臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】

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Through various control valves to change the flow of hydraulic oil, thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kinds of different equipment to complete the actions required. Hydraulic system has been in various industrial sectors and agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many other departments are more widely used, and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more. So students like us to study and personally designed a simple hydraulic system is very meaningful.Key words hydraulic transmission, control system, hydraulic system 引 言我們課題所研究的是臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)，借用CAD輔助設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程以及各種先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，再設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)掌握通用液壓元件，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低制造費(fèi)用縮短研發(fā)周期并促進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等具有重大意義。設(shè)計(jì)目的、要求及題目1設(shè)計(jì)的目的 液壓傳動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本課程的一個(gè)綜合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下目的： 1.1 鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力； 1.2 正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運(yùn)用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 1.3 熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。2. 設(shè)計(jì)的要求2.1 設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方便。如果可以用簡(jiǎn)單的回路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越先進(jìn)越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨(dú)考慮簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；2.2 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡(jiǎn)單地抄襲；2.3在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要隨時(shí)復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。2.4 液壓傳動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目均為中等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。具體題目由指導(dǎo)老師分配，題目附后；2.5 液壓傳動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求完成以下工作：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份； 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖一張（2號(hào)圖紙，包括工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作順序表）、液壓缸裝配圖（2號(hào)圖紙）、液壓缸零件圖。3. 設(shè)計(jì)題目系統(tǒng)一套液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)要求：工件的定位與夾緊，所需夾緊力不得超過(guò)6000N。機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)完成快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止的工作循環(huán)?？爝M(jìn)、快退速度為6m/min，工進(jìn)速度為30120mm/min；快進(jìn)行程為200mm，最大工進(jìn)行程為50mm；最大切削力25000N，運(yùn)動(dòng)部件總重量為15000N，加減速實(shí)踐均為0.1s，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。第一章 概述1.1 組合機(jī)床的定義、用途、特點(diǎn)定義：以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效、自動(dòng)化的專用機(jī)床。用途：組合機(jī)床廣泛用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，主要用于加工箱體類零件。特點(diǎn)：組合機(jī)床與一般的專用機(jī)床一樣，是針對(duì)特定工序加工要求而設(shè)計(jì)的。因此，組合機(jī)床具有專用、高效、自動(dòng)化和易于保證加工精度等優(yōu)點(diǎn)。 與一般專用機(jī)床比較，組合機(jī)床具有以下特點(diǎn)：1.組合機(jī)床只需選用通用零部件和設(shè)計(jì)制造少量專用零部件，所以時(shí)間與制造周期短、經(jīng)濟(jì)效果好；2.組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐考驗(yàn)的，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便；3.通用部件可以成批制造，成本較低4.當(dāng)被加工的零件變換時(shí)，組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)使用，不必重新設(shè)計(jì)和制造；5.組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要。 1.2 組合機(jī)床的類型根據(jù)通用部件規(guī)格大小及結(jié)構(gòu)配置形式可分為大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，大型組合機(jī)床具體分為以下三種：(1) 具有固定夾具的單工位組合機(jī)床(2) 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床工作特點(diǎn)：這類機(jī)床有二個(gè)或二個(gè)以上加工工位，夾具在工作臺(tái)上按預(yù)定的工作循環(huán)使工件順次從一個(gè)工位輸送到另一個(gè)工位，即換位，以便在各工位上完成同一加工部位多工步加工和不同部位加工，從而完成一個(gè)或數(shù)個(gè)表面的較復(fù)雜的加工工序。 應(yīng)用場(chǎng)合：這類機(jī)床工序較集中，生產(chǎn)率較單工位組合機(jī)床高。但由于有轉(zhuǎn)位或移位的定位誤差，所以加工精度較低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，多用于大批大量生產(chǎn)中對(duì)較復(fù)雜的中小型零件加工。(3) 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床1.3 組合機(jī)床的通用部件 組合機(jī)床通用部件是具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原則設(shè)計(jì)和制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件。在各種通用部件之間有配套關(guān)系，在組成各種組合機(jī)床時(shí)，可以互相通用。 1.動(dòng)力部件功用：傳遞動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它是通用部件的最基本部件。2.支承部件功用：用來(lái)安裝動(dòng)力部件、輸送部件等部件。3.輸送部件功用：多工位組合機(jī)床的通用部件，用來(lái)安裝工件并完成工位間的工件輸送。4.控制部件功用：控制組合機(jī)床按規(guī)定程序進(jìn)行工作循環(huán)。第二章 負(fù)載工況分析2.1 動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算各階段的負(fù)載：?jiǎn)?dòng)和加速階段的負(fù)載從靜止到快速的啟動(dòng)時(shí)間很短，所以以加速過(guò)程進(jìn)行運(yùn)算計(jì)算，但摩擦阻力仍按靜止摩擦阻力考慮。=+式中靜摩擦阻力，計(jì)算時(shí)，其摩擦系數(shù)可取0.160.2：慣性阻力，牛頓第二定律求出：=ma=637.10N密封產(chǎn)生的阻力。按經(jīng)驗(yàn)可取=0.1，所以=+=0.215000+637.10+0.1=快速階段負(fù)載 =+式中動(dòng)摩擦阻力，取其摩擦系數(shù)為0.1；密封阻力，取=0.1，所以=+=0.115000+0.1=1666.67N第一次工進(jìn)階段的負(fù)載 =+式中 動(dòng)摩擦阻力，取其摩擦系數(shù)為0.1； 切削力；密封阻力，取其=0.1，所以=+=0.115000+25000+0.1故 =2.1 繪制工況圖及動(dòng)作循環(huán)圖動(dòng)作循環(huán)圖速度循環(huán)圖負(fù)載循環(huán)圖第三章 計(jì)算液壓缸尺寸和所需流量3.1 工作壓力的確定工作壓力可根據(jù)負(fù)載來(lái)確定?，F(xiàn)按相關(guān)要求，取工作壓力P=3M3.2 計(jì)算液壓缸尺寸（1）液壓缸的有效面積如下圖所示=9814.81mm9815mm液壓缸的內(nèi)經(jīng)為：D=根據(jù)相關(guān)要求，取標(biāo)準(zhǔn)值D=110(2)活塞桿直徑要求快進(jìn)與快退的速度相等，所以用差動(dòng)連接的方式。所以取d=0.7D=0.7110=77mm(3)缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效面積無(wú)桿腔的有效面積為：=9498.5mm活塞桿的面積為：=4654mm有桿腔的有效工作面積為：A=A-A=9498.5-4654=4844.5mm3.3 進(jìn)給液壓缸所需流量快進(jìn)流量為= A=465410628m/min=28L/min快退流量=A=4844.510629m/min=29L/min工進(jìn)的流量為=A=9498.5100.033m/min=3L/min3.4 夾緊的有效面積、工作壓力和流量的確定（1）確定夾緊缸的工作壓力根據(jù)最大夾緊力，參考第4章內(nèi)容，取工作壓力=1.8MPa。（2）計(jì)算夾緊缸有效面積、缸徑、桿徑夾緊缸有效面積為=3333.33m=3333mm夾緊缸直徑為=取標(biāo)準(zhǔn)值為=70mm，則夾緊缸有效面積為=3846.5mm活塞桿直徑為=0.5Dj=35mm夾緊缸在最小夾緊力時(shí)的工作壓力為Pjmax=Pa1.6MPa第四章 確定液壓系統(tǒng)方案 擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.1 確定液壓系統(tǒng)方案 (1) 確定執(zhí)行元件的類型因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無(wú)桿腔有效面積A等于有桿腔有效面積A的兩倍。(2)確定液壓泵類型及調(diào)速方式參考同類組合機(jī)床，選用雙聯(lián)葉片泵雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的開(kāi)式回路，溢流閥作定壓閥。為防止鉆孔通時(shí)滑臺(tái)突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥。(3)快速運(yùn)動(dòng)賄賂和速度換接回路根據(jù)本題的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大、小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 本題采用二位二電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序與單向閥切斷差動(dòng)油路。因此，速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。(4)換向回路的選擇 本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁閥換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用了三位五通換向閥。為提高換向的位置精度，采用死擋鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作不要的修改補(bǔ)充，即組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即等觀察各點(diǎn)壓力。液壓系統(tǒng)原理圖如下圖所示：液壓系統(tǒng)原理圖第五章 選擇液壓元件 確定輔助裝置5.1 選擇液壓泵5.1.1 泵的工作壓力的確定泵的工作壓力可按缸的工作壓力加上管路和元件的壓力損失來(lái)確定，所以要等到求出系統(tǒng)壓力損失后，才能最后確定。采用調(diào)速閥調(diào)速，初算時(shí)可取?？紤]背壓，現(xiàn)取。泵的工作壓力初定為： =+=3+1=4MPa式中 液壓缸的工作壓力； 系統(tǒng)壓力損失。5.1.2 泵的流量的確定(1) 快進(jìn)快退時(shí)泵的流量由于液壓缸采用差動(dòng)連接方式，而有桿腔有效面積大于活塞桿面積，所以在速相同情況下，快退所需流量大于快進(jìn)的流量，所以按快退考慮?？焱藭r(shí)缸所需的流量=29L/min，所以快退時(shí)泵應(yīng)供油量為：=1.129=31.9L/min式中，為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取=1.11.3，此處取1.1(2) 工進(jìn)時(shí)泵的流量工進(jìn)時(shí)缸所需的流量=3L/min，故工進(jìn)時(shí)泵應(yīng)供流量為 =1.13=3.3L/min考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，需加上溢流閥的最小溢流量（一般取3L/min），所以 =3.3+3=6.3L/min根據(jù)組合機(jī)床的具體情況，從產(chǎn)品樣本中選用YB-4/25型雙聯(lián)葉片泵。此泵在快速進(jìn)退時(shí)（低壓狀態(tài)下雙泵供油）提供的流量為 =4+25=29 L/min在工進(jìn)時(shí)（高壓狀態(tài)下小流量的泵供油）提供的流量為 =4 L/min故所選泵符合系統(tǒng)需要。（3）驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度當(dāng)泵的流量規(guī)格確定后，應(yīng)驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度，與設(shè)計(jì)要求相差太大則要重新計(jì)算。 = =5.2 選擇閥類元件各類閥可按通過(guò)該閥的最大流量和實(shí)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，閥的具體選取可參考各種產(chǎn)品樣本手冊(cè)。限于篇幅，此處略。5.3 確定油管尺寸（1）油管內(nèi)徑的確定可按下式計(jì)算： d=泵的最大流量為14 L/min，但在系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)，部分油管的流量可達(dá)29L/min，故29 L/min計(jì)算。取v為4m/s,則 d=（2）按標(biāo)準(zhǔn)選取油管可按標(biāo)準(zhǔn)選取內(nèi)徑d=15mm,壁厚為1.5mm的無(wú)縫鋼管。5.4 確定油箱容量本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，油箱有效容量可按泵每分鐘內(nèi)稱流量的57倍來(lái)確定。油箱有效容量為：V=5=529=145L第六章 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算6.1 計(jì)算壓力損失和壓力閥的調(diào)整值按第2章中有關(guān)計(jì)算公式計(jì)算壓力損失。此處略。按壓力損失和工作需要可確定各壓力閥的調(diào)整值。此處略。6.2 計(jì)算液壓泵需要的電動(dòng)機(jī)功率1.工進(jìn)時(shí)所需的功率工進(jìn)時(shí)泵1的調(diào)整壓力為4.3MPa,流量為4/min，泵2卸荷時(shí)，其卸荷壓力可視為零。對(duì)于葉片泵，取其效率=0.75,所以工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為P=2.快進(jìn)、快退時(shí)所需的功率由于快進(jìn)、快退時(shí)流量相同，而快進(jìn)時(shí)的工作壓力大于快退時(shí)的工作壓力，故功率可按快進(jìn)時(shí)計(jì)算。系統(tǒng)的壓力為3MPa（液控順序閥的調(diào)整壓力），流量為14L/min，其功率為P=3.確定電動(dòng)機(jī)功率由于快速運(yùn)動(dòng)所需電動(dòng)機(jī)功率大于工作進(jìn)給所需電動(dòng)機(jī)功率，故可按快速運(yùn)動(dòng)所需的功率來(lái)選取電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)按標(biāo)準(zhǔn)選用電動(dòng)機(jī)功率為1.1kW，具體型號(hào)可參考相關(guān)手冊(cè)。 結(jié) 論經(jīng)過(guò)五個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從最原始的條件推出零件圖，經(jīng)過(guò)確定液壓系統(tǒng)工況分析確定液壓缸的尺寸，然后進(jìn)行尺寸校核，最終確定尺寸。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我把以前遺忘的知識(shí)又重新拾了起來(lái)，CAD的畫(huà)圖水平有所提高，Word輸入、排版的技巧也有所掌握，還提高了我的動(dòng)手能力，查看資料能力，對(duì)液壓循環(huán)圖流程，液壓泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了更深的了解，可以說(shuō)收獲很多。完美總是可望而不可求的，不在同一個(gè)地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個(gè)心里我一步步走了過(guò)來(lái)，最終完成了我的任務(wù)。設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，越做到后面，越發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的局限性，在今后的生活中，還得更加努力的學(xué)習(xí)。致 謝本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一直是在導(dǎo)師悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。導(dǎo)師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為人和藹可親。并且在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，導(dǎo)師為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)，不斷對(duì)我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問(wèn)題，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實(shí)際上的新問(wèn)題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠(chéng)摯的感謝和由衷的敬意。導(dǎo)師在液壓方面具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我的實(shí)驗(yàn)工作給予了很多的指導(dǎo)和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實(shí)際相結(jié)合。另外，她對(duì)待問(wèn)題的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)也給我留下了深刻的印象。在此表示深深的謝意。戴月紅老師在液壓方面經(jīng)驗(yàn)非常豐富。盡管我是第一次做液壓設(shè)計(jì)，難免遇到許多比較低級(jí)的問(wèn)題，戴月紅老師卻都極其耐心地予以解答，在此表示深深的謝意。此外，我還要感謝許多學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)在整個(gè)過(guò)程中對(duì)我的幫助和配合。參考文獻(xiàn)：1 液壓傳動(dòng) 丁樹(shù)模主編 機(jī)械工業(yè)出版社2 液壓與氣壓傳動(dòng) 左健友主編 機(jī)械工業(yè)出版社3 液壓與氣動(dòng)技術(shù) 張宏友主編 大連理工大學(xué)出版社4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 楊培元、朱福元主編 機(jī)械工業(yè)出版社5 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南 張利平主編 化學(xué)工業(yè)出版社6 液壓與氣壓傳動(dòng) 游有鵬主編 科學(xué)出版社23