液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)題目：臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄引 言2第一部分 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3第二部分 分析工況，確定主要參數(shù)4第三部分 擬定液壓系統(tǒng)原理圖6第四部分 選擇液壓元件7第五部分 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能10設(shè)計(jì)小結(jié)24參考文獻(xiàn)25引 言液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)有關(guān)理論知識(shí)來(lái)解決一般工程實(shí)際問(wèn)題能力的初步練習(xí)。課程設(shè)計(jì)過(guò)程不僅要全面運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程有關(guān)知識(shí)，還要根據(jù)具體情況綜合運(yùn)用有關(guān)基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，深化和擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，同學(xué)們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)

2、方案的擬定、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程語(yǔ)言的使用過(guò)程中熟悉和有效地使用各類(lèi)有關(guān)技術(shù)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范和技術(shù)資料，并得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案擬定、系統(tǒng)構(gòu)成、元件選擇、結(jié)構(gòu)工藝、綜合運(yùn)算、編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的有了很大提高，并使同學(xué)們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本設(shè)計(jì)方法。第一部分 明確設(shè)計(jì)要求液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。具體內(nèi)容包括：1 主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行

3、元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。2 主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán)；液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）及其工作范圍：3 主機(jī)各液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍；4 主機(jī)要求液壓系統(tǒng)的動(dòng)作順序或互鎖要求，各動(dòng)作的同步要求及同步精度；5 對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能（如平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等）、工作效率、自動(dòng)化程度等方面的要求；6 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件等；7 其他方面的要求，如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。設(shè)計(jì)要求一臺(tái)臥式單面多輪鉆孔組合機(jī)床。動(dòng)力滑動(dòng)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：1軸向切削力Ft=24000N；2滑臺(tái)

4、移動(dòng)部件質(zhì)量m=550kg；3加減速時(shí)間t=0.3s；4靜摩擦系數(shù)fs=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1，采用平導(dǎo)軌；5快進(jìn)與快退速度均為3.5m/min，快進(jìn)行程l1=250mm,，工進(jìn)行程l2=150mm，工進(jìn)速度3040mm/min，；6工作臺(tái)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但可以隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及工作原理如下：電磁鐵動(dòng)作順序1Y2Y3Y4Y快進(jìn)+-+工進(jìn)+-+快退-+停止-+-+第二部分 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)：一、系統(tǒng)工況分析2.負(fù)載分析Ft 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，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，這樣需要考慮的力有：切

5、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，動(dòng)摩擦力為，則 = 0.2mg =0.3*9.8*550=1617N =0.1 mg =539N而慣性力 =109.126984109 如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率m = 0.95 ,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見(jiàn)下表運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總機(jī)械負(fù)載F/N起動(dòng) F = Ffs / m 1702加速F =（Ffd + Fm）/ m 682快進(jìn) F = Ffd / m 567工進(jìn) F =（Ft + Ffd）/ m25831快退 F = Ffd / m567二、 液壓缸主要參

6、數(shù)的確定、（一）液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算1.初選液壓缸的工作壓力參考同類(lèi)型組合機(jī)床，初選液壓缸的工作壓力為=40×Pa2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本例要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單杠式液壓缸。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無(wú)桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即=2。為了防止在鉆孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然向前沖，在回油路中裝有背壓閥，按表查得，初選背壓Pa。由表1-1可知最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F=25831N, 按此計(jì)算則 液壓缸直徑由=2 可知活塞桿直徑 d=0.707D=0.707×9.55cm = 6.75cm按GB/T23481993將所計(jì)算的D與d值分別圓整到

7、相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得 D=10cm d=7cm按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 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，因工進(jìn)速度v=0.05m/min為最小速度，則由式 本例=78.510，滿足最低速度的要求。3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)背壓按代入，快退時(shí)背壓按代入計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果列于下表中。表二 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率工作循環(huán)計(jì)算公式負(fù)載F進(jìn)油壓力回油壓力所需流量輸入功率PNL/minkW差動(dòng)快進(jìn)56713.50.146工進(jìn)

8、258310.3140.019快退567140.266（二）液壓泵的參數(shù)計(jì)算由表二可知工進(jìn)階段液壓缸壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差為，則液壓泵 最高工作壓力可按式算出 因此泵的額定壓力可取1.2546.9Pa=59Pa。由表二可知，工進(jìn)時(shí)所需要流量最小是0.314L/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，快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是14L/min，則泵的總流量為。即大流量泵的流量。根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用YB-4/12型的雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速960r/min。（三）電動(dòng)機(jī)的選擇系統(tǒng)為雙

9、泵供油系統(tǒng)其中小泵1的流量，大泵流量。差動(dòng)快進(jìn)、快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油；工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分別計(jì)算三個(gè)階段所需要的電動(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11后與小泵1匯合，然后經(jīng)單向閥2，三位五通閥4進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力，查樣本可知，小泵的出口壓力損失，大泵出口到小泵出口的壓力損失。于是計(jì)算可得小泵的出口壓力（總效率=0.5），大泵出口壓力（總效率=0.5）。電動(dòng)機(jī)效率 2工進(jìn)考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差。因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力。而大泵的卸載壓力取。（小泵的總效率=0.565，大泵的總效率=0.3）。電動(dòng)機(jī)功

10、率3.快退類(lèi)似差動(dòng)快進(jìn)分析知：小泵的出口壓力（總效率=0.5）；大泵出口壓力（總效率=0.5）。電動(dòng)機(jī)功率綜合比較，快退時(shí)所需功率最大。據(jù)此查樣本選用Y90L-6異步電動(dòng)機(jī)。Y90L-6異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)表功率KW額定轉(zhuǎn)速r/min電流A效率%凈重kg1.19103.1573.525三、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，它的好壞從根本上影響整個(gè)液壓系統(tǒng)。擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：（1） 采用何種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件；（2） 確定供油方式；（3） 調(diào)速方式的選擇；（4） 快速回路和速度換接方式的選擇；（5） 如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作；（6）

11、 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向和安全互鎖等要求；（7） 壓力測(cè)量點(diǎn)的合理選擇。根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路歸并、整理，在增加一些必要的元件或輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)，進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)還必須注意一下幾點(diǎn)：（1） 盡可能省去不必要的元件，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2） 最終綜合出來(lái)的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個(gè)動(dòng)作都安全可靠，互相無(wú)干擾；（3） 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件，減少自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用件；（4） 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，便于維修檢測(cè)。初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖后，應(yīng)檢查其動(dòng)作循環(huán)，并制定系統(tǒng)工作循環(huán)表（電磁鐵動(dòng)作順序表）。四、液壓元件的選擇1.液壓閥及過(guò)濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高

12、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。本例中所有閥的額定壓力都為，額定流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，確定為10L/min，25L/min和63L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于表三中，過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。表三 液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱(chēng)最大通過(guò)流量型號(hào)1雙聯(lián)葉片泵16YB-4/122單向閥12I-25B3三位五通電磁閥3235-63BY4二位二通電磁閥3222-63BH5調(diào)速閥0.32Q-10B6壓力繼電器D-63B7單向閥16I-25B8液控順序閥0.16XY-25B9背壓閥0.16B-10B10液控順序閥12XY-25B11單向閥12I

13、-25B12溢流閥4Y-10B13過(guò)濾器32XU-B32*10014壓力表開(kāi)關(guān)K-6B15減壓閥20J-63B16單向閥20I-63B17二位四通電磁閥2024D-40B18單向順序閥XI-63B19壓力繼電器D-63B20壓力繼電器D-63B2、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)32L/min，則液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為15mm，外徑為19mm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額定流量的5

14、7倍，本設(shè)計(jì)取6倍，故油箱容積為五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能（一）壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整1.壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整工進(jìn)時(shí)管路中的流量?jī)H為0.314L/min，因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部損失都非常小，可以忽略不計(jì)。這時(shí)進(jìn)油路上僅考慮調(diào)速閥的壓力損失，回油路上只有背壓閥的壓力損失，小流量泵的調(diào)整壓力應(yīng)等于工進(jìn)時(shí)液壓缸的工作壓力加上進(jìn)油路壓差，并考慮壓力繼電器動(dòng)作需要，則即小流量泵的溢流閥12應(yīng)按此壓力調(diào)整。2快退時(shí)的壓力損失驗(yàn)算及大流量泵卸載壓力的調(diào)整因快退時(shí)，液壓缸無(wú)桿腔的回游量是進(jìn)油量的兩倍，其壓力損失比快進(jìn)時(shí)要大，因此必須計(jì)算快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的

15、卸載壓力。已知：快退時(shí)進(jìn)油管和回油管長(zhǎng)度均為l=1.8m，油管直徑d=15m，通過(guò)的流量為進(jìn)油路=16L/min=0.267，回油路=32L/min=0.534。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度為15攝氏度，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度v=1.5st=1.5，油的密度，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。、式中 v平均流速（m/s） d油管內(nèi)徑（m） 油的運(yùn)動(dòng)粘度（） q通過(guò)的流量（）則進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為由上可知，進(jìn)回油路中的流動(dòng)都是層流。（2）沿程壓力損失 由式（1-37）可算出進(jìn)油路和回油路的壓力損失。在進(jìn)油路上，流速則壓力損失為在回油路上，流速為進(jìn)油

16、路流速的兩倍即v=3.02m/s，則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用了集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類(lèi)元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部損失按式（1-39）計(jì)算，結(jié)果列于下表部分閥類(lèi)元件局部壓力損失元件名稱(chēng)額定流量實(shí)際通過(guò)流量額定壓力損失實(shí)際壓力損失單向閥2251620.82三位五通電磁閥6316/3240.26/1.03二位二通電磁閥633241.03單向閥251220.46若去集成塊進(jìn)油路的壓力損失，回油路壓力損失為，則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失為 查表一得快退時(shí)液壓缸負(fù)載F=526N；則快退時(shí)液壓缸的工作壓力為 按式（8-5）可算出快退時(shí)泵的工作壓力為 因此，大流量泵卸載閥10的調(diào)整壓力應(yīng)大于從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出，各種工況下