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文檔簡介

1、鎮(zhèn)江高專畢業(yè)設(shè)計(論文 銑削專用機床液壓系統(tǒng)設(shè)計Milling special machine hydraulic system design 系名:專業(yè)班級:學(xué)生姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師職稱:二*年六月任務(wù)書課題名稱銑削專用機床液壓系統(tǒng)設(shè)計同組學(xué)生姓名無設(shè)計(研究)內(nèi)容:設(shè)計一套液壓系統(tǒng),系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是:工件夾緊-工作臺快進-工作臺工進-工作臺快退-工件松開。運動部件的重力為25000N。快進、快退速度為5m/min,工進速度為1001200mm/min,最大行程為400mm,其中工進行程為180mm。最大切削力為18000N。采用平面導(dǎo)軌。夾緊缸的行程為20mm,夾緊力為30000N。夾

2、緊時間為1s。符合以下要求,方可參加答辯:(1液壓系統(tǒng)原理圖及速度循環(huán)圖、負載循環(huán)圖、電磁閥動作循序表一張A1(2液壓缸裝配圖一張A1(3液壓缸主要零件的零件圖五張A3(4設(shè)計計算說明書,字?jǐn)?shù)不少于5000字一份(5以上資料打印稿和電子版(圖紙用AutoCAD2004版本存盤、說明書及任務(wù)書用Word2003存盤)各一份參考文獻:1液壓傳動丁樹模主編機械工業(yè)出版社2液壓與氣壓傳動左健民主編機械工業(yè)出版社3液壓與氣動技術(shù)張宏友主編大連理工大學(xué)出版社4液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊楊培元、朱福元主編機械工業(yè)出版社5液壓傳動設(shè)計指南張利平主編化學(xué)工業(yè)出版社6液壓與氣壓傳動游有鵬主編科學(xué)出版社目錄摘要.33引言

3、.55第一章液壓系統(tǒng)設(shè)計要求和工況分析. .661.1明確設(shè)計要求. 61.2工況分析. 6第二章擬定液壓系統(tǒng)原理圖.992.1液壓回路選擇. 92.2液壓系統(tǒng)原理圖. 9第三章液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件. 113.1液壓缸的主要尺寸的確定. 113.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格. 123.3液壓閥的選擇. 134.1壓力損失的驗算. 144.2系統(tǒng)溫升的驗算. 17結(jié)論. .1919致謝. .2020參考文獻. 21謝謝朋友對我文章的賞識,充值后就可以下載此設(shè)計說明書(不包含CAD 圖紙)。我這里還有一個壓縮包,里面有相應(yīng)的word 說明書(附帶:外文翻譯)和CAD 圖紙(共計7

4、張圖紙)。需要壓縮包的朋友聯(lián)系QQ 客服1:1459919609或QQ 客服2:1969043202。需要其他設(shè)計題目直接聯(lián)系!銑削專用機床液壓系統(tǒng)設(shè)計摘要傳動裝置是一部機器的重要組成部分,它在很大程度上決定著機器的性能。傳動裝置的主要類型有機械傳動、電氣傳動和流體傳動。液壓傳動和液力傳動是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動,其中液壓傳動是以液體的壓力能來工作的,液壓傳動在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中都有著非常廣泛的應(yīng)用,尤其在組合機床的傳動系統(tǒng)中更是有著獨特的優(yōu)勢。本次設(shè)計機床的液壓系統(tǒng),運用了液壓傳動系統(tǒng)的各方面知識,通過對液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)和工況分析計算其參數(shù),選擇系統(tǒng)回路、元件、附件等。在滿足其使用要

5、求的前提下使系統(tǒng)質(zhì)量輕,體積小,性能完善,維護方便。而壓力傳動除壓力能外,主要是靠液體的動能進行工作的。關(guān)鍵詞:液壓傳動、液壓泵Milling special machine hydraulic system designAbstrac Abstractt Transmission is an important component of a machine, which largely determines the performance of the machine. The main types of gear mechanical transmission, electrical tr

6、ansmission and fluid power. Hydraulic transmission and hydraulic transmission fluid as the working medium is a fluid transmission, which is based on the hydraulic fluid pressure to drive to work, the hydraulic transmission in all areas of industrial production has a very wide range of applications,

7、especially in combination machine Transmission is a unique advantage. The design of the machine's hydraulic system, the use of all aspects of hydraulic system only through the work of the hydraulic system of loops and conditions to calculate the parameters, select the system circuit, components,

8、 accessories and so on. In meeting its requirements under the premise of using the system light weight, small size, performance, sound, and easy maintenance. In addition to the pressure to drive the pressure, the kinetic energy of the liquid depends mainly on work carried out.K ey words :Hydraulic t

9、ransmission, hydraulic pump引言液壓傳動相對于機械傳動來說。是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機算起,液壓傳動技術(shù)只有二三拜百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間,由于戰(zhàn)爭需要,出現(xiàn)由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè),液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機及自動生產(chǎn)線,從而使它在機械制造、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。日常所見到的機器,如機床、起重機、汽車、拖拉機等,都裝有一個用來接受外界能源輸入的原動機,如電動機

10、、內(nèi)燃機等,并通過機器中的一系列傳動裝置,把原動機的動作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器工作機構(gòu)的動作,以完成機器工作任務(wù)。例如,車床主軸的旋轉(zhuǎn)、刀架的移動、起重機吊鉤的升降等等。所以一部完整的機器都是由原動機,傳動裝置和工作機構(gòu)三部分所組成,其中傳動方式又有多種,液壓傳動以其功率大,調(diào)速方便等優(yōu)點在傳動裝置中得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展迅速發(fā)展,并滲透到各個工業(yè)領(lǐng)域中。液壓技術(shù)開始向高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代,最初只是應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備山個,后來又用于拖拉機和工程機械?,F(xiàn)在,我國的液

11、壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進行自行設(shè)計,現(xiàn)已形成了系列,并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。我國的液壓技術(shù)在21世紀(jì)將獲得更快的發(fā)展。現(xiàn)在液壓傳動在組合機床傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)非常成熟,本設(shè)計就是液壓傳動在組合機床上應(yīng)用的一個實例。第一章液壓系統(tǒng)設(shè)計要求和工況分析1.1明確設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容:設(shè)計一套液壓系統(tǒng),系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是:工作夾緊工作臺快進工作臺工進工作臺快退工作臺松開。運動部件的重力為25000N??爝M、快退速度為5m/min,工進速度為1001200mm/min,最大行程為400mm,其中工進行程為180mm。最大切削力為18000N.采用平面導(dǎo)軌。夾緊缸的

12、行程為20mm,夾緊力為30000N,夾緊時間為1s.明確液壓系統(tǒng)的動作和性能要求,例如,執(zhí)行元件的運動方式、行程和速度范圍、負載條件、運動的平穩(wěn)性和精度、工作循環(huán)和動作周期、同步或聯(lián)鎖要求、工作可靠性要求等。明確液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境,例如,環(huán)境溫度、濕度塵埃、通風(fēng)情況、是否易燃、外界沖擊振動的情況及安裝空間的大小等。1.2工況分析首先根據(jù)已知條件,繪制運動部件的速度循環(huán)圖,如圖1所示。然后計算各階段的外負載并繪制負載圖。液壓缸所受外負載F 包括三種類型,即F=Fw +Ff +Fa式中F w _工作負載,對于金屬切削機床來說,即為沿活塞運動方向的切削力,在本例中F w 為18000N;F a _

13、運動部件速度變化時的慣性負載;F f _導(dǎo)軌摩擦阻力負載,啟動時為靜摩擦阻力,啟動后為動摩擦阻力,對于平導(dǎo)軌F f 可由下式求得F f f(G+FRn ;G_運動部件重力;F Rn _垂直于導(dǎo)軌的工作負載,事例中為零;f_導(dǎo)軌摩擦系數(shù),在本例中取靜摩擦系數(shù)為0.2,動力摩擦系數(shù)為0.1。則求得F f S =0.2 25000N=5000NF f a=0.1 25000N=2500N上式中F f S 為靜摩擦阻力,F f a 為動摩擦阻力。F a =g G tv 式中g(shù)_重力加速度;t_加速或減速時間,一般 t=0.010.5s; v_ t 時間內(nèi)的速度變化量。在本例中F a =8. 92500

14、0×6005. 05N=4230N根據(jù)上述計算結(jié)果,列出各工作階段所受的外負載見表1,并畫了如圖所示的負循環(huán)圖。 110220330246S(min速度循環(huán)圖 11022033040025009230負載循環(huán)圖S(min圖1工況圖表1負載表工作循環(huán)外負載F (N )工作循環(huán)外負載F (N )啟動、加速F=Ff S +Fa 9230工進F=Ff a+Fw 20500快進F=F fa2500快退F =F fa 2500第二章擬定液壓系統(tǒng)原理圖2.1液壓回路選擇(1)確定供油方式考慮到該機床在工作進給時負載較大,速度較低。而在快進、快退時負載較小,速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮,泵源系

15、統(tǒng)宜選用雙泵供油?,F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。(2)調(diào)速方式的選擇在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中,進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機床工作時對低速性能和速度負載特征都有一定要求的特點,決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點,并且調(diào)速閥裝在回油路上,具有承受負切削力的能力。(3)速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速度接回路,它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便,閥的安裝也比較容易,但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性,則可改用行程閥切換的速度換接回路。(4)夾緊回路的選擇用二位四通電磁閥來控制夾

16、緊、松開換向動作時,為了避免工作時突然失電而松開,應(yīng)采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力,所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥,用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。2.2液壓系統(tǒng)原理圖最后把所選擇的液壓回路組合起來,即可組合成圖2所示原理圖: 圖2液壓系統(tǒng)原理圖第三章液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件3.1液壓缸的主要尺寸的確定1工作壓力P 的確定:工作壓力P 可根據(jù)負載大小及機器的類型來初步?jīng)Q定,現(xiàn)取液壓缸工作壓力為3MPa.2計算液壓缸內(nèi)徑D 和活塞桿直徑d.有負載圖知最大負載F 為20500N,按表取p2為0.5MPa, 0.95,

17、考慮到快進、快退速度相等,取d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式中可得:D=9.9×102m將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=100mm;活塞桿直徑d,按d/D=0.7,活塞桿直徑=70mm.按工作要求夾緊力由兩個夾緊缸提供,考慮到夾緊力的穩(wěn)定,夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進給液壓缸的工作壓力,現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為2.5MPa,回油背壓力為零, 為0.95,可得D=m m 251096. 895. 0102514. 3150004 按照液壓缸和活塞桿的尺寸系列,取夾緊液壓缸的D 和d 分別為100mm 及70mm。按最底工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度可得下式A>min min v q

18、 =2235101005. 0cm cm 式中q min 是由產(chǎn)品樣本查得GE 系列調(diào)速閥AQF3-E10B 的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min.本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上,故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實際面積,即A=(2222224071044cm cm d D =×=可見上述不等式能滿足,液壓缸能達到所需低速。3計算在各工作階段液壓缸所需流量q (min/2. 19min /102. 19min /510744333222L m m v d =×=×××=快進快進q min /42. 9min /1042. 9min /

19、2. 11. 04433322L m m v D工進工進(min /20min /1020min /50701. 0443332222L m m v d D q =×=××=快退快退。qmin /42. 9min /1042. 9min /6010201. 04333322L m m v D 夾夾夾 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格1泵的工作壓力的確定:考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失,所以泵的工作壓力為p pp p 1式中P 液壓泵最大工作壓力_P P 執(zhí)行元件最大工作壓力_1_P 進油管路中的壓力損失,初算時簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa,復(fù)

20、雜系統(tǒng)取0.51.5MPa,本例取0.5MPa.p (MPaMPa p p p 5. 35. 031=+=+=上述計算所得的p p 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力,考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力。另外考慮到一定的貯備量,并確保泵的壽命,因此選泵的額定壓力p n 應(yīng)滿足p n (6. 125. 1P p 。中低壓系統(tǒng)取小值,高壓系統(tǒng)取大值。在本例中P n =1.25Pp =4.4MPa。2泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為q p K(maxqL 式中q p _液壓泵的最大流量;(max q _同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作,尚須加溢流閥的最小溢流量23L/mi

21、n;K L _系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取K L =1.11.3,現(xiàn)取K L =1.2q p =K(max qL =1.2 20L/min=24L/min3選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的p p 和q p 再查閱有關(guān)手冊,現(xiàn)選用YBX16限壓式變量葉片泵,該泵的基本參數(shù)為:每轉(zhuǎn)排量q v =16mL/r,泵的額定壓力p n =6.3MPa,電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min,容積效率v =0.85,總效率 =0.7。3.3液壓閥的選擇本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE 系列的閥。方案1:控制液壓缸部分選用力士樂系統(tǒng)的閥,其夾緊部分選用疊加閥。方案2:均選用GE 系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖,按通過各元件

22、的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選用的液壓元件如表2:表2液壓元件明細表序號元件名稱方案一方案二通過流量(L/min)1濾油器XU BS 2×100XU BS 2×100242液壓泵YBX 16YBX 16243壓力表開關(guān)K H6KF3EA10B 4三位四通換向閥4WE6E50/OAG2434EF3B E10B205二位三通換向閥3WE6A50/OAG2423EF3B E10B206單向調(diào)速閥2FRM520/6AQF3E10B 207減壓閥J FC10D P 1JF3E10B 9.48壓力表開關(guān)4K F10D 1與3共用9單向閥A F10D D/DP1AF3EA10B 9.

23、410二位四通換向閥24DF3B E10B B 24EF3E10B 9.411壓力繼電器DP 163BDP 163B9.412單向節(jié)流閥LA F10D B 1ALF E10B 9.4第四章液壓系統(tǒng)的驗算已知該液壓系統(tǒng)中進、回油管的內(nèi)徑均為12mm, 各段管道的長度分別為:AB=0.3m,AC=1.7,DE=2m。選用LHL32液壓油,考慮到油的最低溫度為15,查得15時該液壓油的運動粘度v=150cst=1.52/s,油的密度 =920kg/m3.4.1壓力損失的驗算1作進給時進油路壓力損失。運動部件工進給時的最大速度為1.2m/min,進給時的最大流量為9.42L/min,則液壓油在管內(nèi)流速

24、v 1為v 1=24d q=232. 114. 31042. 94 cm/min=8330cm/min=139cm/s管道流動雷諾數(shù)Re 1為Re 1=vdv 1=111Re 12300,可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù)1 =1Re 75=11175=0.68。進油管道BC 的沿程壓力損失1_1 =22v d l =0.68×(2_102. 13. 07. 1×+×239. 19202 Pa=0.1×106Pa 查的換向閥4WE6W50/AG24的壓力損失21 =0.05×106Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失,則進油

25、路總壓力損失為11 =1_1 +21=(0.1×106+0.05×106Pa=0.15×106Pa 2工作進給時回油路的壓力損失。憂郁選用活塞桿液壓缸,且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一,則回油管道的流量為進油管道的二分之一,則v 2=21v =69.5cm/sRe 2=v d v 2=5. 12. 15. 69 =55.52 =2Re 75=75/55.5=1.39回油管道的沿程壓力損失1_2 為:1_2 =22v d l =1.39×2_102. 12 ×2695. 09202 Pa=0.05×106Pa 查產(chǎn)品

26、樣本知換向閥3WE6A50/AG24的壓力損失2_2=0.025×106Pa, 換向閥4WE6E50/AG24的壓力損失3_2=0.025×106Pa, 調(diào)速閥2FRM520/6的壓力損失4_2=0.5×106Pa?;赜吐房倝毫p失為2為2=1_2 +2_2+3_2+4_2=(0.05+0.025+0.025+0.5)×106=0.6×106Pa3量泵出口處的壓力p pp p =122/A A F om +1 =(4_64_1054. 78106. 01005. 4095. 0/21500 +0.15×106Pa =3.2×

27、106Pa4進時的壓力損失??爝M時液壓缸為差動連接,自匯流點A 至液壓缸進油口C 之間的管路AC 中,流量為液壓泵出口流量出口流量的兩倍即40L/min,AC段管道的沿程壓力損失1_1為v 1=24d q=s cm s cm /590/602. 114. 31040423Re 1=4725. 12. 15901 v d v 159. 047275 Re 7511 Pa P pv d l P 622111036. 0a 29. 5900102. 17. 1159. 02 同樣可求管道AB 段及AD 段的沿程壓力損失21 和31為v 2=24d q=602. 114. 31020423cm/s=2

28、95cm/sRe 2=v d v 2=5. 12. 1295 =2362 =2Re 75=0.3221 =0.32×2_102. 13. 0 ×295. 29202 Pa=0.032×106Pa 31=0.32×2_102. 17. 1 ×295. 29202Pa=0.181×106Pa 查產(chǎn)品樣品知,流經(jīng)各閥的局部壓力損失為:4EW6E50/AG24的壓力損失12 =0.17×106Pa3EW6A50/AG24的壓力損失22 =0.17×106Pa據(jù)分析在差動連接中,泵的出口壓力p p 為p p =21_1 +2

29、1 +31+1_2 +2_2+amA F2=1.93×106Pa快退時壓力損失經(jīng)驗算從略。上述驗算表明,無需修改原設(shè)計。4.2系統(tǒng)溫升的驗算在整個工作循環(huán)中,工進階段所占的時間最長,為了簡化計算,主要考慮工進時的發(fā)熱量,一般情況下,工進速度大時發(fā)熱量較大,由于限壓式變量泵在流量不同時,效率相差極大,所以分別計算最大、最小時的發(fā)熱量,然后加以比較,取數(shù)值大著進行分析。當(dāng)v=10cm/min時q=4D 2v=0.785×103m 3/min=0.785L/min此時泵的效率為0.1,泵的出口壓力位3.2MPa,則有P 輸入=1. 060785. 02. 3 KW=0.42KWP 輸出=Fv =20500×6010×10

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