液壓課程設(shè)計(jì)-臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)

1、實(shí)用文檔湖北文理學(xué)院理工學(xué)院機(jī)械與汽車工程系液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目臥式鉆鏈組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)機(jī)制1512姓名桂新睿學(xué)號(hào)15341207指導(dǎo)老師夏慶國成績評(píng)定等級(jí)評(píng)閱簽字評(píng)閱日期湖北文理學(xué)院理工學(xué)院機(jī)械與汽車工程系2022年12月標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔目錄序言：4一.設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)5二,工況分析52.1確定執(zhí)行元件52.2分析系統(tǒng)工況52.3負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制62.4確定系統(tǒng)主要參數(shù)82.4.1初選液壓缸工作壓力82.4.2確定液壓缸主要尺寸82.4.3計(jì)算最大流量需求92.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖102.5.1速度限制回路的選擇102.5.2換向和速度換接回路

2、的選擇112.5.3油源的選擇和能耗限制122.5.4壓力限制回路的選擇132.6液壓元件的選擇142.6.1確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格152.6.2閥類元件和輔助元件的選擇162.6.3油管的選擇18標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔2.6.4油箱的設(shè)計(jì)192.7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算202.7.1回路壓力損失驗(yàn)算202.7.2油液溫升驗(yàn)算21附:手繪液壓系統(tǒng)圖標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔序言作為一種高效率的專用機(jī)床,組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛.本次課程設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例,介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟,其中包括組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定

3、、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗(yàn)算等.組合機(jī)床是以通用部件為根底,配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具而組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床.組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍.組合機(jī)床兼有低本錢和高效率的優(yōu)點(diǎn),在大批、 大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線.組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時(shí)加工的方式,能完成鉆、擴(kuò)、較、鏈孔、攻絲、車、銃、磨削及其他精加工工序,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍.液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無級(jí)連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用.液壓系統(tǒng)在

4、組合機(jī)床上主要是用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如果動(dòng)力滑臺(tái)要實(shí)現(xiàn)二次進(jìn)給,那么動(dòng)力滑臺(tái)要完成的動(dòng)作循環(huán)通常包括：原位停止快進(jìn)I工進(jìn)II工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止.一.設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)臥式鉆鏈組合機(jī)床動(dòng)力頭要完成快進(jìn)-工進(jìn)-快退-原位停止的工作循環(huán)；最大切削力為FL=10000N,動(dòng)力頭自重FG=19000N;工作進(jìn)給要求能在0.021.2m/min范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速,快進(jìn)、快退速度為6m/min；工進(jìn)行程為100mm,快進(jìn)行程為300mm；導(dǎo)軌型式式平導(dǎo)軌,其摩擦系數(shù)取fs=0.2,fd=0.1;往復(fù)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔動(dòng)的加減速時(shí)間要求不大于0.5s.二.工況分析2.1.確定執(zhí)行元件

5、金屬切削機(jī)床的工作特點(diǎn)要求液壓系統(tǒng)完成的主要是直線運(yùn)動(dòng),因此液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件確定為液壓缸.2.2分析系統(tǒng)工況在對液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時(shí),本設(shè)計(jì)實(shí)例只考慮組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受到的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和機(jī)械摩擦阻力負(fù)載,其他負(fù)載可忽略.(1)工作負(fù)載FW工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載,對于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說,沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載,即FW=10000N(2)慣性負(fù)載最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度,其中最大加速度可通過工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算.加、減速時(shí)間為0.4s,工作臺(tái)最大移動(dòng)速度,即快進(jìn)、快退速度為6m/min,因此慣性負(fù)

6、載可表示為(3)阻力負(fù)載阻力負(fù)載主要是工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力,分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩局部.靜摩擦阻力Ffs=fsFN=0.219000=3800Nss動(dòng)摩擦阻力Ffd=fdFN=0.119000=1900N根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果,可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況,如表2.1所示.表2.1液壓缸在各工作階段的負(fù)載(單位：N)工況負(fù)裁組成負(fù)裁值F總機(jī)械負(fù)裁 F=F/mFmLVmt190006609.80.4=484.7N標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔起動(dòng)F=Ffs3800N4222.2N加速F=Ffd+Fm4284.7N4760.8N快進(jìn)F=Ffd1900N2111.1N工進(jìn)F=F

7、fd+Ft11900N13222.2N反向起動(dòng)F=Ffs3800N4222.2N加速F=Ffd+Fm2868.7N2985.2N快退F=Ffd1900N2111.1N注：此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響2.3.負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2.1中計(jì)算結(jié)果,繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示.圖2-1組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖圖2-1說明,當(dāng)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)處于工作進(jìn)給狀態(tài)時(shí),負(fù)載力最大為13222.2N,其他工況下負(fù)載力相對較小.所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制,快進(jìn)和快退速度v=v2=6m/min、快進(jìn)行程I1=300mm工

8、進(jìn)行程I2=300mm 快退行程l3=230mm,工進(jìn)速度v2=0.02-1.2mm/min.根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖2-2所示.標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔圖2-2組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖2.4確定系統(tǒng)主要參數(shù)2.4.12.4.1初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大,其值為13222.2N,其它工況時(shí)的負(fù)載都相對較低,根據(jù)負(fù)載大小或根據(jù)液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇工作壓力的方法,初選液壓缸的工作壓力P=4.5MPa.2.4.22.4.2確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差異較大,且快進(jìn)、快退速度要求相等,從降低總流量需求考慮,應(yīng)確定采用單桿雙作

9、用液壓缸的差動(dòng)連接方式.通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件,最好采用活塞桿固定,而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式.這種情況下,應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A是有桿腔工作面積A兩倍的形式,即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系.工進(jìn)過程中,當(dāng)孔被鉆通時(shí),由于負(fù)載忽然消失,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)置一定的背壓通過設(shè)置背壓閥的方式,選取標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔此背壓值為B=0.8MPa.快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接(即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接),但連接管路中不可預(yù)防地存在著壓降A(chǔ)p,且有桿腔的壓力必須大于無桿腔,估算時(shí)取

10、印定0.5MPa.快退時(shí)回油腔中也是有背壓的,這時(shí)選取背壓值P2=0.6MPa.工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為F/y今p_AR=A芯A2)p式中：F負(fù)載力nm液壓缸機(jī)械效率A1液壓缸無桿腔的有效作用面積A2液壓缸有桿腔的有效作用面積pl液壓缸無桿腔壓力p2液壓有無桿腔壓力因此,根據(jù)參數(shù),液壓缸無桿腔的有效作用面積可計(jì)算為A=F、/p-PP=,13222.2=3.22乂10、2)4.5.吧父I.,1.25X4.36Pa=5.45MPa(2)計(jì)算總流量工進(jìn)時(shí)所需要流量最小是0.25L/min,設(shè)溢流閥最小流量為2.5L/min,那么小流量泵的流量標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔qpi(1.1X0.25+2.5)L/

11、min=2.775L/min快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量為12.9L/min,那么泵總流量qp=1.1x12.9L/min=14.2L/min.即大流量泵的流量pqp2qp-qp1=(14.2-2.775)L/min=11.43L/min據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值,查閱有關(guān)樣本,采用YB-4/12型的雙聯(lián)葉片泵,該泵額定壓力6.3MPa,額定*$速為960r/min.表2-5液壓泵參數(shù)元件名稱規(guī)格額定流量L/min-1額定壓力MPa型號(hào)雙聯(lián)葉片泵166.3MPaYB-4/12取容積效率為0.95,那么液壓泵的實(shí)際輸出流量為q=(412)9600.95/1000-14.59

12、2L/minp3.電機(jī)的選擇由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大,這時(shí)液壓泵工作壓力為2.18MPa,流量為14.6L/min.取泵的總效率刈=0.75,那么液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為：p根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù),此系統(tǒng)選取Y90L-6型電動(dòng)機(jī),具額定功率Pn=1.1KW,額定轉(zhuǎn)速nn=910r/min.2.6.2.2.6.2.閥類元件和輔助元件的選擇圖2-5液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項(xiàng)閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件.1.閥類元件的選擇根據(jù)上述流量及壓力計(jì)算結(jié)果,對圖2-5初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇.其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流標(biāo)準(zhǔn)

13、文案PPqpP二n2.1814.6600.75KW-0.67KW實(shí)用文檔量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量.通過圖2-5中4個(gè)單向閥的額定流量是各不相同的,因此最好選用不同規(guī)格的單向閥.圖2-5中溢流閥2、背壓閥7和順序閥8的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格,其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力,因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥,連接在大流量液壓泵出口處的順序閥8用于使大流量液壓泵卸荷,因此應(yīng)選擇外控式.背壓閥7的作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換,同時(shí)在工進(jìn)過程中做背壓閥,因此采用內(nèi)控式順序閥.最后本設(shè)計(jì)所選擇方案如表2,3所示,表中給出了各種液壓閥的型號(hào)及技

14、術(shù)參數(shù).表2.3閥類元件的選擇廳 P元件名稱最大通過L/min-1規(guī)格額定流量L/min-1額定壓力MPa型號(hào)5三位五通電磁閥32636.335D1-63BY11行程閥32636.322C-63BH11調(diào)速閥0.25106.3Q-10B6單向閥616256.3I-25B7背壓閥70.125106.3B-10B2溢流閥4106.3Y-10B13單向閥1316256.3I-25B3單向閥312256.3I-25B8順序閥16256.3XY-25B2 .過濾器的選擇根據(jù)過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原那么,取過濾器的流量為泵流量的2.5倍.由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),對油

15、液的過濾精度要求不高,故有q=qp2.5=(162.5)L/min=40L/min因此系統(tǒng)選取自封式吸油過濾器YCX-40,參數(shù)如表6所示.標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文檔表2.4自封式吸油過濾器 YCX-63參數(shù)型號(hào)通徑mm公稱流量L/min過濾精度Rm尺寸M(d)HID3dYCX-402040100M27x22561106x73 .空氣濾清器的選擇根據(jù)空氣濾清器的流量至少為液壓泵額定流量2倍的原那么,即有q2q=216L/min=32L/minp選用EF系列液壓空氣濾清器,其主要參數(shù)如表2.5所示表2.5液壓空氣濾清器參數(shù)注油空氣油過ABabc四只空氣濾面螺釘過濾型號(hào)L/minL/min積L/minmmm

16、mmmmmmm均布mm精度mmEF2-321410512010050*47中59 *70M4d00.279注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)2.6.3.2.6.3.油管的選擇圖2-5中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定,液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可根據(jù)輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算.由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同,所以應(yīng)對液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計(jì)算,如表2.6所示.表2.6液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退軸入加亡里1/1L/minq=v(A-A2計(jì)qp=22.9q1=0.25q=qp=14.6標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用文

17、檔排出流量L/min-1q2=(A2q1yAi=13.9q2=(A2q1yA=0.15q2=(Aq丫4=24運(yùn)動(dòng)速度m/min-1v1二q/A1=4.5v2=q1/A=0.05V3=q1/A2=4.8根據(jù)表2.6中數(shù)值,當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí),可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：因此與液壓缸相連的兩根油管可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為413和410的無縫鋼管或高壓軟管.如果液壓缸采用缸筒固定式,那么兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可.如果液壓缸采用活塞桿固定式,那么與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上.2.6.4.2

18、.6.4.油箱的設(shè)計(jì)1.油箱長寬高確實(shí)定油箱的主要用途是貯存油液,同時(shí)也起到散熱的作用,參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料,油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積,然后再根據(jù)散熱要求對油箱的容積進(jìn)行校核.中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的5-7倍,本例取7倍,故油箱容積為V=q=716L=112p按JB/T79381999規(guī)定,取標(biāo)準(zhǔn)值V=120L.標(biāo)準(zhǔn)文案=13mm,取標(biāo)準(zhǔn)值13mm.=10mm,取標(biāo)準(zhǔn)值10mm.:224106,二31036014.6106二310360實(shí)用文檔V120/3V1二二二150L=0.15m0.80.8如果取油箱內(nèi)長11、寬w1、高h(yuǎn)l比例為

19、3:2:1,可得長為：li=877mm,寬w1=585mm,高為h1=292mm.對于別離式油箱采用普通鋼板焊接即可,鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm,箱底厚度5mm,由于箱蓋上需要安裝其他液壓元件,因此箱蓋厚度取為10mm.為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng),取箱底離地的距離為160mm.因此,油箱基體的總長總寬總高為：長為：1=112t=87723883mm寬為：w=w12t=58523=591mm高為：h=(10h15160)mm=467mm為了更好的清洗油箱,取油箱底面傾斜角度為0.5.2.隔板尺寸確實(shí)定為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用,油箱中應(yīng)采用隔板把油箱分成兩

20、局部.根據(jù)經(jīng)驗(yàn),隔板高度取為箱內(nèi)油面高度的34,根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,隔板的高度應(yīng)為：h=V3=012-=0.175m,11W140.8770.5854隔板的厚度與箱壁厚度相同,取為3mm.3.各種油管的尺寸油箱上回油管直徑可根據(jù)前述液壓缸進(jìn)、出油管直徑進(jìn)行選取,上述油管的最大內(nèi)徑為13mm,外徑取為17mm.泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管尺寸,可按照各順序閥或液壓泵等元件上泄漏油口的尺寸進(jìn)行選取.油箱上吸油管的尺寸可根據(jù)液壓泵流量和管中允許的最大流速進(jìn)行計(jì)算.q=qp=V46=L/min16_/minv0.9取吸油管中油液的流速為1m/s.可得:標(biāo)準(zhǔn)文案d=2q=2二v14.6108.910m=8.9mm二160實(shí)用文檔液壓泵的吸油管徑應(yīng)盡可能選擇較大的尺寸,以預(yù)防液壓泵內(nèi)氣穴的發(fā)生.因此根據(jù)上述數(shù)據(jù),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取公稱直徑為d=10mm,外徑為16mm.2.7.液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算本例所設(shè)計(jì)系統(tǒng)屬壓力不高的中低壓系統(tǒng),無迅速起動(dòng)、制動(dòng)需求,而且設(shè)計(jì)中已考慮了防沖擊可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及相關(guān)防沖擊舉措,因此不必進(jìn)行沖擊驗(yàn)算.這里僅驗(yàn)算系統(tǒng)的壓力損失,并對系統(tǒng)油液的溫升進(jìn)行驗(yàn)算.2.7.1.2.7.1.回路壓力損失驗(yàn)算由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定,整個(gè)回