液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)鉆唐專用機(jī)床

1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)學(xué)號(hào) 姓名 年級(jí)專業(yè) 指導(dǎo)教師： 2012年6月內(nèi)容：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 1份 頁(yè) 液壓系統(tǒng)原理圖 1張目錄第一章課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1一、課程設(shè)計(jì)題目1二、 課程設(shè)計(jì)的目的和要求1三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和教師參數(shù)（各人所取參數(shù)應(yīng)有不同）1四、 設(shè)計(jì)參考資料1五、課程設(shè)計(jì)任務(wù)2六、工作進(jìn)度計(jì)劃2第二章負(fù)載分析3一、工作負(fù)載3二、慣性負(fù)載3三、阻力負(fù)載、3四、液壓缸各階段負(fù)載4第三章負(fù)載圖和速度圖的繪制5一、負(fù)載圖5二、速度圖5第四章液壓缸主要參數(shù)的確定7一、工作壓力P1的確定7二、液壓缸的選型7三、液壓缸的主要尺寸確定8四、主液壓缸參數(shù)圖10第五章液壓系統(tǒng)圖的擬定12一、液壓回路的選擇1

2、2二、液壓回路的綜合17第六章液壓元件的選擇19一、液壓泵19二、閥類元件及輔助元件21三、油管23四、油箱24第七章液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算25一、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失25二、油液溫升計(jì)算27第八章設(shè)計(jì)參考資料29第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期 液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)6授課班號(hào)138101/2 專業(yè)年級(jí) 2009機(jī)自 指導(dǎo)教師 學(xué)號(hào)姓名 1. 課程設(shè)計(jì)題目6設(shè)計(jì)一鉆堂專用機(jī)床，加工的工作循環(huán)是工件定位、夾緊動(dòng)力頭快進(jìn)工進(jìn)快退工件松開(kāi)、拔銷。2. 課程設(shè)計(jì)的目的和要求通過(guò)設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，使學(xué)生獲得獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，分析思考能力，全面了解液壓系統(tǒng)的組成原理。明

3、確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；分析工況確定主要參數(shù)；擬訂液壓系統(tǒng)草圖；選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能。3. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和教師參數(shù)（各人所取參數(shù)應(yīng)有不同）定位夾緊時(shí)需流量20L/min，壓力1MPa，加工時(shí)最大切削力（軸向）為20*103N，動(dòng)力頭自重30*103N，工作進(jìn)給要求能在20120mm/min內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，快進(jìn)、快退的速度均為6m/min，動(dòng)力頭最大行程為400mm，工進(jìn)行程100mm，為使工作方便希望動(dòng)力頭可以手動(dòng)調(diào)整進(jìn)退動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌。fj=0.2，fd=0.1。4. 設(shè)計(jì)參考資料（包括課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、應(yīng)用軟件等）l 章宏甲 液壓傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.1l 章宏甲液壓與

4、氣壓傳動(dòng)機(jī)械工業(yè)出版社 2005.4l 黎啟柏 液壓元件手冊(cè)冶金工業(yè)出版社 2002.8l 榆次液壓有限公司 榆次液壓產(chǎn)品 2002.3 5.課程設(shè)計(jì)任務(wù) 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；分析工況確定主要參數(shù)；擬訂液壓系統(tǒng)草圖；選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能。5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（或報(bào)告）分析工況確定主要參數(shù)；擬訂液壓系統(tǒng)草圖；選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能。5.2技術(shù)附件（圖紙、源程序、測(cè)量記錄、硬件制作） 5.3圖樣、字?jǐn)?shù)要求系統(tǒng)圖一張（3號(hào)圖），設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（20003000字）。6. 工作進(jìn)度計(jì)劃起止日期工作安排完成情況12分析工況確定主要參數(shù)34擬訂液壓系統(tǒng)草圖56選擇液壓元件；驗(yàn)算系統(tǒng)性能7答辯，交卷第二

5、章 負(fù)載分析一、工作負(fù)載由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，鉆鏜專用機(jī)床工作負(fù)載為加工時(shí)最大切削力（軸向），為Ft=20000N。二、慣性負(fù)載 公式： 代入數(shù)據(jù)得三、阻力負(fù)載由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，靜摩擦系數(shù)為Fj=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為Fd=0.1.所以可得 靜摩擦力 動(dòng)摩擦力四、液壓缸各階段負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值F推力起動(dòng)F=Ffs60006666.7加速F=Ffd+Fm4530.65034快進(jìn)F=Ffd30003333.3工進(jìn)F=Ffd+Ft2300025555.6快退F=Ffd30003333.3注：1、液壓缸機(jī)械效率取=0.9。.2、不考慮動(dòng)力滑臺(tái)顛覆力矩的作用第三章 負(fù)載圖和速度圖的繪制一、負(fù)載圖負(fù)載圖按上

6、表數(shù)值繪制,如下圖（1）所示。圖（1） 負(fù)載圖二、速度圖由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知：快進(jìn)v1=6m/min，工進(jìn)v2=20120mm/min，快退v3=6m/min?？爝M(jìn)行程L1=300mm，工進(jìn)行程L2=100mm，快退行程 L3=L1+L2=400mm。按已知數(shù)值繪制速度圖，如下圖（2）所示。圖（2） 速度圖第四章 液壓缸主要參數(shù)的確定一、工作壓力P1的確定工作壓力P1可以根據(jù)負(fù)載的大小以及主機(jī)的類型來(lái)初步確定。由表11-2和11-3可知，鉆鏜專用機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載為25555.6N時(shí)取P1=4MPa。表11-1 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工

7、作壓力/MPa<0.811.522.533445表11-3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032 二、液壓缸的選型鑒于動(dòng)力頭要求快進(jìn)、快退速度相等，這里液壓缸可以選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。三、液壓缸的主要尺寸確定1、進(jìn)給油缸因?yàn)橐簤焊走x用單桿式的，所以液壓缸無(wú)桿腔工作面積A1應(yīng)為有桿腔工作面積A2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系。在工作時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓P2，以防突然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)

8、手冊(cè)中推薦數(shù)值，可取P2=0.8MPa?？爝M(jìn)時(shí)雖然作差動(dòng)連接，但由于油管中有壓降存在，有桿無(wú)桿腔壓力必須大于有桿腔，估算時(shí)可取=0.5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中是有背壓的，這時(shí)候P2按0.6MPa估算。則 則活塞直徑 按GB/T-2001取標(biāo)準(zhǔn)值得。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積：無(wú)桿腔： 有桿腔： 實(shí)際工作壓力為：，即選取工作壓力4MPa滿足要求。經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。主液壓缸參數(shù)圖根據(jù)上述D與d的值，可以估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率，如下表所示：工況推力回油腔壓力 P2/MPa進(jìn)油腔壓力 P1/MPa輸入流量 q/L/min輸入功率P/kw計(jì)算公式快進(jìn)差動(dòng)起

9、動(dòng)6666.701.73/加速 52341.83/恒速3333.31.3923.10.535工進(jìn)25555.60.83.660.390.024 快退起動(dòng)6666.701.67/加速 52340.62.44/恒速3333.32.01240.8 2、定位、夾緊油缸由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，液壓系統(tǒng)由一個(gè)定位油缸和夾緊油缸完成定位和夾緊動(dòng)作，工作壓力為1MPa，定位夾緊時(shí)流量20L/min。因?yàn)樵O(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)未提供夾緊完成時(shí)間和行程等信息，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取定位夾緊1S內(nèi)完成且行程均為50mm。所以v夾=3m/min .從安全角度考慮，取從有桿腔進(jìn)油進(jìn)行計(jì)算：由公式 d=0.707D可得 D=130.33mm d=

10、92.14mm當(dāng)按GB/T2348-2001將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=125mm d=90mm第五章 液壓系統(tǒng)圖的擬定一、液壓回路的選擇1、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(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為61；其相應(yīng)的時(shí)間之比:這表明在一個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)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(lái)看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用雙聯(lián)葉片泵作為油源。如下圖所示：2.調(diào)速回路的選擇：由于鉆鏜類專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性

11、能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，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(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)載切削力的能力。如下圖所示：3、夾緊回路的選擇采用二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開(kāi)換向動(dòng)作。為實(shí)現(xiàn)夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬間下降時(shí)仍然保持夾緊力，接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。為了達(dá)到定位、夾緊時(shí)的工作壓力和保持夾緊力的穩(wěn)定，在該回路中裝有減壓閥。4、定位液壓缸與夾緊缸的順序動(dòng)作回路選擇定位液壓缸和夾緊液壓缸之間的動(dòng)作順序采用順序閥來(lái)完成，并采用壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)啟動(dòng)主液壓缸工作。如下圖所示：5、速度換接方式的選擇本設(shè)計(jì)采用

12、電磁閥速度換接方式，他的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程方便，閥的安裝也容易。6、 雙泵的卸荷回路：7. 快速運(yùn)動(dòng)回路 采用差動(dòng)連接和雙泵供油方式。二、液壓回路的綜合最后將所選擇的液壓回路組合起來(lái)，既得液壓系統(tǒng)原理圖。1、 為了保證定位、夾緊油缸可靠的工作，在進(jìn)油路上加一個(gè)減壓閥7，保證可靠的夾緊。2、 為了防止主油路壓力波動(dòng)時(shí)，減壓閥7后的油液倒流，在減壓閥7前增加一個(gè)單向閥8。3、 為保證定位液壓缸和夾緊液壓缸之間的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，所以在回油路上增加一個(gè)節(jié)流閥。4、 為了防止動(dòng)力頭將孔鉆通后突然前沖，在進(jìn)給液壓缸的回油路上增加一單向閥，起被壓作用。5、 將雙泵的卸荷回路改為由先導(dǎo)溢流閥和電磁換向閥（

13、電磁換向閥接先導(dǎo)溢流閥的遠(yuǎn)控口）組成的卸荷回路。經(jīng)過(guò)上述的完善、改進(jìn)，整理后的液壓系統(tǒng)如下：第六章 液壓元件的選擇一、液壓泵1、泵的工作壓力的確定 Pp液壓泵最大工作壓力；P1執(zhí)行元件最大工作壓力； 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.20.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.51.5MPa，本設(shè)計(jì)取0.5MPa。 液壓缸在整個(gè)工作過(guò)程中最大工作壓力為3.66MPa,進(jìn)油路中壓力損失為0.5MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最高壓力0.5MPa。則小流量泵的最大工作壓力為 大流量泵是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油的，又因?yàn)榭焱藭r(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取快進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，剛大

14、流量泵的最高工作壓力為2、泵的流量確定兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為24L/min（進(jìn)給液壓缸參數(shù)圖），若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，剛兩個(gè)泵的總流量為。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.39L/min，由小流量泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為3.5L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R12-6/26型的雙聯(lián)葉片泵，其小泵和大泵的排量分別為6ml/r和26mL/r，若取液壓泵的容積效率為，剛當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為由于液壓缸在快退時(shí)輸入的功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為2.01MPa、

15、流量為27.07L/min。取泵的總效率為，剛液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T9616-1999,查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為轉(zhuǎn)速。 二、閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可以選出這些液壓元件及規(guī)格見(jiàn)下表。序號(hào)元件名稱額定流量L/min額定壓力MPa額定壓降/MPa型號(hào)、規(guī)格生產(chǎn)廠家1濾油器6316<0.02XU-63×80-J無(wú)錫液壓件廠2型雙聯(lián)葉片泵(6+26)16/14_PV2R12-6/263先導(dǎo)溢流閥6316YF3-E10B上海高行液壓件廠4單向閥6316<0.2

16、AF3-E10B上海高行液壓件廠5先導(dǎo)溢流閥6316YF3-E10B上海高行液壓件廠6電磁換向閥6316<0.5DSG-01-3C2A-D2450榆次油研液壓有限公司7減壓閥6316<0.2DR10DP2-40/150北京華德液壓件廠8單向閥6316<0.2AF3-E10B上海高行液壓件廠9二位四通閥6316<0.5DSG-01-3C2A-D24-50榆次油研液壓有限公司10單向順序閥6316<0.2AXF3-E10B11壓力繼電器-10HED1kA/10天津液壓件廠12調(diào)速閥4016/14QF3-E-6CB南通液壓件廠13單向閥6316<0.2AF3-E1

17、0B生產(chǎn)廠家14二位五通電磁換向閥6316<0.5DSG-01-3C2A-D24-50無(wú)錫液壓件廠15二位三通電磁換向閥6316<0.5DSG-01-3C2A-D24-50榆次油研液壓有限公司16節(jié)流閥2510016.5<0.2MK6G1.2杭州精工液壓有限公司17電磁換向閥6316<0.5DSG-01-3C2A-D2450榆次油研液壓有限公司（三）油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管剛按輸入、排出的最大流量計(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，所以要重新計(jì)算如下表所示。表中數(shù)值說(shuō)明，液壓缸快進(jìn)、快退速度與

18、設(shè)計(jì)要求相近。這表明所選液壓泵的型號(hào)、規(guī)格是適宜的。表6液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量排出流量運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)上表數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/min時(shí)，算得與液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的油管內(nèi)徑分別為 這兩根油管都按GB/T2351-2005選用外徑ø18mm、內(nèi)徑ø15mm的無(wú)縫鋼管。四、油箱液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來(lái)確定。當(dāng)取7倍時(shí)，算的其容積為V=7*27.1L=189.7L。按GB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值容量為250L的油箱。第七章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算一、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損

19、失無(wú)法全面計(jì)算，故只能估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對(duì)于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。1、快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，進(jìn)油路上油液通過(guò)單向閥4的流量是27.1L/min，通過(guò)換向閥14的流量為27.1L/min,然后與液壓缸有桿腔回油匯合，以43.9L/min進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為：回油路上，液壓缸中有桿腔中的油液通過(guò)換向閥16的流量都是22.4 L/min，然后與液壓泵的供油合并，流入無(wú)桿腔。由此可以計(jì)算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力P2與無(wú)桿腔壓力P1之差：此值小于原估計(jì)值0.5MPa，所以是偏安全的。2、工進(jìn)工