陳創(chuàng)盛液壓正式版(共32頁)

1、 課 程 設(shè) 計 課程名稱 液壓傳動(chundng)課程設(shè)計 題目(tm)名稱 臥式半自動組合(zh)機床液壓系統(tǒng) 學(xué)生學(xué)院 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級 08機電04班 學(xué) 號 3108000451 學(xué)生姓名 陳 創(chuàng) 盛 指導(dǎo)教師 楊 雪 榮 2011年12月 20日 廣東(gung dng)工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱臥式半自動組合機床液壓系統(tǒng)及其有關(guān)裝置設(shè)計學(xué)生學(xué)院機電工程學(xué)院專業(yè)班級08機電4班姓 名陳創(chuàng)盛學(xué) 號3108000451一、課程設(shè)計的內(nèi)容(nirng)綜合應(yīng)用已學(xué)的課程，完成臥式半自動組合機床的液壓系統(tǒng)的原理設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算、液壓系統(tǒng)元部件(bjin)的選擇、液壓基本

2、回路的實驗驗證、液壓集成油路的設(shè)計、液壓集成塊的設(shè)計等。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)1機床系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的自動工作循環(huán)(手工上料) (手動啟動) 工件定位(插銷)夾緊工件動力頭(工作臺)快進慢速工進快退停止工件拔銷松開工件（手工卸料）。要求工進完了動力頭無速度前沖現(xiàn)象。工件的定位、夾緊應(yīng)保證安全可靠，加工過程中及遇意外斷電時工件不應(yīng)松脫，工件夾緊壓力、速度應(yīng)可調(diào)，工件加工過程中夾緊壓力穩(wěn)定。2工件最大夾緊力為Fj；工件插銷定位只要求到位，負載力小可不予計算。3動力頭快進、快退速度v1；工進速度為v2可調(diào)，加工過程中速度穩(wěn)定；快進行程為L1，工進行程為L2；工件定位、夾緊行程為L3，夾緊時間t=1s。4

3、運動部件總重力為G，最大切削進給力（軸向）為Ft；5動力頭能在任意位置停止，其加速或減速時間為t；工作臺采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為fs，動摩擦系數(shù)為fd。 設(shè)計參數(shù)表序號Fj(N)Ft(N)G(N)v1(m/min)v2(mm/min)L1(mm)L2(mm)L3(mm)t(s)fsfd57000350006000520-50019060300.150.180.1三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作(一) 液壓系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)設(shè)備的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理進行工況分析，擬定合理、完善的液壓系統(tǒng)原理圖，需要寫出詳細的系統(tǒng)工作原理，給出電磁鐵動作順序表。再經(jīng)過必要的計算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然

4、后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（或進行結(jié)構(gòu)設(shè)計）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進行驗算等。（二）系統(tǒng)基本(jbn)回路的實驗驗證 以小組為單位設(shè)計實驗驗證回路，經(jīng)老師確認(rèn)后，由該組成員共同去液壓實驗室在實驗臺上進行實驗驗證。該部分說明書的撰寫(zhun xi)格式可參考液壓課程實驗報告，實驗過程要拍一定數(shù)量的照片。（三）液壓裝置(zhungzh)結(jié)構(gòu)設(shè)計由指導(dǎo)老師選出其中一個小組成員的設(shè)計方案和數(shù)據(jù)，由該組成員共同完成該方案液壓系統(tǒng)的集成塊組的結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡量做到每個小組成員負責(zé)其中的一個集成塊的設(shè)計。集成塊之間必須考慮到相互之間的連通關(guān)系，是一個完整的液壓系統(tǒng)的集成塊。（四）繪制工程圖

5、、編寫設(shè)計說明書1. 繪制液壓系統(tǒng)原理圖，括系統(tǒng)總油路圖（A3，參見圖1-3）和集成塊液壓集成回路圖（A4, 參見圖3-4)。2. 集成塊的零件圖（A3或更大，參見圖3-8）。須按GB要求打印或用鉛筆繪制。3. 編寫設(shè)計說明書（2萬字左右），排版、結(jié)構(gòu)等須規(guī)范。四、課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1分析工況和動作要求，完成系統(tǒng)方案設(shè)計和設(shè)計計算，元部件選擇。宿舍12.512.112完成指定方案的實驗驗證；完成指定方案的液壓系統(tǒng)集成油路的設(shè)計和集成塊機構(gòu)設(shè)計的分配，開始進行集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計宿舍12.1212.163完成集成塊的設(shè)計和設(shè)計說明書的撰寫。宿舍12.1712.214答 辯

6、工2-60512.2212.23五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻1 李笑，吳冉泉.液壓與氣壓傳動M.北京：國防工業(yè)出版社,2006年03月2 楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社,2003。3 雷天覺等. 液壓工程手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1990。4 博世力士樂公司.博世力士樂工業(yè)液壓產(chǎn)品樣本M. 5 任建勛，韓尚勇，申華楠等.液壓傳動計算與系統(tǒng)設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版社,19826 周士昌主編. 機械設(shè)計手冊5 第43篇液壓傳動與控制M. 北京：機械工業(yè)出版社，20007 章宏甲，周邦俊. 金屬切削機床液壓傳動M. 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1985發(fā)出任務(wù)書日期：2

7、011年11月30日指導(dǎo)教師簽名：預(yù)計完成日期：2011年12月 23 日專業(yè)負責(zé)人簽章：主管院長簽章：目 錄前言(qin yn) 11. 液壓系統(tǒng)(xtng)的工況分析21.1 設(shè)計(shj)內(nèi)容21.2 設(shè)計參數(shù)21.3設(shè)計要求說明 21.4 工況分析 32 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖62.1初定液壓系統(tǒng)62.2確定液壓系統(tǒng) 72.3電磁鐵動作順序表83 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件83.1液壓缸主要尺寸的確定 83.2確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 103.3確定其它元件及輔件133.4液壓油箱容積的確定154 液壓系統(tǒng)的驗算 154.1壓力損失的驗算 154.2系統(tǒng)溫升的驗算 185 系

8、統(tǒng)方案的驗證 196 液壓集成塊（壓力塊）的設(shè)計 21 6.1液壓集成回路設(shè)計216.2液壓集成塊的設(shè)計226.3集成塊設(shè)計步驟 24設(shè)計總結(jié) 26參考文獻27前 言液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機器設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件(yunjin)的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高、經(jīng)濟性好、使用維修方便的液壓系統(tǒng)。本次液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟(bzhu)大體如下：1液壓系統(tǒng)(xtng)的工況分析在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機器的工作情況進行

9、詳細的分析，一般要考慮下面幾個問題。1）確定該機器中哪些運動需要液壓傳動來完成。2）確定各運動的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)。3）確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。4）確定各執(zhí)行元件所承受的負載及其變化范圍。2擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般要考慮以下幾個問題。1）采用何種形式的執(zhí)行機構(gòu)。2）確定調(diào)速方案和速度換接方法。3）如何完成執(zhí)行機構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作。4）系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機構(gòu)的換向和安全互鎖等要求。5）壓力測量點的合理選擇。根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路組合成液壓系統(tǒng)。3液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)計算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理

10、選擇液壓元件和設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)元件。具體計算步驟如下：1）計算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量。2）計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率。3）選擇液壓泵和電動機的類型和規(guī)格。4）選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格。4對液壓系統(tǒng)進行驗算對液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升進行驗算。5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制零部件工作圖對液壓集成塊結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，畫出各個集成塊的工程圖。6編寫液壓設(shè)計說明書由此，可以說本次液壓設(shè)計項目是一項全面設(shè)計訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識，也可以為以后的后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計及解決工程問題工作打好基礎(chǔ)。1、液壓系統(tǒng)的工況分析1.1設(shè)計(shj)內(nèi)容設(shè)計一臺成型銑刀(x do)在加工件上加工成

11、型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料自動(zdng)夾緊工作臺快進銑削進給工作臺快退夾具松開手工卸料。1.2設(shè)計參數(shù)工作臺液壓缸負載力（KN）：FL=35KN；夾緊液壓缸負載力（KN）：Fc=7.0KN；工作臺液壓缸移動件重力（KN）：G=6KN；工作臺快進、快退速度（m/min）：V1=V3=5.0m/min；工作臺工進速度（mm/min）：V2=20500mm/min；工作臺液壓缸快進行程：L1=190mm； 工作臺液壓缸工進行程：L2=60 mm；夾緊液壓缸行程（mm）：L3=30 mm；夾緊液壓缸運動時間（S）：tc=1S；導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.18；導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)：d=0.1

12、；1.3 設(shè)計要求說明1.3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)設(shè)備的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理進行工況分析，擬定合理、完善的液壓系統(tǒng)原理圖，需要寫出詳細的系統(tǒng)工作原理，給出電磁鐵動作順序表。再經(jīng)過必要的計算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（或進行結(jié)構(gòu)設(shè)計）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進行驗算等。1.3.2 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓裝置包括集成塊、液壓站等，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮元件布局合理、緊湊、美觀、外連管道少，裝卸、調(diào)試方便，集成塊中的油路盡可能簡單、短、交叉少，加工容易、加工工作量盡可能少。1.3.3 繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書繪制液壓系統(tǒng)原理圖1份（A4）；集成

13、塊集成油路圖1份（A4，同組相同)；集成塊零件圖1份（A3，同組不同）；編寫設(shè)計說明書（包含的實驗驗證內(nèi)容同組相同）。1.4工況分析(fnx)工作機構(gòu)作直線往復(fù)運動時，液壓缸必須(bx)克服的外負載為 (2-1) 式中 FL工作(gngzu)負載 (N)，在本設(shè)計中FL=35KN；Ff 摩擦負載 (N)；Fi 運動部件速度變化時的慣性負載 (N)。（1）工作負載 工作負載與機器的工作性質(zhì)有關(guān)，有恒值負載與變值負載。工作負載又可分為阻力負載和超越負載，阻止液壓缸運動的負載稱為阻力負載，又稱正值負載；助長液壓缸運動的負載稱為超越負載，也稱負值負載。（2） 摩擦負載 摩擦負載是指液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)工

14、作時所要克服的機械摩擦阻力。對于機床來說，即導(dǎo)軌的摩擦阻力。啟動時為靜摩擦阻力，可按下式計算： (2-2)啟動后變?yōu)閯幽Σ磷枇Γ砂聪率接嬎悖?(2-3)式中 G運動部件所受重力 (N)；Fn外負載作用于導(dǎo)軌的正壓力 (N)；Ffs 、Ffd靜、動摩擦阻力 (N)；s 、d靜、動摩擦系數(shù)。(3) 慣性負載 慣性負載即運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均慣性力可按下式計算： (2-4)式中 重力加速度，=9.81m/s2；速度變化量（m/s）；t啟動或制動時間（s）。一般機械可取t=0.10.5s，對輕載低速運動部件取小值，對重載高速運動部件取大值。行走機械可取/t=0.10.5m/s2。

15、本設(shè)計中取t=0.15s，=4.5m/min。在本設(shè)計中： （4）運動(yndng)時間：快進：工進： 快退：設(shè)液壓缸的機械效率(jxi xiol)，則液壓缸推力：根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段(jidun)所受的外負載（見表1），并畫出圖2所示負載循環(huán)圖。 表1 工作循環(huán)各階段的外負載工況負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力1.11F/N啟動10801200加速9401044快進600667工進3560039556反向啟動10801200加速9401044快退600667 圖1速度(sd)循環(huán)圖圖2負載(fzi)循環(huán)圖2、 擬訂(ndng)液壓系統(tǒng)原理圖2.1初定(ch dn)液壓系統(tǒng)2.1

16、.1確定(qudng)供油方式考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速度較高。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。現(xiàn)采用雙聯(lián)葉片泵。2.1.2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)銑削類專用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，決定采用雙聯(lián)葉片泵和調(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)熱小和速度剛好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受切削力的能力。2.1.3速度換接方式的選擇本系統(tǒng)用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較

17、容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。2.1.4夾緊回路的選擇用三位四通電磁閥來控制夾緊、松開換先動作時，為了避免工作時突然失電松開，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)節(jié)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的穩(wěn)定。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖3所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖3 液壓系統(tǒng)(xtng)原理圖2.2確定(qudng)液壓系統(tǒng)2.1.1液壓系統(tǒng)(xtng)的工作過程第一步：手動擰緊溢流閥后，夾緊缸右腔自動進油，夾緊缸工作，工件夾

18、緊，夾緊力由單向節(jié)流閥12調(diào)定；第二步：夾緊工件后，單向閥10進行保壓使工件保持被夾緊狀態(tài)；同時壓力繼電器13發(fā)出信號使2YA得電，快進動作開始，工進缸左腔進油；第三步：快進過程中，工作臺壓下行程閥，動作由快進轉(zhuǎn)換為工進，工進速度由單向調(diào)速閥6調(diào)節(jié)；第四步：工作臺碰到行程開關(guān)1SQ時，2YA失電，3YA得電，動作由工進轉(zhuǎn)換為快退；第五步：工作臺碰到行程開關(guān)2SQ，使3YA失電，1YA得電，工作臺停止，夾緊缸退回，松開工件；第六步：夾緊缸復(fù)位松開溢流閥4，系統(tǒng)卸荷，停機。系統(tǒng)停止后手動拿走工件。2.3電磁鐵動作(dngzu)順序表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA插銷-+-夾緊-+-快進

19、-+-+-工進-+-+快退-+-+-拔銷+-松開-+-3、 液壓系統(tǒng)(xtng)的計算和選擇液壓元件本章主要內(nèi)容：經(jīng)過計算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇(xunz)液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（進行結(jié)構(gòu)設(shè)計）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進行驗算等。3.1 液壓缸主要尺寸的確定3.1.1 工作壓力P的確定工作壓力P可以根據(jù)負載大小以及機器的類型來初步確定，參考機電液壓綜合設(shè)計項目指導(dǎo)書P4表2，初選液壓缸的工作壓力為P1=4MPa。 表2 液壓設(shè)備常用的工作壓力3.1.2計算液壓缸內(nèi)徑圓D和活塞直徑d鑒于銑刀V1= V3，選單活塞桿式差動液壓缸（A1= A2）?？爝M時液壓缸差動連接，加工時為防

20、銑削完時負載突然消失，發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的加油腔應(yīng)有背壓，選此背壓P2= 0.5MPa。表3 執(zhí)行元件背壓的估計值則有：A1F/cm/( P1- P2/2)= 35600/0.9*(4-0.5/2)* =105.4810-4 則活塞(husi)直徑D=4A1= QUOTE 4116.4610-4 0.116m=116mm查表圓整后取標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)數(shù)值D125mm，由得d=90mm。由此求得液壓缸兩腔的實際(shj)有用面積為按工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度 由Aqminvmin=0.051032.0cm2=25.1cm2=25.110-4cm2調(diào)速閥安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效

21、工作面積應(yīng)該選取液壓缸有桿腔的實際面積，即 A2=59.110-4m225.110-4m2故液壓缸能達到所需低速。圖4 單活塞桿液壓缸計算(j sun)示意圖按工作要求，夾緊力由兩個夾緊缸提供，考慮(kol)到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)該低于液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為3MPa，回油背壓為零，cm為0.95，則：vc=lc/tc=30/1=30mm/s夾緊(ji jn)力F=FC2=70002=3500NA1=FcmP1=35000.953106m2=12.2510-4m2則，夾緊缸活塞直徑D=4A1=412.2510-4m=0.0395m=39.5mm圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值D40

22、mm，由得d=28mm。由此得到夾緊缸兩腔的實際有用面積為:A1=D24=(4010-3)24m2=12.5610-4m2A2=(0.0420.0282)4=m2=6.4110-4m23.1.3 計算在各工作階段液壓缸所需的流量 3.2定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格3.2.1 泵的工作(gngzu)壓力的確定考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力(yl)損失，所以泵的工作壓力為+pc （3-3）式中 ， 泵的最大工作(gngzu)壓力；執(zhí)行元件最大工作壓力；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0.51.5，本設(shè)計中取0.5MPapc壓力繼電器所需壓差表4液壓

23、缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式快進啟動1200加速1044p1+p0.64恒速667p1+p0.640.530.34工進395560.53.442.110-20.072快退啟動1200_加速10440.51.23恒速6670.51.150.390.45注：1. p為液壓缸差動連接時，回油口到進油口之間的壓力損失，取p=0.5MPa。2 快退時，液壓缸有桿腔進油，壓力為p1，無桿腔回油，壓力為p2。小流量(liling)泵在快進和工進時都向液壓缸供油，由表4可知，液壓缸在工進時工作(g

24、ngzu)壓力最大，最大工作壓力為p1=3.44MPa，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(yl)損失p=0.6MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差pe=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力估算為大流量泵只在快進和快退時向液壓缸供油，由表4可見，快退時液壓缸的工作壓力為p1=1.23MPa，比快進時大?？紤]到快退時進油不通過調(diào)速閥，故其進油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進油路上的總壓力損失p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為 3.2.2計算液壓泵的流量由表4可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.6510-3 m3/s ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個泵的總流量

25、為 qpKq1=1.10.6510-3 m3/s=0.710-3m3/s=43.2L/min考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進時的流量為0.02110-5m3/s =1.26 L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為4.26L/min。3.2.3確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/46型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為6mL/r和46mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時，其理論流量分別為5.6 L/min和43.2L/min，若取液壓泵容積效率v=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為

26、由于液壓缸在快退時輸入功率(gngl)最大，若取液壓泵總效率p=0.8，這時液壓泵的驅(qū)動(q dn)電動機功率為 根據(jù)此數(shù)值查閱(chyu)產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L6型電動機，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。表5 電動機的選擇附表3.3 確定其它元件及輔件(1) 確定閥類元件及輔件根據(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6所列。表6 液壓元件明細表序號元件名稱型號額定流量（L/min）額定壓力（N）1濾油器XU-J4010040-2液壓泵PV2R12-6/415.0/34.7163順序閥KF3-E3B636

27、.34溢流閥YF3-E10L630.5-6.35減壓閥JF3-10B630.5-6.36三位四通換向閥34EF30-E6B2516三位四通換向閥34EF30-E10B60167調(diào)速閥AQF3-E10B5016/207二位四通換向閥24EF30-E10B60169壓力繼電器DP-20B-0.1-1壓力繼電器DP-40B-0.3-410單向閥AF3-E10B4016/2012單向節(jié)流閥ALF3-E6B2516/2013壓力表KF3-E1B-16(2) 確定(qudng)油道在選定了液壓泵后，液壓缸在實際快進、工進和快退運動階段的運動速度、時間以及進入(jnr)和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重

28、新計算的結(jié)果如表7所列。表7各工況實際(shj)運動速度、時間和流量快進工進快退表8允許(ynx)流速推薦值管道推薦流速/(m/s)吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53 由表7可以看出，液壓缸在各階段的實際運動速度(sd)符合設(shè)計要求。根據(jù)(gnj)表7數(shù)值，按表8推薦的管道內(nèi)允許速度取=4 m/s，由式計算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有油道均為直徑16mm。 3.4 液壓油箱容積的確定本設(shè)計為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來確定。參考下表9，確定本液壓系統(tǒng)選用容量為2

29、50L的BEX-250油箱。表9 液壓油箱的選擇附表4、液壓系統(tǒng)的驗算4.1 壓力損失的驗算已知該液壓系統(tǒng)(xtng)中進、回油路的內(nèi)徑為16mm，假設(shè)(jish)集成塊各段油管的總長度(chngd)為2m。選用L-HL32液壓油，考慮油的最低溫度為15，查得15時該液壓油的運動粘度v=150cst=1.510-4m2 /s，油的密度=920kg/。4.1.1工作進給時，進給油路壓力損失運動部件工進時最大速度為0. 5m/min，進給時的最大流量為1.26L/min，則液壓油在管內(nèi)流速v1為v1=627cm/min=10.46cm/s管道流動雷諾數(shù)Re1為 ： Re1=11.2Re12300，

30、可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)1=75Re1 =7511.2=6.7。進油管道BC的沿程壓力損失p1-1為p1-1=查得換向閥34EF30-E10B的壓力損失p1-2=0.05Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失p1為p1=（0.00421+0.05）106Pa=0.05421106Pa4.1.2 工作進給時回路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，則回油管道流速為： v2=v1A2A1=10.4659.1122.7cm/s=5.04cm/s Re2=v2d =5.041.6/1.5=5.4 1=75Re1 =755.4=13.88 回油管道的沿程壓力損

31、失為p2-1為： =查產(chǎn)品(chnpn)樣本知換向閥23EF3B-E10B的壓力(yl)損失p2-2=0.02510Pa，換向閥34EF30-E10B的壓力(yl)損失p2-3=0.02510Pa，調(diào)速閥AQF3-E10B的壓力損失p2-4=0.510Pa。 回油路總壓力損失p2為p2=+=（0.02027+0.025+0.025+0.5）10Pa=1.02MPa4.1.3 變量泵出口的壓力PpPp= =3.92MPa4.1.4快進時的壓力損失快進時液壓缸為差動連接，自匯流點A至液壓缸進油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即86.4L/min，AC段管路的沿程損失p1-1為v1=

32、cm/s=716.6cm/s Re1=764.4 1=0.098 p1-1=0.098Pa=Pa同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失p1-2和p1-3為 V2=cm/s=358.3cm/s Re2=382.2 2=0.196 p1-2=0.196Pa=Pa p1-3=0.196Pa=Pa查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部(jb)壓力損失為：4EW6E50/AG24的壓力(yl)損失p2-1=0.17Pa3EW6A50/AG24的壓力(yl)損失p2-2=0.17Pa據(jù)分析在差動連接中，泵的出口壓力Pp為 Pp=p1-1+p1-2+p1-3+p2-1+p2-2+=Pa=0.829Pa快退時壓力損失

33、驗算從略。上述驗算表明，原設(shè)計符合要求。4.2系統(tǒng)溫升的驗算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7卸荷，其出口壓力即為油液通過液控順序閥的壓力損失液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的有效功率由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為按式計算(j sun)工進時系統(tǒng)中的油液溫升，即C其中(qzhng)傳熱系數(shù)K=15 W/（m2C）。設(shè)環(huán)境(hunjng)溫T2=25C，則熱平衡溫度為C 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。5、 系統(tǒng)方案的驗證隨著液壓機械自動化程度的不斷提高，所用

34、液壓元件的數(shù)量急劇增加，因而小型化、集成化就成為液壓傳動技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展以及與液壓技術(shù)緊密結(jié)合，出現(xiàn)了電液比例控制閥、電液比例控制泵和馬達、數(shù)字閥等機電一體化器件，使液壓技術(shù)向著高度集成化和柔性化的方向發(fā)展。近年來，在新型密封和無泄漏管件的開發(fā)、液壓元件和系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計等方面取得了重要的進展。在這些基礎(chǔ)上，本設(shè)計結(jié)合了先進的液壓元件，更加優(yōu)化地實現(xiàn)了設(shè)計所規(guī)定的機器動作。下面是本設(shè)計實驗驗證的內(nèi)容：實驗?zāi)康模候炞C半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計方案的正確性。實驗內(nèi)容和要求：按設(shè)計方案原理圖連接油路，觀察油路是否通暢，機械運動是否與預(yù)期一致，分析方案的正確性和合

35、理性。實驗所用器件：變量泵、壓力表、減壓閥、電磁換向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、液壓缸等器件。實驗過程：按照設(shè)計要求，組裝實驗回路，確認(rèn)液壓元件后用軟管和接頭在液壓實驗裝置上連成實驗油路。實驗原理圖和方案實驗油路圖如圖5：圖5 液壓系統(tǒng)(xtng)原理圖圖6 方案(fng n)實驗油路圖 圖7 小組(xioz)成員合照實驗結(jié)果(ji gu)：通過手動控制電磁閥的開關(guān)，實現(xiàn)了兩液壓缸的運動。實驗結(jié)論：該設(shè)計方案是正確的，通過順序控制電磁閥的開關(guān)必能實現(xiàn)兩液壓缸的順序動作，以實現(xiàn)系統(tǒng)(xtng)設(shè)計的工序動作。6、 液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之

36、間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修，保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接，集成塊連接和疊加閥連接。把一個液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間幅液壓油路板上的孔道勾通，。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝，高度和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差，互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按

37、設(shè)計規(guī)律裝配成一個液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化，毓化程度高，互換性能好，維修，拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好，性能可靠而且設(shè)計生產(chǎn)周期短。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件，幅疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管，接頭引起的泄漏，振動和噪聲。本設(shè)計(shj)系統(tǒng)由集成塊組成，液壓閥采用廣州機訂研究所的GE系列閥。6.1液壓集成回路(hul)設(shè)計 1、把液壓回路劃分為若干個單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力(

38、yl)油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設(shè)計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計工作量，提高通用性。 2、把各液壓單元集成回路連接起來，如圖6.1所示，即為該半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的集成回路。一個完整的液壓集成回路由底板，供油回路，壓力控制回路，方向回路，調(diào)整回路，頂蓋及測壓回路等單元集成回路組成。 圖8 液壓系統(tǒng)(xtng)的集成回路6.2液壓集成塊的設(shè)計(shj) 圖6.2是組合機床液壓集成塊裝配總圖，它由底板，方向調(diào)速塊，壓力塊，夾緊塊及頂蓋組成，由4個堅固螺栓把它們連接起來，再由四個螺釘將其堅固在液壓油箱上，液壓泵通過油管與底板連接，

39、組成液壓站，液壓元件分別固定(gdng)在各集成塊上，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設(shè)計。圖9組合機床(jchung)液壓集成塊裝配總圖6.2.1 底板及供油塊設(shè)計(shj) 底板與供油塊的作用是連接(linji)集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。6.2.2 頂蓋及側(cè)壓塊設(shè)計 頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關(guān)及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。設(shè)計頂蓋時，要充分利用頂蓋的有效空間，也可把測壓回路，卸荷回路等布置在頂蓋上。6.2.3 集成塊設(shè)計 若液壓單元集成塊回路中液壓元件較多或者不好安排時，可以

40、采用過渡板把閥與集成塊連接起來。如：集成塊某側(cè)面要固定兩個液壓元件有困難，如果采用過渡板則會使問題比較容易解決，使用過渡板時，應(yīng)注意，過渡板不能與上下集成塊上的元件相碰，避免影響集成塊的安裝，過渡板的高度應(yīng)比集成塊小2mm。過渡板一般安裝在集成塊的正面，過渡板一般安裝在集成塊的正面，過渡板厚度為3540mm，在不影響其它部件工作的條件下，其長度可稍大于集成塊尺寸。過渡板上孔道的設(shè)計與集成塊相同。可采用先將其用螺釘與集成塊連好，再將閥裝在其上的方法安裝。6.3 集成塊設(shè)計(shj)步驟6.3.1 制做液壓元件(yunjin)樣板制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線(xxin)繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便于工作是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實物有出入，則以實物為準(zhǔn)。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板所提供的尺寸來制做。若