《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)宋超

中央廣播電視大學(xué)開放教育《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》題目：臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化姓名：宋超指導(dǎo)老師：徐昌輝摘要液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強(qiáng)增大作用力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件(附件)和液壓油。一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，而最后一點(diǎn)尤為重要。近年來我國(guó)國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)有很大的再單純地使用國(guó)外的液壓技術(shù)進(jìn)行加工。一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞不僅取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，還因系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，系統(tǒng)的污染直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性污染引目前我國(guó)液壓技術(shù)缺少技術(shù)交流，液壓產(chǎn)品大部分都是用國(guó)外的液壓技術(shù)加工回來的，近幾年國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)有很大的提高，如派瑞克、威明德液壓等公司都有很強(qiáng)的實(shí)力。 5.1.3計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 8壓力和選擇泵的規(guī)格 8 選擇液壓泵的規(guī)格 95.2.4與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 9 壓力損失的驗(yàn)算 10 6.1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失 116.1.3變量泵出口處的壓力Pp 116.1.4快進(jìn)時(shí)的壓力損失 11系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 127液壓缸的設(shè)計(jì) 12液壓缸工作壓力的確定 12 液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算 13缸蓋厚度的確定 138參考文獻(xiàn) 141.設(shè)計(jì)題目：臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求快進(jìn)與快退速度均為6m/min，工進(jìn)速度為0.05m/min，快進(jìn)行程為100mm，動(dòng)摩擦系數(shù)為。設(shè)計(jì)該組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。3.工況分析根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖速度循環(huán)圖然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖，如圖wfmwF—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；mF—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，f對(duì)于平導(dǎo)軌fF=f(G-F)ffnG—運(yùn)動(dòng)部件重力；F—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載；f—導(dǎo)軌摩擦系n數(shù)fsfdfsfdm進(jìn)度變化量在本例中F=×103×6/××60)=398Nm根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受外負(fù)載FN外負(fù)載F(N)F=F+F1928工進(jìn)F=F+F20780fsmfdwF=F780快退F=F780fdfd工作循環(huán)啟動(dòng)、加速快進(jìn)4擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低，而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)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)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。調(diào)速方式的選擇在中小型專業(yè)機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)鉆孔類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(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)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，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便、閥的安裝也較簡(jiǎn)單，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接5.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件液壓缸主要尺寸的確定取液壓缸的工作壓力為3-5Mpa，本系統(tǒng)取液壓缸的工作壓力為.A=F/ηcm(P-p/2).D=(4A/1/2D=(m)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值100mm.根據(jù)指導(dǎo)書表2-4液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-80)，將液壓缸內(nèi)徑圓整寸系列(GB2348-80)活塞桿直徑系列取d=70mm。差動(dòng)連接時(shí)，由于管路中存在壓力損失，取minmin1式中：Q是由產(chǎn)品樣本查得GE系列調(diào)速閥Q-6B的最小穩(wěn)定流量為min0.05L/min?？梢娚鲜霾坏仁侥軡M足，液壓缸能達(dá)到所需低速。根據(jù)上述有桿腔與無桿腔的值，可計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和工作值。如下表所示：快進(jìn)進(jìn)快速作循環(huán)加速恒速加速恒速計(jì)算F/N212187321腔壓力進(jìn)油輸入腔壓流量力輸入05.1.3計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量Q(快進(jìn))=πd2V(快×6/4=(L/min)Q(工進(jìn))=πD2V(工確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格5.2.1泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為P=P+Σp1ΔppP—執(zhí)行元件最大工作壓力；Σ—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算是簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取~，復(fù)雜系統(tǒng)可取~。本題中取。因此P=P+Σ=+=5(MPa)p1Δp上述計(jì)算所得的P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p出現(xiàn)的動(dòng)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P應(yīng)滿足P≥~P。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)aap取大值。在本題中P=，P=5MPa。ap5.2.2泵的流量確定液壓泵的最大流量應(yīng)為Q≥K(Σ)pLQmaxK—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取~，現(xiàn)取K=。LL因此Q=K(Σ)=×=(L/min)pLQmax5.2.3選擇液壓泵的規(guī)格pp本參數(shù)為：泵的額定壓力P=，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，總效率η=。005.2.4與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在~1L/min范圍內(nèi)時(shí)，可取η=~。同時(shí)還應(yīng)注意到，為了使所選擇的bpd式中：P—所選電動(dòng)機(jī)額定功率；dP—限壓式變量泵的限定壓力；bQ—壓力為P時(shí)，泵的輸出流量。pbP=[780/(π4)×10-6+]=b快進(jìn)時(shí)所需電機(jī)功率為：bp工進(jìn)時(shí)：P=[23089/(π4)×10-6+]=(MPa)b功率為：bp查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S—4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速根據(jù)產(chǎn)品樣本可查得YBX—25的流量壓力特性曲線。再由已知的快進(jìn)時(shí)流量為23.08L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.393L/min，壓力為，作出泵的實(shí)際工作時(shí)所選電動(dòng)機(jī)功率滿足要求，拐點(diǎn)處能正常工作。.1—額定壓力下的特性曲線；2—實(shí)際工作時(shí)的特性曲線液壓閥的選擇該液壓系統(tǒng)可采用力士樂系列閥或GE系列閥。本題均選用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(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)油路流量為差動(dòng)時(shí)流量Q=55L/min，壓油路的允許流速取V=4m/s，則內(nèi)徑d=(Q/V)1/2=(55/4)1/2=(mm)若系統(tǒng)主油路流量按快退時(shí)取Q=24.02L/min，則可算得油路內(nèi)徑d=m液壓油箱容積的確定6液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算L慮到油的最低溫度為15℃，查得15℃時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度為ms油的密度ρ=920kg/m3壓力損失的驗(yàn)算6.1.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的速度為0.05m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為11=2225(cm/min)=(cm/s)管道流動(dòng)雷諾數(shù)R為e1e11可見油液在管道中流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)λ=75，R=1e1進(jìn)油管道的沿程壓力損失Δp1-1為12=75×(16.1.23M6.1.36.1.473L5.25m0.05m226L3℃8℃25℃壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸工作壓力的確定選擇液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備類型確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力也不同。D=100mm;d=70mm液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒，起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算mP試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(倍)(Mpa)100-110ζ≥PD/2[δ]=×(2×110)=3.41mm液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為DDmm取D=1101缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度