液壓課程設(shè)計任務(wù)書

1、沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院液壓課程設(shè)計液壓課程設(shè)計設(shè)計題目：液壓系統(tǒng)和設(shè)計進給缸 專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 091312學(xué) 號： 30 姓 名： 邢雨爽 指導(dǎo)教師： 丁久華 成 績： 完成日期： 2021 年 12 月 3 日液壓課程設(shè)計任務(wù)書班級： 091312 姓名： 邢雨爽 學(xué)號30設(shè)計題目：液壓系統(tǒng)和設(shè)計進給缸一.課程設(shè)計目的本課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完液壓與氣動技術(shù)根底專業(yè)課程,進行的一個綜合性和實踐性很強的教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生通過課程設(shè)計,能綜合運用所學(xué)根本理論以及學(xué)到的實踐知識進行的根本訓(xùn)練,掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計的思維和方法,專用元件和通用元件的參數(shù)確定。通過給定設(shè)計題目，初步掌握確定壓

2、力，進行缸的主要參數(shù)的初步確定，按系列要求確定缸體和活塞桿的直徑。然后確定其他元件的參數(shù)，最后進行效核。通過液壓課程設(shè)計，提高學(xué)生分析和解決實際液壓問題的能力,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究,工程技術(shù)工作打下較堅實的根底。二.設(shè)計題目見題目分配表三.課程設(shè)計的內(nèi)容(一)對題目進行分析,初步確定缸體和活塞的直徑(二)繪制液壓缸裝配圖(2A)(三)任意零件圖(零件圖盡量不重復(fù)3A)(四)說明書一份1.分析負載情況初步確定液壓系統(tǒng)2.對題目進行分析,選擇壓力，初步計算確定缸體和活塞的直徑3.根據(jù)缸體尺寸確定其他元件的參數(shù)，選擇各元件4.進行效核四.課程設(shè)計的根本要求(一)課程設(shè)計要求1.要有勤于

3、思考、刻苦鉆研的學(xué)習(xí)精神和嚴肅認真、一絲不茍、精益求精的態(tài)度。2.學(xué)生必須獨立完成設(shè)計任務(wù)，嚴禁抄襲、剽竊他人成果或找人代做等行為，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按舞弊行為論處。3.掌握相關(guān)課程的根本理論與根本知識，概念清楚，設(shè)計計算正確，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實驗數(shù)據(jù)可靠，軟件程序運行良好，繪圖符合標準，說明書撰寫標準。4.課程設(shè)計期間學(xué)生的考勤與紀律按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。要嚴格遵守學(xué)習(xí)紀律，遵守作息時間，不得遲到、早退和曠課。因事、因病不能參加設(shè)計，需履行請假手續(xù)，否那么按曠課論處。5.課程設(shè)計期間要保護公物、搞好環(huán)境衛(wèi)生，保證設(shè)計(實訓(xùn))場所整潔、文明、安靜。嚴禁在設(shè)計場所嬉戲或開展其他休閑娛樂活動。(二)通過本課程

4、設(shè)計,應(yīng)使學(xué)生在以下幾方面得到鍛煉：1.能正確地理解和應(yīng)用液壓知識解決實際問題，進行簡單的系統(tǒng)計算。2.學(xué)會使用手冊及圖標資料.掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱及用途,做到熟練運用。3.學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)內(nèi)容，利用計算機進行輔助設(shè)計.設(shè)計資料符合國家有關(guān)標準。(三)在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)完成以下任務(wù):1.裝配圖(規(guī)格A2)2.零件圖二張規(guī)格A3圖紙3設(shè)計說明書一份(參見說明書寫格式)4.設(shè)計資料裝訂格式：(1)設(shè)計說明書封面(見設(shè)計說明書封面樣板)(2)設(shè)計任務(wù)書(3)目錄(4)設(shè)計說明書(5)總結(jié)五.成績評定內(nèi)容1.成績評定應(yīng)綜合以下因素：設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙的質(zhì)量，獨立工作能力及設(shè)計過程的表現(xiàn)。

5、各局部評分權(quán)重由系及教研室確定。2.課程設(shè)計的成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，評為優(yōu)秀的學(xué)生人數(shù)一般不超過20%，優(yōu)良的比例一般不超過40%。3.五級評分制的評定標準優(yōu)秀：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案先進，計算正確，設(shè)計符合標準要求，說明書表達透徹，圖面整潔，表達一定的創(chuàng)新能力。設(shè)計過程中表現(xiàn)好，無違紀現(xiàn)象。良好：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案合理，計算正確。設(shè)計符合標準要求，說明書表達清楚，圖面清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀現(xiàn)象。中等：能完成課程設(shè)計工作，到達要求，計算根本正確，設(shè)計符合標準要求，說明書表達比擬清楚，圖面根本清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀現(xiàn)象。 及格：能完成

6、課程設(shè)計工作，根本到達要求，計算根本正確，設(shè)計符合標準要求，說明書表達根本清楚，圖面根本清晰。設(shè)計過程表現(xiàn)一般，無違紀現(xiàn)象。不及格：課程設(shè)計達不到根本要求；說明書表達不清楚。六.課程設(shè)計的時間課程設(shè)計一周時間集中安排,每人一題。先計算確定缸的尺寸后繪制裝配圖和零件圖。最后寫說明書。課程設(shè)計指導(dǎo)教師： 2021年12月 3 日教研室主任： 2021年12月 3 日 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 教學(xué)工程系機制教研室 2021.6.設(shè)計一臺臥式單面多軸鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)和設(shè)計進給缸或夾緊缸。要求液壓系統(tǒng)完成：1） 工件的定位與夾緊，所需夾緊力為31000N，工作夾緊缸的工作行程為20mm，夾緊時間

7、為1s2） 機床進給系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快進工進快退停止。機床快進快退速度為6m/min，工進速度為50mm/min，快進行程為100mm，工進行程為50mm，最大切削力為31000N；運動部件總重15000N，加減速度時間為0.1s，采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。1、 工況分析首先根據(jù)條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖1.1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Fw為工作負載，對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在此例中為31000N；Fa運動部件速度變化時的慣性負載；Ff導(dǎo)軌摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動

8、摩擦阻力，對于平導(dǎo)軌可由下式求得G為運動部件重力G=15000NFRn垂直于導(dǎo)軌的工作負載，此例中為0f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。求得：Ffs=0.2*15000N=3000NFfa0.1*15000N=1500N上式中Ffs為靜摩擦阻力，F(xiàn)a為動摩擦阻力。g重力加速度；t加速度或減速度t=0.1svt時間內(nèi)速度的變化量。在此例中根據(jù)上式計算結(jié)果，列出工作階段所受的外負載見表1.1，并畫出如下圖的負載循環(huán)圖。 圖1.1速度和負載循環(huán)圖表1.1外負載工作循環(huán)外負載啟動、加速F=Ffs+Fa5551工進F=Ffa+Fw33551快進F=Ffa1500快退F=Ff

9、a1500擬定液壓系統(tǒng)原理圖（1） 確定供油方式考慮到該機床在工作時進給負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速速較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反應(yīng)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)臥式單面多軸鉆孔組合機床工作時對低速性能和速度負載特性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換接回路，

10、它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比擬方便，閥的安裝比擬容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。假設(shè)要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，那么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的電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了防止工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]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確實定。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖1.2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1.2液壓系統(tǒng)原理圖3液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件（1） 液壓缸主要尺寸確實定a：進給缸主要尺寸的計算1）

11、 工作壓力p確實定。工作壓力p可根據(jù)負載大小26.5KN及機器類型來初步確定，查表可得液壓缸工作壓力為4Mpa，為下面計算所用的p1。2） 計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計算值要按國標規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標準進行圓整。如果與標準液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標準液壓缸，免于自行設(shè)計加工。常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿和直徑見下表表1.2按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.7由負載圖知最大負載F為26500N。按表可取P2為0.5Mpa，m 為0.95，考慮快進、快退速度相等，取d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代下式即，也就是得：根據(jù)表2.1，將液壓

12、缸內(nèi)徑圓整為標準系列直徑D=180mm；活塞桿直徑d，按dD= 0.7(采用差動連接時，。如果要求往返速度相同時，應(yīng)取d=0.71d)及表2.2活塞桿直徑系列取d=126mm。 b：夾緊缸主要尺寸的計算 按工作要求夾緊力由兩個夾緊缸提供，考慮到夾緊力每個夾緊缸提供的夾緊力為F=3000N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，且查表1.1可取夾緊缸的工作壓力為1MPa， 回油背壓力為零，cm為0.95，把量代入下式可得：m按表2.1及表2.2液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊液壓缸的D和d分別為80.4mm及36mm這里d=0.55D。按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式(1-

13、4)可得式中qmin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0.05Lmin。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，即可見上述不等式能滿足，液壓缸能到達所需低速。3)計算在各工作階段液壓缸所需的流量(2)確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1)泵的工作壓力確實定?？紤]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 (1-13) pp液壓泵最大工作壓力； p1執(zhí)行元件最大工作壓力； 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)雜系統(tǒng)取 0.51.5MPa，本例取0.5MPa。上述計算所得的pp

14、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)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn(1.251.6) pp。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本例中pn =1.25 pp=5.6MPa。 2)泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為 (1-14)qp液壓泵的最大流量；(q)max同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值,在此例中是進給缸快退時液壓泵的流量最大，為24L/min。如果這時溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量23Lmin，此例中無溢流閥，故不加考慮。 KL系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.11.3，現(xiàn)取KL=1

15、.2。3)選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的pp和qp，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YBX-25限壓式變量葉片泵YBX- 型號說明，YB是指葉片泵，X限壓變量，第一個是指排量，單位mL/min，第二個是指安裝方式，無：法蘭安裝；B底腳安裝，該泵的根本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量25mLr，泵的額定壓力6.3MPa，電動機轉(zhuǎn)速1450rmin，容積效率0.85，總效率0.7。4)與液壓泵匹配的電動機的選定。首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。(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。方案一：控制液壓缸局部選用力士樂系列的閥，其夾緊局部選用疊加閥。方案二

16、：均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表1.5所示。表1.5 液壓元件明細表序 號元 件 名 稱通過流量/Lmin-1型 號1過濾器24XU-B321002變量葉片泵24YBX-163壓力表KF3-EA10B4三位四通電磁閥2034EF30-E10B5二位三通電磁閥2023EF3B-E10B6單向行程調(diào)速閥20AQF3-E10B7減壓閥9.4JF3-10B8壓力表KF3-EA10B9單向閥9.4AF3-EA10B10二位四通電磁閥9.424EF3-E10B11壓力繼電器9.4DP1-63B12單向節(jié)流閥9.4ALF-E10B(4

17、)確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。所需的計算公式為，其中q為管路中油液的流量，單位為；v為管路允許的流速，單位為。本系統(tǒng)主油路流量為差動時流量為q=47Lmin，其計算過程如下：查相關(guān)表可得壓油管的允許流速為v=4ms，那么內(nèi)徑d為假設(shè)系統(tǒng)主油路流量按快退時取q=24Lmin，那么可算得油管內(nèi)徑。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為14mm。吸油管同樣可按上式計算(q=28.8Lmin、v=1.5ms)得q=20.2mm，現(xiàn)參照YBX-25變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為30mm。 (5)液壓油箱容積確實定本例為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有

18、效容量按泵的流量的57倍來確定，現(xiàn)選用容量為200L的油箱。 4液壓系統(tǒng)的驗算 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=1.7m，AD=1.7m，DE=2m。選用L-HL32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=150cst=1.5cm2s，油的密度=920kgm3。 (1)壓力損失的驗算 1)工作進給時進油路壓力損失。運動部件工作進給時的最大速度為0.12mmin，進給時的最大流量為0.942Lmin，那么液壓油在管內(nèi)流速v1為管道流動雷諾數(shù)Rel為Rel2300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)。進油管道BC的沿程壓力損失pl-1為因為，因此可忽略。查得換向閥4WE6E50AG24的壓力損失pl-2=0.05106pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，那么進油路總壓力損失p1為 2)工作進給時回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，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，那么回油管道的流量為進油管道的二分之一，那么回油管道的沿程壓力損失p2-1為因為，因此可忽略。查產(chǎn)品樣本知換向閥3WE6A50AG24的壓力損失p2-2=0.025 X 106pa，