液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目：專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院系：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)班級(jí):11201姓名：李清波指導(dǎo)教師：徐巧日期:2015.05。30學(xué)號(hào)：1202281038前言本次設(shè)計(jì)，主要是運(yùn)用所學(xué)的《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程有關(guān)知識(shí),根據(jù)一些具體情況綜合運(yùn)用自己學(xué)過(guò)的有關(guān)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力,推動(dòng)液壓油。通過(guò)控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動(dòng)液壓、不同方向的動(dòng)作.完成各缸做出不同行程種設(shè)備不同的動(dòng)作需要?；旧夏壳靶纬傻囊粋€(gè)形式是越是先進(jìn)的系統(tǒng)越離不開液壓，而且所用液壓設(shè)備也越多,液壓已經(jīng)應(yīng)用于很多領(lǐng)域。而本次的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指組成一個(gè)新的能量傳遞系0

統(tǒng)，以完成一項(xiàng)專門的任務(wù)。系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)的工藝目的或用途、工作循環(huán)、負(fù)載條件和主要技術(shù)要求，通過(guò)配置執(zhí)行元件，負(fù)載分析、運(yùn)動(dòng)分析及編制執(zhí)行元件的工況圖，對(duì)同類主機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的分析比較，選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，確定液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等,擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，并對(duì)組成系統(tǒng)的各標(biāo)準(zhǔn)液壓元件輔件進(jìn)行選型，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的主要性能(壓力損失、發(fā)熱溫升等)進(jìn)行驗(yàn)算。目錄第一章明確設(shè)計(jì)要求配置執(zhí)行元件……………1…………………11。2主機(jī)的概況了解…………11.3主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的任務(wù)和要求…11.4其它要求………………21。5配置執(zhí)行文件…………………2第二章…………………32.1運(yùn)動(dòng)分析………32.2負(fù)載分析………3第三章明確液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)……………73。1預(yù)選系統(tǒng)壓力…………………73.2計(jì)算液壓結(jié)構(gòu)尺寸……71。計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑………81.1設(shè)計(jì)要求工況分析缸主要1

2.計(jì)算液壓缸活塞直徑3。液壓缸實(shí)際有效面積……93.3計(jì)算工進(jìn)時(shí)的實(shí)際工作壓力…93.4液壓缸各工況所需的流量……103。5其他工作階段的壓力、流量和功率…………10第四章制定基本方案擬定液壓系統(tǒng)圖…………114.1制定基本方案…………11五章計(jì)算和選擇液壓元件…………135。1液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇………135。2其他液壓元件的選擇……………14六章驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能………176.1壓力損失的驗(yàn)算…………………171。雷諾數(shù)Re…………………172。沿程壓力損失…………173。局部壓力損失…………186。2溫升的驗(yàn)算………18參考資料………………212第一章明確設(shè)計(jì)要求配置執(zhí)行元件1。1說(shuō)明書設(shè)計(jì)要求對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的依據(jù),設(shè)計(jì)前必須將它搞清楚。以及在這說(shuō)明書中需要做什么，分為以下幾點(diǎn)：1）繪制工作循環(huán)周期圖；2）負(fù)載分析，作執(zhí)行元件負(fù)載3）確定執(zhí)行元件最大工作壓力,液壓階段流量，壓力、速度圖；主參數(shù)：確定系統(tǒng)缸主要結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算各液壓缸工作和功率,作工況圖；4）方案分析、擬定液壓系統(tǒng)；5）選擇液壓元件;6）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；7）繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖，闡述系統(tǒng)工作原理。1.2主機(jī)的概況了解1）主機(jī)的用途、總體布局、主要結(jié)構(gòu)，主機(jī)對(duì)液壓裝置的位置和空間尺寸的限制。2)主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán)、技術(shù)參數(shù)與性能要求。3）作業(yè)環(huán)境與條件等。1.3明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的任務(wù)和要求1)主機(jī)要求液壓系統(tǒng)完成的動(dòng)作和功能，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或擺動(dòng)）、動(dòng)作循環(huán)及其工作范圍。-0-

2）外界負(fù)載大小、性質(zhì)及變化范圍，執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度大小及變化范圍。3）各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序、轉(zhuǎn)換及互鎖要求.4）對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能方面的要求，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、定位和轉(zhuǎn)換精度、停留時(shí)間、自動(dòng)化程度、工作效率、噪聲等方面的要求，對(duì)于高精度、高生產(chǎn)率的自動(dòng)化主機(jī),不僅會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)提出靜態(tài)性能指標(biāo)，往往還會(huì)提出動(dòng)態(tài)性能指標(biāo).1。4明確其它要求1)明確液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件，如環(huán)境的溫度、濕度、污染和振動(dòng)沖擊情況。有無(wú)腐蝕性和易燃性物質(zhì)存在，這牽涉到液壓元件和工作介質(zhì)的選用，也牽涉到所需采用的防護(hù)措施等。2）對(duì)液壓系統(tǒng)的重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。1。5配置執(zhí)行文件根據(jù)車床的總體布局及技術(shù)要求，選擇缸筒固定的單桿活塞液壓缸作為驅(qū)動(dòng)車削動(dòng)力頭實(shí)現(xiàn)經(jīng)給運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件.第二章工況分析要求:在分析機(jī)器的工作情況(工況）的基礎(chǔ)上，確定液動(dòng)機(jī)(液壓缸和液壓馬達(dá))的負(fù)載、速度、調(diào)速范圍、功率大小、動(dòng)作-1-

循環(huán)、自動(dòng)化程度等并繪制出工況圖。2.1運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析就是對(duì)執(zhí)行元件在整個(gè)工作循環(huán)中各階段所要求的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，速度圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來(lái)的圖形。速度圖一般用速度—時(shí)間（v-t）或速度—位移（v—l）曲線表示。圖1（a）為一機(jī)床進(jìn)給油缸的動(dòng)作循環(huán)圖例，及圖1（b)是其相應(yīng)的速度圖例2.2負(fù)載分析水平安放的平導(dǎo)軌:G=2500N+1000N=3500N靜摩擦阻力：動(dòng)摩擦阻力：上述各式中G——運(yùn)動(dòng)Fn——工作導(dǎo)軌上的垂直分力,N；D=110mmn=150r/minP=4。5KW部件重力,N；負(fù)載在恒速時(shí)的動(dòng)密封摩擦阻力估取為靜密封摩擦阻力的表2—1車削動(dòng)力頭液壓缸為負(fù)載計(jì)算結(jié)果工況外負(fù)載F/N計(jì)算公式結(jié)果1567.2824.7快進(jìn)啟動(dòng)加速恒速732.7工進(jìn)5943.7-2-快退啟動(dòng)加速1567.2824。7732。7恒速表2-2液壓系統(tǒng)中背壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)類型背壓/MPa中、低壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0。2~0。5(0～8MPa）回油路帶調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0。5~0.8回油路帶背壓閥采用帶補(bǔ)油泵的閉式回路同上0。5～1.50。8～1.5中、高壓系統(tǒng)（8~16MPa）比中、低壓系統(tǒng)高（50～100)%初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)高壓系統(tǒng)（16～32MPa）如鍛壓機(jī)械系統(tǒng)第三章明確液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)3.1預(yù)選系統(tǒng)壓力由表2—1可看出,最大負(fù)載出現(xiàn)在工進(jìn)階段，其最大值為：本車床屬于精加工機(jī)床,負(fù)載最大時(shí)為慢速工進(jìn)階段，其他工況時(shí)負(fù)荷都不大,參考表3-1,預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=1MPa表3—1按負(fù)載選擇設(shè)計(jì)壓力3.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸為了滿足動(dòng)力頭快速進(jìn)退速度相等的要求并減少液壓泵的流量，將缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積與應(yīng)滿足，即活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑D間應(yīng)滿足d=0.71D。3。2.1計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑為了提高動(dòng)力機(jī)頭的工作平穩(wěn)性，給液壓缸設(shè)置一定回油背壓。參考4暫取背壓0.2MPa,上已取液壓缸機(jī)械效率，則可算得液壓缸無(wú)-3-油腔的有效面積從而得液壓缸內(nèi)徑按GB/T2348—1993,將液壓缸內(nèi)徑圓整為D=100mm=10cm3。2.2計(jì)算液壓缸活塞直徑因,故將活塞桿直徑為按GB/T2348—1993，將活塞桿直徑圓整為d=70mm=7cm3。2。3液壓缸實(shí)際有效面積將調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量和活塞最小進(jìn)給速度,算的。結(jié)果表明活塞面積可滿足最低穩(wěn)定速度的要求3。3計(jì)算工進(jìn)時(shí)的實(shí)際工作壓力差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無(wú)桿腔壓力P1，其差值估取為,并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)；另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為0.6MPa.從而算的液壓缸在工作階段的實(shí)際工作壓力它正是系統(tǒng)工作循環(huán)中的最高壓力3。4液壓缸各工況所需的流量液壓缸最大流量發(fā)生在快退的階段，算的液壓缸最大流量q1為3.5其他工作階段的壓力、流量和功率表3—2液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率回油腔工作腔輸入流量負(fù)載功工作階計(jì)算公式負(fù)載壓力壓力q1/（L/min）率P2/MPaP1/MPaP1/W段F/N快啟動(dòng)1567?！?。386——-4-進(jìn)2加速824.71。2150.715——恒速工進(jìn)732.71。1880.68819.23—5943。0。21。056。2884。7152快啟動(dòng)退1567?！?.371—2—加速恒速824。70。30。775——732。70.30.74920.02—第四章制定基本方案擬定液壓系統(tǒng)圖4.1制定基本方案1、確定油源、執(zhí)行元件類型和回路形式。2、方向控制回路:三位五通“O”型。+流量閥——進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速.4、速度換接：用二位二通行程閥。溢流閥.3、調(diào)速回路：泵5、壓力控制回路：用直動(dòng)式6、輔助回路：1）、泵的入口加裝吸油過(guò)濾器；2)、泵的出口設(shè)壓力表和壓力表開關(guān)。第五章計(jì)算和選擇液壓元件5.1液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇由表3-2可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即,-5-此時(shí)缸的輸入流量較小，泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為,則泵的最高工作壓力Pp為車削頭快退時(shí),需要的流量為取泄漏系數(shù)為，則液壓泵的流量為根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選限壓式變量液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=1200r/min，泵的容積效率，可算得泵的排量參考值為根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查手冊(cè),選用規(guī)格相近的YBX—B30M型限壓其額定壓力為6.3MPa,排量為V=30mL/r,泵的速為n=1200r/min，取容積效率，相比較，與系統(tǒng)所需要的流量符合式變量葉片泵，額定轉(zhuǎn)倒推算得泵的額定流量為由上述數(shù)據(jù)，可知系統(tǒng)在工進(jìn)階段以最高進(jìn)給速度工作時(shí)，負(fù)載達(dá)到最大,其值為，故按此階段的液壓泵所需驅(qū)動(dòng)功率選擇電機(jī)。此時(shí),泵的工作壓力為P1=1.05MPa,。已知泵的總效率為，所以液壓泵在工進(jìn)階段時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)功率為查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的Y801-4型立式其額定功率為0.55KW,轉(zhuǎn)速為1390r/min，用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí),變量泵的35.445L/min,能滿足系統(tǒng)的各個(gè)工況對(duì)系統(tǒng)所需的流量三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)際輸出流量為.5.2其他液壓元件的選擇油箱容量計(jì)算,本系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)，故取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，得油箱容量為查（JB/T7938—1999）取油箱公稱容量為100L。-6-

管件尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)油口尺寸確定。所選的過(guò)濾器、壓力表及壓力表開關(guān)的型號(hào)規(guī)格見(jiàn)表.通過(guò)流量額定流量額定壓工作壓序號(hào)名稱型號(hào)/(L/min）/(L/min）力力/MPa/MPa1油箱—————2過(guò)濾器35。7400.02—3電動(dòng)機(jī)—Y801—4-——4變量泵35.738.256.31.404YBX—B30M壓力表開關(guān)5——6。33.90～403。9Y—407溢流閥35。76.36。36。3YF3-10BK-6B6壓力表—8溢流閥20。02102.50.2P—B10B三位五通電20.02256。31.40435D—25B磁換向閥910單向閥20。022511單向閥20.02636。36.312調(diào)速閥20.02106.30。804Q—10B6.31.404I-25BI-63B二位二通行1315。461006.30.80422C—程閥25BH14液壓缸—————通油孔道的直徑確定與閥的油口相同的直徑,應(yīng)與液壓閥的油口直徑相同。-7-與管頭相連接的孔道,其直徑一般應(yīng)根據(jù)通過(guò)的流量和允許流,但孔口必須按管頭螺紋小徑并攻螺紋式中d—孔道q—油管v—管中允許流速(見(jiàn)表）速，用下式計(jì)算確定內(nèi)徑最大流量油管中的允許流速油液流經(jīng)油管吸油管高壓管回油管短管及局部收縮處允許流速/(m/s）0。5~1.52。5～51。5～2。5～75取吸油管V=1m/s，回油管V=2m/s查（GB/T2351-1993）取相近規(guī)格吸油管的外徑d=25mm,取回油管的外徑d=20mm。第六章驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能6。1壓力損失的驗(yàn)算6.1。1雷諾數(shù)（參考資料【1】P31表2—18）式中v—平均流速,m/sd—與其管徑相u—液體的參考資料【1】P153表6-5〈2300為層流，取同，m運(yùn)動(dòng)粘度，根據(jù)6.1。2沿程壓力損失-8-沿程壓力損失的計(jì)算公式式中l(wèi)-管道長(zhǎng)度，mp—油液的密度，6.1。3局