華中科技大學-液壓傳動課程設計說明書-完整版(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上液壓傳動系統(tǒng)課程設計說明書姓名： 學號：班級：指導老師：馮天麟目錄第一章 設計內(nèi)容及要求2第二章 理論計算32.1 負載分析與計算32.2 液壓缸的參數(shù)計算42.3 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率5第三章 液壓系統(tǒng)的擬定8第四章 液壓元件的選擇94.1 液壓泵及電機的選擇94.2 液壓閥、過濾器、油管及油箱的選擇10第五章 液壓系統(tǒng)的驗算11第六章 電控系統(tǒng)的設計136.1 各電磁鐵動作順序表136.2 PLC外部接線控制電路146.3 繼電器-接觸器控制梯形圖156.4 PLC控制梯形圖166.5 指令語句表17第七章 設計感想18第一章 設計內(nèi)容及要求1. 設

2、計內(nèi)容設計一專用雙行程銑床。工件安裝在工作臺上，工作臺往復運動由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)。雙向銑削。工件的定位和夾緊由液壓驅(qū)動實現(xiàn)、銑刀的進給由機械步進裝置完成，每一個行程進刀一次。2. 設計要求及參數(shù)（1）機床的工作循環(huán)為：手工上料按電鈕工件自動定位、夾緊工作臺往復運動銑削工件若干次擰緊銑削夾具松開手工卸料(泵卸載)（2）各循環(huán)工步要求定位缸的負載200N.行程100mm動作時間1s; 夾緊的缸的負載2000N、行程15mm，動作時間1s；取快進、快退最快速度為16m/min。工作臺往復運動的行程(100270)mm.。最大行程定為500mm。（3）銑床參數(shù)及要求 采用單定量泵進油路節(jié)流高速，回油有背壓

3、，工作臺雙向運動速度相等，但要求前四次速度為，然后自動切換為速度，再往復運動四次。切削負載，工作臺往復運動速度=0.88m/min, =0.44m/min。表1 銑床要求的工作參數(shù)動力部件快進，快退摩擦阻力（），動力部件切削負載（）（逆銑/順銑），快進速度（mmin）（）工進速度（mmin）快退速度（mmin）250015000/7500N16(0.88)/(0.44)16第二章 理論計算1負載分析與計算負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓腔的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，忽略慣性力，則主要考慮摩擦阻力和切削負載即可。如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導軌摩

4、擦力的影響，并取液壓缸的機械效率為0.90，則液壓缸在各工作階段的總機械負載可以算出，列表如下：表2 液壓缸在各工作階段的負載值工況液壓缸負載F（N）液壓缸驅(qū)動力（N）快進（）25002778順銑（+）1000011111逆銑（+）1750018888快退（）25002778定位200222夾緊20002222系統(tǒng)的工作循環(huán)圖如下：圖1 工作循環(huán)圖機械系統(tǒng)的總負載如下：圖2 系統(tǒng)負載圖每個循環(huán)各工步的速度如下：圖3 速度圖2 液壓缸參數(shù)計算（1）工作壓力的確定。工作壓力p可根據(jù)負載大小及機器類型來初步確定。銑床液壓系統(tǒng)最大負載約為17500N，選擇工作臺液壓缸的工作壓力為5MPa。選取定位缸工

5、作壓力1Mpa，夾緊缸工作壓力1.5Mpa。（2）計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。1）進給缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知最大負載為17500N，取背壓為0.5Mpa，考慮工進時往返速度相等，采用雙作用雙桿液壓缸，取d/D=0.7。將數(shù)據(jù)代入式 （5-1）得，根據(jù)液壓缸內(nèi)尺寸系列GB2348-80，液壓缸內(nèi)徑圓整為標準系列直徑D=100mm，按d/D=0.7并依據(jù)活塞桿直徑系列GB2348-80，取d=70mm。2）定位缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。定位缸選用雙作用單桿液壓缸。已知定位缸工作壓力1Mpa，負載為200N，液壓缸的機械效率為0.90，代入式 （5-2）得，按液壓缸內(nèi)尺寸系列GB234

6、8-80，和活塞桿直徑系列GB2348-80，取夾緊液壓缸的D和d分別為20mm及14mm。3）夾緊缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。夾緊缸選用雙作用單桿液壓缸。已知夾緊缸工作壓力為1.5Mpa，負載為2000N，液壓缸的機械效率為0.90，代入式（4-1），得，按液壓缸內(nèi)尺寸系列GB2348-80，和活塞桿直徑系列GB2348-80，取夾緊液壓缸的D和d分別為50mm及36mm。 4) 驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度。對于雙桿液壓缸 （5-3）滿足設計要求。3液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率根據(jù)以上所計算得到的D和d值，可估算液壓缸在各工作階段中的壓力、流量和功率，如下表所示（其中工進速度取最小值，最小值

7、）：表3 液壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率工況計算公式負載回油腔壓力（MPa)進油腔壓力(MPa)輸入流量Q()功率P(W)快進25000.51.1210.681196.16順銑100000.53.000.27（5.34）81（1602）逆銑175000.54860.27（5.34）131.22（2595.24）快退25000.51.1210.681196.16工進速度最小時液壓缸的進油腔壓力，輸入流量和功率用圖示分別表示如下（其中各工作階段的運動時間為：快進，順銑一，逆銑，快退。）：圖4 圖5圖6第三章 液壓系統(tǒng)的擬定（1） 確定供油方式：由設計要求知，該系統(tǒng)采用單定量泵，回油有背壓。（

8、2） 調(diào)速方式的選擇： 由設計要求知，該系統(tǒng)采用節(jié)流閥調(diào)速。（3） 速度換接方式的選擇 采用電磁閥的快慢速換接回路，特點是結構簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切速的速度換接回路。（4） 定位、夾緊順序控制回路的選擇 采用兩個順序閥控制定位、夾緊兩個動作的先后順序。 用二位四通閥來控制定位缸和夾緊缸的換向動作，為了避免工作時突然失電而松開，應該用失電夾緊方式?？紤]到當進油路壓力瞬間下降時仍能保持夾緊力，所以接入單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。(5) 組成液壓系統(tǒng)將上述所選定的液壓回路進行組合，并根

9、據(jù)要求和需要作必要的修改補充，及組成如圖下所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察壓力，在液壓泵的出口處，液壓缸無桿腔進油口處和有桿腔的出油口處設置測壓點。若設置多點壓力表開關，則只需要一個壓力表即能觀測多點壓力。第四章 液壓元件的選擇1 液壓泵及電機的選擇1） 泵的工作壓力的確定。由于油管有一定的壓降，所以泵的工作壓力為 （10-1）取為0.5Mpa，故=5.5Mpa。是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力。選取1.25，=6.87Mpa。2） 泵的流量確定。液壓泵的最大流量應為 （10-2）為泄漏系

10、數(shù)，一般取為1.11.3，現(xiàn)取為=1.1，則=10.68x60/10x1.1=70.49L/min。3）選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上計算的和查閱相關手冊，現(xiàn)選用YB1-B92B型葉片泵，該泵壓力脈動小，噪聲低，使用壽命長，廣泛用于機床液壓系統(tǒng)中。該泵的基本參數(shù)為：公稱排量93.5mm/r，泵的額定壓力為7Mpa，電動機轉(zhuǎn)速1000r/min，流量為83.5L/min，滿載驅(qū)動功率13.4kW。4）與液壓泵匹配的電動機的選定。取的泵的機械效率為，電機的機械效率為?？爝M、快退時：電機所需功率為 （10-3）進油腔壓力為1.12Mpa，其中=0.5MPa是進油路壓力損失，=0.5MPa是壓力繼電器可靠

11、動作需要的壓力差，得，；順銑時：電機所需功率，根據(jù)公式（7-3），進油腔壓力為3MPa，其中=0.5MPa是節(jié)流閥所需最小壓力，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動作需要的壓力差，得，；逆銑時：電機所需功率，根據(jù)公式（7-3），進油腔壓力為4.86MPa，其中=0.5MPa是回油路壓力損失，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動作需要的壓力差，得，。 由以上計算可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，則電動機的功率應為。 據(jù)此查樣本選用Y160M-1三相異步電動機，電動機額定功率為11Kw，額定轉(zhuǎn)速為。2 液壓閥、過濾器、油管及油箱的選擇1) 液壓閥及過濾器的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各個閥類元件和輔助

12、元件的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格，列表如下：表4 液壓元件明細表編號元件名稱估計通過流量(L/min)元件型號規(guī)格1XU線隙式濾油器2002.5MPa2油箱500L3冷卻器4三相異步電動機Y160M-111kw5定量葉片泵83.5YB1-B92B7MPa6溢流閥20YF-L20B570MPa7指針式壓力計Y-10010MPa8減壓閥20JF-L10G7MPa9單向閥4.07I-1010L/min10背壓閥B-63B0.5MPa11三位四通換向閥34D-63B7MPa12三位四通換向閥34D-63B7MPa13蓄能器HXQ-C16DHXQ-C16D14單向順序閥20X2F-L10E3M

13、Pa15單向順序閥20X2F-L10E3MPa16液壓缸0.9620x1820x1417液壓缸0.8550x2850x3618節(jié)流閥70.49MG1531.5MPa19節(jié)流閥70.49MG1531.5MPa20兩位二通換向閥22D-63B7MPa21三位四通換向閥34D-63B7MPa22液壓缸70.49100x70100x70 2) 油管的選擇根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。由于系統(tǒng)在液壓缸快進，快退時，流量最大，實際最大流量約為：，泵的流量為額定流量83.5，連接液壓缸的進出油路油管的直徑選擇公稱通徑為20mm。所以，按產(chǎn)品樣本標準JB827-66，JB/Z95-67，選用公稱

14、通徑為20mm的管件。3）油箱容積的選擇中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的57倍，這里取6倍，即，其中為液壓泵每分鐘排出壓力油的體積。得，V=500L。第五章 液壓系統(tǒng)的驗算(1)系統(tǒng)壓力損失驗算由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未清楚，整個回路的壓力損失無法估算，僅只有閥類元件對壓力損失所造成的影響可以看得出來，供調(diào)定壓力值時參考。由于快進時的油液流量比工進時的流量大，所以其壓力損失也就比工進時的大。因此必須計算快進時進油路與回油路的壓力損失。假定液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度為15，由手冊查出此時油的運動粘度，油的密度，液壓元件采用集成塊式的配置形式，Q取70.49，即。判定雷諾

15、數(shù)： （12-1）此處d取20mm，即，代入數(shù)據(jù)，得，則進油回路中的流動為層流。沿程壓力損失：選取進油管長度為，則進油路上的流體速度為： （12-2）壓力損失為， （12-3）。局部壓力損失：由于采用集成塊式配置的液壓裝置，所以只考慮進油路上的閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失按式 （12-4）計算，結果列表如下：表5 各閥局部壓力損失編號元件名稱額定流量（）實際流量（）額定壓力損失（MPa）實際壓力損失（MPa）11三位四通換向閥83.570.490.30.21322兩位三通換向閥83.570.490.30.21325三位四通換向閥83.570.490.30.213若集

16、成塊進油路的壓力損失，由于油路一次最多經(jīng)過三個換向閥，故進油路的總壓力損失為：（13-1），也就是說，初選的進油管壓力損失略大于實際油路壓力損失。這說明液壓系統(tǒng)的油路結構以及元件的參數(shù)選擇是基本合理的，滿足要求。(2)系統(tǒng)發(fā)熱及溫升驗算在整個工作循環(huán)中，工進階段用的時間都較長，而快進快退時系統(tǒng)的功率較大，所以系統(tǒng)的發(fā)熱量大小無法判斷，故計算如下：快進時液壓泵的輸入功率，而快進時液壓缸的輸出功率： （13-2）系統(tǒng)的總發(fā)熱功率： （13-3）發(fā)熱量： （13-4）逆銑時液壓泵的輸入功率，而工進時液壓缸的輸出功率： （13-5）系統(tǒng)的總發(fā)熱功率： （13-6）發(fā)熱量： （13-7）綜合以上可知，發(fā)

17、熱量最大的階段是逆銑階段，即取。假設油箱三個邊長的比例在1：1：1到1：2：3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%，其散熱面積近似為 （14-1）得，假定通風良好，取油箱散熱系數(shù)，則利用式（17） （14-2）可得油液溫升為：。設環(huán)境溫度為，則熱平衡溫度為：（14-3）。所以油箱散熱必須加裝專用冷卻器。再驗算，加裝專用冷卻器后取，則利用式（17），可得油液溫升為：。設環(huán)境溫度為，則熱平衡溫度為：。所以加裝冷卻器后油箱工作溫度沒有超過最高允許油溫，散熱可以滿足要求。第六章 電控系統(tǒng)的設計(1)各電磁鐵動作順序表其中表中的符號含義： ON： 電磁鐵動作 OFF：電磁鐵不動作表6 各電磁鐵動作順序表

18、工作階段1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA定位、夾緊OFFOFFOFFONOFFOFFOFF快進OFFONOFFONOFFOFFOFF工進 往OFFOFFOFFONOFFOFFON工進 復OFFOFFOFFONOFFONOFF往復4次工進 往OFFOFFOFFONONOFFON工進 復OFFOFFOFFONONONOFF往復4次快退ONOFFOFFONOFFOFFOFF松開夾具OFFOFFONOFFOFFOFFOFF(2)PLC控制連接圖圖中各符號的含義：1SB：啟動/復位按鈕 KM：中間繼電器 2SB：急停按鈕 1Y7Y：各電磁閥 3SB：快進、工進 1x3x：位置開關圖8 PLC外部接線控制電路 (3) 繼電器-接觸器控制梯形圖圖9 繼電器-接觸器控制梯形圖(4) PLC控制梯形圖圖10 PLC控制梯形圖 (5) 指令語句表表7指令語句表1LDI 404急停41LD 402II 工進 往2LD 400啟動42OR 4373OR 43043ANI 4034ANI FR44ANI 4615OUT 43045OUT 4376OUT 7146LD 4037LD 430定位 夾緊47OUT 4518ANI 40148K 59OUT 43449LD 451II 工進 復10LD 434快進50OR 43611AND 40551ANI 402