把以前在課本中學(xué)習(xí)到的理論知識在此次設(shè)計中加以綜合運用設(shè)計資料,并懂得,這樣才不至于在設(shè)計過程中出現(xiàn)太多錯誤
經(jīng)過一個月的緊張有序的工作,完成了課程設(shè)計,其中我們在設(shè)計的過程中遇到很多難題,但是經(jīng)過劉老師的認(rèn)真講解,使我對其加深了認(rèn)識。
最后,真誠的感謝輔導(dǎo)老師對我們的指導(dǎo)和幫助。由于我們對所學(xué)知識不夠徹底,而且時間較短,又缺乏經(jīng)驗,設(shè)計書中難免會存在疏漏和欠缺之處,懇請老師批評指正,以便在以后的工作和學(xué)習(xí)中不犯類似的錯誤。
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9、何玉林,沈榮輝,賀元成.主編《機械制圖》.重慶大學(xué)出版社
10、路甬祥主編《液壓氣動技術(shù)手冊》.機械工業(yè)出版社.
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 設(shè)計 (論文 )題目 : 專用銑床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計 系 (院): 專業(yè)班級: 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué)生姓名 : 學(xué) 號 : 起 迄 日 期 : 2010 年 10 月 7 日 設(shè)計 (論文 ) 地點 : 指 導(dǎo) 教 師 : 職稱 : 教 研 室 主 任: 發(fā)任 務(wù)書日期 : 2010年 10月 7日 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 文)應(yīng)達(dá)到的目的: 本設(shè)計課題的目的在于:培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和掌握現(xiàn)代設(shè)計方法;培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng);培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良的思維品質(zhì),強化工程實現(xiàn)意識;培養(yǎng)學(xué)生勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神。 本設(shè)計為專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計。專用銑床是一種效率較高的專用機床。根據(jù)國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展以及滿足市場的需求,選擇專用銑床液壓系統(tǒng)作為畢業(yè)設(shè)計的題目具有現(xiàn)實意義及廣闊的前景。通過組合車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計,可以使學(xué)生 進(jìn)一步掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟和方法,并對所學(xué)知識得到全面的運用,同時能使學(xué)生的創(chuàng)造力得到充分的發(fā)揮。 文)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等): 1. 原始數(shù)據(jù) ⑴ 最大銑削力 F=8300N; ⑵ 所移動的總重量 G=4800N;靜、動摩擦系數(shù) ⑶ 工作進(jìn)給速度范圍為 s; ⑷ 快進(jìn)快退速度均為 s; ⑸ 往返運動的加速、減速時間位 ⑹ 快進(jìn)行程為 進(jìn)行程為 退行程為 2. 設(shè)計內(nèi) 容 本設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)組合機床的循環(huán)動作要求擬定液壓控制系統(tǒng)的原理;設(shè)計及選擇液壓系統(tǒng)元件(包括液壓輔助元件和非標(biāo)準(zhǔn)元件);演算系統(tǒng)的技術(shù)性能;繪制正式工作圖和編寫技術(shù)文件。 3. 技術(shù)要求 ⑴系統(tǒng)控制的動作循環(huán)為“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”; ⑵工作進(jìn)給速度在規(guī)定的范圍內(nèi)能夠無極調(diào)節(jié)并在低速時有良好的穩(wěn)定性; ⑶系統(tǒng) 要緊湊簡單, 非標(biāo)準(zhǔn)元件 要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,便于加工、裝配和拆卸 ; 4.工作要求 ⑴清楚設(shè)計參數(shù),明確設(shè)計內(nèi)容,注意設(shè)計要點; ⑵查閱與本課題有關(guān)得中外文獻(xiàn)資料,并分析綜合,合理選用; ⑶設(shè)計方案合理 ,有一定的特色和見解; ⑷計算步驟清晰,計算結(jié)果正確;說明書要求文字通順、語言簡練、字跡工整。 ⑸設(shè)計制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn); ⑹按照設(shè)計時間進(jìn)度,在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,獨立完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 文)成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕: 1.工程圖設(shè)計與繪制,圖幅總量折合 3 張 上,內(nèi)容為: 液壓泵站總體裝配圖 1 張( 油箱零件圖 1 張( 液壓系統(tǒng)工作原理圖 1 張( 非標(biāo)準(zhǔn)元件裝配圖或零件圖若干張。 2.設(shè)計計算說明書一份,不少于 30 頁( ) 3.翻譯 5000 字以上得外文資料。 4.在設(shè)計、計算與繪圖中,應(yīng)有計算機部分內(nèi)容。 [1] 成大先, 機械設(shè)計 手冊 (第五卷) 化學(xué)工業(yè)出版社 (第三版), 2004. [2] 成大先, 機械設(shè)計手冊 ( 單行本 . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社 (第三版), 2004. [3] 胡宗武, 非標(biāo)準(zhǔn)機械設(shè)備設(shè)計手冊 械工業(yè)出版社, 2004 [4] 成大先, 機械設(shè)計手冊 ( 單行本 常用設(shè)計資料 ) 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004. [5] 陳奎生,液壓與氣壓傳動 漢 理工大學(xué)出版社 , 2001. [6] 王懋瑤,液壓傳動與控制教程 津大學(xué)出版社 , 1995. [7] 成大先, 機械設(shè)計手冊 ( 單行本 極限與配合 ) 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004. [8] 成大先, 機械設(shè)計手冊 (單行本 軸承 ) 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004. [9] 成大先, 機械設(shè)計手冊 ( 單行本 極限與配合 ) 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004. [10] 成大先, 機械設(shè)計圖冊 ( 第 1、 2、 3、 4、 5 卷 ) 學(xué)工業(yè)出版社, 2004. [11] 路甬祥,液壓氣壓技術(shù)手冊 機械工業(yè)出版社, 2003 [12]卜云峰, 機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊 (上冊 ). 北京:機械工業(yè)出版社, 2001 [13] 袁承訓(xùn), 液壓與氣壓傳動 . 北京:機械工業(yè)出版社, 1998 [14] 雷天覺,新編液壓工程手冊(上、下冊) . 北京:北京理工大學(xué)出版社, 1998 [15] 李壯云,液壓元件與系統(tǒng) . 北京:機械工業(yè)出版社, 2005 [16] 張利平,液壓站設(shè)計與使用 洋出版社, 2004 年 畢業(yè)設(shè)計論文)任務(wù)書 文)工作進(jìn)度計劃: 序號 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 ( 1 周) 熟悉課題 ,通過網(wǎng)絡(luò)查閱有關(guān)資料。 2 ( 3 周) 實習(xí)調(diào)研,并完成實習(xí)報告確定。 3 ( 3 周) ⑴翻譯外文資料 ⑵完成開題報告。 4 ( 1 周) 泵站結(jié)構(gòu)方案確定。 5 ( 3 周) 主要參數(shù)計算;零件強度計算;集成塊設(shè)計 6 ( 4 周) 裝配圖、零件圖繪制,編寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書。 7 ( 1 周) 設(shè)計計算書評閱及畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師 日期: 年 月 日 教研室審查意見: 負(fù)責(zé)人: 年 月 日 系(院)意見: 系(院)領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日