液壓系統(tǒng)課程設(shè)計

1、測控技術(shù)基礎(chǔ)之液壓傳動與控制課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計半自動液壓專用銃床液壓系統(tǒng)設(shè)計姓名：變I專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：u|學(xué)號：2010105126指導(dǎo)教師：譚宗柒2013年6月6日至2013年6月27日半自動液壓專用銃床液壓系統(tǒng)設(shè)計1 .設(shè)計要求設(shè)計一臺用成型銃刀在加工件上加工由成型面的液壓專用銃床，工作循環(huán)：手工上料一一自動夾緊一一工作臺快進一一銃削進給一一工作臺快退一一夾具松開一一手工卸料。2 .設(shè)計參數(shù)工作臺液壓缸負(fù)載力(KN：Fl=2.8夾緊液壓缸負(fù)載力(KN):Fc=4.8工作臺液壓缸移動件重力(KN)：G=2.8夾緊液壓缸負(fù)移動件重力(N):G=35

2、c工作臺快進、快退速度(m/min):丫=乂=45夾緊液壓缸行程(mm：Lc=i0工作臺工進速度(mm/min):V_45夾緊液壓缸運動時間(S):tc-12=45c=l工作臺液壓缸快進行程(mm：L1=350導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：以s=0.2工作臺液壓缸工進行程(mrm:L2=85導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)：ud=0.1工作臺啟動時間(S):t=0.5液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計一般包括以下內(nèi)容：1、液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計基本內(nèi)容：(1)明確設(shè)計要求進行工況分析；(2)確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3)擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4)計算和選擇液壓件；(5)驗算液壓系統(tǒng)性能；(6)編制技術(shù)文件。學(xué)生應(yīng)完成的工作量：(打印稿

3、和電子版各1份)(1)液壓系統(tǒng)原理圖1張；(2)設(shè)計計算說明書1份。(字?jǐn)?shù)：25003000。)設(shè)計內(nèi)容1 .負(fù)載與運動分析1.1 工作負(fù)載1)夾緊缸工作負(fù)載：FFG4800350.14803.5NlCCd由于夾緊缸的工作對于系統(tǒng)的整體操作的影響不是很高，所以在系統(tǒng)的設(shè)計計算中把夾緊缸的工作過程簡化為全程的勻速直線運動，所以不考慮夾緊缸的慣性負(fù)載等一些其他的因素。2)工作臺液壓缸工作負(fù)載極為切削阻力FL=2.8KNo1.2 摩擦負(fù)載摩擦負(fù)載即為與軌的摩擦阻力:(1)靜摩擦阻屋sG0.22800560N(2)動摩擦阻力FG0.12800280Nfdd1.3 負(fù)載圖與速度圖的繪制快進t_L14.6

4、7s1 viL985LL35085L乂t_L113.33s快退t-25.8s2 v45/603v4.5103/6023假設(shè)液壓缸的機械效率09,得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表cm1.1 所示。工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力FF;N/0cm啟動FFfs560622.2加速FFfdF290322.2快進FFfd280311.1工進FFfdF2800+2803422.2反向啟動FFfs560622.2加速FFfdF290322.2快退FFfd280311.1根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運動時間，即可繪出負(fù)載循環(huán)圖F-t和速度循環(huán)圖。如圖1所示。100NKF1005050t/sv

5、iSm 02 .液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定液壓缸的選定1)夾緊缸根據(jù)負(fù)載選擇液壓缸的執(zhí)行壓力p=1MPa78.18mmA晟等4.8103m2D產(chǎn)?4.8103根據(jù)4中表2-4(GBT2348-80),D取100mm根據(jù)穩(wěn)定性校核L/gv10時，液壓缸能滿足穩(wěn)定性條件，L=10mm,這里取d=40mmC液壓缸的有效作用面積：有桿腔：A'(D2d2)/46.59103m21無桿腔：A2D2/47.85103m2此時實際工作壓力為：p1MPa,所以選取工作壓力1MPal是要求。A'22）工作臺液壓缸所設(shè)計的動力滑臺在工進時負(fù)載最大，初選液壓缸的工作壓力P=4MPa.i鑒于動力滑臺快進和快

6、退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸（A=2A）,快進時液壓缸差動連接。工進時為防止車銃時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖 12現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，選定背壓為 p 0.8MPa,而液壓缸快退時背 2壓取0.5Mpa由式pA p A F得 1 12 20Ai3422.29.51 10-4m2p10.8(4 ) 106則活塞直徑D:4Ai49.5110434.81mml3.14參考表2.4及表2.5,d0.71D0.7134.8124.72mm,取標(biāo)準(zhǔn)值得D32mm,d22mm。由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積:無桿腔:有桿腔:A- D2 - 0.014432 8.A24 D2O%21

7、0 4 m240.0322 0.02224.24 10 4m23）液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率1)夾緊缸(A6.59103m2,a'7.85103m2)回油路背壓為0.5Mpa12Av7.8510夾緊時：q''3101037.85mL/s22c1P'p'q'73Wp'Fl0.93MPa,2222a'放松時：q'A'v6.59103101036.59mL/s11c1pd-c2A'2G A p'A16.5930ft 31.1MPa, P2p1'q'171W2）工作臺液壓缸p;有桿腔

8、回油, 1p1;無桿腔回油,壓力為壓力為快進時，液壓缸無桿腔進油，壓力為快退時，液壓缸有桿腔進油，壓力為由于液壓缸是差動連接，回油口到進油口之間的壓力損失取p 0.5MPa?？焱藭r，回油路的背壓取0.5MPa,即p0.5MPa。2際工作壓力為：p4MPa,即選取工作壓力4MP0S是要求Ai3 .液壓系統(tǒng)圖的擬定3.1 選擇基本回路1）選擇調(diào)速回路由可知這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進口節(jié)流調(diào)速回路。為防止孔鉆通時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，在液壓缸的回路上加背壓閥。2）供油方式從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進、快退行

9、程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液，其相應(yīng)的時間之比tt3汽2（67.9）/166.670.083。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作，從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。同時選用一定量泵作為夾緊缸油源。3）選擇快速運動和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運動回路實現(xiàn)快速運動?？紤]到從工進轉(zhuǎn)快進快退時回路流量較大，故選用換向時間可調(diào)的電液換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位五通電液換向閥。4）選擇速度換向回路由于本系統(tǒng)滑臺由快進轉(zhuǎn)為工進時，

10、速度變化大，為減少速度換向時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換向回路。5）選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥確定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖為卸荷，但功率損失較小，故可不許再設(shè)卸荷回路。3.2 組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖。4 .液壓元件的選擇4.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率1)計算工作液壓缸的泵(1)計算液壓泵的最大工作壓力工作臺液壓缸在工進時工作壓力最大，最大工作壓

11、力p1=MPa如在調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進油路上的總壓力損失三？p=1MPa則限壓式變量泵的最高工作壓力估算為：ppp3.6614.66MPamax1(2)計算液壓泵的流量由表2.6可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為q=642mL/s,按10%勺泄露來計算那么泵的總流量為：qKAA1.174.542.41043.560m3/s224.5mL/s13.4L/minv12而工進時調(diào)速閥的穩(wěn)定流量是4.69mL/s,所以泵的穩(wěn)定輸出流量不得小于工進時的流量。(3)確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取YBN-40Ml限壓式變量泵，額定轉(zhuǎn)速1450m/min,最大流量

12、為58L/min,液壓泵總效率0.72，調(diào)壓p范圍在26.3MPa,滿足要求。2)計算夾緊液壓缸的泵(1)計算液壓泵的最大工作壓力由以上計算可知，夾緊液壓缸在夾緊時工作壓力最大，夾緊缸最大壓力p2'=0.95MPa。選取進油路上的總壓力損失三？p=0.4MPa,則限壓式變量泵的最高工作壓力估算為：ppp0.930.41.13MPamax2(2)計算液壓泵的流量由以上計算可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為q250.3mL/s，按10%的泄露來計算那么泵的總流量為：V50.3qK21.155.3mL/s3.32L/minmaxT1(3)確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最

13、后確定選取YB14型葉片泵,額定轉(zhuǎn)速1450r/min,容積效率v0.8,額定流量為4.64L/min,滿足要求。3)電動機功率的確定把上述兩液壓泵雙聯(lián)由電動機一起帶動，則工作液壓缸在快退時輸入功率最大,取進油路上的壓力損失為0.5Mpa,則液壓泵車出壓力為1.53Mpa,又工作液壓泵總效率0.72,這是液壓泵的驅(qū)動電動機的功率為：pP1.53誣31.33KW0.72p根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用電動機Y90L-4型異步電動機，其額定功率為1.5kW,額定車速為1400r/min,YB4型葉片泵輸出流量為4.48L/min,仍1能滿足系統(tǒng)要求。4.2確定其他元件及輔件(1)確定閥類元件及輔件根

14、據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表所式。其中，溢流閥9按泵的額定流量選取，調(diào)速閥5選用Q-6B型，其最小穩(wěn)定流量為0.03L/min，小于本系統(tǒng)工進時的流量0.5L/min。表4.1液壓元件規(guī)格及型號序號元件名稱通過的最大流量q/L/minq見格型號/L/minp/MPa額定流量p/MPa額定壓力*我定壓降1限壓式變量泵-YB-40Mn-nn-6.3-2液控順序閥28.1XY-63B636.30.33三位五通電液換向閥7035DYF3-C10B806.30.34單向閥70I100B1006.30.25調(diào)速閥<1QF3-E6aB

15、6.36.3-6換向閥30.84SED2080-7單向閥29.3I100B1006.30.28背壓閥<1B10B106.3-9溢流閥5.1Y10B106.3-10單向閥27.9I100B1006.30.211濾油器36.6XU-80X200806.30.0212壓力表開關(guān)-k-6B-13單向閥70I100B1006.30.214壓力繼電器-PF-D8L-15葉片泵-YB416.04.8-5.液壓系統(tǒng)的性能驗算5.1 驗算系統(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。 定管道內(nèi)液體的流動狀態(tài)，然后計算各種工況下總的壓力損失 l=2m,油液的運動粘度取v 1 10 4m2/

16、s,油液的密度取估算時,選確現(xiàn)取進回油管長0.9174 103 kg/m3(1)判斷流動狀態(tài)在快進、工進和快退三種工況下，進、回油管路中所通過的流量以快退時回油流量q2=70L/min為最大，此時，油液流動的雷諾數(shù)R vd Jq.e v dv4 70 1036020 10 3 110 4也為最大，因為最大的雷諾數(shù)小于臨界雷 7 43諾數(shù)(2000),故可推出：各工況下的進、回油路中的油液的流動狀態(tài)全為層流。(2)計算系統(tǒng)壓力損失將層流流動狀態(tài)沿程阻力系數(shù)75邈_dv和油液在管道內(nèi)流速R4qv同時帶入沿程壓力損失計算公式d*2pd2475vl4750.917410311042p1在管道結(jié)構(gòu)尚未確

17、定的情況下，管道的局部壓力損失p常按下式作經(jīng)驗計算p0.1p各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計算1pp(-q) 3.14 (20 10 3)4"”可見，沿程壓力損失的大小與流量成正比，這是由層流流動所決定的。,其中的vnqnpn由產(chǎn)品樣本查出。qn和q數(shù)值由表8和表9列出滑臺在快進、工進和快退工況下的壓力損失計算如下：5.1.1 快進滑臺快進時，液壓缸通過電液換向閥差動連接，在進油路上，油液通過單向閥10、電液換向閥2,然后與液壓缸有桿腔的回油回合通過行程閥3進入無桿腔在進油路上，壓力損失分別為p0.5478108q0.547810862.3103106MPa0.05688

18、MPaii”60p0.1p0.10.05688MPa0.005688MPaili,27.93362.3P0.2()20.3()20.3()2MPa0.1647MPavi100100100ppp(0.056880.0056880.1647)MPa0.2273MPaliivi在回路上，壓力損失分別為293103p0.5478108q0.5478108106MPa0.02675MPalo600.1p0.10.02675MPa0.002675MPalopvo°c,29.329.362.30.3()20.2()20.3()2MPa0.1596MPa100100100pppp(0.026750.

19、0026750.1594)MPa0.1888MPaoloovo將回油路上的壓力損失折算到進油路上去，使得出差動連接運動時的總的壓力損失p0.22730.1888447MPa0.316MPa955.1.2 工進滑臺工進時，在進油路上，油液通過電液換向閥2、調(diào)速閥4進入液壓缸無桿腔，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa在回油路上，油¥通過電液換向閥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0.6MPa,若忽略管路的沿程壓力損失和局部壓力損失，則在進油路上總的壓力損失為0.240.2427.9pp0.3()20.60.3()2MPa0.66MPai

20、vo100100該值即為液壓缸的回油腔壓力p20.66MPa,可見此值與初算時參考表4選取的背壓基本相符按表7的公式重新計算液壓缸的工作壓力piFpA1316290.6610644.7104,02-2-95104106MPa3.99MPa1此略高于表7數(shù)值考略到壓力繼電器的可靠動作要求壓差力為p0.5MPa,則小流量泵的工作壓epppp3.990.50.54.99MPapl1ie此值與估算值基本相符，是調(diào)整溢流閥10的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。5.1.3 快退滑臺快退時，在進油路上，油液通過單向閥10、電液換向閥2進入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱。

21、在進油路上總的壓力損失為27.933p0.2()20.3()2MPa0.048MPavi100100此值遠(yuǎn)小于估算值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路上總的壓力損失為707070pp0.2()20.3()20.2()2MPa0.343MPa0vo100100100此值與表7的數(shù)值基本相符，故不必重算。大流量泵的工作壓力為ppp1.430.0481.48MPap21i此值是調(diào)整液控順序閥7在調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。5.2 驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升由于工進在整個工作循環(huán)中占96%所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進工況來計算。在工進時，大流量泵經(jīng)液控順序閥序閥的壓力損失7卸荷，其出口壓力即為油液通

22、過液控順p p p ()22n qn27.90.3()20.0588MPa63液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率ppp1qp1p2Pqp2r5.110327.91034.991060.0588106600.860W564.4W27.7W液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的有效功率pFv314480.88103We2由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為H p p (564.4 27.7)Wr e536.7W按式T巳計算工進時系統(tǒng)中的油液溫升，即KA15oC635.70.065K3,V70.065153.2202'其中傳熱系數(shù)K15W/(m2oC)o設(shè)環(huán)境溫度T25oC,則熱平衡溫度為2T

23、TT2515T55oC121油溫在允許范圍內(nèi)，郵箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。i234567891011121314雙聯(lián)葉片泵三位五通電液換向閥行程閥調(diào)速閥單向閥單向閥液控順序閥背壓閥溢流閥單向閥濾油器壓力表開關(guān)單向閥壓力繼電器結(jié)論經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了，在沒有做這個課程設(shè)計以前覺得這個課程設(shè)計只是對這三年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。這次設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非