液壓技術(shù)課程設(shè)計拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、西安廣播電視大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（本科）液壓氣動技術(shù)課程設(shè)計題目拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)姓名學(xué)號指導(dǎo)教師辦學(xué)單位西安電大直屬三分校日 期2012年4月機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書編號：課程名稱：液壓氣動技術(shù)課程設(shè)計辦學(xué)單位：設(shè)計題目拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名一、 課程設(shè)計目的與要求：課程設(shè)計目的：為了將所學(xué)的液壓氣動技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)過程中。本設(shè)計主要圍繞拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計，以加強對液壓控制系統(tǒng)的深入了解。最終，用所學(xué)的液壓氣動技術(shù)來解決實際問題。本課程的學(xué)習(xí)目的在于使我們綜合運用液壓與氣壓傳動課程及其它先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識，進

2、行液壓傳動的設(shè)計實踐，使理論知識和生產(chǎn)實際知識緊密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深和擴展。通過設(shè)計實際訓(xùn)練，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計及解決工程問題打下良好的基礎(chǔ)。課程設(shè)計要求：設(shè)計一臺拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)。已知參數(shù)：切削負載FL=30000N，機床工作部件總質(zhì)量m=2000kg，快進、快退速度均為5m/min，工進速度在50200mm/min范圍內(nèi)可無級調(diào)節(jié)?；_最大行程6000mm，其中工進的行程是2000mm，往復(fù)運動加減速時間0.2s，滑臺采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)fs=0.2,動摩擦系數(shù)fd=0.1，滑臺要求完成“快進工進快退停止”的工作循環(huán)。二、課程設(shè)計內(nèi)容：

3、(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) 設(shè)計液壓系統(tǒng)原理圖1張；(7)設(shè)計油箱工作圖和液壓缸工作圖各1張(8)編制設(shè)計計算說明書1份三、課程設(shè)計進度安排2012-3-182012-3-28：選設(shè)計題目；2012-3-282012-4-03：收集所選設(shè)計題目的資料；2012-4-032012-4-15：繪制圖紙；2012-4-152012-4-28：編寫課程設(shè)計正文；2012-4-28：提交課程設(shè)計。指導(dǎo)教師簽字辦學(xué)單位意見教學(xué)班負責(zé)人簽字、分校蓋章_年月日拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)

4、設(shè)計 目 錄一、液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求5二、工況分析51、負載分析52、確定液壓缸的主要參數(shù)7三、擬定基本回路91、選擇各基本回路92、繪制液壓系統(tǒng)原理圖10四、選擇液壓元件101、液壓泵和驅(qū)動電機102、閥類元件123、輔助元件134、油管145、油箱14五、液壓系統(tǒng)性能驗算141、液壓系統(tǒng)壓力損失估算142、溫升驗算16六、繪制工作圖16參考文獻17一、液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計一臺拉床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)。已知參數(shù)：切削負載FL=30000N，機床工作部件總質(zhì)量m=2000kg，快進、快退速度均為5m/min，工進速度在50200mm/min范圍內(nèi)可無級調(diào)節(jié)?；_最大行程6000mm，其中工

5、進的行程是2000mm，往復(fù)運動加減速時間0.2s，滑臺采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)fs=0.2,動摩擦系數(shù)fd=0.1，滑臺要求完成“快進工進快退停止”的工作循環(huán)對拉床液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)的基本要求是：1、為完成拉削工件的任務(wù)，要求液壓缸缸驅(qū)動動力滑臺實現(xiàn)“快速進給工作進給快退原位停止”的工作循環(huán)。2、液壓系統(tǒng)功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率利用合理。3、拉床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)對工作平穩(wěn)性和安全性要求較高。二、工況分析1、負載分析：計算液壓缸工作過程各階段的負載：(1)切削負載 FL=30000N (2) 摩擦負載Ff：拉床的工作部件對動力滑臺的壓力Fn=mg=2000&

6、#215;9.81=19620N靜摩擦負載Ffs=Fn·fs=19620×0.2=3924N動摩擦負載Ffd=Fn·fd=19620×0.1=1962N(3)慣性負載Fm 重力G=mg=2000×9.81=19620N重力加速度g=9.81m/s2833.3N根據(jù)以上計算，可得各工作階段的液壓缸負載如下表1所示 表1 液壓缸各工作階段的負載工況負載組成負載值（N）啟動F= Fn·fs3924加速F= Fn·fd+m·v/t1962+833.3=2795.3快進F= Fn·fd1962工進F=Fn·

7、;fd+FL1962+30000=31962快退F= Fn·fd1962按表1數(shù)據(jù)畫出負載循環(huán)圖1 負載圖根據(jù)給定的快進、快退速度及工進時的速度范圍，畫出速度循環(huán)圖2如下：圖2 速度圖2、確定液壓缸的主要參數(shù)：參考書上（第145頁）表9-3各類液壓設(shè)備常用的工作壓力，選液壓系統(tǒng)工作壓力P1=3MPa，動力滑臺要求快進、快退速度相等，選用單活塞桿液壓缸，快進時采用差動連接。取液壓缸無桿腔面積A1與有桿腔面積A2之比為2：1，即活塞桿直徑d與液壓缸缸體內(nèi)徑直徑（活塞直徑）D有：d=0.707D，為防止銑削完后，滑臺產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油路上應(yīng)有背壓P2，取P2=0.6MPa從負載圖上可

8、知，工進時有最大負載，按此最大負載求液壓缸尺寸：P1·A1= A1=2A2液壓缸效率m=0.95A1=×10-6m2=124.6×10-4 m2D=0.126m活塞桿直徑d=0.707D=0.707×0.126m=0.089m按GB2348-80圓整就近取標(biāo)準(zhǔn)值：D=130 mm d= 90 mm確定了液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，就可以計算在各工作階段中壓力、流量和功率，列于表2表2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率工況負載F(N)進油腔壓力P1(MPa)回油腔壓力P2(MPa)輸入流量Q(m3·S-1×10-3)輸入功率P(kw)計算式快

9、進（差動）啟動39240.650P1=(F/m+A2·P)/(A1-A2)Q=(A1-A2)v1P=P1·Q加速2795.30.94P1+P恒速19620.8(P=0.03)0.000530.43工進319626.860.60.000342.33P1=(F/m+A2·P2)/A1Q=A1v2P=P1·Q快退啟動39240.600P1=(F/m+A1·P2)/A2Q=A2v3P=P1·Q加速2795.31.570.6恒速19621.430.60.000580.83依據(jù)表2的計算結(jié)果，畫工況圖3如下：圖3 液壓缸工況圖三、擬定基本回路從已

10、知條件可知，液壓系統(tǒng)應(yīng)該具有快速運動、換向、速度換接和調(diào)壓、卸荷等回路。為了提高液壓系統(tǒng)的效率，可選擇變量液壓泵或雙泵供油回路，此處選用雙泵供油。1、 選擇各基本回路：（1） 雙泵供油回路：有低壓大流量泵和高壓小流量泵。液壓缸快速運動時，雙泵供油；工作進給時，高壓小流量泵供油，低壓大流量泵卸荷，由溢流閥調(diào)定系統(tǒng)工作壓力。（2） 快速運動和換向回路：采用液壓缸差動連接實現(xiàn)快速運動，用三位五通電液閥實現(xiàn)換向，并實現(xiàn)快進時，液壓缸的差動連接。（3） 速度換接回路：為提高換接的位置精度，減小液壓沖擊，采用行程閥與調(diào)速閥并聯(lián)的轉(zhuǎn)換回路。同時，電液換向閥的換向時間可調(diào)，保證換向過程平穩(wěn)。（4） 卸荷回路：

11、在雙泵供油回路中，用卸荷閥（外控順序閥）實現(xiàn)低壓大流量泵在工進和停止時卸荷。（5） 滑臺工進時，液壓缸的進、回油路互通，不能實現(xiàn)工進，應(yīng)在換向回路中串聯(lián)單向閥a，將進、回油路隔斷。（6） 為了實現(xiàn)液壓缸差動連接，應(yīng)在回油路上串接一個液控順序閥b，阻止油液流回油箱。（7） 滑臺工進后應(yīng)能自動轉(zhuǎn)為快退，應(yīng)在調(diào)速閥出口處接壓力繼電器d（8） 為防止空氣進入液壓系統(tǒng)，在回油箱的油路上接一個單向閥c2、 繪制液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖如圖4所示，見附頁四、選擇液壓元件1、液壓泵和驅(qū)動電機：（1）雙泵供油的兩個液壓泵的最大工作壓力不同，應(yīng)分別計算：液壓缸的最高工作壓力為6.86MPa，取進油路壓力損失為

12、0.8MPa，壓力繼電器的動作壓力比系統(tǒng)最大工作壓力高0.5MPa。據(jù)此，高壓小流量泵的最大工作壓力Pp=6.86+0.8+0.5=8.16MPa從工況圖中可知：液壓缸快進、快退時的最大壓力為1.57MPa，取進油路壓力損失為0.5MPa，則低壓大流量泵的最大壓力PP1=1.57+0.5= 2.07MPa（2）兩泵同時供油的最大流量為0.67×60L/min，取泄漏系數(shù)KL=1.05，則兩泵合流時的實際流量Qp=1.05×0.67×60= 42.21L/min（3）溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進時液壓缸的流量為0.00034×60×1

13、000L/min=20.4L/min，高壓小流量泵的流量=3+0.5=3.5L/min 根據(jù)以上壓力、流量查產(chǎn)品樣本，選定雙聯(lián)葉片泵型號為：PV2R12-6/26，排量分別為6mL/r和41mL/r，生產(chǎn)廠家：上海日穎液壓成套設(shè)備有限公司PV2R12-59+12R-F-RRX型號說明大泵排量小泵排量旋轉(zhuǎn)方向（從軸端看）安裝方式吸油口方向大泵出口方向（從軸端看）小泵出口方向（從軸端看）雙聯(lián)定量葉片泵（高壓型）參照規(guī)格表參照規(guī)格表R:順時針方向（標(biāo)準(zhǔn)）L:逆時針方向F：法蘭式L：腳座式無標(biāo)記：向上（標(biāo)準(zhǔn)）D：向下R：向右L：向左無標(biāo)記：向上（標(biāo)準(zhǔn)）D：向下R：向右L：向左無標(biāo)記：左上45°

14、;（標(biāo)準(zhǔn)）X：右上45Y：右下45Z：左下45規(guī)格表型號最高使用壓力MPa大泵排量m/rev小泵排量m/rev配管尺寸（PT）轉(zhuǎn)數(shù)rpm重量kg最高額定入口出口（?。┏隹冢ù螅┳畲笞钚》ㄌm型腳座式PV2R1221*1617.5*1641,4753,59656,8,1012,1417,1923,25*312"1/2"3/4"V2R1321*1617.5*1676,941163"1/2"11/4"液壓泵轉(zhuǎn)速n=940r/min時，液壓泵的理論流量=(6+41)×940/1000=4

15、4.18L/min取液壓泵的容積效率=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為Qp=44.18×0.9=39.76L/min查液壓缸工況圖，可知，液壓缸快退時，所需功率最大。液壓泵工作壓力為1.43MPa，流量為34.8L/min，取液壓泵的總效率p=0.75，則驅(qū)動電機的功率P=1.11kw查電機樣本，選Y100L-6型三相異步電動機，功率為1.5kw，轉(zhuǎn)速940r/min2、 閥類元件按閥類元件在工作中的最大工作壓力和通過該閥的實際流量，選擇該閥的規(guī)格型號。（1） 溢流閥的選擇：直動式溢流閥響應(yīng)快，宜作安全閥。先導(dǎo)式溢流閥啟閉特性好，調(diào)壓偏差小，常用作調(diào)壓閥、背壓閥。先導(dǎo)式溢流閥的最低調(diào)

16、定壓力在0.51MPa范圍內(nèi)。溢流閥的流量應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，其最小穩(wěn)定流量為額定流量的15%以上。PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵的額定流量=（6+41）×940×0.9/1000=39.76L/min，所以，溢流閥可能的最大溢流量=39.76L/min，選用廣州市明欣液壓元件有限公司的RV-04T-3型先導(dǎo)式溢流閥，該閥的額定流量為50L/min（2） 流量閥的選擇：中、低壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為50100mL/min，高壓流量閥為2.520L/min，此數(shù)值應(yīng)滿足執(zhí)行元件最小運動速度的要求。最小工進速度要求是50mm/min，液壓缸活塞面積=（130/2）2&

17、#215;=13266.5mm2，最小流量=50×13266.5=663325mm3/min=0.663325L/min，最大工進速度要求是200mm/min，最大流量=200×13266.5=2653300mm3/min=2.6533L/min，選用廣州市明欣液壓元件有限公司的FKC-G02型調(diào)速閥，規(guī)格型式號碼最高使用壓力(bar)最大流量(L/min)流量調(diào)整范圍(L/min)重量(kg)FKC-G0270202:0.05-24:0.05-41.2FKC-G03302.0FKC-G02201.2FKC-G03302.0使用說明銘版上10等到份的刻度，每格的流量皆相同。

18、FKC推桿型之轉(zhuǎn)子接于機械的推桿上可移動的往返，達到二次調(diào)整及開閉的功能。FNC平面型及F(C)S電磁式只能一次調(diào)整速。外型尺寸圖FKC-02FNC-02FKC-03FKC-03-LFNC-03-R該閥的流量調(diào)節(jié)范圍是0.0520L/min，能夠工作滿足要求。（3） 換向閥的選擇：按通過換向閥的實際流量選定閥的規(guī)格。中、小流量時，可用電磁換向閥，流量較大時，應(yīng)選用電液換向閥或插裝式錐閥，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇三位換向閥的中位機能。快進時，由于是差動連接，所以，通過換向閥的最大流量=39.76×2=79.52L/min，故選擇35DYFY-E10B型三位五通電液閥，該閥的額定流量=80L/m

19、in，額定壓力=16MPa，額定壓降<0.5MPa。3、 輔助元件按輔助元件在油路中的最大壓力和實際流量，選出元件的規(guī)格型號，如表3： 表3 元件的型號及規(guī)格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雙聯(lián)葉片泵5.1+2217.5PV2R12-6/262三位五通電液閥54.28016<0.535DYF3Y-E10B3行程閥506316<0.3FKC-G02單向行程調(diào)速閥Qmax=100L/min4調(diào)速閥0.50.0520165單向閥6063161.26單向閥256316<0.2AF3-Ea10BQmax=80L/min7

20、液控順序閥256316<0.3XF3-E10B8背壓閥0.56316YF3-E10B9溢流閥55016RV-04T-310單向閥256316<0.2AF3-Ea10BQmax=80L/min11濾油器306316<0.02XU-J63X8012壓力表開關(guān)16KF3-E3B3測點13單向閥606316<0.2AF3-Ea10BQmax=80L/min14壓力繼電器14PF-B8L8通徑4、 油管：元件之間的連接管道規(guī)格按液壓元件接口尺寸決定。液壓泵選定后，需重新計算液壓缸工作各階段的進、出油流量。見表4 表4 液壓缸的進、出油流量快進工進快退輸入流量L/minQ1=(A1

21、Qp)/(A1-A2) =(0.01332665×)=76.7Q1=6.533Q1= Qp =39.76排出流量L/minQ2=(A2Q1)/A1 =(0.0063585×76.7)/0.01332665=36.6Q2=(A2Q1)/A1 =(0.0063585×6.533)/0.01332665=3.12Q2=(A1Q1)/A2 =(0.01332665×39.76)/0.006908=76.7運動速度m/minV1=Qp/(A1-A2) =(39.76×10-3)=6.25V2=Q1/A1=(6.533×10-3)/0.01326

22、65=0.2V3= Q1/A2=39.76×10/44.77=6.055、 油箱：油箱容量V按液壓泵的額定流量計算，取=7V=Qp=7×39.76=278.32 L按GB2876-81規(guī)定，就近取標(biāo)準(zhǔn)值，V=300L五、液壓系統(tǒng)性能驗算1、液壓系統(tǒng)壓力損失估算：由于具體管路布置尚未確定，沿程壓力損失暫無法計算。只對閥類元件的壓力損失進行估算，待管路裝配圖確定后，再計算管路的沿程和局部壓力損失。壓力損失要按不同的工作階段分別計算：（1） 快進：快進時液壓缸是差動連接，進油路上有單向閥10，其通過流量為39.76L/min，電液換向閥2，其流量為39.76L/min，通過行程閥

23、3的流量為51.25L/min，其進油路總壓力損失Pv為：Pv =Pn1 ()2+Pn2 ()2+Pn3 ()2=0.2×()2+0.5×()2+0.3×()2=0.4MPa式中：Pn閥的額定壓力損失 Qo閥的實際過流量 Qn閥的額定流量回油路上液壓缸有桿腔的油液通過電液換向閥和單向閥6的流量均為24.15L/min，然后與液壓泵供油匯合，通過行程閥進入無桿腔，據(jù)此可算出有桿腔與無桿腔之壓力差P=P2-P1=0.5×()2+0.2×()2+0.3×()2=0.274MPa（2） 工進：進油路上電液換向閥2的流量為0.5L/min，調(diào)速閥4的壓力損失為0.5MPa；回油路上通過換向閥2的流量為0.24L/min，背壓閥8的壓力損失為0.6MPa，順序閥的流量為0.24+22=22.24L/min，折算到進油路的總損失為Pv =0.5×()2+0.5+0.5×()2+0.6+0.3×()2×=0.8MPa液壓缸回油腔的壓力P2=0.5×()2+0.6+0.3×()2=0.637MPa考慮到壓力繼電器的動作壓力比系統(tǒng)工作壓力高0.5M