《液壓傳動與氣壓傳動》課程設(shè)計四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院液壓傳動與氣壓傳動課 程 設(shè) 計題 目： 液壓與液力傳動課程設(shè)計學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號： 37指導(dǎo)教師： 2012·珠海目錄課程設(shè)計任務(wù)書3設(shè)計內(nèi)容說明及計算過程：6一、分析負(fù)載61.1外負(fù)載61.2慣性負(fù)載61.3阻力負(fù)載6二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)7三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖93.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案93.2選擇基本回路103.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)12四、選擇液壓元件144.1液壓泵144.2閥類元件及輔助元件154.3油管164.4油箱16五、驗算液壓系統(tǒng)性能175.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值175.2驗算油液溫升18總結(jié)20

2、參考文獻(xiàn)21致謝22課程設(shè)計任務(wù)書2011 2012 學(xué)年第 二學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作部門： 一、 課程設(shè)計題目 鉆孔動力部件質(zhì)量m=2500kg，液壓缸的機(jī)械效率w=0.9，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。行程長度為150mm，其中，工進(jìn)長度為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、制動時間為0.5s.要求快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)可靠，工作臺能在任意位置停住。二、課程設(shè)計內(nèi)容1、液壓傳動課程設(shè)計一般包括以下內(nèi)容：(1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；

3、(4) 計算和選擇液壓件；(5) 驗算液壓系統(tǒng)性能；(6) 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制零部件工作圖；(7) 編制技術(shù)文件。2、學(xué)生應(yīng)完成的工作量：(1) 液壓系統(tǒng)原理圖1張；(2) 部件工作圖和零件工作圖若干張；(3) 設(shè)計計算說明書1份。三、進(jìn)度安排階段主要內(nèi)容時間安排1設(shè)計準(zhǔn)備(1) 閱讀、研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2) 收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題。102液壓系統(tǒng)設(shè)計計算(1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計算和選擇液壓件；(5) 驗算液壓系統(tǒng)性能；20 3繪制工作圖(1) 繪制零、部件圖；

4、(2) 繪制正式的液壓原理圖。40 4編制技術(shù)文件(1) 編寫設(shè)計計算說明書；(2) 編寫零部件目錄表。205答辯整理資料，答辯10四、基本要求 (1) 液壓傳動課程設(shè)計是一項全面的設(shè)計訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識，也可以為以后的設(shè)計工作打好基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦鉆研，一絲不茍，精益求精。(2) 液壓傳動課程設(shè)計應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成。教師的指導(dǎo)作用是指明設(shè)計思路，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，解答疑難問題，按設(shè)計進(jìn)度進(jìn)行階段審查，學(xué)生必須發(fā)揮主觀能動性，積極思考問題，而不應(yīng)被動地依賴教師查資料、給數(shù)據(jù)、定方案。(3) 設(shè)計中要正確處理參考已有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計都不能

5、憑空想象出來，利用已有資料可以避免許多重復(fù)工作，加快設(shè)計進(jìn)程，同時也是提高設(shè)計質(zhì)量的保證。另外任何新的設(shè)計任務(wù)又總有其特定的設(shè)計要求和具體工作條件，因而不能盲目地抄襲資料，必須具體分析，創(chuàng)造性地設(shè)計。(4) 學(xué)生應(yīng)按設(shè)計進(jìn)程要求保質(zhì)保量的完成設(shè)計任務(wù)。設(shè)計內(nèi)容說明及計算過程：一、分析負(fù)載1.1外負(fù)載 由已知可得鉆削力fg=16000n1.2慣性負(fù)載 機(jī)床工作部件總質(zhì)量m=2500kg 導(dǎo)軌為矩形，啟動、制動時間為t=0.5s 快進(jìn)、快退速度為75mm/s 1.3阻力負(fù)載 取摩擦系數(shù) 靜摩擦阻力為動摩擦阻力為表1 液壓缸在個工作階段的負(fù)載 （已知 w=0.9）工況計算公式外負(fù)載（f1)工作負(fù)載f

6、=f1/w啟動f1=ffs50005556加速f1=ffd+fm28753194快進(jìn)f1=ffd25002778工進(jìn)f1=ffd+fg1850020556反向啟動f1=ffs50005556反向加速f1=ffd+fm28753194后退f1=ffd25002778已知快進(jìn)、快退的速度 為75mm/s,工進(jìn)速度為1.67mm/s，工進(jìn)長度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1,圖2） 圖1 速度圖 圖2 負(fù)載圖二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)由表1可知機(jī)床最大負(fù)載 查表2、表3、表4得液壓系統(tǒng)取工作壓力，d=0.707d，（d為缸筒直徑d為活塞桿直徑，a1為無桿腔的

7、工作面積，a2為有桿腔的工作面積）查表5得液壓缸回油路背壓表2 不同負(fù)載下的工作壓力表3 常用液壓設(shè)備工作壓力表4 按活塞桿受力情況選取活塞桿直徑表5液壓系統(tǒng)中背壓力的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 表a 液壓缸內(nèi)徑系列（gb2348-80）表b 活塞桿直徑系列（gb2348-80）d=0.707d=0.0707m 圓整d=80mm d=56mm由此求的液壓缸兩腔的實際有效面積為經(jīng)驗算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案表6 工況表工況負(fù)載f/n回油腔壓力p2/mpa進(jìn)油腔壓力p1/mpa輸入油量q×10-3/m3s-1輸出功率p/kw計算公式快

8、進(jìn)（差動）啟動555602.25p1=(f+a2p)/(a1-a2)q=（a1-a2)v1p2=p1+p（p=0.3mpa）p=p1q加速31941.591.29恒速21781.421.120.18465(11.079l/min)0.2068工進(jìn)205560.64.090.0084(0.504l/min)0.0344p1=(f+p2a2)/a1q=a1v2p=p1q快退啟動555602.17p1=(f+p2a1)/a2q=a2v3p=p1q加速31940.61.25恒速27781.080.19215(11.529l/min)0.2075在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，快進(jìn)加快退的時間t1，工進(jìn)所需

9、的時間t2分別為，因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度來看 應(yīng)采用兩個適宜的液壓泵自動兩級并聯(lián)供油的油源方案。如圖3圖33.2選擇基本回路 由于不存在負(fù)載對系統(tǒng)做功的工況也不存在負(fù)載制動過程，故不需要設(shè)置平衡及制動回路。但必須有快速運(yùn)動、換向、速度換接以及調(diào)壓、卸荷等回路。3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺在任意位置停止，液壓缸差動連接采用滑閥機(jī)能為 y 型的三位五通電磁換向閥。（如下圖4）圖43.2.2選擇工作進(jìn)給油路 為了實現(xiàn)工進(jìn)時液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流回油箱；快進(jìn)時液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流入油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5）

10、圖53.2.3確定快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)方案 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） 圖63.2.4選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有溢流閥（見圖3），調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓問題已在油源中解決，無需另外設(shè)置調(diào)壓回路。在圖3所示的雙液壓泵自動兩級供油的油源中設(shè)有卸荷閥，當(dāng)滑臺工進(jìn)和停止時，低壓、大流量液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個循環(huán)周期占了絕大部分時間，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。3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)把上面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一張下圖6-7所示的液壓系統(tǒng)原理圖7。系統(tǒng)原理圖圖7四、選擇

11、液壓元件4.1液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大壓力為4.09mpa，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)為大流量液壓泵在快進(jìn)、快退運(yùn)動時才才向液壓缸輸油，由表6-2可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時大，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由表6可知，兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為11.529l/min，因系統(tǒng)較簡單，取泄漏系數(shù)kl=1.1,則兩個液壓泵的實際流量應(yīng)為由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3l/min，而工進(jìn)時輸入液壓缸的流量為0.504l/m

12、in，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3.504l/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時該液壓泵的理論流量為23.5l/min，若取液壓泵的容積效率，則液壓泵的實際輸出流量為=(6+19)×940×0.9/1000l/min=(5.1+16.1)l/min=21.2l/min由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為2.02mpa、流量為21.2l/min。取液壓泵的總效率p=0.75，則液

13、壓泵的電動機(jī)所需的功率為根據(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際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表7,表中序號與圖7的元件標(biāo)號相同。表7 液壓元件的型號及規(guī)格編號元件名稱估計通過流量l/min額定流量l/min額定壓力mpa額定壓降mpa型號規(guī)格1、2雙聯(lián)葉片泵（5.1+16.1）17.5pv2r12-6/19vp=(6+19)ml/r9三位五通電磁閥608016<0.535dyf3y-e10b12溢流閥506316

14、-yf3-e10b7a 7b7c行程閥調(diào)速閥單向閥500.560630.075063161616<0.5-<0.2axqf-e10b單向行程調(diào)速閥3液控順序閥56316<0.3xf3-e10b4液控順序閥256316<0.3xf3-e10b5背壓閥0.36316-yf3-e10b10、11、6單向閥256316<0.2af3-ea10bqmax=80l/min8壓力繼電器-10-hed1ka/1013濾油器3060-<0.2xu-63×80-j4.3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、排除的最大流量計算。由于液

15、壓泵選定后液壓在各個工作階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如表8所示表8 各工作階段流量表快進(jìn)工進(jìn)快退輸入油量l/minq1=(a1qp)/(a1-a2)=(50.24×21.2)/24.62 =43.26q1=0.504q1=qp=21.2排除油量l/minq2=(a2q1)/a1=(25.62×43.26)/50.24=22.06q2=(a2q1)/a1=(25.62×0.504)/50.24=0.257q2=(a1q1)/a2=(50.24×21.2)/25.62 =41.37運(yùn)動速度m/minv1=qp/(a1-a2)=(19.04

16、×10)/(50.24-25.62)=7.733v2=q1/a1=(0.504×10)/50.24=0.100v3=q1/a2=(21.2×10)/25.62=8.275由上表可以看出，液壓缸在各個工作階段的實際運(yùn)動速度符合要求。根據(jù)表8中數(shù)值，并按推薦取油液在壓油管的流速v=3m/s，按式d=2×算的與液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為d=2×2×mmmm這兩根油管都按gb/t23512005選用內(nèi)徑15mm、外徑18mm的冷拔無縫鋼管。4.4油箱郵箱容積按式v=qp估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)=7，故其容積為v=7×21.2l

17、=148.4l按jb/t73981999規(guī)定，區(qū)最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值v=160l。五、驗算液壓系統(tǒng)性能5.1驗算系統(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，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局后，加上管路的沿程損失即可。壓力損失驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。5.1.1快進(jìn)滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，由表6和表7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)油路上的總壓降為此值不大，不會使壓力閥打開，

18、故能確保兩個液壓泵的流量全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞?，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。由此可計算快進(jìn)時有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。此值與原估計值0.3mpa（見表6）基本相符。5.1.2工進(jìn)工進(jìn)時，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥9的流量為0.504l/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，因此這時液壓缸回油腔的壓力p2為可見此值略大原估計值0.6mpa。故可

19、以按表6-2表中公式重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即此值略高于表6中數(shù)值考慮到壓力繼電器可靠動作需要壓力差pe=0.5mpa，故溢流閥12的調(diào)壓應(yīng)為：>p1+p+pe=4.86+0.5×()2+0.5+0.5mpa=5.86mpa5.1.3快退快退時，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)油路上的總壓降為此值較小所以液壓泵驅(qū)動電機(jī)的功率足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?0.31mpa此值與表6中的估值相近，故不必重算。所以，快退時液壓泵的

20、工作壓降pp為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驗算油液溫升工進(jìn)在整個工作循環(huán)過程中所占時間比例達(dá)95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油溫升可按工況工進(jìn)來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率為這時大流量液壓泵經(jīng)順序閥3卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油。大液壓泵通過順序閥3的流量為q2=16.1l/min，由表6-3查的該閥在額定流量qn=63l/min時的壓力損失pn=0.3mpa，故此閥在工進(jìn)的壓力損失p=pn=（)2=0.3×（）2mpa=0.020mpa小液壓泵工進(jìn)時的工作壓力pp1=4.14mpa。流量q1=5.1l/min，所以兩個液壓泵的總輸出功率為 mpa=0.

21、4693kw算得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為p=pp-pe=（0.4693-0.033）kw=0.4363kw再算得郵箱的算熱面積為1.92m2查的郵箱的散熱系數(shù)k=9w/(m2·)，求出油液溫升為t=×103=25.24此溫升值沒有超出范圍，故該系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器?？偨Y(jié)該臥式鉆孔專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)是實現(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)計該液壓系統(tǒng)時應(yīng)確保液壓系統(tǒng)傳動的準(zhǔn)確性，合理選取各執(zhí)行原件和控制原件，以保證機(jī)床對工件的精確加工。同時對液壓傳動系統(tǒng)有更深刻認(rèn)識和了解，統(tǒng)原理圖的繪制過程中，又一次加深了對autocad軟件的理解和應(yīng)用。這不僅僅是一次課程設(shè)計，更

22、是課程上的查缺補(bǔ)漏，實際中的信息采取，專業(yè)制圖軟件學(xué)習(xí)的一次非凡體驗。參考文獻(xiàn)1 項昌樂，荊崇波，劉輝 . 液壓與液力傳動 ：高等教育出版社 .2 王守城，段俊勇. 液壓元件及選用 ：化學(xué)工業(yè)出版社 .3 佟獻(xiàn)英，韓寶玲. 工程制圖 ：北京理工出版社 .致謝能完成這次的課程設(shè)計，真的非常需要感謝 老師對我們一次又一次不厭其煩的指導(dǎo)。設(shè)計過程中，我們遇到了很多問題，對公式的不熟悉導(dǎo)致計算出錯，不清楚各個液壓原件之間的區(qū)別和標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)原理圖和液壓缸的繪制等等等等，都離不開老師和同學(xué)們的幫助。這不僅僅是一次簡單的課程設(shè)計，更是一次豐富的體驗，正如前面所說：這不僅僅是一次課程設(shè)計，更是課程上的查缺補(bǔ)漏

23、，實際中的信息采取，專業(yè)制圖軟件學(xué)習(xí)的一次非凡體驗。再次感謝老師和同學(xué)們的幫助，也感謝我所參考的各種資料的編輯者，前人栽樹后人乘涼，沒有你們的分享，也沒有我們此刻完成課程設(shè)計之后的滿足感。再次謝謝你們！ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspz

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25、1lmpk7lydvc6nnmwl3fwhzftfvyaary7lhssxj10v3ph3y19bxyr77ib7cpzsu2tijqe3hkqkkau9kskcphkxuikvvyjzpg2yijrkqfbggovyqkuxnwi9omnjtt6qilzxtyrf7d20fbmabcfiixrqkusvnxbppfuxyq1fjskfsubkgs2duvqc9sz4jkbgn4qqv66pyoarjurnfj3txyfclzieeptwfjthpheipdfnqnr2hjqkv2dzwtmpdjqkbcxmovdsjqctjagjmdlskpgad2s0h0vmzgaht36gyuez7um

26、ank1ndreubeqdgrx0venqgnsyib2ilq3siqrnl4m56t7z8y8da5k0kupn5nzg4jvjdtffhyt82aogqkxo4vblmleiy2p7hthbho07rcfttxodydppdtqso7wxd0j6fkklgm4wodzplhtrr2xgqn13hqy59zu1gegdyqnihntavsieuefqcyfucjwd3vk5i7ykmhundmiz ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iux