液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)者：班級(jí)：機(jī)電 08 級(jí)學(xué)號(hào)：同組人:一 設(shè)計(jì)目標(biāo)及參數(shù)1. 設(shè)計(jì)目標(biāo)2. 設(shè)計(jì)要求及參數(shù)3. 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、確定液壓泵類型及調(diào)速方式2、選用執(zhí)行元件3、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路4、換向回路的設(shè)計(jì)5、組成液壓系統(tǒng)繪原理圖4. 主要參數(shù)的選擇設(shè)定1. 定位液壓缸主要參數(shù)的確定2. 夾緊缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)3主控缸主要參數(shù)確定4. 液壓泵的參數(shù)計(jì)算5. 電動(dòng)機(jī)的選擇液壓元件和裝置的選擇1 .液壓閥及過濾器的選擇2 .油管的選擇3 .油箱容積的確定5 .驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能。1 .沿程壓力損失計(jì)算2 .局部壓力損失工36 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算7 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、1 .PLC控制編程圖八實(shí)驗(yàn)報(bào)告1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?試驗(yàn)設(shè)備3試驗(yàn)原理4實(shí)驗(yàn)步驟5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理九分析思考題十 設(shè)計(jì)總結(jié)十一*參考文獻(xiàn)一設(shè)計(jì)目標(biāo)及參數(shù)設(shè)計(jì)一專用雙行程銃床。工件安裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。雙 向銃削。工件的定位和夾緊由液壓實(shí)現(xiàn)，銃刀的進(jìn)給由機(jī)械步進(jìn)裝置完成，每一個(gè)行程進(jìn) 刀一次。機(jī)床的工作循環(huán)為：手工上料一一按電鈕一一工件自動(dòng)定位，夾緊一一工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)銃削工件若干次一 一擰緊銃削一一夾具松開一一手工卸料（泵卸載）定位缸的負(fù)載200N ,行程100mm ,動(dòng)作時(shí)間1s；夾緊缸的負(fù)載2000N ,行程15mm ,動(dòng)作時(shí)間1s；工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程（100-270 ） mm

3、。方案：?jiǎn)味勘眠M(jìn)油路節(jié)流高速，回油有背壓，工作臺(tái)雙向運(yùn)動(dòng)速度相等，但要求前四次速度為出，然后自動(dòng)切換為速度 帆,再往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次。設(shè)計(jì)參數(shù)：前四次速度為 出， 切削負(fù)載（N）為15000N ,工作臺(tái)（液壓缸）復(fù)復(fù)運(yùn)動(dòng)速度（m/min）為：0.88。后四次速度為加，切削負(fù)載（N）為7500N,工作臺(tái)（液壓缸）往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度（m/min）為0.44 ,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)二液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、確定液壓泵類型及調(diào)速方式參考一般機(jī)床液壓系統(tǒng)，選用雙作用葉片泵單泵供油。由于要求工作臺(tái)的往返速度可 分別調(diào)節(jié)，往返行程都用帶單向閥的調(diào)速閥進(jìn)行控制。采用開式回路，溢流閥左定壓閥。 為防止工作臺(tái)突然失去

4、負(fù)載時(shí)向前沖，主控缸回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值 Pb=0.8MPa2、選用執(zhí)行元件均采用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，主控缸無桿腔面積A1等于有桿腔有效面積A2的兩倍，以保證快進(jìn)快退速度相等。3、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，采用兩個(gè)二位二通電磁閥控制快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。與采用行程 閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大 小也容易調(diào)整；采用液控順序閥和單向閥來切斷差動(dòng)回路。4、換向回路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。定位夾緊回路采用。型機(jī)能的三位四通電磁換向閥，對(duì)主控回路為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接選用M型機(jī)

5、能的三位五通換向閥。為提高換向精度，采用死擋鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。5、組成液壓系統(tǒng)繪原理圖將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改和補(bǔ)充，即組成如圖 所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥、定位夾緊回路的 減壓閥出口處、主控缸的進(jìn)油口處設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓 力表即能觀測(cè)各點(diǎn)壓力。液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表:1Y2Y3Y4Y5Y6Y定位夾緊+-逆 銃+-+-+順 銃+-+夾具松開-+-原位停止-表圖1 （系統(tǒng)原理圖）三主要參數(shù)的選擇設(shè)定（一）定位液壓缸主要參數(shù)的確定取效率為0.93 ,則F=200/0.93=21

6、5N, 查表9-1 （液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)，華中科技大學(xué)出版社）取其工作壓力為 Pi=0.5MPa 。取 di=D1/2=11.7 mm根據(jù) GB/T2348-1993 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值：Di=25 mm , d二12 mm故 A = n Di /4=490.6 mm , A2=n （D1 -d1 ）/4=377.6 mmV=100 mm/s=0.1 m/s（二）夾緊缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)最大負(fù)載壓力：F=2000/0.93=2150 N,查表9-1 （液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)，華中科技大學(xué)出版社），選取P1=0.8MPar r2貝（J A1=F/P1=2150/0.8=2687.5 mmDi=j4A1/

7、63; =58.51 mm取 d1=D/2=29.26 mm根據(jù)GB/T2348-1993圓整為標(biāo)準(zhǔn)值:Di=60 mm, d 1=32 mm所以 Ai= r： Di2/4=2826mm A 2=7： (Di2-di5/4=2022.2 mm 2V=15 mm/s=0.015 m/s;Q=V A=30.3 mL/s;P=F/Ai=7.6x 105 Pa（三）主控缸主要參數(shù)確定1、初選液壓缸工作壓力負(fù)載壓力F=15000/0.93=16129N,查表9-1 （液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)，華中科技大學(xué)出版社），選取P1=3MPa2、確定液壓缸的主要尺寸為使快進(jìn)快退時(shí)速度相等，取無桿腔的有效面積 A1為有桿

8、腔有效面積A2的兩倍, 即A1=2A2?；赜吐费b有背壓閥，按表 8-1 （液壓與氣壓傳動(dòng)（機(jī)械工業(yè)出版社） 初選背壓Pb=0.8MR工進(jìn)階段負(fù)載F=11579N,按此計(jì)算A1則液壓缸直徑 D = J4 = FP2cm =8.89cm由A =24可知活塞桿直徑 根據(jù)GB/T2348-1993圓整為標(biāo)準(zhǔn)值: 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出:按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量vminqmin =0.05L/min ,因最小工進(jìn)速度v = 0.4m/min ,則由式Aqmn得:所以A = 6358.5mm2至125mm2,滿足最低速度要求。3、計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率考慮到

9、負(fù)載和流量均較小，只計(jì)算逆銃、順銃兩個(gè)階段的壓力、流量、功率。由于不計(jì)慣性力和摩擦力，工進(jìn)背壓按 Pb=0.8MPa弋入，快退時(shí)背壓按Pb=0.5MPa弋入。計(jì)算公 式和計(jì)算結(jié)果列于表中。表 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率工作循環(huán)計(jì)算公式刊F進(jìn)油壓力Pj回油壓力Pb所福流星輸入功率PNPaPaL/minkW、之， 刖四次逆銃15000順銃后四次逆銃7500順銃5.注：1、差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸回油口與進(jìn)油口之間的壓力損失Ap =5父10 pa ,而Pb = Pj +p2、快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為Pj ,無桿腔回油，壓力為 pb。、液壓泵的參數(shù)計(jì)算由表可知順銃階段液壓缸工作壓力最大，對(duì)復(fù)雜

10、系統(tǒng)取總壓力損失（含油路沿程和局部損失）Z Ap=5M105P ,由式Pp >Pi +Z Ap算出液壓泵最大工作壓力 apP = p1 八 甲=69.4 105 5 105 pa=74.4 105 pa =8MPa由表可知當(dāng)工作臺(tái)前進(jìn)速度 V1達(dá)到最大值6m/min 時(shí)，液壓缸有最大工作流量qmax = 47.1L/ min ,取油泵泄漏系數(shù) K=1.1 。在最大工作流量溢流時(shí)（定量系統(tǒng)）要求溢流量占系統(tǒng)供油總量的15% ,取溢流量為0.15 qmax=7.07L/min,所以液壓泵的最大工作流量根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用 YB-B48C -F型葉片油泵，額定壓 力為10

11、.3MPa ,額定流量為72.5L/min,輸入功率為15.14Kw 。、電動(dòng)機(jī)的選擇由表逆銃階段當(dāng)V2達(dá)到最大值6m/min 時(shí)液壓缸輸入功率最大。泵的出口壓力油經(jīng)單向閥14,三位五通閥9,調(diào)速閥11進(jìn)入有桿腔。如去進(jìn)油路上的壓力損失Pi =0.8Mpa,壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差 Ap2=0.5Mpa,則順銃階段泵的出口壓力取泵的容積效率為0.9 ,則泵的實(shí)際總流量qp =72.5 M0.9 =65.25L/min取葉片泵的總效率為"p=0.75,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率據(jù)此查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)選用 Y160L-6三相異步電機(jī)，電機(jī)額定轉(zhuǎn)970r/min ,額定功率為11KW。

12、四液壓元件和裝置的選擇、液壓閥及過濾器的選擇根據(jù)系統(tǒng)的最大工作壓力和通過閥的實(shí)際最大流量，由產(chǎn)品樣本確定閥的規(guī)格和流量，被選定閥的額定壓力和額定流量應(yīng)大于系統(tǒng)的最大工作壓力和閥的實(shí)際流量，必要時(shí)通過閥的實(shí)際流量可略大于該閥的額定流量，但不許超過20%以免壓力損失過大引起噪聲和發(fā)熱；選擇流量閥時(shí)還應(yīng)考慮最小穩(wěn)定流量是否滿足工作部件的最低運(yùn)動(dòng)速度要求。所有元件的規(guī)格型號(hào)列于表中。表 液壓元件明細(xì)表廳P元件名稱最大通過流量/額定流量 L/min型號(hào)1單級(jí)葉片泵72.5YB-B48C -F2溢流閥7.07 /40YF-L10C3背壓閥47.1/63B-63B4液控順序閥47.1/50XX F-L20F

13、5三位四通電磁閥M2.95/734DM-B6C-旅6減壓閥2.95/10J-10B7單向順序閥1.82/10X-B10B8單向順序閥2.26/10X-B10B9三位四通電磁閥O47.1/6334D-63B10二位二通電磁閥30.77/6322D-63BH11調(diào)速閥47.1/63QI-63B12調(diào)速閥16/25QI-25B13二位二通電磁閥32.03/6322D-63BH14單向閥47.1/63I-63B15單向閥2.95/10I-10B16單向閥32.03/40I-4017壓力繼電器-PF-B8G18壓力繼電器-PF-B8G油管的選擇油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)的流速。油管內(nèi)徑d(mm)由

14、下式確定:Vo 取 3 m/s,由前面計(jì)算可知 Q=72.5 l/min =12.1x 10-4 m3/s計(jì)算可得d=22.7 mm,根據(jù)液壓系統(tǒng)管路公稱通徑系列參數(shù)圓整為d=25mm因此選擇通徑d為25mm外徑D為34mm勺15號(hào)冷拔無縫鋼管。油管的壁厚的計(jì)算公式如下：島為鋼管的許用拉伸應(yīng)力，La=ab/n, ob為鋼管的抗拉強(qiáng)度，與鋼號(hào)有關(guān)，對(duì)于15 號(hào)鋼。b=375MPa n 取 8,則:于是,Pd2F13.03 252 46.875=1.01mmD之d +26 = 27.02mm,所以鋼管適用。（三）油箱容積的確定該液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，因此：五驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能（一）沿程壓力損失選用

15、N32液壓油，15oC時(shí)，v=1.52m /s通過最大流量 Qmax=58.88L/min =9.8父10"m3/s ,判斷油流的流動(dòng)狀態(tài)：Re = 4q/（nvd） = 1.273q/（vd） =1.273 父9.8父104/（1.5父10“父25M10。= 332.7 < 2300 油流為層 流。由于快進(jìn)時(shí)壓力損失較大，下面僅計(jì)算此時(shí)的管路壓力損失：沿程壓力損失V ；：pf :在進(jìn)油路上，選取進(jìn)油管長(zhǎng)1.5m。沿程壓力損失計(jì)算式：K為沿程壓力損失系數(shù)，L為管道長(zhǎng)度，d為管道直徑P為液流密度，v為液流平均速度。可按液流為水流估算，則,=Re。=1.0 103kg/m34Q所以

16、,、f L子=0=0.023M（二）局部壓力損失'Pr系統(tǒng)采用集成塊式的液壓裝置，僅考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。下表為快進(jìn)時(shí)油路通過各種閥的流量和壓力損失:編號(hào)名稱實(shí)際通過流量Q (l/min )公稱流量Q(l/min )公稱壓力損失Pn(105Pa)14單向閥47.16329三位四通電磁閥47.163410二位二通電磁閥30.7763413二位二通電磁閥32.0363416單向閥32.03402各閥局部壓力損失之和：取油流通過集成塊時(shí)的壓力損失為：Z=0.3父105 Pa則總的進(jìn)油壓力損失：由以上計(jì)算知，實(shí)際壓力損失接近于前面所假設(shè)的壓力損失0.5MPa,說明此系統(tǒng)參數(shù)基本

17、合理，滿足要求。六液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫開驗(yàn)算系統(tǒng)工作時(shí)，工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占時(shí)間比例達(dá)96犯上，熱量主要來源于此階段，而工進(jìn)過程中逆銃的功率最高，故按逆銃工況驗(yàn)算。工作時(shí)泵的最大輸入功率：工作時(shí)液壓缸平均輸出功率：發(fā)熱功率：Nh =P - No-6.5-1.33 -5.17kw=5170w已知油箱容積V=363M10”m3 , 則郵箱近似散熱面積2/32/32A =0.065 V =0.065 508.2=4.2m2假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù) CT=15M10“kW/(m2,° C),則油箱溫升為 設(shè)環(huán)境溫度為25 oC ,則熱平衡溫度為T=25 oC+82 oC=107 oCT=

18、80°C所以需要采取其它措施改善系統(tǒng)的散熱，例如增加散熱片或者冷凝管。七電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PLC控制，電磁鐵動(dòng)作，PLC接線圖如下所示：PLC接線圖只需按動(dòng)圖中所示按鈕就可以得到相應(yīng)的動(dòng)作，故在此無需列表說明各電磁繼電器的 動(dòng)作。PLC梯形圖如下所示：八實(shí)驗(yàn)報(bào)告一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .認(rèn)識(shí)各種液壓元件，了解其工作原理與作用2 . 了解液壓拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并學(xué)會(huì)用其組成和連接特定液壓回路。3 .通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”專用雙行程銃床液壓系統(tǒng)”方案正確性，并測(cè)試性能。二.實(shí)驗(yàn)設(shè)備液壓拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)；油液壓油源；各種液壓元件；軟管；計(jì)算機(jī)；測(cè)試控制系統(tǒng)。三.實(shí)驗(yàn)步驟1 .按照系統(tǒng)工作原理圖安裝油管和電線；2 .

19、打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制程序，輸入電氣系統(tǒng)順序表；3 .調(diào)整形成開關(guān)，負(fù)載彈簧等，并擰緊螺絲；4 .打開油泵，形成開關(guān)，電磁鐵的電源，調(diào)整溢流閥的壓力至系統(tǒng)要求；5 .在計(jì)算機(jī)上控制各個(gè)電磁閥的開啟和關(guān)閉，并設(shè)定好各個(gè)動(dòng)作所需要的時(shí)間，看是否按照下表所示要求運(yùn)動(dòng)。1Y2Y3Y4Y5Y6Y定位夾緊+-逆銃+-+-+順銃+-+夾具松開-+-原位停止-6 .經(jīng)過調(diào)試，使系統(tǒng)按照要求進(jìn)行動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將系統(tǒng)還原，并將器件擺放 好，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。九分析思考題1 .若工作臺(tái)要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等，有哪些方案可供選擇實(shí)驗(yàn)裝置，如何實(shí)現(xiàn)？答：可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度相等，也可以用差動(dòng)缸，雙活塞油缸來 實(shí)現(xiàn)。2 .如何定義液壓系統(tǒng)的回路效率？試分析在不同載荷下的回路效率。答：液壓系統(tǒng)的回路效率為液壓缸的輸出功率和液壓泵的輸入功率比值。在輸入功率 一定時(shí)，輸出功率越大，則系統(tǒng)的回路效率越高。3 .在工作臺(tái)不工作時(shí)如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的卸載？答：可在系統(tǒng)圖左邊的溢流閥的先導(dǎo)彈簧上接一個(gè)二位二通電磁閥，卸載時(shí)讓電磁鐵 通電即可實(shí)現(xiàn)壓力卸載。4 .系統(tǒng)中溢流閥有什么作用，如何確定它的調(diào)定壓力？若偏移此調(diào)定壓力，會(huì)出現(xiàn) 什么后果？答：系統(tǒng)圖左邊的溢流閥起安全卸載作用，右邊的溢流閥起背壓作用。左邊的溢流閥 在系統(tǒng)中以最大壓力為下限，以系統(tǒng)安全壓力為上限，以保證系統(tǒng)在最大工作壓力下泵能