液壓課程設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)

1、成績 液壓課程設(shè)計(jì)說明書題 目：臥式鉆鏜組合機(jī)床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師： 目錄一、課程設(shè)計(jì)技術(shù)要2二、工況分析31、工況分析及液壓缸的推力：32、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缸流量43、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸44、認(rèn)證液壓缸筒壁厚55、定液壓缸筒的長度56、求最少活塞桿直徑57、校核活塞桿的穩(wěn)定性58、液壓缸各截面積369、初定液壓缸流量610、液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表611、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量7三、設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖8四、液壓元件設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇91、液壓泵工作壓力、流量

2、、驅(qū)動功率計(jì)算92、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動速度103、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件104、油管尺寸115、油箱容積11五、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證111、液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核112、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)功率123、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核12六、利用FluidSIM進(jìn)行液壓仿真14七、液壓系統(tǒng)的PLC控制程序與接線圖151、PLC接線圖15八、課程設(shè)計(jì)簡單小結(jié)15九、參考文獻(xiàn)15一、課程設(shè)計(jì)技術(shù)要快進(jìn)工進(jìn)快退停止；切削推力30000N，快進(jìn)行程400mm,工進(jìn)行程50mm，V快=5m/min、V工進(jìn)=0.04-0.10m/min,運(yùn)動部件重G=9800N,試確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸。靜摩擦系數(shù)

3、：fj=0.2，動摩擦系數(shù)：fd=0.1， 液壓缸機(jī)械效率：，快速起動時(shí)間不大于0.2s. 原理圖1、大泵，2、小泵，3、濾油器，4、外控順序閥，5、15、單向閥， 6、溢流閥，7、電液換向閥，8、單向行程調(diào)速閥，9、壓力繼電器，10、主液壓缸，11、二位三通電磁換向閥，12、背壓閥，13、二位二通換向閥，14、減壓閥，16、帶定位裝置的二位四通電磁換向閥，17、單向順序閥，18、定位液壓缸，19、夾緊液壓缸二、工況分析1、工況分析及液壓缸的推力：（1）、工況分析切削推力： F切=30000N靜摩擦力： Fj= fjG=1960N動摩擦力： Fd= fdG=980N啟動慣性力： Fg=(980

4、0/9.8)*5/(0.2*60)=417N（2）、液壓缸的推力（液壓缸效率）啟動推力： F啟= Fj/= 2178N加速推力： F加=（Fd+Fg）/=1552N快進(jìn)推力： F快= Fd/=1089N工進(jìn)推力： F工=（F切+ Fd）/=(30000+980)/0.9=34422N反向啟動過程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反。工況運(yùn)行圖如下： 圖4-18：臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓缸工況圖2、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缸流量（1）、選取工作壓力及背壓力F工=34422N 在30000-40000N之間,P1=4-5MPa 選取,P1=4.2MPa，為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖

5、, 設(shè)回油路有背壓閥或調(diào)速閥，取背壓P2=0.8 MPa。表2-2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表2-4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)用補(bǔ)油泵的閉式回路0.20.5簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.40.6回油路

6、帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.51.5回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.81.5用補(bǔ)油泵的閉式回路回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)回油路較短且直接回油3、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程：圖4-19：臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓缸力的平衡圖F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1） 快進(jìn)速度V快=5m/min，工進(jìn)速度V工進(jìn)=0.05×m/min,相差很大,應(yīng)進(jìn)行差動換接,取k= A2/ A1=0.5,則： 取液壓缸筒標(biāo)準(zhǔn)值：D= 110 d=0.7D=77 取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)值： d=804、認(rèn)證液壓缸筒壁厚中低壓液

7、壓系統(tǒng),由其切削加工性能確定液壓缸筒壁厚，按薄壁圓筒計(jì)算壁厚： 額定工作壓力： Pn=4.3MPa<16MPa 試驗(yàn)壓力為： Py=1.5Pn=1.5×4.2=6.3MPa許用應(yīng)力取： （ 取安全系數(shù)n=5） =235、定液壓缸筒的長度活塞桿工作行程：450mm活塞桿伸出長度不少于：1100mm取活塞桿長：2000mm取液壓缸筒長：L=1600mm6、求最少活塞桿直徑取 21比90少4.28倍,穩(wěn)定性足夠安全可靠。7、校核活塞桿的穩(wěn)定性（1）、求活塞桿的臨界半徑 （2）、求活塞桿的臨界負(fù)載 2000/20=100選用45#鋼，取其柔性系數(shù)液壓缸的安裝方式采用一端固定,一端自由,

8、其末端系數(shù)活塞桿細(xì)長比： ?。?25510345#鋼的彈性模量：取活塞桿橫截面慣性矩：活塞桿伸出長度：L=2000該液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性能好,可靠性高。（3）、求活塞桿臨界負(fù)載的安全系數(shù)其安全系數(shù)：nk=255103/34422=7.48、液壓缸各截面積39、初定液壓缸流量快進(jìn)：=500.95=47.5L/min = =工進(jìn)=：10、液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表工況負(fù) 載（N）液壓缸計(jì)算公式油壓力P1(MPa)回油壓力P2(MPa)輸入流量Q(L/min)入功率P(kw)快進(jìn)差動啟動21780.44 0P1=(Fi+pA2)/A3Q=(A1-A2)×v快P=p1Q加速155

9、0 0.760.5恒速1090 0.67250.28工進(jìn)344224 0.80.48-0.950.032-0.063P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退啟動加速恒速21780.48 0P1=(Fi+p2A1)/A2Q=A2×v快P=p2Q15501.40 0.510901.30 22.5 0.49液壓工況圖11、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量1、定位夾緊力設(shè)計(jì)計(jì)算K1安全系數(shù)K2加工系數(shù)K3刀具鈍化系數(shù)K4斷位切削系數(shù)根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，夾緊支撐系數(shù)f1=0.2，f2=0.7根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，推薦夾緊工作壓力P夾20×105Pa m取兩個(gè)液壓缸筒直徑標(biāo)準(zhǔn)值：D

10、=110設(shè)定活塞桿承受拉力，取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑： d=63Q夾=L/min三、設(shè)計(jì)臥式鉆鏜組合機(jī)床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖電磁鐵動作表動作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊 快進(jìn) 工進(jìn)快退+ 工件松夾+ A、工件夾緊：5YA通電（1）、先定位：壓力油減壓閥14單向閥15電磁閥定位缸19無桿腔定位缸19有桿腔電磁閥油箱（2）、再夾緊工件定位后，壓力油升高到單向順序閥開啟的壓力，單向順序閥開啟，壓力油單向順序閥夾緊缸18無桿腔夾緊缸18有桿腔電磁閥油箱 工件夾緊到位，壓力油壓力升高到壓力繼電器調(diào)定壓力，繼電器發(fā)信，1YA通電，主系統(tǒng)快進(jìn)。B、快進(jìn)：1YA通電，a電液換向閥左位

11、工作， 大泵單向閥5電液換向閥7行程閥14主液壓缸無桿腔小泵2 液壓缸有桿腔電磁閥11電液換向閥7單向行程調(diào)速閥8主缸（差動換接）C：工進(jìn)：3YA通電，切斷差動油路，快進(jìn)行程到位，擋鐵壓下行程閥8，切斷快進(jìn)油路，3YA通電，切斷差動油路，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，液壓系統(tǒng)工作壓力升高到溢流閥5調(diào)定壓力，進(jìn)油路高壓油切斷單閥5供油路,打開外控順序閥4，大泵卸荷，接通經(jīng)背壓閥12通油箱油路。大泵外控順序閥5（卸荷閥）油箱（大泵卸荷）小泵2電液換向閥7單向行程調(diào)速閥8主液壓缸無桿腔主液壓缸有桿腔電磁閥11電液換向閥7背壓閥12油箱D、快退：1YA斷電，2YA、3YA、4YA通電工進(jìn)結(jié)束，液壓缸碰上死擋鐵，壓力升高

12、到壓力繼電器調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信息，1YA斷電，2YA、3YA、4YA通電大泵單向閥5電液換向閥7電磁閥11主液壓缸有桿腔小泵2 主液壓缸無桿腔單向行程調(diào)速閥8電液換向閥7電磁閥13油箱小泵2 主液壓缸無桿腔快退到位碰行程開關(guān)，行程開關(guān)發(fā)信，6YA通電，下步工件松夾。E、工件松夾：6YA通電壓力油減壓閥14單向閥15電磁閥定位缸19和定位缸18的有桿腔定位缸19無桿腔電磁閥油箱夾緊缸18無桿腔單向順序閥的單向閥電磁閥油箱工件松夾后發(fā)出信息，操作人員取出工件。四、液壓元件設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動功率計(jì)算（1）、高壓小流量泵工作壓力計(jì)算高壓小流量泵工作循環(huán)過程中，最大工作

13、壓力，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，設(shè)定工進(jìn)最大壓力損失為0，則（2）、低壓大流量泵工作壓力計(jì)算低壓大流量泵的快速進(jìn)退工作表得知快退工作壓力為，高于快進(jìn)工作壓力取為快速進(jìn)給工作壓力, 設(shè)定快進(jìn)最大壓力損失為，則：（3）、液壓泵的流量及規(guī)格由工況表得知快速進(jìn)給流量為25L/min工進(jìn)最大流量，溢流閥最少穩(wěn)定流量為，即高壓小流量泵的流量最少要，選YB-D 3250/410,額定壓力，轉(zhuǎn)速,選YB-D36/6（4）、電動機(jī)的驅(qū)動功率從液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表得知，液壓缸最大輸出功率為：=快速進(jìn)退最大工作壓力：取電機(jī)效率：，則電動機(jī)的驅(qū)動功率為=選型交流異步電動機(jī)。額定電流4.8，轉(zhuǎn)速2840

14、r/min2、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動速度工步輸入流量L/min輸出流量L/min移動速度 m/min快進(jìn)=工進(jìn)0.95快退3、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件序號元件名稱實(shí)際通流量元件規(guī)格數(shù)量備注01雙聯(lián)葉片泵36/6L/minYB-D36/5102濾油器42L/minWU-63×F103油箱252L/min（容積）1自制（300L/min）04外控順序閥36L/minX4F-B20D-Y1105單向閥36L/minDF-B20H2106先導(dǎo)式溢流閥6L/minYF-B6B107電液換向閥79.8L/min34EYOB25H-T108單向程行調(diào)速閥1L/min1QCA3-D1

15、6109壓力繼電DP-63型210液壓缸（主缸）111電磁換向閥79.8L/min23E1B25C112P型背壓閥1L/minP-D6B113電磁閥79.8L/min22E1B25C114減壓閥19L/minJF3-C10B115單向閥19L/minDF-B10H2116電磁換向閥19L/min24EB10H-ZZ117單向順序閥19L/minXD2F-B10E-Y1118夾緊液壓缸119定位液壓缸120壓力表開關(guān)YK2-61 4、油管尺寸按標(biāo)準(zhǔn)化元件計(jì)算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下： 取液壓油管內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值 d=20 （外徑 d=25）5、油箱容積V=6*42=252L五、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證1、液壓泵

16、工作壓力穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、進(jìn)油路壓力損失經(jīng)計(jì)算油管內(nèi)徑d=25，液壓裝置未安裝前，設(shè)置進(jìn)、回油管長度L=2.5m,選取L-AN32號機(jī)油400C的運(yùn)動粘度1）、進(jìn)油路流態(tài)判別<為層流2）、進(jìn)油路沿程阻力損失3）、進(jìn)油路局部阻力損失4）、進(jìn)油路液壓閥阻力損失5）、進(jìn)油路總阻力損失B、回油路壓力損失1）、回油路流態(tài)判別<為層流2）、回油路沿程阻力損失3）、回油路局部阻力損失4）、回油路液壓閥阻力損失5）、回油路總阻力損失C、系統(tǒng)快進(jìn)總壓力損失D、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力系統(tǒng)快進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。（2）、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵

17、壓力損失工進(jìn)流量，其沿程、局部壓力損失可略去不計(jì)，只有調(diào)速閥、背壓閥的壓力損失納入計(jì)算如下：B、系統(tǒng)工進(jìn)高壓小流量液壓泵工作壓力系統(tǒng)工進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。2、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)功率選型交流異步電動機(jī)，系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定。3、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)效率1）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退時(shí)間由設(shè)計(jì)依據(jù)，主液壓缸快進(jìn)行程40cm,工進(jìn)行程5cm，則快進(jìn)時(shí)間：s工進(jìn)時(shí)間：快退時(shí)間：2）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退所占的時(shí)間效率快進(jìn)時(shí)間效率： 工進(jìn)時(shí)間效率：快退時(shí)間效率： 快進(jìn)快退占進(jìn)給決時(shí)間的16%，系統(tǒng)熱能穩(wěn)定性校核主要校核工進(jìn)時(shí)區(qū)。3）、系統(tǒng)工進(jìn)效率系統(tǒng)輸出功率：系統(tǒng)輸入功率：406.3+58.8=465.1W

18、系統(tǒng)工進(jìn)效率：（2）、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核工進(jìn)時(shí)間30.00s，占總進(jìn)給時(shí)間35.87s的83.64%，是系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核區(qū)域。液壓缸工進(jìn)負(fù)載：F工=（F切+ Fd）/=(30000+980)/0.9=34422大進(jìn)給速度：0.01/60=0.0017m/s系統(tǒng)輸出功率：34422*0.0017=58.5W系統(tǒng)輸入功率：620.1W系統(tǒng)能耗功率：=620.1-58.5=561.5W系統(tǒng)工質(zhì)升高的溫度：通過校核，該液壓系統(tǒng)在夏季具有良好的工作穩(wěn)定性，符合可靠性設(shè)計(jì)。六、利用FluidSIM進(jìn)行液壓仿真仿真圖七、液壓系統(tǒng)的PLC控制程序與接線圖 1、PLC接線圖輸入元件符號輸出元件符號開關(guān)X01YAY1DP1X12YAY2DP2X23YAY3行程開關(guān)8X34YAY4無桿腔行程開關(guān)X45YAY56YAY6八、課程設(shè)計(jì)簡單小結(jié) 通過這次的課程設(shè)計(jì)，加深了我對液壓各個(gè)元件的了解和對各工作原理的理解，也加深了我對液壓各個(gè)元件的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇，讓我明白了液壓系統(tǒng)的工作原理，在設(shè)計(jì)過程中，讓我明白到查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊的重要性，最后讓我再次