組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓課程設(shè)計

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計（論文）題 目： 組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 鄧世威 學(xué) 號：200910601016 所在院(系)： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 09級機制一班 指 導(dǎo) 教 師： 張 勇 職稱： 副教授 二一二 年 六 月 十五 日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書題目組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計1、課程設(shè)計的目的學(xué)生在完成液壓傳動與控制課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的液壓基本知識，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨立完成液壓回路設(shè)計任務(wù)；從而使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計的過程中，強化對液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中的各自作用。能夠

2、對學(xué)生起到加深液壓傳動理論的掌握和強化實際運用能力的鍛煉。2、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）設(shè)計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料自動夾緊工作臺快進銑削進給工作臺快退夾具松開手工卸料。系統(tǒng)參數(shù)如附表序號A列數(shù)據(jù)。題號（）完成設(shè)計計算，擬定系統(tǒng)方案圖，確定各液壓元件的型號及尺寸，設(shè)計液壓缸。3、主要參考文獻1 章宏甲主編，液壓與氣壓傳動，機械工業(yè)出版社出版 2007.12路甬祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊.北京.機械工業(yè)出版社.20023雷天覺主編.液壓工程手冊.北京.機械工業(yè)出版社.19904、課程設(shè)計工作進度計劃 內(nèi)容學(xué)時明確機床對液

3、壓系統(tǒng)的要求，進行工作過程分析4初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進行工況分析和負載圖的編制14確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖4確定液壓制造元件的類型并選擇相應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置4液壓系統(tǒng)的性能驗算2液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，制圖及編制技術(shù)文件12合計1周指導(dǎo)教師（簽字）日期 年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。摘 要目前，液壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在機械、建筑、航空等領(lǐng)域中，成為一種新型的動力源。由于液壓元件的制造精度越來越高，再配合電信號的控制，使液壓系統(tǒng)在換向方面可以達到較高的頻率。不管是在重型機械和精密設(shè)備上都能滿足要求。液壓系統(tǒng)本身有較

4、多的優(yōu)點，比如：在同等的體積下，液壓裝置產(chǎn)生的動力更大；由于它的質(zhì)量和慣性小、反映快，使液壓裝置工作比較平穩(wěn)；能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，特別是在運動中進行調(diào)速；液壓裝置自身能實現(xiàn)過載保護；實現(xiàn)直線運動遠比機械傳動簡單。但是液壓傳動對溫度的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度下工作。液壓系統(tǒng)應(yīng)用在機床上，實現(xiàn)對工作臺和夾緊工件的循環(huán)控制起著重要的作用。對銑削類組合機床，運用液壓來控制運動循環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間小，而且能滿足較大的切削負載要求。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，組合機床，運用Abstract At present, the hydraulic system are widely used in mach

5、inery, construction, aviation, etc, become a kind of new type of power supply. Because the manufacturing precision of the hydraulic element more and more high, combined with electrical signal control, hydraulic system in the reversing of the higher frequency. Whether in heavy machinery and precision

6、 equipment can meet the requirements. Hydraulic system itself has more advantages, such as: in the same volume, hydraulic device the power generated larger; Because of its quality and the inertia small, reflecting the quickly, make hydraulic equipment work smoothly; Can realize stepless speed regula

7、tion, especially in the movement speed; Hydraulic device itself can realize overload protection; Realize the linear motion than simple mechanical transmission. But hydraulic transmission is more sensitive to temperature changes, not in very high or very low temperatures. Hydraulic system used in the

8、 machine, and to realize the clamping workpiece table and the cycle control play an important role. Of milling class combination machine tools, using hydraulic pressure to control movement cycle, simple structure, accounting for the space is little, and can meet the requirements of the larger cuttin

9、g load. Keywords: hydraulic system, combination machine tools, use 目 錄摘要31 方案的確定7 1.1整體性分析7 1.2擬定方案7 1.3比較方案并確定方案82工況分析82.1運動參數(shù)分析82.2動力參數(shù)分析82.3負載圖和速度圖的繪制93液壓缸尺寸和所需流量103.1液壓缸尺寸計算103.2確定液壓缸所需流量103.3夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量的確定114擬定液壓系統(tǒng)圖124.1確定執(zhí)行元件類型124.2換向方式確定134.3調(diào)速方式的選擇134.4快進轉(zhuǎn)工進、一工進轉(zhuǎn)二工進控制方式的選擇134.5終點轉(zhuǎn)位控制方式1

10、34.6快速運動的實現(xiàn)和供油部分的設(shè)計134.7夾緊回路的確定135選擇液壓元件的確定輔助裝置145.1選擇液壓泵145.2電機的選擇155.3選擇閥類元件155.4確定油管尺寸166油箱的設(shè)計17 6.1油箱容量的確定17 6.2估算油箱的長、寬、高17 6.3確定油箱壁厚17 6.4確定液位計的安裝尺寸17 6.5隔板尺寸的計算17 6.6油箱其他附件的選擇177液壓系統(tǒng)的性能驗算187.1驗算系統(tǒng)壓力損失和確定壓力閥調(diào)定值187.2油液溫升驗算207.3油液溫升驗算207.4油液溫升驗算21結(jié)論22參考文獻23題目五：組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計試設(shè)計立式組合機床的液壓系統(tǒng)。已知切削負載為298

11、63牛，滑臺工進速度為50毫米/分，快進和快退速度為6.8米/分，滑臺（包括動力頭）的重量為131247牛，往復(fù)運動的加速（減速）的時間為t=0.05秒，滑臺用平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1，快進行程為121毫米，工進行程為62毫米。1 方案的確定1.1整體性分析要求此液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的工作循環(huán)是：工件夾緊 工作快進 工作臺工進 工作臺快退 工作臺原位停止 工件松開 液壓泵卸荷?；_的重量為131247N,快進快退的速度6.8米分,滑臺工進速度50 mm/s ,快進行程121mm,工進行程62mm ,切削負載為29863N.對于立式組合機床的液壓系統(tǒng)而言，加工的零件需要精

12、度高，定位準(zhǔn)確。所以整個系統(tǒng)的設(shè)計要求定位精度高，換向速度快。在設(shè)計閥的時候，考慮這些方面變的尤其重要，要考慮到工作在最低速度時調(diào)速閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應(yīng)該比要求的工作行程大點，包括工作行程、最大行程和夾緊缸行程，主要是考慮到在安全方面和實際運用中。在壓力方面也要考慮到滿足最大負載要求。而且在液壓系統(tǒng)能滿足要求的前提下，使液壓系統(tǒng)的成本較低。1.2 擬定方案方案一 液壓系統(tǒng)中工作臺的執(zhí)行元件為伸縮缸，工件的夾緊用單桿活塞缸；工作臺采用節(jié)流閥實現(xiàn)出油口節(jié)流調(diào)速，用行程閥實現(xiàn)工作臺從快進到工進的轉(zhuǎn)換，在工進回路上串接個背壓閥；為了防止工件在加工過程中松動，在夾緊進油路上串接個

13、單向閥；工作臺的進、退采用電磁換向閥；夾緊缸的夾緊與放松用電磁閥控制。方案二 液壓系統(tǒng)中工作臺的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，工件的夾緊也采用單桿活塞缸；工作臺采用調(diào)速閥實現(xiàn)進油口節(jié)流調(diào)速，也采用行程閥實現(xiàn)工作臺從快進到工進的轉(zhuǎn)換，工進時，為了避免前沖現(xiàn)象，在回路上串接個背壓閥；夾緊缸上串接個蓄能器和單向閥，避免工件在加工過程中松動；工作臺的進、退換向采用電液換向閥，工作臺快進時，采用差動連接；夾緊缸的夾緊與放松用電磁閥控制。1.3比較方案并確定方案單桿活塞缸比伸縮缸結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，易維護，而且也能滿足要求；調(diào)速閥的性能比節(jié)流閥穩(wěn)定，調(diào)速較好，用于負載變化大而運動要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中；采用出油口調(diào)速回

14、路中油液通過節(jié)流閥產(chǎn)生的熱量直接排回油箱散熱；夾緊缸進油口處串接蓄能器，更好的保證工件的夾緊力，使工件在加工過程中始終在夾緊狀態(tài)。電液換向閥的信號傳遞快，配合液壓動力的輸出力大、慣性小、反映快的優(yōu)點使控制靈活、精度高、快速性好。綜上比較選擇方案二較好。2 工況分析2.1運動參數(shù)分析首先根據(jù)主機要求畫出動作循環(huán)圖（圖一）?？爝M工進快退放松夾緊圖一2.2動力參數(shù)分析計算各階段的負載 工作負載：由已知條件可知切削力=29863N。慣性負載：=6907.09N（參考機床的工作臺加速時間，取=0.05s）阻力負載：靜摩擦阻力 動摩擦阻力（滑動導(dǎo)軌：鑄鐵對鑄鐵啟動低速時,v<0.16m/s）表1 液

15、壓缸在各個工作階段的負載值其中=0.9工況負載組成負載值（N）推力（N）夾緊6907.09快進起動2624.942916.6加速8261.799146.4快進13124.714583工進工進42987.747764快退13124.7145832.3負載圖和速度圖的繪制負載圖按上面的數(shù)值繪制，如圖2所示。速度圖按已知數(shù)值，工進的速度。3 液壓缸尺寸和所需流量3.1液壓缸尺寸計算工作壓力的確定：工作壓力可根據(jù)負載和主機類型確定，由（書）表113得出：計算液壓缸尺寸：由于立式組合機床工作臺快進和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使,快進時采用差動連接，因管路中有壓力損失，快進時回油路壓力損失

16、取Pa，快退時回油路壓力損失亦取Pa。工進時，為使運動平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般為,選取背壓Pa。根據(jù),可求出液壓缸大腔面積為 根據(jù)GB2348-80圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得D=220mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù)GB2348-80就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值d=160mm。缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積：無桿腔有效面積 活塞桿面積 有桿腔有效面積 3.2確定液壓缸所需流量 3.3夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量確定確定夾緊缸的工作壓力：根據(jù)最大夾緊力，由液壓傳動中的表11-2（書）取工作壓力。計算夾緊缸有效面積、缸徑和桿徑：夾緊缸面積 夾緊缸直徑 取標(biāo)準(zhǔn)值 D=220mm活塞桿直徑

17、，一般取。 取標(biāo)準(zhǔn)值=32mm計算夾緊缸的流量：液壓缸回油路上有背壓P2 ，保證速度平穩(wěn)。根據(jù)現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊中推薦值，取P2=0.8MPa，快進時液壓缸雖做差動連接，但油管中有壓降，取=0.5MPa。快退市油腔中有被壓，這時可取=0.6MPa根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)，可估算液壓缸在各個工作段中的壓力、流量和功率，如下表所示： 表2工況推力F/N回油腔壓力 進油腔壓力輸入流量輸入功率計算式夾緊690703.50.990.057快進起動291700.145 加速91460.9恒速145831.171132.52.58工進477640.81.631.8990.052快退起動291700.163加速91

18、460.61.111恒速145830.61.415107.32.534 擬定液壓系統(tǒng)圖4.1確定執(zhí)行元件類型：工作缸：根據(jù)組合機床特點和要求，所以選用無桿腔面積等于兩倍的有桿腔面積的差動液壓缸。夾緊缸：由于結(jié)構(gòu)上的原因和為了有較大的有效工作面積，也采用單桿活塞液壓缸。4.2換向方式確定為了便于工作臺在任意位置停止，使調(diào)整方便，所以采用三位換向閥；為了便于組成差動連接，應(yīng)采用三位五通電液換向閥。閥的中位機能的選擇對保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，為了滿足本專機工作位置的調(diào)整方便性和采用液壓夾緊的具體情況，決定采用“Y”型中位機能。4.3調(diào)速方式的選擇在組合機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流

19、閥或調(diào)速閥。根據(jù)洗削類專機工作時對低速性能和速度負載特性都有一定的要求，因此決定采用調(diào)速閥進行調(diào)整。為了便于實現(xiàn)壓力控制，采用進油節(jié)流調(diào)速，同時為了滿足低速進給時平穩(wěn)性，以及避免出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，在回路上設(shè)有背壓閥。4.4快進轉(zhuǎn)工進為了保證轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、可靠、精度高，采用行程閥控制快進轉(zhuǎn)工進的控制。4.5終點轉(zhuǎn)換控制方式的選擇采用行程開關(guān)和加死擋塊控制。4.6快速運動的實現(xiàn)和供油部分的設(shè)計因為快進、快退和工進的速度相差比較大，為了減少功率損耗，采用變量泵。4.7夾緊回路的確定由于夾緊回路的壓力大于進給系統(tǒng)壓力。為了防止夾緊系統(tǒng)的主壓力下降，在夾緊系統(tǒng)串接個單向閥和蓄能器。夾緊缸不用中間停留，故采用二位

20、閥控制即可，這里采用二位五通電磁換向閥。為了實現(xiàn)夾緊后才能讓工作臺快進的順序動作，和保證進給系統(tǒng)工作時夾緊系統(tǒng)壓力始終不低于最小夾緊壓力，所以在夾緊回路上安裝個壓力繼電器實現(xiàn)順序控制。當(dāng)壓力繼電器動作時，工作臺進給。根據(jù)上述分析，畫出液壓系統(tǒng)草圖，如下圖所示：5 選擇液壓元件和確定輔助裝置5.1選擇液壓泵取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K=1.1則液壓泵的最大流量，即。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調(diào)速，進油路壓力損失選取，故液壓泵工作壓力為： 考慮到系統(tǒng)動態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為： 根據(jù)、和已選定的單向定量泵型式，查手冊書（二）選用PVL3-153-F-2R-D-1型定量葉片泵。該泵

21、額定排量為153mL/r,額定轉(zhuǎn)速960r/min，其額定流量為146.88m/s。5.2電動機的選擇 最大功率在快退階段，如果取液壓泵的效率為為0.75，驅(qū)動液壓泵最大輸入功率為： 查電工手冊選取7.5kw的電動機YCT2004B。5.3選擇閥類元件各類閥可通過最大流量和實際工作壓力選擇，閥的規(guī)格如下表所示：表3序號元件名稱估計通過流量L/min額定流量L/min額定壓力MPa額定壓降MPa型號、規(guī)格1過濾器15016025<0.02XU-160X80-J2變量葉片泵101606.3YBP3單向閥6014025<0.2AF3-Ea10B4單向閥2514025<0.2AF3-

22、Ea10B5溢流閥314025YF3-Ea10B6二位五通電磁換向閥5016025<0.525E-25B7蓄能器NXQA-L2.5/10-H8液控順序閥6014025XF3-E10B9背壓閥614025YF3-E10B10壓力繼電器DP1-6311單向閥3014025<0.2AF3-Ea10B12三位五通電液換向閥6014025<0.535DYF3Y-E10B13單向閥6014025<0.2AF3-Ea10B14行程閥4114025<0.3AXQF-E10B15調(diào)速閥1350.07140250.5QCI-63B16調(diào)速閥2350.07140250.5QCI-63B

23、17二位二通電磁閥60140250.32WE10O1019二位二通手動換向閥2WMM10AB5.4確定油管尺寸油管內(nèi)徑的確定可按下式計算：泵的總流量為1.29L/min，但快速時，部分回油管流量可達132.5L/min，故按132.5L/min計算：V取6.8m/min 取標(biāo)準(zhǔn)值d=25mm，外徑為、內(nèi)徑為的紫銅6 油箱的設(shè)計6.1油箱容量的確定中壓系統(tǒng)中，油箱有效容積可按泵每分鐘內(nèi)公稱流量的57倍來確定，即油箱的容積V=（57） 查機械設(shè)計手冊得油箱的標(biāo)準(zhǔn)值為800L。6.2估算油箱的長、寬、高設(shè)油箱的長、寬、高比值范圍為1：1：13：2：1，則根據(jù)油箱的容量可算出油箱的長、寬、高分別為a=

24、b =c=930mm,由于在選擇油箱的容量時系數(shù)選的較大，在此就不在考慮油箱的壁厚，即油箱的壁厚包括在上面計算的長、寬、高中。6.3確定油箱壁厚800以上容量的油箱箱壁厚取4mm。箱底厚度應(yīng)大于箱壁，取箱底厚度為6mm，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的34倍，取箱蓋厚度為12mm。6.4確定液位計的安裝尺寸在設(shè)計液位計時，要考慮液位計的顯示最大刻度與最小刻度之間的差值和油箱的高度。油箱內(nèi)的液面高度為油箱高度的80%，所以：mm選擇液位計XYW1000，最大刻度與最小刻度之間為700mm。安裝時，液位計的中心位置與上述的液面高度在同一水平面。6.5隔板的尺寸計算隔板的長度由油箱的內(nèi)部尺寸可以確定，主要計算隔板

25、的高度。隔板的高度一般為油箱內(nèi)液面高度的3/4。但是也要考慮到當(dāng)油箱內(nèi)的油液降到最低位置時，液壓油也能流入到吸油腔，避免液壓系統(tǒng)吸入空氣。所以隔板的高度為回油腔一側(cè)的隔板要考慮吸油腔快速吸油時，油箱底部的沉淀雜質(zhì)不能流入吸油腔中，再此取隔板離油箱底的尺寸為300mm。6.6油箱其它附件的選擇油箱的其它附件可根據(jù)中國機械設(shè)計大典上選擇。 7 液壓系統(tǒng)性能的驗算7.1 回路中壓力損失回路壓力損失計算應(yīng)在管道布置圖完成后進行，必須知道管道的長度和直徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=15mm,長度在管道布置圖未完成前暫按進油管、回油管均為L=4m估算。油液運動粘度取，在此設(shè)計中主要驗算工進和快退工況時的壓力損失。 工進時壓力損失進油管路壓力損失：首先判別進油管液流狀態(tài)，由于雷諾數(shù) 故為層流。管路沿層壓力損失：取管道局部損失油液流經(jīng)單向閥和三位五通換向閥的壓力損失按下面公式計算，有關(guān)數(shù)據(jù)見表5-1工進時進油路總壓力損失： 此值小于0.5MPa,所以是安全的 工進時回油路壓力損失：因回油管路流量為 液流狀態(tài)經(jīng)判斷為層流（于是