液壓實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)名稱：液壓與氣動(dòng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：周蘭美班 級：14機(jī)制332姓 名：劉奔學(xué) 號：11學(xué) 期：2016 2017學(xué)年 短學(xué)期報(bào)告時(shí)間：2016年7月21日7月30日鉆床組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算一.明確技術(shù)要求某型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)箱加工自動(dòng)線上的一臺單面多軸鉆孔組合機(jī)床，其臥式動(dòng)力平臺（導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜摩擦因數(shù) ws=,動(dòng)摩擦因數(shù) pd=）,擬采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，一完成工件鉆削加工時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 工件的定位和夾緊均采用液壓方式，以保證自動(dòng)化要求。 液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)為：定位（插定位銷）一夾緊一快進(jìn)一工進(jìn)一快退一原位停止一夾具松一開拔定位銷。工作部件終點(diǎn)定

2、位精度無特殊要求。 工進(jìn)情況及動(dòng)力滑臺的已知參數(shù)如下：表1工件情況及動(dòng)力滑臺的已知參數(shù)工件情況動(dòng)力滑臺鉆孔直徑 D/mm數(shù)量切削用量工況行程L/mm速度u /(m/s)運(yùn)動(dòng)部件重力G/N啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間A t/s主軸轉(zhuǎn)速n/（r/mm）進(jìn)給量S/(mm/r)D1:14n1:360S1:快進(jìn)Li:100u 1:待定9800D2：2的:550S2:工進(jìn)L2:50U 2；待定箱體材料：HT200,硬度：240HB快退L3： 150u 3:待定.執(zhí)行元件的配置根據(jù)上述技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿活塞缸作為驅(qū)動(dòng)滑臺實(shí)現(xiàn)切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，定位和夾緊控制則選用缸筒固定的單桿活塞缸作為液壓執(zhí)行元件。三

3、.運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析以下著重對動(dòng)力滑臺液壓缸進(jìn)行。運(yùn)動(dòng)分析a.運(yùn)動(dòng)速度。與相近金屬切削機(jī)床所類比，確定滑臺液壓缸的的快速進(jìn)，退的速度相等，且U 1= U 3=0.1m/s 。按D1=13.9mmfL的切削用量計(jì)算缸的工進(jìn)速度為u 2=n1 x S1=360x 60m/s=(mm/s)= x 10 m/s。b.各工況的工作持續(xù)時(shí)間。由行程和運(yùn)動(dòng)速度易算得各工況的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間為快進(jìn) 11= L 1/ u i=100X 10-3/=1s工進(jìn) t2= L2/ u 2=50 x 10-3/ X 10-3)=快退 t3= (L1+ L2)/ u 3=(100+50) X 10-3/=由表1及上述分析計(jì)算結(jié)

4、果可畫出滑臺液壓缸的行程-時(shí)間循環(huán)圖(L-t圖)和速度循環(huán)圖(v-t圖)，如下圖所示。圖2組合機(jī)床液壓缸的工況圖動(dòng)力分析。動(dòng)力滑臺液壓缸在快速進(jìn)給，退階段，啟動(dòng)時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力加速時(shí)外負(fù)載是導(dǎo)軌動(dòng)摩擦阻力和慣性力，恒速時(shí)是動(dòng)摩擦阻力；在工進(jìn)階段，外負(fù)載是工作負(fù)載即鉆削阻力負(fù)載及動(dòng)摩擦阻力。計(jì)算靜摩擦阻力：Ffs=科 s(G+Fn)= X (9800+0)=1960(N)計(jì)算動(dòng)摩擦阻力：Ffd =科 d(G+Fn)= X (9800+0)=980(N)計(jì)算慣性負(fù)載：利用鑄鐵工作鉆孔的軸向鉆削阻力經(jīng)驗(yàn)公式9800 0.1 £ 500(N) 9.81 0.256=算的工作負(fù)載:F

5、e=X式中：Fe-軸向鉆削阻力，N；D-鉆孔孔徑，mmS-進(jìn)給量，mm/r;HB-鑄件硬度。滑臺液壓缸各工況下的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果列于表2,繪制出的負(fù)載循環(huán)圖（F-t圖），見圖1。表2動(dòng)力滑臺液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果工況外負(fù)載F/N計(jì)算公式結(jié)果快進(jìn)啟動(dòng)F=Ffs1960加速GvFi gt1480恒速F=Fd980工進(jìn)F=Ffs31448快退啟動(dòng)1960加速GvFi gt1480恒速F=Fd980四.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算和工況圖的編制 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力。本鉆孔組合機(jī)床屬于半精加工機(jī)床，在和最大時(shí)為慢速工進(jìn)階段，其他工況時(shí)載荷都不大，預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力R = 4MPa計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸，為了滿足滑臺

6、快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快速進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積Ai與A?應(yīng)滿足Ai=2A2,即活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑 D的關(guān)系應(yīng)為d=。為防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定回油背壓。暫取背壓，并取液壓缸機(jī)械效率cm 0.9 ,則可算的液壓缸無桿腔的有效面積為F314484 / 2、A1 94 10 (m )p0.66cm(Pl 與)0.9 (4 手 106液壓缸內(nèi)徑為c 甌 4 94 10-4八、D y j 0.109(m)按GB/T2348 1993 ,將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=110m陸11cmo因A1 = 2A2,故活塞桿

7、直徑為d=x 110=(m)按GB/T2348 1993 ,將液壓缸內(nèi)徑圓整為 d=80mm= 8cni則液壓缸實(shí)際有效面積為11242、95( cm ),_ 2.2、A2 (D d )4, 2、， 2、一(118 ) 44.7(cm )4A A1 A2 50.3( cm2)差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力P必須大于無桿腔壓力P1,其差值估取p P2 P1 0.5MPa ,并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí) p為零；另外，取快 退時(shí)的回油壓力損失為。編制液壓缸的工況圖。根據(jù)上述條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和功率見表3,編制出其工況圖見圖 2。工作階段計(jì)算公式負(fù)載F/N回油

8、腔壓力P2 / MPa工作腔壓力P1/MPa輸入流量q/(10 3m3/s)輸入功率P/W快進(jìn)啟動(dòng)E A2 PcmP1AqAvi； P piq1960加速1480恒速980330工進(jìn)FP2 A2cmPlAqA1V2； P Piq3144820.83 1033快退啟動(dòng)P2A2cmP2A2qA2V1； P Piq1960加速1480恒速980780五.制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖定液壓回路方案。a.況圖表明，液壓系統(tǒng)功率較小， 負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流閥回路。為防止在鉆孔通時(shí)負(fù)載突然消失引其滑臺前沖，回油路設(shè)置背壓閥。由于已選用節(jié)流閥調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開始式

9、循環(huán)。b.類型。工況圖表明，系統(tǒng)在快速進(jìn)，退階段為低壓，大流量的工況且持續(xù)時(shí)間較短， 而工進(jìn)階段為高壓，小流量的工況且持續(xù)時(shí)間長，兩種工況的最大流量與最小流量之比約達(dá) 60,從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度，宜選用高低壓雙泵組合供油或采用限壓式變量泵供油。兩種各有利弊，現(xiàn)決定采用雙聯(lián)葉片泵供油方案。c.閥與速度換接回路。 系統(tǒng)已選定差動(dòng)回路作快速回路，同時(shí)考慮到工進(jìn)快退時(shí)回油量較大，為保證換向平穩(wěn)，故選用三位五通，Y型中位機(jī)能電液動(dòng)換向閥作主換向閥并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。由于本機(jī)床工作部件終點(diǎn)的定位精度無特殊要求，故采用行程控制方式即活動(dòng)擋塊壓下電氣行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷電即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接

10、。d.控制回路。在高壓泵出口并聯(lián)一溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溢流定壓；在低壓泵出口并聯(lián)一外控順序閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高壓工作階段的卸荷。e.位夾緊回路。為了保證工件的夾緊力可靠且能單獨(dú)調(diào)節(jié)， 在該回路上串接減壓閥和 單向閥；為保證定位一夾緊的順序動(dòng)作， 采用壓力控制方式，即在后動(dòng)作的夾緊缸進(jìn)油路上 串接單向順序閥，當(dāng)定位缸達(dá)到順序閥的調(diào)壓值時(shí)， 夾緊缸才動(dòng)作；為保證工件確已夾緊后 滑臺液壓缸才能工作，夾緊缸進(jìn)油口處裝一壓力繼電器。f.回路。在液壓泵進(jìn)口設(shè)置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一壓力表及其開關(guān)，以便各壓力控制元件的調(diào)壓和觀測。 擬定液壓系統(tǒng)圖。在制定各液壓回路方案基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所組成的液壓

11、系統(tǒng)原理圖 如圖3圖所示，圖中附表是電磁鐵及行程閥的動(dòng)作順序閥，結(jié)合該表容易看出系統(tǒng)在各工況下的油液流動(dòng)路線。圖3鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖1 雙聯(lián)葉片泵；2三位五通電液動(dòng)換向閥；3二位二通機(jī)動(dòng)換向閥；4調(diào)速閥；5, 6, 10, 13, 16單向閥;7 外控順序閥；8, 9溢流閥；11過濾器；12壓力表開關(guān)；14, 19, 20壓力繼電器；15減壓閥;17二位四通電磁換向閥；18 單向順序閥；21定位缸；22加緊缸；23進(jìn)給缸；24壓力表系統(tǒng)的電磁鐵及行程閥動(dòng)作順序表工況電磁鐵及行程閥狀態(tài)1YA2YA3YA行程閥定位+夾緊+快進(jìn)+下位工進(jìn)+上位快退+上位滑臺原位停止+下位松開拔銷六.計(jì)算和選

12、擇液壓元件 壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)計(jì)算與選定。a.液壓泵的最高工作壓力的計(jì)算。由工況圖 2 (或表3)可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即p13.96MPa ,而壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)比液壓缸最高工作壓力大。此時(shí)缸的輸入流量較小，且進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為p 0.8MPa則小流量泵的最高工作壓力P1為P1 3.69 0.5 0.8 5.26(MPa)大流量泵僅在快速進(jìn)退時(shí)向液壓缸供油，由圖2-2可知，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，取進(jìn)油路壓力損失為p 0.4MPa ,則大流量泵最高工作壓力p2為P21.86 0.4 2.26(MPa)b .壓泵的流量計(jì)算。雙泵

13、最小供油流量q0按液壓缸的最大輸入量流量 p33qimax 0.5 10 m /s進(jìn)行估算。取泄露系數(shù) K=,雙泵最小qp應(yīng)為qp qv Kq1max 1.2 0.5 10 3m3/s 0.6 10 3(m3/s) 36(L/min)考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為 q 3L/min ,工進(jìn)時(shí)的流量為q1 0.83 10 5m3/s 0.5L/ min，小流量泵所需最小流量 qp1為qp1 qv Kq1 q 1.2 0.5 3 3.6(L/min)大流量泵最小流量 q p2為qp2 qv2 qp qp1 36 3.6 32.4(L/min)c.確定液壓泵的規(guī)格。根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選雙聯(lián)液壓泵的

14、轉(zhuǎn)速為1 100r/min ,泵的容積效率v 0.9 ,算得小流量泵和大流量泵的排量參考值分別為Vg11000qvn v1000 3.61000 0.94.0(mL/r)Vg21000qv1000 32.41000 0.936(mL/r)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本,選用規(guī)格相近的YB-40/型雙聯(lián)葉片泵，泵的額定壓力為pn 6.3MPa，小排量為V16.3mL/r；大泵排量為 540mL/r；泵的額定轉(zhuǎn)速為n 960r / min 。容積效率 v0.9,總效率0.8。倒推算得小泵和大泵的額定流量分別為qp1V1n v6.39600.95.44(L/ min)qp2 V2n v409600.9

15、34.56(L/min)雙泵流量為q p為 pqp qp1qp25.44 34.56 40(L/min)與系統(tǒng)所需流量相符合。d.確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電動(dòng)機(jī)的規(guī)格，型號，由工況圖2知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總功率為p 0.8,則液壓泵的快退所需的驅(qū)動(dòng)功率為P PpqpPp P1.883(kW)0.8 60 1032.26 106 (5.44 34.56) 10 3查表1-12,選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的 Y112M-6-B3型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其 額定功率，轉(zhuǎn)速為 940r/min 。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，小泵和大泵的實(shí)際輸出流量分別為 5.33L/min 和 33.84L

16、/min ;查表1-12,選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的 Y112M-6-B3型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其 額定功率，轉(zhuǎn)速為 940r/min 。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，小泵和大泵的實(shí)際輸出流量分別為 5.33L/min 和33.84L/min ;雙泵總流量為 39.17 L/min ;工進(jìn)時(shí)的溢流量為 5.33 L/min -0.5 L/min =4.83 L/min ,仍滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。液壓控制閥和液壓輔助元件的選定。首先根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工況，算 出液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間（表 4）,以便為其他液壓控制閥及輔件的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定基礎(chǔ)。查

17、產(chǎn)品樣本所選擇根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量,的元件型號規(guī)格見表5.管件尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件油口尺寸確定。油箱容量計(jì)算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)， 但考慮到要將泵組和閥組安裝在油箱頂蓋上，故 取經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 10,的油箱容量為V qD 10 39.17 391.7(L) 400(L) p七.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失。按選定的液壓元件接口尺寸確定管道直徑為d 18mm,進(jìn)，回油管道長度均取為l 2m ；取油液運(yùn)動(dòng)粘度v 1 10 4m2/s ,油液密度330.9174 10 kg/m ,由表4查的工 作循環(huán) 中進(jìn)，回油 管道中 通過的最大 流量 發(fā)生在快退階段，由此計(jì)算

18、的液流雷諾數(shù):Re4q _dv 6034 83.24 1018 10 3 1 10 4981Re小于臨界雷諾數(shù)Rec 2300,故可推論出，各工況下的進(jìn)回油路中的液流均為層流。將適用于層流的沿程阻力系數(shù) 75/Re 75 dv /(4q)和管道中液體流速4q /( d2)代入沿程壓力損失計(jì)算得4 75 vl2 d4344 75 0.9174 10 1 1023-q2(18 10 3)40.835 108表4液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間時(shí)間/ s工作階流量/L/min 速度 /(m / s)段無桿腔有桿腔快進(jìn)A(qp1 qp2) q進(jìn)一“A950 (5.33 33.84)50

19、.373.98_ Aq出一q進(jìn)丁A44.773.98 9534.81工進(jìn)q 進(jìn)= 0.5c c A2q出=|進(jìn)7- A144.70.5950.24快退c cAiq出一q進(jìn)丁A239.179544.783.244進(jìn)=4加qp25.33 33.8439.17qp1 qp2t L1v1at1 _ Vi _ 3(5.33 33.84) 10100 10 3 _ 460 50.3 100.130.130.77_ q進(jìn)v2-t _L2t 2A1V20.5 10 350 10 360 95 10 430.88 100.88 10 356.6q進(jìn)+L3v3t3 3A2V339.17 10 3150 10 36

20、0 44.7 10 40.150.151.0表5鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格序號名稱通過流量/(L/min)額定流量/(L/min)額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號1雙聯(lián)葉片泵一40/一YB-40/2三位五通電液動(dòng)換向閥10035DY-100BY3行程閥10022C-100BH4調(diào)速閥<16Q-6B5單向閥100I-100B6單向閥63I-63B7順序閥63XY-63B8背壓閥<110B-10B9溢流閥10Y-10B10單向閥63I-63B11過濾器50一XU-50X20012壓力表開關(guān)一一一一K-6B13單向閥100I-100B14壓力繼電器一一一DP

21、-63B15減壓閥63J-63B16單向閥63I-63B17二位四通電磁換向閥4024D-40B18單項(xiàng)順序閥63I-63B19壓力繼電器一一一DP-63B20壓力繼電器一一一DP-63B考慮到液壓系統(tǒng)的最大壓力均小于，故選用了廣研中低壓系列液壓元件；調(diào)速閥4的最小穩(wěn)定流量為 說明0.03L/min，小于系統(tǒng)工進(jìn)速度時(shí)的流量0.5L/min。在管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失p常按以下經(jīng)驗(yàn)公示計(jì)算：p 0.1 p各工況下的閥類元件的局部壓力損失計(jì)算，即：pvps(q/qs)2以上三式計(jì)算出的各工況下的進(jìn)回油管道的沿程，局部和閥類元件的壓力損失見表6。.表6各工況下進(jìn)回油管道的沿程

22、，局部和閥類零件的壓力損失管道壓力損失/Pa工況快進(jìn)工進(jìn)快退進(jìn)油管道pppv55 10p55 10回油管道pp0.pv56 10p56 10將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油回路上，可求得總的壓力損失，例如快進(jìn)工況下的總的壓力損失為p 3.241 105 1.197 105 447 3.804 105(Pa) 0.3804(MPa) 95其余工況以此類推，盡管上述計(jì)算結(jié)果與估取值不問，但不會(huì)使系統(tǒng)工作壓力超過其能達(dá)到的最高壓力。液壓泵工作壓力的估算。小流量泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力P1;加上進(jìn)油路上的壓力損失Pi及壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所大的壓力值P2,即 _6_5_5_ _ _5 _ _Ppi 3.96 106 5 105 5 105 49.6 105(Pa) 4.96(MPa)此值即為調(diào)整溢流閥 9的調(diào)整壓力時(shí)的主要參考依據(jù)。大流量泵在快退時(shí)的工作壓力最高，其數(shù)值為 _6_ _5 _5 _ _pp2 1.86 1 06 1.059 1 05 1 9.66 1 05(Pa) 1.966(MPa)此值為調(diào)整順序閥 7的調(diào)整壓力是的主要參考依據(jù) 估算系統(tǒng)效率，發(fā)熱和升溫。由表 4可看到，本液壓系統(tǒng)的進(jìn)給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時(shí)間中，快速進(jìn)退僅占3%,而工作進(jìn)給達(dá)97%,故系統(tǒng)效率，發(fā)熱和溫升可概略用工進(jìn) 時(shí)的數(shù)值來代表。a.計(jì)算系統(tǒng)效率。算得工