液壓和氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

液壓氣動(dòng)課程設(shè)計(jì)院系?系、.機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：11機(jī)工A1姓夕.名：孫欣’、、'學(xué)號(hào)：20114812079完成日期:2014.1.2目錄一、 工況分析彳 二、 液壓缸參數(shù)確* 三、 液壓系統(tǒng)原圖 四、 液壓缸裝配圖 五、 系統(tǒng)工況圖與電磁鐵工作表 、液壓動(dòng)元件選擇 七、 液壓控制元件選擇及計(jì)算 八、 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 九、 控制電 十、集成塊設(shè)計(jì) 十一、個(gè)人小結(jié) 十二、參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專用機(jī)壓溶壓系統(tǒng)，要求其完成的工作循環(huán)是：工件夾緊—工作臺(tái)快進(jìn)t工作臺(tái)工進(jìn)t工作臺(tái)快退t工作臺(tái)停止。運(yùn)動(dòng)部件的重為25000N，快進(jìn)、快退速為5m/min,工進(jìn)速為100?1200mm/min，最大程為400mm，其中工進(jìn)程為180mm，最大削為18000N，采用平面導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)f，=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)f廣0.1。一、工況分析⑴負(fù)載分析計(jì)算溶壓缸工作過(guò)程各階段的負(fù)載。1、例負(fù)載七(已知)18000N2、 摩擦負(fù)載Ff機(jī)床工作部件對(duì)動(dòng)臺(tái)的法向?yàn)?F廣25000N靜摩擦負(fù)載F廣Fn?f，=25000x0.2=5000N動(dòng)摩擦負(fù)載Ffd=Fn?f廣25000x0.1=2500N3、慣性負(fù)載 F廣ma=(25000/9.8)x(5/60/0.2)=1062.9N根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可得各工作階段的溶壓缸負(fù)載如表所示：表1液壓缸各工作階的負(fù)載F

工況計(jì)算公式負(fù)載值工況計(jì)算公式負(fù)載值啟動(dòng)Ffs二FLs5000工進(jìn)F疽FL』+F20500加速r_r.,AvF疽七.fd+mA3562.9快退F疽F尸d2500快進(jìn)Ff廣七」d2500按表1數(shù)據(jù)可畫出負(fù)載循環(huán)及工進(jìn)時(shí)的速范圍可畫出速循環(huán)圖如下二、確定液壓心要參裝根據(jù)《溶壓元件手冊(cè)》P130頁(yè)表2-31初定液壓缸■的工作壓為 p1=4MPa。動(dòng)臺(tái)噗求快進(jìn)、快退速相等，選用單桿溶壓缸?，快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接。此時(shí)溶壓缸無(wú)桿腔面積A1與有桿腔面積A2之比為2，活桿直徑d與活直徑D有d=0.707D的關(guān)系。為防止

孔鉆通后，臺(tái)產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，溶壓缸回油應(yīng)有背壓p2，暫取p2=0.5MPa。（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P86，0.2?0.5MPa）從負(fù)載循環(huán)圖上可知，工進(jìn)時(shí)有最大負(fù)套，按此負(fù)載求液壓缸尺寸。根據(jù)溶壓缸活平衡關(guān)系可知pA="+P2A2 A=2ATOC\o"1-5"\h\z11門 1 2式中：門——溶壓缸效，取門=0.95。A=——-——=5.39x10一3m21 PMF=0.0828m;4A ：4x5.39x10=0.0828mD=],—1= 兀 3.14表23-19淺壓fil的缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm）g4^125mm10(140)3201263160:坷）1680 一(180>■ICO契〔9口）zoo:頃）E51D0(Z2V?邪U(110)250茶括弓內(nèi)數(shù)值用非優(yōu)先選用.肯，表23-1-10液壓垃的活塞桿外徑尺寸系列（mm）1is■■■■' ： , - ' " 1暴 技。d=0.刊71is■■■■' ： , - ' " 1暴 技。d=0.刊7D=050828乂0.707煎061m.根據(jù)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》將此6和丁圓整就近取標(biāo)準(zhǔn) 5_值 1012252K531G080mm4fD=q.?0828m=801807uud=0.061m=70mm故液壓缸?的實(shí)際有效面積為：兀D2A=—^=故液壓缸?的實(shí)際有效面積為：兀D2A=—^=50.27x10-4m2 A=38.48x10-4m2活桿強(qiáng)校核：g于活桿總程為180，而活桿直徑為70mm,L/d=2.57%10，需要進(jìn)強(qiáng)校核，由材學(xué)中的有關(guān)公式校核，活桿材選用普通碳鋼。根據(jù)材許用應(yīng)表查得［。］=110MPad>：4x20500d>: >15.40mm七nx110 得：活桿直徑70>15.40故滿足強(qiáng)條件。根#液壓缸的負(fù)載圖和速圖以及溶壓缸的有效面積，可以算出溶壓缸工作過(guò)程各階段的壓、和功：快進(jìn)階段：p=F+二P2=2.12MPa1 A-A1 2工進(jìn)階段：p= 2—2=4.08MPa2 A1快退階段：2500+APp= =0.65MPa3 A2快進(jìn)階段：q1=v*(A1-A2)=5.90L/min工進(jìn)階段：q2=v*A1=6.03L/min快退階段：q3=v*A2=19.24L/min快進(jìn)階段：P1=p1*q1=208.47kw工進(jìn)階段：P2=p2*q2=410.04kw快退階段：P3=p3*q3=208.43kw工況壓P/MPaq/(L/min)功P/W快進(jìn)2.125.90208.47工進(jìn)4.086.03410.04快退0.6519.24208.43三、擬定液壓系統(tǒng)基本回從工況可知，該液壓系統(tǒng)應(yīng)具有快速運(yùn)動(dòng)、換向、速換接等回。為提高系統(tǒng)工作效，我們選擇雙泵供油。1選擇各基本回雙泵供油回雙泵油源包括低壓大泵和高壓小泵。 液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙泵供油，工進(jìn)時(shí)，高壓小泵供油，低壓大泵卸荷。快進(jìn)回這一回采用液壓缸差動(dòng)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，用三位四通電磁閥實(shí)現(xiàn)換向，并能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)時(shí)，液壓缸?的差動(dòng)聯(lián)接。工進(jìn)回此時(shí)的負(fù)載較大，所以順序閥被打開，大泵直接通過(guò)順序閥回油箱，此時(shí)只有小泵工作，接通三位四通電磁換向閥的 1YA使得整個(gè)系統(tǒng)形成工進(jìn)回。卸荷回在雙泵供油的油源回中，可以用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大泵在工進(jìn)和停止時(shí)卸荷。液壓系統(tǒng)原圖：四、液壓缸裝配圖25進(jìn)出油口2423 22 21 20 19進(jìn)出油口18171響工底2耳向閥3,10-法蘭4■格萊圈密封5,22導(dǎo)向環(huán)6■緩沖套7響工桶8-活塞桿9,13,23-型密封圈L1■緩沖節(jié)流閥12號(hào)向套14■缸蓋15-斯特密封圈16■防塵圈17-型密封圈18■缸頭19-護(hù)環(huán)20-Y密封圈21-活塞24■無(wú)桿端緩沖葺5-連接螺釘五、系統(tǒng)工況圖及電磁鐵工作表：1YA2YA3YA快進(jìn)——+工進(jìn)+—+快退—++原位停止———、選擇液壓動(dòng)元件1、溶壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)雙泵供油的兩個(gè)溶壓泵的最大工作壓同，應(yīng)分別計(jì)算。液壓缸.的最高工作壓為 4.08MPa，取進(jìn)油壓損失為0.5MPa（查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P86，0.2?0.5MPa）），據(jù)此可知高壓小泵的最大工作壓為：p廣4.08+0.5=4.58MPa從工況圖中，得溶壓缸快進(jìn)、快退時(shí)的最大壓為2.12MPa。取進(jìn)油壓損失為0.5MPa，則低壓大泵的最大壓為：p廣2.12+0.5=2.62MPa

通過(guò)表可如，兩泵同時(shí)供油的最大為 19.24L/min，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，按油10%計(jì)算則兩個(gè)泵的總為：Q=1.1x19.24=21.164L/min溢閥的最小穩(wěn)定為3L/min，工進(jìn)時(shí)溶壓缸?的為 6.03L/min，高壓小泵的應(yīng)為3+6.03=9.03L/min。根#以上壓和數(shù)值查產(chǎn)品樣本，選定雙聯(lián)葉片泵型號(hào)PV2R12-6/23。該溶壓泵的排分別為后泵 6ml/r和前泵23ml/r，當(dāng)溶壓泵轉(zhuǎn)速n廣940r/min時(shí)，溶壓泵論為30.08L/min，取液壓泵的容積效門。=0.9，液壓泵的實(shí)際為論為[(6+23)x940x0.9]誠(chéng)min=24.534L/minP 1000[6x940x0.9]1000[6x940x0.9]1000m/min=5.076L/min>3.285L/min（小泵的最低）[(23)x940x0.9]1000m/min=19.458L/min查液壓缸工況圖可知，溶壓缸工進(jìn)時(shí)，所需功最大。液壓泵工作壓為 4.08MPa，為6.03L/min。則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功為：式中：門ppQp式中：門ppQpP=門4.08x6.0360x0.75=0.54知液壓泵總效，取門二0.75。查電機(jī)手冊(cè)選取Y90S-6型電動(dòng)機(jī)，額定功0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速910r/min二、液壓控制元件的選擇及計(jì)算1、閥類元件和輔助元件按其在油中的最大壓和該元件的實(shí)際，送出元件的規(guī)格型號(hào)見表3:序號(hào)名稱參數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)壓(Mpa)、功(kw)型號(hào)及規(guī)格出處1電動(dòng)機(jī)七910r/min0.75KWY90S-6機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Y系電動(dòng)機(jī)七2雙聯(lián)葉片泵32.6/mL.r14MpaPV2R12-6/23機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-893溢閥63L/min5.08MpaYF3-E10L液壓元件手冊(cè)P214、P2154單向調(diào)速閥0.2-125L/min21MpaFCG03125機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-3395三位四通電磁換向60L/min31.5Mpa4WE6HA6XBW110R-50Z4機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-368

閥WE型電磁換向閥6二位三通電磁換向閥60L/min31.5Mpa4WE6EA6XBW110R-50Z4機(jī)七械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-368WE型電磁換向閥7、一' ' >-1單向閥40L/min最大25MpaCRG03*-50機(jī)七械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-3618液控順序閥60L/min冬35MpaDE6DP-XM機(jī)七械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-2962、油管計(jì)算表4液壓缸的進(jìn)、出快進(jìn)工進(jìn)快退輸入(L-min-1)Q廣5g)/5廣氣)=(63.59x27.1 )/(63.59-28.26)=48.81Qi=4.1Qi=Qp=27.1排出(L-min-1)Q§(氣Q)/A1=(28.29x48.81)/63.59=21.71Q2=(A2QVA1=(28.26x0.41)/63.59=0.18Q=(AQ)/A2 11 2=(63.59x27.1)/28.26=60.98運(yùn)動(dòng)速(m*min-1)vjQp/(A1-A2)=(27.1x10)/(63.59-28.26)=7.67v2=Q1/A1=(0.41x10)/63.59=0.064V3=QJA2=(27.1x10)/28.26=9.59管道尺寸的確定:油管采用鋼管，p=24.57MPa(P>6.3Mpa)，鋼管能承受高壓，價(jià)格低，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是能任意彎曲，在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。塑管一般用在回油管用。管接頭的選用：溶壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡全式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管旋入端用的連接紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐紋（ZM）和普通細(xì)牙紋（M）。錐紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)密封；細(xì)牙紋密封性好，用于高壓系統(tǒng)。組合墊圈或O形圈進(jìn)端面密封，也可采用紫銅墊圈。5）管道內(nèi)徑計(jì)算：d=亶V\，兀V其中：q 通過(guò)管道內(nèi)的v 管內(nèi)允許速見表：溶壓系統(tǒng)各管道速推薦值油液經(jīng)的管道推薦速（m/s）液壓泵吸油管0.5?1.5溶壓系統(tǒng)壓油管道3?6，壓高，管道短粘小取大值溶壓系統(tǒng)回油管道1.5?2.6（1） .溶壓泵壓油管道的內(nèi)徑：取v=4m/s7遍：4x4.66x10-3d=■——=,， m=4.97mmt兀v 60x3.14x4根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：d=5mm,鋼管的外徑D=10mm，管接頭聯(lián)接紋M8x1（2） .溶壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=2.4m/sdJ箜、兀V,遍 ，'4x4.66x10-3d=——= m=6.42mm"兀v \，60x3.14x2.4根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：取d=6.3mm,鋼管的外徑D=10mm，管接頭聯(lián)接紋 M8x1確定汕箱油箱的容按式'以qpn估算，其中a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)，a=2?4；中壓系統(tǒng)，a=5?7；高壓系統(tǒng)，a=10?12?，F(xiàn)取a=10，得V=aqpn=(10x5.05)L=50.5L管道壁厚5的計(jì)算：p——管道內(nèi)最高工作壓 Pad 管道內(nèi)徑m[°] 管道材的許用應(yīng)Pa氣 管道材的抗強(qiáng)Pan——安全系數(shù)P<7MPa時(shí)，取n=8；P<EMpa時(shí)，取n=6；P>17.5Mpa時(shí)，取n=4。鋼管的材為 45#鋼，由此可得材的抗強(qiáng) 氣=600MPa;液壓泵壓沿管道的璧厚5=些=24.57x5mm=0.819mm2[b] 2x75液壓泵回油管道的璧厚24.57x24.57x6.32x75mm=1.032mm3、 油箱油箱容按液壓泵的計(jì)算，取&=7。V=&Qp=7x27.1=189.7按GB2876-81規(guī)定，就近選取標(biāo)準(zhǔn)值，V=250L。4、 液壓油的選擇：設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20°C時(shí)，v=1.0x10-4m2/s八浪壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算⑴壓損失估算由于具體的管布置尚未確定，壓損失暫無(wú)法計(jì)算。這僅對(duì)閥類元件的壓損失進(jìn)估算，待管裝配己圖確定后，再計(jì)算管的沿程和局部壓損失。壓損失要按同工作階段分別計(jì)算。快進(jìn)快進(jìn)時(shí)溶壓缸差動(dòng)聯(lián)接，可知進(jìn)油上有單向閥10，其通過(guò)為22L/min，電磁換向閥2，其為27.1L/min，由于此時(shí)溶壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)聯(lián)接，故通過(guò)程閥的為48.81L/min，其進(jìn)油總損失為￡Ap=〔Ap(^o)2+Ap(^o)2+Ap(安)21TOC\o"1-5"\h\z1- 1- x八/ 1- x八/ 1- x八/v niQ n2Q n3Qcc"、：匚,27.1、 八今，48.81、10.2x(一)2+0.5X( )2+0.3x( )2」63 80 63=0.024+0.057+0.18=0.26MPa

式中：Apn閥的額定壓損失；閥的實(shí)際過(guò)；閥的額定?；赜蜕先軌焊子袟U腔的油液通過(guò)電液換向閥和單向閥的均為21.71L/min，然后與溶壓泵供油匯臺(tái)，通過(guò)程閥進(jìn)入無(wú)桿腔，據(jù)此計(jì)算出有桿腔與無(wú)桿腔之壓差A(yù)p=p-p式中：Apn閥的額定壓損失；閥的實(shí)際過(guò)；閥的額定。回油上溶壓缸有桿腔的油液通過(guò)電液換向閥和單向閥的均為21.71L/min，然后與溶壓泵供油匯臺(tái)，通過(guò)程閥進(jìn)入無(wú)桿腔，據(jù)此計(jì)算出有桿腔與無(wú)桿腔之壓差A(yù)p=p-p=0.5x(21.71、八/ )2+0.2x(80空)2+0.3x巴］63 63=0.037+0.024+0.18=0.241MPa工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，進(jìn)油上電液換向閥的為0.5L/min，調(diào)速閥的壓損失為 0.5MPa；回油上通過(guò)換向閥的為0.24L/min，背壓閥的壓損失為0.6MPa，順序閥的為0.24+22=22.24L/min，折算到進(jìn)油的總損失為竺)2+0.6+0.3x(空A空80 63 63.59SAp=0.5竺)2+0.6+0.3x(空A空80 63 63.59=0.78MPa溶壓缸?回油腔的壓 p2為p=0.5x(°.24)2+0.6+0.3x(22.24)2=0.64MPa2|_ '80 63 _考慮到壓繼電器的動(dòng)作壓比系統(tǒng)工作壓高0.5MPa考慮到壓繼電器的動(dòng)作壓比系統(tǒng)工作壓高0.5MPa，因此溢閥的調(diào)定壓為>>p+SAp+Ap=3.75+0.5x(竺)2+0.5+0.580快退快退時(shí)，進(jìn)油通過(guò)單向閥的為22L/min，通過(guò)換向閥的為27.1L/min；回油上通過(guò)單向閥，換向閥和單向閥的相同，均為57.51L/min，進(jìn)油上總壓損失為Er22 27.11 Ap=0.2x(^^)2+0.5x(布)2「0.082MPa回油總壓損失為E「 57.51 57.51 57.511...Ap=0.2x(^o)2+0.5x(^o)2+0.2x(^^)2=0.592MPa則快退階段，液壓泵的工作壓pp為p=p1+￡Ap=1.5+0.082=1.582MPa此值為卸荷順序閥的壓調(diào)定值。⑵溫升驗(yàn)算.以工進(jìn)時(shí)的消耗功計(jì)算溫升。工進(jìn)時(shí)溶壓缸的有效功為P=p-Q，1 p2p2P=F=20500P=p-Q，1 p2p2雙泵供油在工進(jìn)時(shí)，兩泵的輸出功應(yīng)分別計(jì)算。低壓大泵輸出功：此時(shí)大泵的壓為卸荷閥的調(diào)定壓，其值為Ap=Ap(Qo)2=0.3x(")2=0.037MPa，則p=Ap。Qn 63 、2高壓小、久工作壓p=高壓小、久工作壓p=4.75MPa，0Q「5.1L/min，因此總輸入功為4.75x106x51x10-3+0.037x106x22x10-3Pp=M絲=——虬…一」=0.55邱p

則發(fā)熱功為M=P-P=0.556-0.018=0.538Kw油箱散熱面積A=6.5W2=6夕；2502=2.58m2AP 0.529 E°。溫升史=——= x103=22.8CKA9x2.58式中，取散熱系數(shù)K=9W/m2°C溫升在允許范圍，可設(shè)卻裝置。九、電磁換向閥控制電0V+24V十、集成塊設(shè)計(jì)15±0Y4士f

十一、個(gè)人小結(jié)毫無(wú)疑問(wèn)，這是痛苦的兩周，因?yàn)槲以敢庹f(shuō)假話，也愿意敲擊著鍵盤將那些客套話搬上電腦屏幕。當(dāng)然，我也無(wú)意對(duì)著他人訴苦，因?yàn)閷⒄n堂所學(xué)化為專業(yè)所用本就是作為——個(gè)學(xué)生的基本任務(wù)和職責(zé)，在課堂上抱怨著那些紛繁復(fù)雜的論知識(shí)以及那些晦澀難懂的概和公式時(shí)自己也曾想過(guò)如果能有那么-或?qū)嶒?yàn)或是-或能夠接觸到具體內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程那;該多好呢，當(dāng)過(guò)最初的抱怨之后我想到自己當(dāng)初所持的這一想法，學(xué)？，究其淵藪仍舊是要學(xué)以致用，盡管有些許繁忙，可我到底還是樂(lè)于接應(yīng)受。當(dāng)小組成以后自己被一種復(fù)雜的情緒所環(huán)繞著，這是一種既煩惱又興奮的感覺，煩的是自己又將面對(duì)兩周寢食難安的日子以及許多自己從未遇見過(guò)的難題，惱的是自己還有其他課程的設(shè)計(jì)任務(wù)需要去完成可時(shí)間偏偏只有兩周，興奮的是，我似乎能夠預(yù)見到在課設(shè)結(jié)束之時(shí)，看著自己的報(bào)告書那時(shí)的我會(huì)有多輕松與自