液壓課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目該雙頭車床液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力F=20000N；移動(dòng)部件總重力tG=10000N；快進(jìn)行程S=160mm；工進(jìn)行程S=70mm；快進(jìn)快退的速度vmax=512m/min;工進(jìn)速度v=502mm/min;加速、減速時(shí)間△t=0.3s;靜摩擦系數(shù)f=0.2;動(dòng)摩s擦系數(shù)f=0.1。設(shè)計(jì)步驟d一、負(fù)載分析工作負(fù)載F=G=10000N負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為F，動(dòng)摩擦力為F，則：fsfd靜摩檫力動(dòng)摩檫力Ffs=fs×G=0.2×10000=2000NFfd=fd×G=0.1×10000=1000N而慣性力：5vGv100000.0510360=283N9.80.30.05102Fm=mtgt若忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，而液壓缸的機(jī)械效率ηm=0.93,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見(jiàn)表1-1表1-1液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總機(jī)械負(fù)載F/N起動(dòng)F=Ffs/ηm加速F=(Ffd+Fm)/ηm快進(jìn)F=Ffd/ηm工進(jìn)F=(Ffd+Ft)/ηm快退F=Ffd/ηm215113801075225811075二、負(fù)載圖、速度圖的繪制根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪出負(fù)載圖（F-L）和速度圖（v-l）。橫坐標(biāo)以上為液壓缸活塞前進(jìn)時(shí)的曲線，以下為液壓缸活塞退回時(shí)的曲線。F/NV/m/min5225810.05160230L/mm138021511075160230-5L/mm10751380負(fù)載曲線圖速度曲線圖快進(jìn)工進(jìn)快退工作循環(huán)圖三、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、確定液壓泵類型考慮到車削進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，粗加工時(shí)負(fù)載有較大變化，故選用雙作用葉片泵雙泵供油2、確定調(diào)速方式由于要求穩(wěn)定性好，故選用調(diào)速閥進(jìn)油調(diào)速的方式3、選用執(zhí)行元件根據(jù)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)、快退速度相等，因此選用單活塞液壓缸作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4、運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式和要采,采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序閥與單向閥來(lái)切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。5、換向回路的選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格的要求，因此選用電磁換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用三位五通換向閥；為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。四、組成液壓系統(tǒng)繪原理圖將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表1-2表1-2電磁鐵動(dòng)作順序表1Y快進(jìn)+工進(jìn)+2Y3Y4Y5Y6Y++++工進(jìn)++停止五、液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算（一）液壓缸參數(shù)計(jì)算1、初選液壓缸的工作壓力參考同類型組合機(jī)床，初定液壓缸的工作壓力為P=40×10Pa。512、確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并取無(wú)桿腔有效面積A為有桿腔有效面積A的兩倍，即A=2A。為了防止切削完畢后1122滑臺(tái)突然前沖，在回路上裝有背壓閥，初選背壓P=8×10Pa。5b由液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表可知最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F=22581N，按此計(jì)算A則122581FPb2A=1P=6.27×10m-32401081055214A液壓缸直徑D===8.93cm462.71由A=2A可知活塞桿直徑12d=0.707D=0.707×8.93=6.31cm按GB/T2348—1993將所計(jì)算的D與d值分別圓整到相近的采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得D=10cmd=6.3cm按標(biāo)準(zhǔn)直徑算標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便出D2A==102=78.5cm2144A=(D2d2)=(1026.32)=47.40cm2244按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量q0.05min=L/min,因工進(jìn)速度v=0.05為m/min最小速度=0.05103=102cmAqminv0.051021minA=78.542>10cmcm滿足最低速度要求213、計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力、流量和功率，在計(jì)算工進(jìn)時(shí)背壓按P=8×10P代入，快退5ba時(shí)背壓按P=5×10P代入計(jì)算5公式和計(jì)算結(jié)果列于表1-3中。ba注：1、差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失為△p=5×10P5a，而P=P+△P。bj2、快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為P，有桿腔回油壓力為P。jb表1-3液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率進(jìn)油壓力回油壓力輸入功率負(fù)載F所需流量P工作循環(huán)PjPb計(jì)算公式KNPPaaL/minkwP=(F+j差動(dòng)△PA)/(A-A)12快退q=v(A-A)107511.×1016.×1015.60.28955212P=PqjP=(F+PA)/Ajb21工進(jìn)q=Av2258133.6×1058×100.390.02251P=PqjP=(F+PA)/Ajb12快退q=Av107515.5×1055×1023.70.61252P=Pqj（二）液壓泵的參數(shù)計(jì)算由表1-3可知工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失∑△p=5×10P，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差為5×10P，則55aa液壓泵最高工作壓力P=P+∑△p×+510=（533.6+5+5）×10=543.6×10P5P1a因此泵的額定壓力可取P≥1.25×43.6×10=53.65×10P。5ra由表1-3可知，工進(jìn)時(shí)所需流量最小是0.39L/min,設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5L/min，則小流量泵的流量應(yīng)為q≥（1.2×0.39+2.5）=2.97，L/min快進(jìn)p1快退時(shí)液壓缸所需的最大流量為23.7L/min，則泵的總流量q=1.1×23.7=26.07pL/min。即大流量泵的流量q≥q-q=26.07-2.97=23.1。L/minp2pp1根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用YB-25/4型的雙聯(lián)葉片泵，1該泵額定壓力為6.3MP,額定轉(zhuǎn)速960r/min。a（三）電動(dòng)機(jī)的選擇4103系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵1的流量q==0.0667×10m/s,大-33p16025103泵流量q==0.4×1-3307m/s。差動(dòng)快進(jìn)、快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油；p260工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分析三個(gè)階段需要的電動(dòng)機(jī)功率P。1、差動(dòng)快進(jìn)差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵2的出口壓力油經(jīng)單向閥后與小泵1匯合，然后經(jīng)單向閥2，三位五通閥3，二位三通閥4進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力p=p=8.0×10P,51ja查樣本可知，小泵的出口壓力損失△p=4.5×10P大泵出口到小泵出口的壓力51a損失△p=1.5×10P于是計(jì)算小泵的出口壓力p=15.6×10P(總效率η552a。p1a=0.5)，大泵出口壓力p=17.1×10P(總效率η=0.5)51p2a2電動(dòng)機(jī)功率15.6100.066710317.1100.41710355pqpqp22p=1==1634Wp110.50.5122、工進(jìn)考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差△p=5×10P，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力51a差△p=5×10P。因此，工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力p=+p△p+△p=43.6×10P,552ap1112a而大泵的卸載壓力取p=2×10P。（小泵的總效率η=0.565，大泵總效率η5p2a1=0.3）。2電動(dòng)機(jī)功率43.6100.0667102100.41710pqpq5353=793Wp=2=p11p220.5650.3123、快退類似差動(dòng)快進(jìn)分析知：小泵的出口壓力p=19×10P（總效率η=0.5）；大5p1a1泵出口壓力p=20.5×10P（總效率η=0.51）。5a2p2電動(dòng)機(jī)功率19100.06671020.5100.41710pqpqp225353p=3==1930Wp110.50.5112綜合比較，快退時(shí)所需功率最大。據(jù)此查樣本選用Y2—112M—6異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率2.2KW，額定轉(zhuǎn)速940r/min。六、液壓元件的選擇1、液壓閥的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。本設(shè)計(jì)題目中所有閥的額定壓力都為6.3MP，額定流量根據(jù)各a閥通過(guò)的流量，表1-4中序號(hào)與系統(tǒng)原理圖的序號(hào)一致。2、油管的選擇根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油口管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)58L/，則min液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為18mm,外徑為22mm的10號(hào)冷拔鋼管。3、油箱容積的確定中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵流量的5～7倍，本題取7倍，故油箱容積為V=（7×29）L=203L表1-4液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱最大通過(guò)流量/L·min型號(hào)-112雙聯(lián)葉片泵單向閥2929YB—25/41DIF—L10H13三位五通電磁閥4二位二通電磁閥5調(diào)速閥56DSG—01—2B56DSG—01—2B0.392FRMDP—3206壓力繼電器7單向閥28DIF—L10H18液控順序閥9背壓閥0.20X—25B0.20B—10B10液控順序閥（卸載用）22X—25B11單向閥22DIF—L10H112溢流閥13過(guò)濾器6YJF3—6B60XV—J63×80設(shè)計(jì)總結(jié)（一）各元件的作用：1、液壓泵它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能輸出，為執(zhí)行元件提供油液。2、單向閥①安裝在泵出一方面在泵②安裝在系統(tǒng)③安裝在泵的卸載回路的單向閥，更換剛度更大的彈簧使泵維持一定的控制壓P=0.3~0.5Mpa?？诘膯蜗蜷y，一方面組織系統(tǒng)的壓力沖擊影響泵的正常工作，另不工作時(shí)防止系統(tǒng)的油液倒流回油箱?；赜吐返膯蜗蜷y，使回油具有一定的背壓，它作背壓閥用。力，使正向開(kāi)啟壓力3、換向閥它是利用閥芯在閥體內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)使油路接通或切斷而改變油流方向的閥?？紤]到換向可靠性；壓力損失；內(nèi)泄露量；換向平穩(wěn)；換向時(shí)間和換向頻率等因，素我們選擇了二位二通電磁換向閥4、調(diào)速閥既節(jié)流又調(diào)速，本設(shè)計(jì)調(diào)速閥，主要功能是實(shí)現(xiàn)工進(jìn)工作，在調(diào)速閥中，節(jié)流閥一個(gè)檢測(cè)元件當(dāng)閥的開(kāi)口面積調(diào)定之后，它一流量的信號(hào)，并可化為閥口前后的壓力差反饋?zhàn)饔玫蕉ú顪p壓閥的兩端并與彈簧力比較；而定差減壓閥起壓力補(bǔ)償作用。5、順序閥順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥，因用動(dòng)作順序而得名。本次設(shè)計(jì)時(shí)我們應(yīng)用的是液控順序閥，它在工進(jìn)動(dòng)作時(shí)由于負(fù)載增大使主油路壓力也隨之升高，從而將液控順序閥開(kāi)啟。6、壓力繼電器壓力繼電器是一是，根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力的變化，通過(guò)壓力繼電器內(nèi)的電氣線路，實(shí)行執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù)。和三位五通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換向功能。中，我們采用的是節(jié)流閥既是一個(gè)調(diào)節(jié)元件，大小，一方面檢測(cè)與定差減壓閥串聯(lián)組成的又是方面控制流量的于控制多個(gè)執(zhí)行元件的種將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的元件，其作用微動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)接通或斷開(kāi)

7、溢流閥①旁接在液壓泵出口的溢流閥作用時(shí)，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，或限制其最高壓力。②與液控順序閥串聯(lián)的溢流閥，抵抗液體快速回路的沖擊，起背壓保護(hù)作用。8、過(guò)濾器過(guò)濾器的功用就是濾去油液中的雜質(zhì)，維護(hù)油液的清潔，防止油液污染保證液壓系統(tǒng)正常工作?？紤]到以下幾個(gè)方面：①過(guò)濾精度應(yīng)滿足系統(tǒng)提出的要求；②要有足夠的流通能力；③要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不因液壓力而破壞；④考慮過(guò)濾器其他功能在本次設(shè)計(jì)中，我們選用的是XV—J63×80型過(guò)濾器。9、液壓缸液壓缸是一種將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，10、油箱油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功用是儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)所需的足夠油液，散發(fā)油的能量，分離油液中的氣體及沉淀污物。11、油管根據(jù)耐油、耐高壓、強(qiáng)度高、工作可靠；裝配時(shí)不易彎曲，裝拆方便等設(shè)計(jì)要求，我選用鋼管。（二）心得體會(huì)通過(guò)本次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，我們這次設(shè)計(jì)使我們真正的明白了書本中的知識(shí)的內(nèi)涵。在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，我們到圖書館借書，大家都有很大的熱情，每個(gè)人都借好幾學(xué)到了許多書本上永遠(yuǎn)都學(xué)不到的知識(shí)，本書，然后我們聚集到一起開(kāi)始設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，我按照任務(wù)書一步一步地分析、查資料，根據(jù)具體要求進(jìn)行計(jì)算、選擇元件、設(shè)計(jì)回路。我們將理論和實(shí)際聯(lián)系在一起，這樣我們的對(duì)課本知識(shí)的記憶就更加深刻了，而且也對(duì)課本有了更詳細(xì)的閱讀，并且在以后的學(xué)習(xí)和生活中我們可以靈活運(yùn)用這些知識(shí)，這次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)鍛煉了我們動(dòng)手的能力，教會(huì)了我們?nèi)绾尾殚嗁Y料，

并且培養(yǎng)了我們科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。這次設(shè)計(jì)使我們不僅彌補(bǔ)了平時(shí)理論知識(shí)的不足，還使我們領(lǐng)悟到許多做人處事的道理，比如團(tuán)結(jié)就是力量，關(guān)鍵時(shí)間見(jiàn)真情，設(shè)計(jì)要求我們和諧一致的配合，我們此次設(shè)計(jì)的合作伙伴，是六名女生，雖然我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些不同的意見(jiàn)，甚至在一些意見(jiàn)上完全不一致，但經(jīng)過(guò)我們共同查閱資料和分析討論，最后還是達(dá)成一致意見(jiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，這次課程設(shè)計(jì)非常成功。在老師下達(dá)了任務(wù)書之后，由我們積極主動(dòng)的研究系統(tǒng)的工作原理，繪制出完善的雙頭車床液壓系統(tǒng)工作原理圖；我們速度圖、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方