《液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（17頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
課程名稱： 液壓與氣壓傳動(dòng)
設(shè)計(jì)題目： 臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：
學(xué)生姓名: 龔世柱 學(xué)號(hào)：
起迄日期: 2015 年 1月1日 ~ 2015 年 1月6日
指導(dǎo)教師: 劉忠偉
2、
湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部 制
2015年 1 月 1日
目錄
1 設(shè)計(jì)要求及工況分析 1
1.1 設(shè)計(jì)目的 1
1.2 設(shè)計(jì)要求 1
1.3負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 1
2 主要參數(shù)的確定 3
2.1初選液壓缸的工作壓力 3
2.2 計(jì)算液壓缸主要尺寸 3
3 液壓系統(tǒng)圖的擬定 5
3.1 選擇基本回路 5
1選擇調(diào)速回路 5
2速度快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 5
3 選擇速度換接回路 5
4 選擇調(diào)壓回路和卸荷回路 7
3.2 組成液壓系統(tǒng) 7
3.3 液壓系統(tǒng)工作原理 9
3.3.1快進(jìn) 9
3.3.2工進(jìn) 9
3.3.3快
3、退 9
3.3.4順序動(dòng)作 9
4 液壓元件的計(jì)算與選擇 10
4.1 動(dòng)力元件的選擇 10
4.2 確定控制元件和輔助元件 10
4.3 確定油管 11
4.4 確定油箱 12
5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 13
5.1回路壓力損失驗(yàn)算 13
5.2 熱溫升驗(yàn)算 13
總結(jié) 14
參考文獻(xiàn) 15
附 課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃表 15
1 設(shè)計(jì)要求及工況分析
1.1 設(shè)計(jì)目的
進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)所學(xué)液壓傳動(dòng)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生對(duì)液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計(jì)有一完整和系統(tǒng)的概念；同時(shí)通過(guò)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算，使用技
4、術(shù)資料及繪制液壓原理圖的工程設(shè)計(jì)能力。
1.2 設(shè)計(jì)要求
一臥式鉆鏜組合機(jī)床動(dòng)力頭要完成工進(jìn)→快進(jìn)→快退→原位停止的工作循環(huán)，最大軸向切削力為F＝30000N，動(dòng)力頭自重FG＝19600N，工作進(jìn)給要求能在0.02～0.12m/min范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，快進(jìn)、快退速度為6m/min，工進(jìn)行程為200mm，快進(jìn)行程為200mm，導(dǎo)軌型式為平導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)取fs＝0.2，fd＝0.1；往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速減速實(shí)踐要求不大于0.2s。試設(shè)計(jì)該液壓系統(tǒng)。
1.3負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析
假定主軸轉(zhuǎn)速n=360r/mim,s=0.147mm/r
1 工作負(fù)載
=30000
2 慣性負(fù)載
5、 （1-1）
3 摩擦負(fù)載 因?yàn)椴捎玫幕_(tái)是平導(dǎo)軌，因此作用在其上的正壓力N=F=19600N
靜摩擦阻力 （1-2）
動(dòng)摩擦阻力 （1-3）
去液壓缸的機(jī)械效率=0.90，得出的液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載值如下表1-1所示
表1-1 液壓缸在各個(gè)家電的負(fù)載值
工況
負(fù)載組成
負(fù)載值F/N
推力F//N
啟動(dòng)
3290
4356
加速
4289
3288
工進(jìn)
31960
355
6、11
快進(jìn)
1960
2178
快退
1960
2178
根據(jù)液壓缸上述各階段的負(fù)載可繪制如圖一a所示的負(fù)載循環(huán)圖F-l.速度圖按已知數(shù)據(jù)=6m/min，快進(jìn)行程長(zhǎng)度，工進(jìn)行程長(zhǎng)度為，快進(jìn)行程長(zhǎng)度和工進(jìn)速度等繪制，如圖一b所示，其中由主軸轉(zhuǎn)速及每轉(zhuǎn)進(jìn)給量求出，即：
（1-4）
35511
2178
400
2178
-4356
L/mm
4356
V/m.min
0.053
200
400
L/mm
-6
6
F/N
7、
200
0
(a)負(fù)載圖
（b）速度圖
圖一 組合機(jī)床液壓缸的負(fù)載圖和速度圖
2 主要參數(shù)的確定
2.1初選液壓缸的工作壓力
所設(shè)計(jì)的動(dòng)力頭在工進(jìn)時(shí)的負(fù)載最大，在其他工況負(fù)載都不高，由書表9-2和9-3初選液壓缸工作壓力p1=4mpa
2.2 計(jì)算液壓缸主要尺寸
鑒于動(dòng)力頭要求快進(jìn)、快退速度相等，液壓缸可選單桿式的并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積A1應(yīng)為有桿腔A2兩倍，即活塞桿外徑d與液壓缸內(nèi)徑D有d=0.707D的關(guān)系。
在鉆孔加工時(shí)，液壓缸回油路上必須有背壓p2，以防被鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖?？扇2
8、=0.8mpa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接，但是由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)可取約為0.5mpa
由工進(jìn)時(shí)的推力計(jì)算液壓缸的面積
（2-1）
（2-3）
所以 （2-2）
當(dāng)按GB 2348-1980將這些直徑圓整成接近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得D=11cm，d=8cm.由此求得液壓缸兩腔實(shí)際的有效面積為：
（2-5）
（2-4）
經(jīng)檢查，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。
根據(jù)上述D與d的值，可以估算液
9、壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率，如表2-1，并據(jù)此繪出液壓缸工況圖，如圖二。其中虛線、細(xì)實(shí)線和雙點(diǎn)劃線分表表示P、q、p。
表2-1 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值
工況
負(fù)載F/N
回油腔壓力p2/mpa
進(jìn)油腔壓力p1/mpa
輸入流量q、L.Min
輸入功率p/kw
計(jì)算式
快進(jìn)
啟動(dòng)
4356
=0
1.312
-
-
加速
3288
1.099
-
-
恒速
2178
0.879
-
-
工進(jìn)
35511
0.8
7.506
0.504
10、
0.063
快退
啟動(dòng)
4356
=0
0.973
-
-
加速
3288
0.5
1.8
-
-
恒速
2178
1.55
26.86
0.69
圖二 組合機(jī)床液壓缸的工況圖
3 液壓系統(tǒng)圖的擬定
3.1 選擇基本回路
1選擇調(diào)速回路
由曲線得知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，動(dòng)力頭運(yùn)動(dòng)速度底，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速形式。由于要求不高，考慮經(jīng)濟(jì)性，使用節(jié)流閥來(lái)進(jìn)行進(jìn)口節(jié)流調(diào)速。
由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速形式，系統(tǒng)中華液壓油的循環(huán)必須是開(kāi)式的。
從工況圖系統(tǒng)的工作循環(huán)
11、內(nèi)，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的液壓油。最大流量和最小流量之比約為60，而快進(jìn)、快退所需的時(shí)間t1和工進(jìn)所需時(shí)間t2分別為
t1=（l1/v1）+(l2/v3)=(60*200)/(6*1000)+(60*400)/(6*1000)=6s （3-1）
t2=l2/v2=(60*200)/53=226.4s （3-2）
即 t2/t1=38.因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)約能量的角度來(lái)看，采用單個(gè)定量泵作為油源是不合適的，應(yīng)選用圖三（a）雙聯(lián)式定量葉片泵。
2速度快速運(yùn)動(dòng)和換向回路
12、系統(tǒng)在節(jié)流調(diào)速回路后，不高采用什么油源形式，都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)?？紤]快進(jìn)速度與快退速度相等，因此在本體系采用了單桿液壓缸作差動(dòng)連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸的快進(jìn)快退換向回路如圖三（b）。在油路設(shè)計(jì)一個(gè)行程閥來(lái)控制快進(jìn)與工進(jìn)的換接
3 選擇速度換接回路
由工況圖得當(dāng)動(dòng)力頭從快進(jìn)轉(zhuǎn)向工進(jìn)時(shí)輸入的液壓缸的流量由360L/min降到0.504L/min，動(dòng)力頭速度變化很大，應(yīng)該選用行程閥來(lái)控制速度的換接，以減少液壓沖擊。當(dāng)動(dòng)力頭由工進(jìn)轉(zhuǎn)向快退時(shí)，回路中通過(guò)的流量最大，為了保證換向平穩(wěn)，可采用電液換向閥式換接回路。如圖三（c）
圖三（a）雙聯(lián)
13、式定量葉片泵
圖三（b）換向回路
圖三（c）速度換接回路
圖三 液壓回路的選擇
4 選擇調(diào)壓回路和卸荷回路
系統(tǒng)的壓力變化由工況圖可知變化與流量變化相反，系統(tǒng)調(diào)壓主要由高壓小流量泵來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)，流量變化由另一個(gè)壓力大流量泵來(lái)調(diào)節(jié)。兩個(gè)泵互相作用一起調(diào)節(jié)油路的壓力和流量供應(yīng)。
3.2 組成液壓系統(tǒng)
將上面選出的液壓基本回路組合在一起，就可得到完整的液壓系統(tǒng)原理圖，如圖四所示
為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)急劇
14、上升，在泵的出口設(shè)計(jì)一個(gè)溢流閥與泵并聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)壓力急劇上升，為了不讓系統(tǒng)元件遭到破壞，也為了避免高壓油從管道接口處爆出，溢流閥就會(huì)自動(dòng)為系統(tǒng)卸荷，通向油箱，保護(hù)設(shè)備。
3YA
2YA
1YA
圖四 液壓系統(tǒng)原理圖
3.3 液壓系統(tǒng)工作原理
3.3.1快進(jìn)
進(jìn)油：液壓泵--換向閥8（左位）--行程閥11--液壓缸13（無(wú)桿腔）
回油：液壓缸（有桿腔）--換向閥9（左位）-行程閥11-液壓缸14（無(wú)桿腔）
3.3.2工進(jìn)
進(jìn)油：液壓泵--換向閥8（左位）--調(diào)速閥10--液壓缸13（無(wú)桿腔）
回油：液壓缸13（有桿腔）--換向閥9
15、（右位）--背壓閥7--油箱
3.3.3快退
進(jìn)油：液壓泵--換向閥8（右位）--換向閥9（右位）--液壓缸13（有桿腔）
回油：液壓缸（無(wú)桿腔）--單向閥12--換向閥8（右位）--背壓閥7--油箱
3.3.4順序動(dòng)作
通過(guò)以上的各個(gè)回路的設(shè)計(jì)已經(jīng)組裝，目的就是能夠通過(guò)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)得以能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的循環(huán)動(dòng)作，并符合要求。動(dòng)力頭的順序動(dòng)作通過(guò)開(kāi)關(guān)的痛斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體痛斷情況細(xì)節(jié)如下表3-1
表3-1 電磁鐵和行程閥的動(dòng)作順序
動(dòng)作名稱
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
原位停止
1YA
+
+
-
-
2YA
-
-
+
-
3YA
-
16、
+
+
-
注：“-”表示電磁鐵失電，“+”表示電磁鐵得電
4 液壓元件的計(jì)算與選擇
液壓元件的計(jì)算主要是計(jì)算各個(gè)元件在工作中承受的壓力和流量。根據(jù)計(jì)算得結(jié)果來(lái)選擇元件的規(guī)格、型號(hào)，此外還要計(jì)算原動(dòng)機(jī)的功率和郵箱的容量，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件，比較具有經(jīng)濟(jì)性。
4.1 動(dòng)力元件的選擇
液壓缸整個(gè)工作循環(huán)中的最高工作壓力為7.506mpa，如果進(jìn)油路上的壓力損失為0.8mpa，則高壓小流量泵的最高壓力為pp1=7.506+0.8=8.306mpa
低壓大流量是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸供油，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如果取進(jìn)油路的壓力損失為0.5Mpa，則低
17、壓大流量泵的最高壓力為=1.55+0.5=2.05Mpa。
兩個(gè)液壓泵向液壓缸提供的最大流量為30.16L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估算，則兩泵總流量應(yīng)為=1.1x30.16=33.18L/min。而溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.5L/min，所以低壓小流量的流量規(guī)格最小應(yīng)為3.5L/min。
根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查得，最后選擇PV2R12型雙聯(lián)葉片泵。
由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這相當(dāng)于液壓泵輸出壓力2.05Mpa，流量為30L/min時(shí)的情況。若取雙聯(lián)葉片泵的總功率為=0.75，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)所需的功率為：
18、 P=/=2.05（30/60)/(0.75)=1.4kW （4-1）
根據(jù)此數(shù)據(jù)查得，選擇J02-32-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為2.2kw。
4.2 確定控制元件和輔助元件
根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)控制閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，可選用這些元件的規(guī)格和型號(hào)，見(jiàn)下表4-1
表4-1 元件的規(guī)格和型號(hào)
序號(hào)
元件名稱
估計(jì)通過(guò)流量/M.min-1
型號(hào)
規(guī)格
1
油箱
35
YL-32-12
6Mpa,15通徑
2
濾油器
40
YYL-105-10
21Mpa，90L/min
3
雙聯(lián)
19、葉片泵
——
PV2R12
14Mpa，34.5L/min
4
液控順序閥
35
XF3-E10B
16Mpa，10通徑
5
單向閥
35
AF3-Ea10B
6
溢流閥
4.5
YF3-E10B
7
背壓閥
<1
YF3-10B
8
三位四通換向閥
75
35DYF3Y-E10B
9
兩位三通換向閥
70
AXQF-E10B
10
調(diào)速閥
<1
AXQF-E10B
11
行程閥
84
AXQF-E10B
12
單向閥
35
AF3-Ea10B
13
液壓缸
30
DCNG-32
20、*100
4.0Mpa,25通徑
4.3 確定油管
各元件間管道的規(guī)格按元件接口處的尺寸確定，液壓缸進(jìn)、出油管按輸入的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已經(jīng)與原定數(shù)據(jù)不同，所以要重新計(jì)算。
當(dāng)液壓油的流速取3m/min時(shí)，可得到液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔相連的油管內(nèi)徑為：
d=2x=21.1mm (4-2)
d=2x=15.05mm (4-3)
為標(biāo)準(zhǔn)化，本系統(tǒng)所有的油管均為內(nèi)徑18mm,外徑25mm的10號(hào)冷拔鋼管。
21、
表4-2 液壓缸的進(jìn)、出流量
項(xiàng) 目
快 進(jìn)
工 進(jìn)
快 退
輸入流量/L.min-1
=/()
=62.7
=0.5
輸出流量/ L.min-1
=/=29.54
=/=0.24
=/=68
運(yùn)動(dòng)速度/m.min-1
==6.4
=0.053
=7.15
4.4 確定油箱
油箱的容積V按是V=a估算，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取6時(shí)，V=a=6x30=180L
按國(guó)標(biāo)規(guī)定，取靠近的值V=200L。
5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算
22、
5.1回路壓力損失驗(yàn)算
壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件處的局部損失三項(xiàng)。閥類元件的局部壓力損失則查出，當(dāng)通過(guò)閥類元件的實(shí)際流量q不是公稱流量時(shí)，它的實(shí)際壓力損失與其額定壓力損失之間有以下近似關(guān)系：
= (5-1)
5.2 熱溫升驗(yàn)算
工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中所占用的時(shí)間達(dá)96%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱和液壓油溫升主要計(jì)算工進(jìn)時(shí)的。
工進(jìn)液壓缸的有效功率為
=x=Fv=35511x0.053/60x1000=0.0314kW
23、 (5-2)
泵的總輸出功率為：
==0.74kW (5-3)
則液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為
=-=0.74-0.0314=0.7086kw （5-4）
求液壓油的溫升的近似值
=/=21 （5-5）
溫升沒(méi)有超出允許的范圍，系統(tǒng)不需要設(shè)置冷卻器。
總結(jié)
為期兩周的的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。期間過(guò)得很充實(shí)，也覺(jué)得自己有實(shí)質(zhì)性的學(xué)到一些知識(shí)。
1） 無(wú)論是這次的課程設(shè)計(jì)，還是以后
24、工作了的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，首先我們得保證總體設(shè)計(jì)方案的合理性，這樣才能夠開(kāi)一個(gè)好頭。
2） 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可能會(huì)遇到許多麻煩，由于計(jì)算的任務(wù)量較大覺(jué)復(fù)雜，大家難免會(huì)有厭倦情緒，這就需要我們冷靜面對(duì)，認(rèn)真計(jì)算，不然會(huì)出現(xiàn)連續(xù)性的計(jì)算錯(cuò)誤。也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品不符要求甚至可能造成事故。
3) 理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所
25、學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。
4） 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中充分體現(xiàn)了學(xué)生是主體，在教師引導(dǎo)的作用，采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)主線,形式變化多樣的設(shè)計(jì)方式,通過(guò)多種方案的設(shè)計(jì)與分析比較，從而得出較優(yōu)方案.通過(guò)設(shè)計(jì)可以使我們切實(shí)把工程實(shí)際的問(wèn)題與所學(xué)理論知識(shí)聯(lián)系起來(lái),增強(qiáng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.注重我們的創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。
5） 設(shè)計(jì)中提倡學(xué)生利用機(jī)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法,鞏固,加強(qiáng)了我們課程所學(xué)的知識(shí),提高了我們利用現(xiàn)代化手段設(shè)計(jì)的能力,提高了我們就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)
【1】劉忠偉.液壓與氣壓傳動(dòng).化學(xué)工業(yè)出版社.2011
【2】液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)
【3】叢曉霞.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社.2009
附 課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃表
序號(hào)
起 迄 日 期
工作內(nèi)容
1
2015.1.1
設(shè)計(jì)要求及工況分析
2
2015.1.2
主要參數(shù)的確定
3
2015.1.3
液壓系統(tǒng)圖的擬定
4
2014.1.4
液壓元件的計(jì)算與選擇
5
2015.1.5
液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算
14
液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
