雙面銑銷組合機床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計.doc

攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計 液壓課程設(shè)計銑削專用機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 鄧海洋 學(xué)生學(xué)號： 201310601018 院（系）： 機械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 13 級機制1班 指導(dǎo)教師： 楊光春 教授 二一六年六月攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書題目臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計1、課程設(shè)計的目的學(xué)生在完成液壓傳動與控制課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的液壓基本知識，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨立完成液壓回路設(shè)計任務(wù)；從而使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計的過程中，強化對液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中的各自作用。能夠?qū)W(xué)生起到加深液壓傳動理論的掌握和強化實際運用能力的鍛煉。2、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）試設(shè)計一臺銑削專用機床的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊工作臺快進工作臺工進工作臺快退工件松開,系統(tǒng)參數(shù)如下：運動部件重量：2500N;快進快退速度：3m/min;工件速度：501200，最大行程：350;工進行程：160；最大切削力：10000；夾緊缸的行程：26；夾緊力：25000N。動力滑臺采用采用平面導(dǎo)軌，其靜，動摩擦系數(shù)分別為0.2,0.1.往復(fù)運動的加速時間要求不大于0.2S。3、主要參考文獻1 王積偉，章宏甲，黃誼.主編. 液壓傳動. 機械工業(yè)出版社.2006.122 成大先. 主編.機械設(shè)計手冊單行本機械傳動. 化學(xué)工業(yè)出版社2004.13 何玉林，沈榮輝，賀元成.主編.機械制圖. 重慶大學(xué)出版社.2000.84 路甬祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊.北京.機械工業(yè)出版社.20024、課程設(shè)計工作進度計劃內(nèi)容學(xué)時明確機床對液壓系統(tǒng)的要求，進行工作過程分析6初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進行工況分析和負載圖的編制16確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖8確定液壓制造元件的類型并選擇相應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置6液壓系統(tǒng)的性能驗算4合計1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 鄧海洋接受任務(wù)時間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱折彎機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項紀(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)實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設(shè)計有關(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綜合運用知識的能力10能運用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻的能力5能獨立查閱相關(guān)文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計（實驗）能力，方案的設(shè)計能力5能正確設(shè)計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應(yīng)用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計等。08對計算或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）10具有較強的數(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（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；實驗正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日攀枝花學(xué)院液壓課程設(shè)計 1.設(shè)計過程目 錄摘 要IAbstractII1 設(shè)計過程41.1 技術(shù)要求41.2 工況分析41.2.1負載分析41.2.2繪制液壓缸負載圖和速度圖51.3 確定主要參數(shù)61.3.1 初定液壓缸的工作壓力61.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定61.4 繪制液壓系統(tǒng)工況圖61.5 擬定液壓系統(tǒng)圖91.5.1確定供油方式91.5.2調(diào)速方式的選擇91.5.3速度換接方式的選擇91.5.4夾緊回路的選擇91.5.5液壓系統(tǒng)原理圖91.6 選擇液壓元件112 液壓系統(tǒng)性能驗算142.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值142.1.1快進142.1.2工進142.1.3快退152.2油液溫升計算153 設(shè)計心得體會174 參考文獻181 設(shè)計過程1.1 技術(shù)要求 設(shè)計臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)。機床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體，動作順序為夾緊缸夾緊工作臺快速趨近工件工作臺進給工作臺快退夾緊缸松開原位停止。工作臺移動部件的總重力為400kg，加、減速時間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動摩擦因數(shù)s=0.2，d=0.1。夾緊缸行程為30mm，夾緊力為1200N，工作臺快進行程為100mm，快進速度為2.8m/min，工進行程為200mm，工進速度為60280mm/min，軸向工作負載為38000N，快退速度為4m/min。要求工作臺運動平穩(wěn)，夾緊力可調(diào)并保壓。1.2 工況分析1.2.1負載分析負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(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，重力的的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為Ffs，動摩擦力為Ffd,則工作負載：Fw=38000N慣性負載： 靜摩擦負載：Ffs=0.2x4000=800N動摩擦負載：Ffd=0.1x4000=400N如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機械效率，則液壓缸在各工作階段的總機械負載可以算出表1-1 液壓缸各運動階段負載表工作循環(huán)負載組成負載值F/N推力起動800889加速493547快進400444工進3840042666快退4004441.2.2繪制液壓缸負載圖和速度圖根據(jù)負載計算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪制出負載圖（F-s）和速度圖（v-s） 圖1-1 圖1-2 1.3 確定主要參數(shù)1.3.1 初定液壓缸的工作壓力組合機床液壓系統(tǒng)的最大負載約為45000N，宜取壓力。1.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 為了滿足工作臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止銑削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，查表9-4暫取背壓為P2=0.5MPa，并取液壓缸機械效率=0.9。則液壓缸上的平衡方程故液壓缸無桿腔的有效面積： A1=2 液壓缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-2001，取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm；因A1=2A2，故活塞桿直徑d=0.707D=80mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）則液壓缸有效面積為：1.4 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 差動連接快進時，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1，其差值估取P2P1=0.5MPa，并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時P=0；另外取快退時的回油壓力損失為0.5MPa。根據(jù)假定條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率，并可繪出其工況圖表1-2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工作階段計算公式推力F（N）回油腔壓力P2（MPa）工作腔壓力P1（MPa）輸入流量q（L/min）輸入功率P（KW）快進啟動 8890 0.180 0 快進加速 547 1.06 0.56變化 變化快進恒速 444 1.03 0.53 14.07 0.124工進426660.54.870.572.660.0460.216快退啟動 889 0 0.2 0 0快退加速 547 0.3 1.40 變化 變化快退恒速 436 0.3 1.37 17.88 0.408 續(xù)表1-2圖1-3 工況圖:1.5 擬定液壓系統(tǒng)圖 1.5.1確定供油方式 考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。1.5.2調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。1.5.3速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，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，則可改用行程閥切換的速度換接回路。1.5.4夾緊回路的選擇用三位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進油路壓力瞬時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。1.5.5液壓系統(tǒng)原理圖最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1-4 臥式雙面銑銷組合機床液壓系統(tǒng)原理圖工作原理:1 夾緊工件按下啟動按鈕，電磁閥8左端接通，主油路的進油路：過濾器1-泵2減壓閥4電磁閥8左端（左）液控單向閥6-液壓缸11左腔。回油路:液壓缸11右腔（右）夜控單向閥6-電磁閥8左端油箱。2 滑臺快速趨近銑削頭1DT,3DT得電，2DT,4DT失電，電磁閥5左端接通。主油路進油路：過濾器1泵2電磁閥5左端液壓缸10左腔。回油液路：液壓缸10右腔二位三通換向閥9右端液壓缸10左腔。3 滑臺工進1DT得電，2DT，3DT，4DT失電，電磁閥5左端接通。主油路進油路：過濾器1泵2電磁閥5左端液壓缸10左腔?；赜吐罚阂簤焊?0右腔二位三通換向閥9左端可調(diào)單向節(jié)流閥7（50%）電磁閥5左端油箱。4 滑臺快速離開銑削頭2DT得電，1DT，3DT，4DT失電，電磁閥5接通，在電磁閥5切換至右端。主油路進油路：過濾器1泵2電磁閥5右端可調(diào)單向節(jié)流閥7二位三向換向閥9左端液壓缸10右腔?；赜吐罚阂簤焊?0左腔電磁閥5右端油箱。5 松開工件4DT得電，電磁閥8右端通電接通。主油路的進油路：過濾器1-泵2減壓閥4電磁閥8右端-（右）液控單向閥6液壓缸11右腔?；赜吐罚阂簤焊?1左腔（左）液控單向閥6-電磁閥8右端油箱。滑臺松開工件6 卸荷 1DT，2DT,3DT,4DT斷電，閥5閥8處于中立，泵2卸載。1.6 選擇液壓元件液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為4.87MPa,如取進油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa，則變量泵的最大工作壓力應(yīng)為 Pp=(4.87+0.8+0.5)MPa=6.17MPa由工況圖可知，液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為17.88L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計，則液壓泵的總流量應(yīng)為 Qp=1.1 17.88L/min = 19.668L/min。由于要求工作平穩(wěn)，選取最大工作壓力為液壓泵額定壓力的70%，則液壓泵的額定壓力為:P=Pp/0.7=8.81Mpa根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取YBX-BL型變量葉片泵，其最大排量為30mL/r，壓力調(diào)節(jié)范圍為2.07.0Mpa，若取液壓泵的容積效率，泵的轉(zhuǎn)速為1500r/min由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為0.751MPa,進油路壓力損失0.3Mpa,流量為27.082L/min,取泵的總效率為0.75，則液壓泵驅(qū)動電動機輸出所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動機，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。表1-3液壓元件選擇列表序號元件名稱估計流量L/MIN額定流量L/MIN額定壓力MPa型號、符號1過濾器22.3251.6WU-16*2限壓式變量葉片泵22.3366.3YBXB*D3溢流閥22.3407YF-B10B4減壓閥22.32514JD6B5三位四通電磁閥22.3302134DB10H-T6單向閥22.32521DIFL10H7可調(diào)單向節(jié)流閥22.32514LDFL10C8二位四通電磁閥22.3302124D-B10H-T9二位三通換向閥22.3302123DB10H-T 續(xù)表1-3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、出油管則按輸入、輸出的最大流量計算。由于液壓泵的具體選定之后液壓缸在各階段的進、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如表14所示流量、速度快進工進快退輸入流量/(L/min)q1=0.57-2.66q1=Qp=19.67排出流量/(L/min) q2=(0.572.66)x44.77/95.23=0.271.25=(A1Q1)/A2=19.67X95.03/44.77=41.75運動速度/(m/min)表14液壓缸的進、出流量和運動速度 續(xù)表1-4由表中的數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號、規(guī)格適合。由表34可知，油管中的流速取3m/s。所以按公式可計算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：這兩個根油管2按GB/2351-2005選用外徑18mm內(nèi)徑15mm的無縫鋼管。確定油箱容積：油箱容積按液壓傳動式（7-8）估算，當(dāng)取為7時，求得其容積19.67x7=137.68L按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 第 15 頁 共 18頁攀枝花學(xué)院液壓課程設(shè)計 2.液壓系統(tǒng)性能驗算2 液壓系統(tǒng)性能驗算2.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值2.1.1快進滑臺快進時，液壓缸差動連接，進油路上油液通過單向閥10的流量是22L/MIN，通過電液換向閥2的流量是19.67L/MIN，然后與液壓缸的有桿腔的回油匯合，以流量37.19L/min通過行程閥3并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保變量泵的流量全部進入液壓缸?；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6的流量都是17.52L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力P2和無桿腔壓力P1之差。此值小于原估計值0.5Mpa,所以是偏安全的。2.1.2工進工進時，油液在進油路上通過電液換向閥2的流量為0.572.66L/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5Mpa;油液在回油路上通過換向閥2的流量為0.271.25 L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa,通過順序閥7的流量為22.2723.25L/min，因此這時液壓缸回油腔壓力為 此值大于原估計值0.5Mpa,則重新計算工進時液壓缸進油腔壓力與原計算數(shù)值4.87MPa相近。2.1.3快退 快退時，油液在進油路上通過單向閥10的流量為22L/min，通過換向閥