液壓課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

1、攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 雷 洋 學(xué)生學(xué)號： 201010601083 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 10機(jī)制二班 指導(dǎo)教師： 龔建春 副教授 二一三年六月目 錄摘要IABSTRACTII1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求12 組合機(jī)床工況分析22.1工作負(fù)載22.2慣性負(fù)載22.3 運(yùn)動(dòng)分析33 確定液壓主要結(jié)構(gòu)參數(shù)53.1液壓缸數(shù)的確定53.2 計(jì)算各階段的壓力、流量和功率 63.2.1 快進(jìn)63.2.2 工進(jìn)63.2.3 快退74 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)94.1液壓基本回路選擇9雙泵供油的油路回路94.1.2快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 94.1.3速度換接

2、回路 104.1.4卸荷回路11 4.2液壓回路綜合設(shè)計(jì)115 液壓元件的選擇 125.1液壓泵及其電動(dòng)機(jī)的選擇 125.2 閥類元件及輔助元件 125.3 油管 135.4 油箱 146 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算156.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算156.1.1 快進(jìn)156.1.2 工進(jìn)156.1.3 快退166.2油液溫升驗(yàn)算167 油箱設(shè)計(jì)177.1容積的確定177.2 壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計(jì)177.3 箱壁、清洗孔、吊耳、液位計(jì)的設(shè)計(jì)187.4 箱底、放油塞及支架的設(shè)計(jì)187.5 油箱內(nèi)隔板及除氣網(wǎng)的設(shè)置18總結(jié)21參考文獻(xiàn)22致謝23攀枝花學(xué)院本科本科課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)

3、床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1、課程設(shè)計(jì)的目的1. 讓本科學(xué)會運(yùn)用液壓知道解決一些簡單的液壓設(shè)計(jì)2. 學(xué)會理解并能熟練運(yùn)用液壓知識2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）主機(jī)要求的工作循環(huán)是：動(dòng)力滑臺快速接近工件，然后以工作進(jìn)給速度鉆孔，鉆削完畢后快速退回原位，最后自動(dòng)停止。快速進(jìn)給行程為;工作進(jìn)給行程為；快速進(jìn)給、退回速度為；根據(jù)切削用量計(jì)算出最大鉆削力N；工作進(jìn)給速度為無級調(diào)節(jié)；運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=9868N；動(dòng)力滑臺平導(dǎo)軌的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為；往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的加速、減速時(shí)間為0.2s；直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)有液壓實(shí)現(xiàn)。要求：1、 升降速度可調(diào)，保壓過程中油泵卸荷2、 設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)3、

4、畫出原理圖；選擇液壓元件4、 畫出油箱圖3、主要參考文獻(xiàn)1 王積偉章宏甲黃誼液壓傳動(dòng)第2版機(jī)械工業(yè)出版社 2 張利平液壓傳動(dòng)與控制西北工業(yè)出版社3 馬玉貴馬治武新編液壓使用與維修技術(shù)大全中國建材工業(yè)出版社4 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊化學(xué)工程出版社4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)明確主機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析2初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制12確定液壓系統(tǒng)的方案，擬定液壓系統(tǒng)圖8確定液壓系統(tǒng)零件的類型，并選擇相應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置8液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制圖及編制技術(shù)文件8合計(jì)1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名

5、稱評分項(xiàng)目分值得分評價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、

6、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名： 年月日1 液

7、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是快進(jìn)工進(jìn)快退原位停止；系統(tǒng)參數(shù)如下表1.1，動(dòng)力滑臺采用平導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間要求不大于0.2s。表1.1系統(tǒng)參數(shù)快進(jìn)、快退速度(m/s)工進(jìn)速度(cm/s)最大行程(mm)工進(jìn)行程(mm)工作部件重量(N)0.1220011098682 組合機(jī)床工況分析2.1工作負(fù)載首先根據(jù)主機(jī)要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖（圖2.1）圖2.1 動(dòng)作循環(huán)圖計(jì)算液壓缸工作過程各階段的負(fù)載。（1） 切削負(fù)載=20000N（2） 摩擦負(fù)載機(jī)床工作部件對滑臺的法向力為：靜摩擦負(fù)載 動(dòng)摩擦負(fù)載 （3） 慣性負(fù)載根

8、據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果，可得各工作階段的液壓缸負(fù)載如表1所示。表1 液壓缸各工作階段的負(fù)載F(N)工況負(fù)載組合負(fù)載值工況負(fù)載組合負(fù)載值啟動(dòng)1973.6工進(jìn)23664.8加速1591快退986.8快進(jìn)986.8根據(jù)表1數(shù)據(jù)可畫出負(fù)載循環(huán)圖1(a)根據(jù)給定的快進(jìn)、快退速度及工進(jìn)時(shí)的速度范圍可畫出速度循環(huán)圖1(b)圖1(a)圖1(b) 3 確定液壓主要結(jié)構(gòu)參數(shù)3.1液壓缸參數(shù)的確定表3.1 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455參照表3.1可得機(jī)床選液壓系統(tǒng)工作壓力。動(dòng)力滑臺要求快進(jìn)、快退速度相等，選用單桿

9、液壓缸，快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接。此時(shí)液壓缸無缸腔面積與有缸腔面積之比為2，即用活塞桿直徑d與活塞直徑D有d=0.707D的關(guān)系。為防止孔鉆通后，滑臺產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油路應(yīng)有背壓，暫時(shí)取。從負(fù)載循環(huán)圖上可知，工進(jìn)時(shí)有最大負(fù)載，按此負(fù)載求液壓缸尺寸。根據(jù)液壓缸活塞力平衡關(guān)系可知：其中，為液壓缸效率，取將D和d按GB2348-30圓整就近取標(biāo)準(zhǔn)值，即 D=0.10m=100mm d=0.07mm=70mm液壓缸的實(shí)際有效面積：經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。3.2 計(jì)算各階段的壓力、流量和功率 快進(jìn) 啟動(dòng)階段 =1973.6/0.95=2077.5N = 0.605Mpa （3-2） 加速

10、階段 因?yàn)橛?(3-3) 可得 =0.522Mpa 恒速階段 （3-4）=0.393MPa流量為：=0.588×故輸入功率為：=0.231KW 工進(jìn)故輸入功率為： 快退 啟動(dòng)階段故 加速階段 恒速階段又因?yàn)?故輸入功率為：根據(jù)上述計(jì)算各參數(shù)值列入下表3.3所示。工況負(fù)載F/N進(jìn)油腔回油腔輸入流量輸入功率p/kw計(jì)算式快進(jìn)差動(dòng)啟動(dòng)1973.60.6050/加速15910.522/恒速986.80.3930.5880.231工進(jìn)23664.83.3990.60.0690.23快退啟動(dòng)1973.60.700/加速15912.160.6/恒速986.81.950.350.6834 液壓系統(tǒng)方

11、案設(shè)計(jì)4.1液壓基本回路選擇從主機(jī)工況可知，該液壓系統(tǒng)應(yīng)具有快速運(yùn)動(dòng)、換向、速度換接和調(diào)壓、卸壓等回路，同時(shí)為盡可能提高系統(tǒng)效率可以選擇變量液壓泵或雙泵供油回路，此列選擇雙泵供油。1 選擇各基本回路：（1） 雙泵供油的油路回路。雙泵油源包括低壓大流量泵和高壓小流量泵。液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙泵供油；工作進(jìn)給時(shí)，高壓小流量泵供油，低壓大流量泵卸荷；由溢流閥調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，如圖4所示（2）快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 這一回路采用液壓缸差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，用三位五通電液閥實(shí)現(xiàn)換向，并能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)時(shí)，液壓缸的差動(dòng)連接，如圖5所示圖4 液壓源圖5 換相回路圖6 速度換接回路（3）速度換接回路為提高換接的位置精度，

12、減小液壓沖擊，應(yīng)采用行程閥與調(diào)速閥并聯(lián)的轉(zhuǎn)換回路。同時(shí)，電液換向閥的換向時(shí)間可調(diào)，保證換向過程平穩(wěn)，如圖6所示卸荷回路：在雙泵供油的油源回路中，可以利用卸荷閥（外控順序閥）實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵在工進(jìn)和停止時(shí)卸荷。綜合后整理得到如圖7所示的液壓系統(tǒng)：圖7 整理后的液壓系統(tǒng)原理圖1-雙聯(lián)葉片泵；1A-小流量液壓泵；1B-大流量液壓泵；2-三位五通電液閥；3-行程閥；4-調(diào)速閥；5-單向閥；6-單向閥；7-卸荷閥；8-背壓閥；9-溢流閥；10-單向閥；11-過濾器；12-壓力表接點(diǎn)；13-單向閥；14 -壓力繼電器；5 液壓元件的選擇5.1液壓泵及其電動(dòng)機(jī)的選擇液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.

13、399MPa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa（見教材表11-4），壓了繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力值為0.4MPa，則泵的最大工作壓力應(yīng)為泵向液壓缸提供的最大流量為35.28L/min（見表3.3），若回路中的泄露按照液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則泵的流量為。根據(jù)以上壓力和流量是數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取YB-B48B型葉片泵，則其排量為48.3ml/r,當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為，若取泵的容積效率，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為:由于液壓缸在快退時(shí)的輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力小于工進(jìn)時(shí)的壓力，現(xiàn)取工進(jìn)時(shí)的壓力來計(jì)算一定可以滿足要求，這時(shí)液壓泵的壓力為3.399MPa、流量為43.47/min。

14、取泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的所需功率為：根據(jù)此數(shù)值按JB/T8680.11998，查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速。5.2 閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類及輔助元件所在的油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表5.1。表中序號與圖4.4中標(biāo)號相同。表5.1 元件的型號及規(guī)格序號元件名稱通過流量L/min額定流量/L/min額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號、規(guī)格1YB葉片泵43.477YB-B48B2三位五通電液動(dòng)換向閥691006.30.335DY-100BY3行程閥621006.30.322C-100BH4

15、調(diào)速閥166.3Q-6BB5單向閥691006.30.2I-100B6單向閥32.5636.30.2I-63B7順序閥30636.3XY-63B8背壓閥1106.3B-10B9單向閥691006.30.2I-100B10單向閥30636.30.2I-63B11過濾器32.5506.3XU-50×20012壓力表開關(guān)K-6B13溢流閥2.5106.3Y-10B5.3 油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出口油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量由節(jié)流閥與調(diào)速閥決定，故液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量均可調(diào)整到與原定數(shù)值相同

16、，當(dāng)要保證快進(jìn)速度為7.2m/min時(shí)，則節(jié)流閥的輸出流量應(yīng)為： （5-1）所以液壓缸在各階段的進(jìn)、出流量及流速如下表：表5.2 液壓缸的進(jìn)、出流量及流速流量流速快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量L/min排出流量L/min運(yùn)動(dòng)速度m/min故表中所選液壓泵的型號、規(guī)格是適宜的。由表3.3可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于3MPa，油管中流速取2.53m/s；所以當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/min時(shí)，按教材式7-9算得與液壓缸無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： （5-2） （5-3）這兩根油管都按GB/T2351-1993選項(xiàng)用外徑20mm、內(nèi)徑12.5mm的無縫鋼管。5.4 油箱油箱容積按教材式7-8估算，當(dāng)取為7時(shí)，

17、求得其容積為 （5-4）按JB/7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值315L。6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算6.1系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算由于系統(tǒng)的油路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按式教材式3-46估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。 快進(jìn)滑臺快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表5.1和表5.2可知，進(jìn)油路上油液通過節(jié)流閥13的流量是23L/min，進(jìn)油路上油液通過電磁換向閥2的流量是43.47L/min，然后與有桿腔的回油匯合。以流量56.52

18、L/min通過行程閥7并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為 （6-1）此壓力值不大，不會使壓力閥打開，故可保證從節(jié)流流出的油液全部進(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2和單向閥12的流量都是21.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥7流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。 （6-2）此值小于原估計(jì)值0.5MPa（見表4.3），所以是偏安全的。 工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在油路上通過電液換向閥2的流量為4.14L/min，在調(diào)速閥6處的壓力損失為0.5MPa；油液在回路上通過換向閥2的流量是1.56L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa，通過順序

19、閥7的流量為31.56L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為 （6-3）可見此值略大于原估計(jì)值0.5MPa。故可按教材表11-6中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力，即溢流閥9的調(diào)壓:應(yīng)為 快退快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過節(jié)流閥13、2的流量為30L/min，油液在回路上通過單向閥5、換向閥2和單向閥3的流量均為93.28L/min因此進(jìn)油路上總壓降為此值較小，液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率是足夠的。所以快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為 因此液壓泵卸荷的順序閥11的調(diào)節(jié)器壓應(yīng)大于0.81MPa。6.2 油液溫升驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例達(dá)99%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用進(jìn)時(shí)的情況來計(jì)算。工進(jìn)

20、時(shí)液壓缸的有效功率（系統(tǒng)輸出功率）為 （6-4）液壓泵的輸出功率（系統(tǒng)輸入功率）為由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為 （6-5）按式11-2求出油液溫升近似值 （6-6）溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。7 油箱設(shè)計(jì)7.1容積的確定油箱的體積為：（此處取0.8參照資料2給出的值。）=0.4375且選擇開式油箱，考慮到油箱的整體美觀大方,將其設(shè)計(jì)成為帶支撐腳的長方體形油箱。所以其長、寬、高尺寸均按國家規(guī)格選取，其外形圖如圖6所示。圖6.1 油箱外形圖所以選擇350L的油箱7.2 壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計(jì)由表中數(shù)據(jù)分析可采取鋼板焊接而成，故取油箱的壁厚為：，并采用將液壓泵安裝在油箱的上表面

21、的方式，故上表面應(yīng)比其壁要厚，同時(shí)為避免產(chǎn)生振動(dòng)，則頂扳的厚度應(yīng)為壁厚的4倍以上，所以?。?，并在液壓泵與箱頂之間設(shè)置隔振墊。在箱頂設(shè)置回油管、泄油管、吸油管、通氣器并附帶注油口，即取下通氣帽時(shí)便可以進(jìn)行注油，當(dāng)放回通氣帽地就構(gòu)成通氣過濾器，其注油過濾器的濾網(wǎng)的網(wǎng)眼小于，過流量應(yīng)大于40L/min。另外，由于要將液壓泵安裝在油箱的頂部，為了防止污物落入油箱內(nèi)，在油箱頂部的各螺紋孔均采用盲孔形式，其具體結(jié)構(gòu)見油箱的結(jié)構(gòu)圖。7.3 箱壁、清洗孔、吊耳、液位計(jì)的設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中采用箱頂與箱壁為不可拆的連接方式，由于油箱的體積也相對不大，采用在油箱壁上開設(shè)一個(gè)清洗孔，在法蘭蓋板中配以可重復(fù)使用的彈性密封件。法蘭蓋板的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)油箱的外形尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，具體尺寸見法蘭蓋板的零件結(jié)構(gòu)圖，此處不再著詳細(xì)的敘述。為了便于油箱的搬運(yùn)，在油箱的四角上焊接四個(gè)圓柱形吊耳，吊耳的結(jié)構(gòu)尺寸參考同類規(guī)格的油箱選取。在油箱的箱體另一重要裝置即是液位計(jì)了，通過液位計(jì)我們可以隨時(shí)了解油箱中的油量，同時(shí)選擇帶溫度計(jì)的液位計(jì)，我們還可以檢測油箱中油液的溫度，以保證機(jī)械系統(tǒng)的最佳供油。將它設(shè)計(jì)在靠近注油孔的附近以便在注油時(shí)觀察油箱內(nèi)的油量。7.4 箱底、放油塞及支架的設(shè)計(jì)在油箱的底設(shè)置放油塞，可以方便油箱的清洗和換油