液壓與氣壓傳動課程設(shè)計四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、機(jī)電工程系液壓與氣壓傳動課程設(shè)計題 目： 四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及自動化 班 級： xxxxxx 姓 名： x x 學(xué) 號： xxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxx xxx 2011.6.25目錄一、分析負(fù)載31.1外負(fù)載31.2慣性負(fù)載31.3阻力負(fù)載3二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)42.1確定執(zhí)行元件主要參數(shù)4三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖53.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案5設(shè)計內(nèi)容6設(shè)計說明及計算過程6備注63.2選擇基本回路63.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)8四、選擇液壓元件104.1液壓泵104.2閥類元件及輔助元件114.3油管124.4油箱12五、驗算液壓系

2、統(tǒng)性能135.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值135.2驗算油液溫升15設(shè)計小結(jié)16參考文獻(xiàn)16感想16液壓與氣壓傳動課程設(shè)計任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標(biāo)任務(wù)：四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計 鉆孔動力部件質(zhì)量m=200kg，液壓缸的機(jī)械效率w=0.9，鉆削力fe=16000n，工作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止。行程長度為1500mm，其中，工進(jìn)長度為50mm，快進(jìn)、快退速度為75mm/s,工進(jìn)速度為1.67mm/s。導(dǎo)軌為矩形，啟動、制動時間為0.5s.要求快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)可靠，工作臺能在任意位置停住。目標(biāo)：通過本題目的課程設(shè)計，使學(xué)生對所學(xué)的液壓與氣壓傳動課程知識有一個全面深刻的

3、認(rèn)識，熟悉液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和過程；提高學(xué)生的動手能力和工程實踐能力。二、主要內(nèi)容（1）熟悉設(shè)計任務(wù)，明確設(shè)計及目標(biāo)。（2）根據(jù)設(shè)計要求和已學(xué)過的設(shè)計流程，擬定系統(tǒng)工作原理圖。（3）計算各元件的參數(shù)并驗算。（4）元件選型。（5）編制文件，繪制速度、負(fù)載圖譜。三、工作量要求完成規(guī)定的任務(wù)，總字?jǐn)?shù)30004000字。四、時間要求本課程設(shè)計于2010-6-15前完成設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 一、分析負(fù)載 1.1外負(fù)載 由已知可得鉆削力fg=30468n 1.2慣性負(fù)載 機(jī)床工作部件總質(zhì)量m=980kg 導(dǎo)軌為矩形，啟動、制動時間為t=0.2s 快進(jìn)、快退速度為0.1m/s 1.3阻力負(fù)載

4、查表8-2得 靜摩擦阻力為動摩擦阻力為液壓缸在個工作階段的負(fù)載 如表6-1 已知 w=0.9工況計算公式外負(fù)載（f1)工作負(fù)載f=f1/w啟動f1=ffs19602178加速f1=ffd+fm14701633快進(jìn)f1=ffd9801089工進(jìn)f1=ffd+fg3144834942反向啟動f1=ffs19602178反向加速f1=ffd+fm14701633后退f1=ffd9801089已知快進(jìn)、快退的速度 為100mm/s,工進(jìn)速度為0.88mm/s，工進(jìn)長度50mm 行程150mm。由已知條件和上表數(shù)值繪制速度圖、負(fù)載圖如下圖（圖6-1,圖6-2）設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 二、確定執(zhí)行

5、元件主要參數(shù) 負(fù)載圖6-1 速度圖6-2 2.1確定執(zhí)行元件主要參數(shù) 由表6-1可知機(jī)床最大負(fù)載 查表8-7 8-8得液壓系統(tǒng)取工作壓力 d=0.707d =/=2查表8-3得液壓缸回油路背壓d=0.707d=0.0707m 圓整d=0.1m d=0.07md為缸筒直徑d為活塞桿直徑，a1為無桿腔的工作面積，a2為有桿腔的工作面積設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖由此求的液壓缸兩腔的實際有效面積為經(jīng)驗算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。 3.1設(shè)計液壓系統(tǒng)方案 根據(jù)d d 估算壓力、流量、功率 如表6-2工況負(fù)載f/n回油腔壓力p2/mpa進(jìn)油腔壓力p1/

6、mpa輸入油量q10-3/m3s-1輸出功率p/kw計算公式快進(jìn)（差動）啟動326700.852p1=(f+a2p)/(a1-a2)q=（a1-a2)v1p=p1q加速2513p1+p（p=0.3mpa）0.656恒速21780.560.28850.162工進(jìn)199560.62.800.0130.0332p1=(f+p2a2)/a1q=a1v2p=p1q快退啟動326700.825p1=(f+p2a1)/a2q=a2v3p=p1q加速25130.61.61恒速21781.520.30030.457在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，快進(jìn)加快退的時間t1，工進(jìn)所需的時間t2分別為設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過

7、程備注三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖， 因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度來看 應(yīng)采用兩個適宜的液壓泵自動兩級并聯(lián)供油的油源方案。如圖下圖6-3 圖6-3 3.2選擇基本回路 由于不存在負(fù)載對系統(tǒng)做功的工況也不存在負(fù)載制動過程，故不需要設(shè)置平衡及制動回路。但必須有快速運動、換向、速度換接以及調(diào)壓、卸荷等回路。 3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺在任意位置停止，液壓缸差動連接采用滑閥機(jī)能為 y 型的三位五通電磁換向閥。（如下圖6-4） 3.2.2選擇工作進(jìn)給油路 為了實現(xiàn)工進(jìn)時液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流回油箱；快進(jìn)時液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流入油腔以及防止高壓油液倒流。在

8、回油路上設(shè)置一只液控順序閥一只單向閥。（如下圖6-5）設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-4 圖6-5 3.2.3確定快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)方案 為了使快進(jìn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，采用行程換向閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)（如圖6-6）設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-6 3.2.4選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有溢流閥（見圖6-3），調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓問題已在油源中解決，無需另外設(shè)置調(diào)壓回路。 在圖6-3所示的雙液壓泵自動兩級供油的油源中設(shè)有卸荷閥，當(dāng)滑臺工進(jìn)和停止時，低壓、大流量液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個循環(huán)周期占了絕大

9、部分時間，且高壓、小流量液壓泵的功率較小，故可以認(rèn)為卸荷問題已基本解決，就不需要在設(shè)置卸荷回路。 3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng) 把上面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一張下圖6-7所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注三、設(shè)計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-7設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 四、選擇液壓元件 4.1液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大壓力為2.54mpa，如果進(jìn)油路上的壓力損失為0.8mpa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力0.5mpa，則小油量液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為大流量液壓泵在快進(jìn)、快退運動時才才向液壓缸輸油，由

10、表6-2可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5mpa，則大流量液壓泵的最高工作壓力為由表6-2可知，兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為17.31l/min，因系統(tǒng)較簡單，取泄漏系數(shù)kl=1.1,則兩個液壓泵的實際流量應(yīng)為由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3l/min，而工進(jìn)時輸入液壓缸的流量為0.78l/min，由小流量液壓泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為3.78l/min。 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pv2r12-6/19型雙葉片液壓泵其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6ml/r和19ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時

11、該液壓泵的理論流量為23.5l/min，若取液壓泵的容積效率，則液壓泵的實際輸出流量為 =(6+19)9400.9/1000l/min=(5.1+16.1)l/min=21.2l/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2.02mpa、流量為21.2l/min。按表8-13去液壓泵的總效率p=0.75，則液壓泵的電動機(jī)所需的功率為設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 四、選擇液壓元件根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本選取y100l-6型電動機(jī)，其額定功率pn=0.95kw，額定轉(zhuǎn)速nn=940r/min。4.2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最

12、大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表6-3,表中序號與圖6-7的元件標(biāo)號相同。編號元件名稱估計通過流量l/min額定流量l/min額定壓力mpa額定壓降mpa型號規(guī)格1、2雙聯(lián)葉片泵 （5.1+16.1）17.5pv2r12-6/19vp=(6+19)ml/r9三位五通電磁閥6080160.535dyf3y-e10b12溢流閥506316-yf3-e10b7a 7b7c行程閥調(diào)速閥單向閥500.560 630.0750 631616160.5-0.2axqf-e10b單向行程調(diào)速閥3液控順序閥563160.3xf3-e10b4液控順序閥2563160.3xf3-e10b5背壓閥0.3

13、6316-yf3-e10b10、11、6單向閥2563160.2af3-ea10bqmax=80l/min8壓力繼電器-10-hed1ka/1013濾油器3060-p1+p+pe=3.14+0.5()2+0.5+0.5mpa=4.14mpa5.1.3快退快退時，油液在進(jìn)路上通過單向閥11的流量為16.1l/min，通過換向閥9的流量為21.2l/min；油液在回油路上通過單向閥7b、換向閥9和單向閥14的流量都是41.57l/min。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值較小所以液壓泵驅(qū)動電機(jī)的功率足夠的。回油路上總壓降為=0.31mpa此值與表6-2中的估值相近，故不必重算。所以，快退時液壓泵的工作壓降

14、pp為 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計說明及計算過程備注 五、驗算液壓系統(tǒng)性能因此大流量液壓泵卸荷的順序閥5的調(diào)壓應(yīng)大于1.688mpa。5.2驗算油液溫升工進(jìn)在整個工作循環(huán)過程中所占時間比例達(dá)95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油溫升可按工況工進(jìn)來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率為這時大流量液壓泵經(jīng)順序閥3卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油。大液壓泵通過順序閥3的流量為q2=16.1l/min，由表6-3查的該閥在額定流量qn=63l/min時的壓力損失pn=0.3mpa，故此閥在工進(jìn)的壓力損失p=pn=（)2=0.3（）2mpa=0.020mpa小液壓泵工進(jìn)時的工作壓力pp1=4.14mpa。流量q1=5.1l/min，所以兩個

15、液壓泵的總輸出功率為mpa=0.4693kw由式（8-21）算得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為p=pp-pe=（0.4693-0.033）kw=0.4363kw按式（8-26）可算得郵箱的算熱面積為1.92m2由表8-18查的郵箱的散熱系數(shù)k=9w/(m2)，則按式（8-24）求出油液溫升為t=103=25.24由表8-19知，此溫升值沒有超出范圍，故該系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。 設(shè)計小結(jié)該四軸臥式鉆孔專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)是實現(xiàn)機(jī)床的“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止”，所以在設(shè)計該液壓系統(tǒng)時應(yīng)確保液壓系統(tǒng)傳動的準(zhǔn)確性，合理選取各執(zhí)行原件和控制原件，以保證機(jī)床對工件的精確加工。同時對液壓傳動系統(tǒng)有更深刻認(rèn)識和了解，統(tǒng)原理圖的繪制過程中學(xué)會了用autocad軟件制圖，也學(xué)會了熟練應(yīng)用autocad制圖軟件。提高我自己的動手能力。 參考文獻(xiàn)液壓與氣壓傳動技術(shù) 第二版 機(jī)械工業(yè)出版社2005（2009.6重印）液壓控制系統(tǒng) 第二版 機(jī)械工業(yè)出版社2000新編液壓工程手冊 北京理工大學(xué)出版社1998 感想通過本次對四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計，使我對液壓傳動有了全面深刻的認(rèn)識，并且將理論應(yīng)用于實踐，巧妙的理論、實際相結(jié)合，使我的各項能力都有了全方面的提高。特別是我作為一名即將畢業(yè)的大三