專用液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 一臺(tái)專用銑床，銑頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為7.5KW，銑刀直徑為150mm，轉(zhuǎn)速為300r/min，工作臺(tái)重量為4*103N，工件和夾具最大重量為1.8*103N，工作臺(tái)行程為500mm（快進(jìn)300mm，工進(jìn)150mm），快進(jìn)速度為5m/min，工進(jìn)速度為50800mm/min，往返加速、減速時(shí)間為0.1s，工作臺(tái)用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。試設(shè)計(jì)此專用銑床液壓系統(tǒng)。1. 課程設(shè)計(jì)題目3一臺(tái)專用銑床，銑頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為7.5KW，銑刀直徑為150mm，轉(zhuǎn)速為300r/min，工作臺(tái)重量為4*103N，工件和夾具最大重量為1.8*103N，試

2、設(shè)計(jì)此專用銑床液壓系統(tǒng)。2. 課程設(shè)計(jì)的目的和要求通過(guò)設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，使學(xué)生獲得獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，分析思考能力，全面了解液壓系統(tǒng)的組成原理。明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；分析工況確定主要參數(shù)；擬訂液壓系統(tǒng)草圖；選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能。3. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和教師參數(shù)（各人所取參數(shù)應(yīng)有不同）工作臺(tái)行程為500mm（快進(jìn)300mm，工進(jìn)150mm），快進(jìn)速度為5m/min，工進(jìn)速度為50800mm/min，往返加速、減速時(shí)間為0.1s，工作臺(tái)用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二、 負(fù)載工況分析1. 工作負(fù)載2. 摩擦阻力3. 慣性負(fù)荷三、 負(fù)載圖和速度圖四、 確定液壓

3、缸參數(shù)1. 液壓缸的工作壓力2. 液壓缸尺寸計(jì)算3. 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計(jì)算4. 繪制液壓缸的工況圖五、 擬定液壓系統(tǒng)圖1. 選擇液壓基本回路2. 組成系統(tǒng)圖六、 選擇液壓元件1. 確定液壓泵的容量及電機(jī)功率2. 控制閥的選擇3. 確定油管直徑4. 確定油箱容積七、 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1. 液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算2. 液壓系統(tǒng)的熱量溫升計(jì)算附：液壓系統(tǒng)圖二、負(fù)載工況分析1.工作負(fù)載 Fw=1000P/=1000P/(Dn/60×1000)=60×106P/Dn =60×7.5×106/×300×150 N =3183

4、N2.摩擦阻力靜摩擦阻力Ffj=fj(G1+G2)=0.2×(4000+1800) N=1160 N動(dòng)摩擦阻力Ffd=fd(G1+G2)=0.1×(4000+1800) N=580 NG1-工作臺(tái)重量G2-工件和夾具最大重量3. 慣性負(fù)荷Fg=(G1+G2) /gt=(4000+1800) ×5/9.8×0.1×60 N =493.20 Ng 重力加速度9.8m/s2 工進(jìn)速度t 往返加減速時(shí)間三、負(fù)載圖和速度圖取液壓缸的機(jī)械效率=0.9，計(jì)算液壓缸各工作階段的負(fù)載情況 啟動(dòng)：F=Ffj=1160 NF=F/=1160/0.9 N=1289 N

5、加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 NF=F/=1073.20/0.9=1193 N快進(jìn)：F=Ffd=580 NF=F/=580/0.9=645 N工進(jìn)：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 NF=F/=3763/0.9=4182 N快退：F=Ffd=580 NF=F/=580/0.9=645 N液壓缸各階段負(fù)載情況階段負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F/N啟動(dòng)F=Ffj11601289加速F=Ffd+Fg1073.201193快進(jìn)F=Ffd580645工進(jìn)F=Ffd+Fw37634182快退F=Ffd5801193根據(jù)工況負(fù)載F及行程S，繪制負(fù)載圖：根

6、據(jù)快進(jìn)速度1、工進(jìn)速度v2和行程S，繪制速度圖：四、確定液壓缸參數(shù)1.液壓缸的工作壓力根據(jù)負(fù)載并查表，初選工作壓力P1=3MPa2.計(jì)算液壓缸尺寸鑒于動(dòng)力滑臺(tái)要求快進(jìn)、快退速度相等，可選用單桿式差動(dòng)液壓缸。無(wú)桿腔工作面積A1，有桿腔工作面積A2，且A1=2A2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系?；赜吐飞媳硥篜2取0.8MPa油路壓力損失P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=4182×10-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2D=45.13mmd=0.707D=31.91mm按GB/T2348-2001將直徑元整成就進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值D=50mmd=35mm液壓

7、缸兩腔的實(shí)際有效面積為：A1=D2/4=19.63×10-4m2A2=(D2-d2)/4=10.01×10-4m2根據(jù)上述D與d的值，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力3.液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計(jì)算工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進(jìn)油腔壓力P1/MPa輸入流量輸入功率計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)128901.86-加速1193P=0.51.76-恒速6451.294.810.10工進(jìn)41820.82.541.570.0980.07快退啟動(dòng)128901.29-加速11930.52.17-恒速6451.625.010.1354. 液壓缸工況圖五擬定液壓系統(tǒng)圖1.選擇液壓基本

8、回路選擇調(diào)速回路。該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，銑床加工有順?shù)S和逆銼之分，可采用進(jìn)流口節(jié)流的調(diào)速形式，具有承受負(fù)切削的能力，如圖（a） (a)選擇快速運(yùn)動(dòng)回路和換向回路。系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管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)。在本系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動(dòng)連接，為保證換向平穩(wěn)，采用電液換向閥式換接回路，如圖（b）選擇速度換接回路。避免液壓沖擊，宜選用行程閥來(lái)控制速度換接，如圖（c）（b）（c）2.組成液壓系統(tǒng)圖根據(jù)各液壓基本回路組成液壓系統(tǒng)圖,如圖（d）系統(tǒng)油路分析:1)、快進(jìn)

9、進(jìn)油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4左位行程閥5左位液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔換向閥4左位單向閥9行程閥5左位液壓缸8右腔2）、工進(jìn)進(jìn)油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4左位調(diào)速閥6液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔換向閥4左位溢流閥10順序閥11油箱3）、快退進(jìn)油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4右位液壓缸8左腔回油路：液壓缸8右腔單向閥7換向閥4右位單向閥13油箱六、選擇液壓元件1確定液壓泵的容量及電機(jī)功率1）、液壓泵油路壓力損失P=0.5MPa，回油路泄露系數(shù)取1.1，則液壓泵的最高工作壓力為：pB=p1+p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa總流量：QB=

10、KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄,選用YB-A9B定量式葉片泵,輸出流量6.9L/min。）確定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率。由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動(dòng)機(jī)功率為：P= kW=0.283 kW根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T96161999，查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90S型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率P=0.75Kw,額定轉(zhuǎn)速n=1000r/min。2控制閥的選擇根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格，如下表：序號(hào)元件名稱額定流量L/min額定壓力MPa型號(hào)規(guī)

11、格1濾油器166.18XU10x2002定量式葉片泵6.97YB-A9B3單向閥6316AF3-Ea10B4三位五通電液閥801835DYF3Y-E10B5行程閥6316AXQF-E10B6調(diào)速閥0.0750167單向閥63169單向閥6316AF3-Ea10B10背壓閥636.3YF3-10B11順序閥2037X2F-L10F12溢流閥636.3YF3-10B13單向閥6316AF3-Ea10B3定油管直徑各元件間連接管道的規(guī)格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、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)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算，如下表所示。油液在壓油管中

12、的流速取3m/min，d2=2×mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2×mm=11.3mm兩個(gè)油管都按GB/T2351-2005選用外徑15mm、內(nèi)徑12mm的無(wú)縫鋼管。流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A2q1)/A1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.7

13、64定油箱容積取為7時(shí)，求得其容積為：V=qp=7×6 L=42 L按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=100L。七、液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算1.液壓系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算1）、快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路上通過(guò)單向閥3的流量是6L/min，通過(guò)電液換向閥4，液壓缸有桿腔的回油與進(jìn)油路匯合，以12.24L/min通過(guò)行程閥5并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為pv=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2+0.3×(12.24/63)2=(0.019+0.038+0.058)MPa=0.115MPa壓力閥不會(huì)被打開(kāi)，油泵的流量全部進(jìn)入液壓

14、缸?；赜吐飞希簤焊子袟U腔中的油液通過(guò)電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥5流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無(wú)桿腔壓力p1之差p=p2-p1=0.5×(6.24/80)2+0.2×(6.24/63)2+0.3×(12.24/63)2 =(0.039+0.020+0.058)MPa =0.117MPa此值小于原估計(jì)值0.5MPa，所以是安全的。2）、工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調(diào)速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過(guò)換向閥4的流量是0.25L/min，

15、在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過(guò)順序閥11的流量為（6+0.24）=6.24L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力p2為p2=0.5×(0.24/80)2+0.5+0.3×(6.24/63)2 =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa此值小于原估計(jì)值0.8MPa。重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力p1p1=(F+p2A2)/A1=(4182+0.532×106×10.01×10-4)/19.63×106×10-4=2.40 MPa此數(shù)值與2.54MPa接近。3）、快退快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)換

16、向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過(guò)單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.76L/min，因此進(jìn)油路上總壓降為pv1=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2 =(0.019+0.038)MPa =0.057 MPa此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。回油路上總壓降為pv2=0.2×(11.76/63)2+0.5×(11.76/80)2+0.2×（11.76/63）2 =(0.037+0.074+0.037)MPa =0.148MPa此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為pp=p1+pv1=(2.17+0.057)MPa=2.22