液壓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)臥式單面多軸鉆孔機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄一設(shè)計(jì)要求及工況分析31.1設(shè)計(jì)要求31.2負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析3二負(fù)載圖和速度圖的繪制4三確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)53.1初選液壓缸工作壓力73.2計(jì)算液壓缸主要尺寸7四擬定液壓系統(tǒng)原理圖94.1選擇基本回路94.2組成液壓系統(tǒng)10五計(jì)算和選擇液壓件115.1確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率115.1.1液壓泵的選擇115.1.2確定電機(jī)的功率，在快速時(shí)為最大功率115.2選擇液壓控制閥115. 3確定油管直徑及管接頭125. 4確定油箱流量13六驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能136.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失136.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升15七設(shè)計(jì)小結(jié)16八參考文獻(xiàn)17一設(shè)計(jì)要求及工況分析1.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臥式單面多軸

2、鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)（含圖）。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力ft=20000n，移動(dòng)部件總重力g=10000n，快進(jìn)行程l1=100mm，工進(jìn)行程l2=50mm，快進(jìn)快退的速度為4m/min，工進(jìn)速度為0.05m/min；加速、減速時(shí)間t=0.2s，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意位置停止。1.2負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 (1) 工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削阻力fl=20000n。 (2) 摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 (3) 慣性負(fù)載 表1 液壓缸各

3、階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載f/n液壓缸推力啟動(dòng)20002223加速1333.31481.4快進(jìn)10001112工進(jìn)2100023333快退10001112注：1.液壓缸的機(jī)械效率取 2.不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用二負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面數(shù)值繪制，如下圖a所示。速度圖按已知數(shù)值和工進(jìn)速度繪制，如下圖b所示圖a 負(fù)載圖圖b 速度圖圖1三確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 表2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/kn50工作壓力/mpa0.811.522.5334455 表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合

4、機(jī)床龍門(mén)刨床拉床工作壓力/mpa0.82352881010182032 表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/mpa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì) 表5 按工作壓力選取d/d工作壓力/mpa5.05.07.07.0d/d0.50.550.620.700.7 表6 按速比要求確定d/d2/11.151.251.331.461.612d/d0.30.40.50.550.620.71 注： 1無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； 2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞

5、運(yùn)動(dòng)速度。3.1初選液壓缸工作壓力參考表2和表3，所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，初選液壓缸的工作壓力p1=4mpa。鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動(dòng)液壓缸a1=2a2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈d = 0.707d的關(guān)系。快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過(guò)設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.8mpa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來(lái)油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無(wú)

6、桿腔，估算時(shí)取0.5mpa。快退時(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值=0.6mpa。3.2計(jì)算液壓缸主要尺寸 由工進(jìn)時(shí)的推力式（53）計(jì)算液壓缸面積 故有 當(dāng)按gb/t23482001和表5、表6將這些直徑圓整成就進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：d=90mm,d=70mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為： 經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。根據(jù)上述d和d的值，可估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率，如表7所示，并據(jù)此繪出工況圖如下圖所示。圖2表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力f/n回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率p/kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)222300.578加速1481.41.

7、2110.711恒速11121.1150.61515.390.158工進(jìn)233330.83.9850.3180.0211快退啟動(dòng)222300.885加速1481.40.62.11恒速11121.96210.050.337注：四擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.1選擇液壓基本回路從工況圖上可以得出：1、本系統(tǒng)壓力流量和功率都較小，可以選用單定量泵和溢流閥組成的供油源。2、調(diào)速系統(tǒng)可采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速回路，以滿足銑削加工的順銑和逆銑而且速度穩(wěn)定的要求。3、速度緩解方式。銑削是未知精度要求不高，而且可以用行程擋鐵控制行程開(kāi)關(guān)使電磁閥換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)換向。4、液壓缸的快進(jìn)用單桿活塞缸的差動(dòng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。5、換向

8、閥用三位四通電磁換向閥換線向。4.2組成液壓系統(tǒng)圖根據(jù)上述基本回路再加上必要的輔助裝置（如濾油器，壓力表等）課組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)，并配以電磁鐵動(dòng)作順序表。五計(jì)算和選擇液壓件5.1確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率1、液壓泵的選擇取進(jìn)油壓力損失p1=0.3mpa；賄賂泄露系數(shù)k=1.1。，則液壓泵最高工作壓力pp=p1+p1按表7取p1=3.985pa，q=15.39l/min，pp=3.985+0.3=4.285mpaqp=kp=1.115.39=16.929l/min根據(jù)上述計(jì)算選用單作用葉片泵，其型號(hào)規(guī)格為yb120(排量v=20ml/r)，其流量qp=nv=850r/min*4ml/r=

9、17l/min2、確定電機(jī)的功率，在快速時(shí)為最大功率p=qpppp=1.03kw 式中：查電機(jī)手冊(cè)，可選用y系列y90l-6電動(dòng)機(jī)p=1.1kw（n=940r/min） 5.2選擇液壓控制閥根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量選取,本設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)ge系列液壓閥，各閥選定規(guī)格如下表5.3確定油管直徑及管接頭在選定了液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計(jì)算的結(jié)果如表9所列。表9各工況實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流量流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量=28.1=17排出流量=11.1=0.1256=43.04運(yùn)動(dòng)速度=4.43=0.05

10、=6.77由表9可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。q=2qp=35.1l/min，進(jìn)入無(wú)桿腔的流量在快退及差動(dòng)連接時(shí)為2qp 所以流量為2qp=35.1l/min，取壓油速度v=3m/s，則取吸油速度v=1m/s，則為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有管子均為內(nèi)徑20mm、外徑28mm的10號(hào)冷拔鋼。5.4確定油箱流量v=（57）qp= 85119l按jb/t7983-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值v=250l。 六驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能6.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)，然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失。 1快進(jìn) 滑

11、臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液換向閥差動(dòng)連接。在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥10、電液換向閥2，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合通過(guò)行程閥3進(jìn)入無(wú)桿腔。在進(jìn)油路上，壓力損失分別為在回油路上，壓力損失分別為將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，便得出差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的總的壓力損失 2工進(jìn) 滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)電液換向閥2、調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5mpa。在回油路上，油液通過(guò)電液換向閥2、背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥7返回油箱，在背壓閥8處的壓力損失為0.5mpa。因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力p2為可見(jiàn)此值小于原估計(jì)值0.8mpa。故可按表7中公式重新計(jì)算

12、工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即此值與表7中數(shù)值相近?？紤]到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為3快退滑臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥10、電液換向閥2進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過(guò)單向閥5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱。因此進(jìn)油路上總壓降為此值遠(yuǎn)小于估計(jì)值，因此液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。回油路上總壓降為此值與表7的數(shù)值基本相符，故不必重算。所以快退時(shí)的最大工作壓力pp應(yīng)為此值是調(diào)整液控順序閥7的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。6.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占95%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來(lái)計(jì)算。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為 在工進(jìn)時(shí)，大流量泵經(jīng)液控順序閥7卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油，所以兩個(gè)液壓泵的總輸入功率（即系統(tǒng)輸入功率）為 = =0.57164kw由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為 求出油液溫升近似值 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。七設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)是液壓傳動(dòng)課程的加強(qiáng)和補(bǔ)充，通過(guò)課程設(shè)計(jì)我們不但加強(qiáng)的對(duì)已有液壓知識(shí)的理解，更讓我們有機(jī)會(huì)去熟練使用相關(guān)的圖