臥式鏜床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)目的：液壓傳動(dòng)是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容的埋論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。通過液壓實(shí)習(xí)，使學(xué)生增加感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步鞏固加深學(xué)生掌握液壓傳動(dòng)的知識(shí)，深入了解液壓元件、回路和系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能，以達(dá)到良好的教學(xué)目的。2?設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：一工作循壞：定位-夾緊-工作臺(tái)快進(jìn)—工進(jìn)-快退-松開—停止 運(yùn)動(dòng)部件總重G=10000N，液壓缸的機(jī)械效率0?9，最大切削力為F=31000N，夾緊力1200N，有效行程0.4米，工進(jìn)行程0?1米，工進(jìn)速度0.00092m/s,快進(jìn)和快退速度為0.088m/s，啟動(dòng)加速時(shí)間為0.2s采用鑄鋼平導(dǎo)軌。要求速度換接平穩(wěn)，運(yùn)行安全可靠，可手動(dòng)和半自動(dòng)控制。目錄TOC\o"1-5"\h\z課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3一、緒論 5\o"CurrentDocument"二、 鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5（一） 明確對(duì)鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 5（二） 液壓缸的負(fù)載分析 5（三） 液壓缸主要參數(shù)的確定 10（四） 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 14（五） 液壓元件的選擇 16（六） 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 19\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 20鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、前沿作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高、配置靈活方便、調(diào)速范圍大、工作平穩(wěn)且快速性好、易于控制并過載保護(hù)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合、系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。為了滿足機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的工作要求，液壓系統(tǒng)中采用雙泵供油、綜合考慮選用液壓元件、管件、標(biāo)準(zhǔn)緊固件，及電動(dòng)機(jī)、油箱等。同時(shí)在設(shè)計(jì)液壓站時(shí)考慮到結(jié)構(gòu)上的合理布置，以便于安裝與維護(hù)。鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，被加工零件是缸體，機(jī)床要完成的動(dòng)作為：裝入工件，按啟動(dòng)按鈕，油泵工作，定位夾緊后，快進(jìn)，工進(jìn)、快退，松開，原位，先定位，后夾緊，工件不夾緊時(shí)不能工作。在鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確鏜床對(duì)液壓系統(tǒng)要求，對(duì)液壓系統(tǒng)的工作進(jìn)行分析，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，并計(jì)算和合理選擇液壓元件，其目的是為了選擇液壓泵、控制閥、液壓輔件等二、鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）明確對(duì)鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及工作環(huán)境鏜床液壓系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求主要有：運(yùn)動(dòng)方式、行程、速度范圍、負(fù)載條件、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動(dòng)作周期、同步等等。對(duì)于工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、

塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。所設(shè)計(jì)鏜床液壓系統(tǒng)不僅能滿足“定位-夾緊-快進(jìn)-工進(jìn)-快退-松開-停止”工作循環(huán)要求，還要有較高的可靠性、良好的空間布置。為了實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長(zhǎng)度，采用行程開關(guān)及電磁換向閥實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。擬采用液壓缸作為執(zhí)行元件。（二）液壓缸的負(fù)載分析取靜摩擦系數(shù)為fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為fd=0.1。G=10000N，液壓缸的機(jī)械效率取nm=0?9。1.負(fù)載分析Ffs=fSFN=fdFN=0.20.1x10000N=2000Nx10000N=1000NFfd=G△v取0.045m/s,△t取0.5s,Fa=ma=(g)x(fL=31000N)=(10000/9.8)xvfL=31000N)=(10000/9.8)xvL：⑵靜摩擦阻力⑶動(dòng)摩擦阻力Ff:Td⑷慣性負(fù)載Fa0.045/0.5）N=91.8N液壓缸在各工作階段的負(fù)載表如表1表1液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工況負(fù)載分析負(fù)載值F/N推力f/nm啟動(dòng)F=Ffs20002222.22加速F=Ffd+Fa1091.81213.11快進(jìn)F=Ffd10001111.11工進(jìn)F=Ffd+FL3200035555.56快退F=Ffd10001111.116.負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)據(jù)繪制，速度圖v1=v3=0.088m/s,v2=0.00092m/s 畫出如下圖。由以上圖可以看出，在快進(jìn)和快退時(shí)速度是一樣，工進(jìn)時(shí)所受負(fù)載最大，速度在整個(gè)過程中最小，保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。（三）液壓缸主要參數(shù)的確定液壓缸選用單桿式，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔工作面積A1應(yīng)為有桿腔工作面積A2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為d=0.707D。液壓缸的機(jī)械效率取nm=0?9。3.液壓缸的主要參數(shù)查《液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)傳動(dòng)》表9-1和表9-2,取p1=4MP。取p2=0.8，啟動(dòng)瞬間取P0，快進(jìn)時(shí)取△p=0.5MP，快退時(shí)取△p=0.5MP。A1p1a2p2A1p1 2Ap12得，液壓缸無(wú)桿腔的有效面積A1= =35555?56/3?6=98?76cmp2mp1 22，液壓缸內(nèi)徑4AD=1=11?2cm查《液壓工 程手冊(cè)》取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取標(biāo)準(zhǔn)值1122 2222222d=80mm，A1=D2=95cm2,A2=2,2=27=44.7cm2,A=A1-A2=50.3cm4 44'4Dd118表液壓缸在不同階段的壓力流量和功率值表工況負(fù)載F/N回油腔壓力p2/Pa進(jìn)油腔壓力p1/Pa輸入流量q/(m3s-1)輸入功率P/W計(jì)算式快進(jìn)（差動(dòng)）起動(dòng)2222.22p2=0(p0)0.44106--1F次12q(A1A2)v1pp1q加速1213.11p2p1pp0.51060.24106恒速1111.110.221064.42610497.37235555.560.851063.971060.087434.6878p1(Fp?A2)A1

工進(jìn)104qA1v2Pp1q快退起動(dòng)2222.22P2=00.50106--P1(FP2A1)AqA2v3pp1q加速1213.110.510660.27106--恒速1111.110.241063.93410494.4D選擇液壓回路1.調(diào)速與速度換接回路這臺(tái)機(jī)床的液壓滑臺(tái)工作進(jìn)給速度低，傳遞功率也較小，很適宜選用節(jié)流調(diào)速方式，由于鉆孔時(shí)切削力變化小，而且是正負(fù)載，同時(shí)為了保證切削過程速度穩(wěn)定，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了增加液壓缸運(yùn)行的穩(wěn)定性，在回油路設(shè)置背壓閥，分析液壓缸的V-L曲線可知，滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，速度變化較大，選用行程閥換接速度，以減小壓力沖擊。圖3調(diào)速與速度換接回路考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低，而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高，從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油回路或變量泵供油回路。由于左右滑臺(tái)在工作時(shí)要采用互不干擾回路，所以只能選用雙泵供油回路。小流量泵提供高壓油，供兩滑臺(tái)工作進(jìn)給用（也供定位夾緊用）低壓大流量泵以實(shí)現(xiàn)兩滑臺(tái)快速運(yùn)動(dòng)。為兩系統(tǒng)（左滑臺(tái)系統(tǒng)與右滑臺(tái)系統(tǒng)）工作互不干擾，小泵高壓油分別經(jīng)一節(jié)流閥進(jìn)入各自系統(tǒng)，大泵低壓油分別經(jīng)一單向閥進(jìn)入各自系統(tǒng)。2.換向回路此機(jī)床快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接方式，使其快速往返運(yùn)動(dòng)，即快進(jìn)、快退速度基本相等?；_(tái)在由停止轉(zhuǎn)快進(jìn)，工進(jìn)完畢轉(zhuǎn)快退等換向中，速度變化較大，為了保證換向平穩(wěn)，采用有電液換向閥的換向回路，由于液壓缸采用了差動(dòng)連接，電液換向閥宜采用三位五通閥，為了保證機(jī)床調(diào)整時(shí)可停在任意位置上，現(xiàn)采用中位機(jī)能O型?？爝M(jìn)時(shí)，液壓缸的油路差動(dòng)連接，進(jìn)油路與回油路串通，且又不允許經(jīng)背壓閥流回油箱。轉(zhuǎn)為工進(jìn)后進(jìn)油路與回油路則要隔開，回油則經(jīng)背壓閥流回油箱，故須在換向閥處、在進(jìn)、回路連通的油路上增加一單向閥，在背壓閥后增加一液控順序閥，其控制油與進(jìn)入換向閥的壓力油連通，于是快進(jìn)時(shí)液壓缸的回油被液控順序閥切斷（快進(jìn)空行程為低壓，此閥打不開），只有經(jīng)單向閥與進(jìn)油匯合，轉(zhuǎn)工進(jìn)后（行程閥斷路），由于調(diào)速閥的作用，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥打開，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時(shí)，單向閥將回油路切斷，確保液壓系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。繪出該部分回路圖。圖4換向回路3.壓力控制回路高壓小流量泵與低壓大流量泵各設(shè)一溢流閥調(diào)壓，工進(jìn)時(shí)只有小流量泵供油，大流量泵則可卸荷，而小流量泵只是在工件加工完畢，輸送帶即將裝入第二個(gè)工件之瞬刻，才處于不工作狀態(tài)，其間斷時(shí)間甚短，故不必讓其卸荷，繪出雙泵油源及壓力控制回路圖。如圖4.3所示。圖5壓力控制回路4.定位、夾緊系統(tǒng)的減壓順序回路定位、夾緊液壓缸的工作面積，行程均不大，完全可由高壓小流量泵對(duì)其單獨(dú)供油。為了保證工件的定位夾緊安全可靠，其換向閥采用帶定位裝置的電磁閥。夾緊壓力比系統(tǒng)低，且要求既穩(wěn)定，又可調(diào)，故采用減壓閥減壓，減壓閥后設(shè)置一單向閥，這可增加夾緊的可靠性與安全性。先定位后夾緊的順序動(dòng)作，

由順序閥完成。為了使松開工件不受順序閥影響，使單向閥的順序閥并聯(lián)。繪出定位、夾緊系統(tǒng)部分的回路圖，如圖4-4所示。圖6定位、夾緊系統(tǒng)部分的回路圖液壓缸原理圖及電磁鐵動(dòng)作順序表見附圖液壓元件的選擇1.確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為 3.97MP，此時(shí)液壓缸的輸入流量較小，泵至缸的進(jìn)油路壓力損失估算取為，p=0.85MP，調(diào)整壓力應(yīng)比系統(tǒng)最大工作壓力高出 0.5MP，則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為pp1=(3.97+0.85+0.5)MP=5?32MP。大流量泵是在快進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油的，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快退時(shí)大，如取進(jìn)油路的壓力損失為0.5MP，則大流量泵的最高工作壓力為Pp=(0.24+0.5)MP=0.74MP兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄露按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為qp=1.1x4.426xl04m3Si=29.21L/min,由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為0?524L/min，所以高壓小流量泵的輸出流量不得少于3.524L/min根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-6.3/32根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-6.3/32型雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3MP，取雙聯(lián)葉片泵的總效率為np=0.75，則驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力( 5.32MP)和輸出流量(當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min)qp=qp1+qp2=V1nnv1+V2nnv2=6.3x1440x0.85+32x1440x0.92=50.11L/min求出pp=p%p=(5.32106X0.02921)/(60x0.75)=3.45x103Wp由《液壓站設(shè)計(jì)與使用》P320表7-134查得電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M-4，功率為7.5KW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。2.選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件的流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格如表8表1元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量(L/min)型號(hào)規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵29.21YB-6.3/322溢流閥3.524YE3-10B3溢流閥25.686YE3-10B4二位二通電磁閥25.68622EF3-E10B5單向調(diào)速閥26.6AQF3-E10B6單向調(diào)速閥26.6AQF3-E10B7減壓閥26.6J-25B8單向閥26.6A-25B9二位五通電磁閥26.625E-25B10單向順序閥23.6XA-Fa10D-B11溢流閥23.6YE3-10B12背壓閥23.6YE3-10B13單向閥0A-25B14三位五通電液換向閥26.635DY-100BY15二位二通電磁換向閥26.07622EF3-E10B16單向調(diào)速閥0.524AQF3-E10B17背壓閥23.6YE3-10B18電動(dòng)機(jī)Y132M-43.其他輔助元件及液壓油液1）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)、出油管則按集成閥的多聯(lián)底板上的連接口尺寸決定。3?5倍，本題取3?5倍，本題取4倍，油箱容積按V=&qp估算，對(duì)于一般低壓系統(tǒng)，油箱的容量一般取泵流量的當(dāng)取&=4時(shí)，算得液壓系統(tǒng)中的油箱容量為V=&qp=4x（6.3+32）=153.2L由于油箱一般為了散熱等原因而不能放滿，故Vp=V=229?8L2六）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1.油液溫升驗(yàn)算工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為Pe=p2q2=Fv2=35555.560.00092=32.711W這時(shí)大流量液壓泵經(jīng)過溢流閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個(gè)泵的總輸出功率為x60)=0?4166KWP1=叩如%=(5.3210x0.003524)/(0.75x60)=0?4166KW由此求得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為P=P1-Pe=(0.4166-0.0327)KW=0.3839KW,按式TP103求得油3V2液溫升近似值0.598810332502315.089所以該液壓系統(tǒng)不必查得《液壓與氣壓傳動(dòng)》章宏甲主編 P338表8-19可知，此溫升值沒有超過允許范圍所以該液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。2.驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)的具體管道布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)