馮立波 液壓設(shè)計(jì)課件

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 目錄攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文） 鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)學(xué)生姓名： 馮立波 學(xué)生學(xué)號(hào)： 201210601026 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 12機(jī)制一班 指導(dǎo)教師： 張勇 副教授 2015年6月攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目鉆鏜組合兩用機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的學(xué)生在完成液壓傳動(dòng)與控制課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)的液壓基本知識(shí)，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨(dú)立完成液壓回路設(shè)計(jì)任務(wù)；從而使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計(jì)的過程中，強(qiáng)化對(duì)液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中的各自作用。能夠?qū)W(xué)生起到加深液壓傳動(dòng)理論的掌握和強(qiáng)化實(shí)

2、際運(yùn)用能力的鍛煉。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）設(shè)計(jì)一臺(tái)鉆鏜兩用組合機(jī)床，完成8個(gè)14mm孔的加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)是：快速前進(jìn)-工作進(jìn)給-快速退回-原位停止。給定條件為：快進(jìn)快退速度5.1m/min,工進(jìn)速度應(yīng)在20120mm/min范圍內(nèi)無極調(diào)速。工作臺(tái)最大行程552mm,工進(jìn)行程150mm，最大切削力為19KN，運(yùn)動(dòng)部件自重20KN，啟動(dòng)換向時(shí)間t=0.05s，采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。3、主要參考文獻(xiàn)1 王積偉，章宏甲，黃誼.主編. 液壓傳動(dòng). 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.122 成大先.

3、主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng). 化學(xué)工業(yè)出版社2004.13 何玉林，沈榮輝，賀元成.主編.機(jī)械制圖. 重慶大學(xué)出版社.2000.84 路甬祥主編.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20025 雷天覺主編.液壓工程手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.19904、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)明確機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析6初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制16確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖8確定液壓制造元件的類型并選擇相應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置6液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算4合計(jì)1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月

4、 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)

5、驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有

6、改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要鉆鏜組合機(jī)床是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液 壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，液壓傳動(dòng)課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開設(shè)的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能和方法。 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的主要有以下幾點(diǎn)： 1、綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際只是，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)

7、實(shí)踐，是理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐機(jī)密結(jié)合起來，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深提高和擴(kuò)展。 2、在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。 3、通過設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。 關(guān)鍵詞 板料折彎?rùn)C(jī) ，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)。ABSTRACTVertical plate bending machine is a mechanical, electrical, hydraulic thr

8、ee closely linked, in combination with a complex. Hydraulic drive and mechanical drive, electric drive and tied for the three major traditional form, the design of hydraulic transmission system in modern machinery design work occupies an important position. Therefore," hydraulic" course fo

9、r mechanical engineering major is an important course offering. It is not only a theory, but also with the actual production are closely linked. In order to learn such an important course, except in the teaching system teaching outside, still should set the curriculum design teaching, enable student

10、s to integrate theory with practice, to master the skills of design of hydraulic transmission system and method. Hydraulic transmission course design the purpose of the following main points: In 1, the integrated use of hydraulic transmission course and other related courses of theoretical knowledge

11、 and practical production only, hydraulic transmission design practice, theory and practice are classified together, so that these knowledge get consolidate further, deepen the enhancing and expanding. 2, in the design practice to learn and master the general hydraulic components, especially all kin

12、ds of standard components of the selection principles and circuit combination methods, training design skills, improve students' analysis and grafting production actual problem ability, for the design of future work to lay a good foundation. 3, by design, drawing, calculation, students should ap

13、ply and be familiar with the design data ( including design, product samples, standards and norms ) and estimates of practical training. Key words sheet metal bending machine, hydraulic system, hydraulic transmission course design目 錄緒論11 鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計(jì)21.1機(jī)床的設(shè)計(jì)要求21.2 機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)22 執(zhí)行元件的選擇32.1分析系統(tǒng)工況32.1.1工作負(fù)載

14、32.1.2慣性負(fù)載32.1.3阻力負(fù)載32.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制42.3主要參數(shù)的確定52.3.1 初選液壓缸工作壓力52.3.2 確定液壓缸主要尺寸52.3.3 計(jì)算最大流量需求73 擬定液壓系統(tǒng)原理圖93.1 速度控制回路的選擇93.2 換向和速度換接回路的選擇93.3 油源的選擇和能耗控制103.4 壓力控制回路的選擇124 液壓元件的選擇144.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格144.1.1計(jì)算液壓泵的最大工作壓力144.1.2計(jì)算總流量144.1.3電機(jī)的選擇154.2 閥類元件和輔助元件的選擇154.2.1閥類元件的選擇154.2.2過濾器的選擇164.2.3空氣濾清器的選擇1

15、74.3油管的選擇174.4 油箱的設(shè)計(jì)184.4.1油箱長(zhǎng)寬高的確定184.4.2隔板尺寸的確定194.4.3各種油管的尺寸195 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能205.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失205.1.1判斷流動(dòng)狀態(tài)205.1.2計(jì)算系統(tǒng)壓力損失205.2驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升236 設(shè)計(jì)總結(jié)247 參考文獻(xiàn)2525攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 緒論緒論隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門迫切需要各種各樣的質(zhì)量?jī)?yōu)、性能好、能耗低、價(jià)格廉的液壓機(jī)床產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)包括液壓系統(tǒng)的功能分析、工作原理方案設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)等

16、。這些設(shè)計(jì)內(nèi)容可作為液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。很明顯，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身如果存在問題，常常屬于根本性的問題，可能造成液壓機(jī)床的災(zāi)難性的失誤。因此我們必須重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。作為一種高效率的專用機(jī)床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，其中包括組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗(yàn)算等。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具而組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多

17、工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時(shí)加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無級(jí)連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 1 鉆躺液壓機(jī)床的設(shè)計(jì)1 鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計(jì)1.1機(jī)床的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。鉆鏜系統(tǒng)的工作循環(huán)時(shí)快進(jìn)工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要

18、參數(shù)與性能要求如下：最大切削力19000N，移動(dòng)部件總重量20000N；最大行程552mm（其中工進(jìn)行程150mm）；快進(jìn)、快退的速度為5.1m/min，工進(jìn)速度應(yīng)在（20120）mm/min范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速；啟動(dòng)換向時(shí)間t0.05s，采用水平放置的導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs0.2；動(dòng)摩擦系數(shù)fd0.1。機(jī)械效率取0.9。1.2 機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。l1=220mm，l2=180mm，l3=400mm其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1-1表1-1 設(shè)計(jì)參數(shù)參 數(shù)數(shù) 值切削阻力（N）19000滑臺(tái)自重 (N) 20000

19、快進(jìn)、快退速度(m/min)5.1工進(jìn)速度(mm/min)20120最大行程(mm)552工進(jìn)行程(mm)150啟動(dòng)換向時(shí)間（s）0.05液壓缸機(jī)械效率0.9攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 2 執(zhí)行元件的選擇2 執(zhí)行元件的選擇 2.1分析系統(tǒng)工況2.1.1工作負(fù)載鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，鉆鏜的軸向切削力為Ft。根據(jù)題意，最大切削力為16000N，則有：2.1.2慣性負(fù)載慣性負(fù)載 2.1.3阻力負(fù)載靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 由此可得出液壓缸的在各工作階段的負(fù)載如表2-1表2-1工況負(fù)載組成負(fù)載值F推力啟動(dòng)4000N4444N加速5400N6000N快進(jìn)2000N2222N工進(jìn)21000N23

20、333N快退2000N2222N注：1、此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響。 2、液壓缸的機(jī)械效率取2.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2-1中計(jì)算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示。圖2-1圖2-1表明，當(dāng)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)處于工作進(jìn)給狀態(tài)時(shí)，負(fù)載力最大為23333N，其他工況下負(fù)載力相對(duì)較小。所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度V1=V2=5.1m/min、快進(jìn)行程L1=552-150=402mm、工進(jìn)行程L2=150mm、快退行程L3=552mm，工進(jìn)速度V2=100mm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床

21、動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖2-2所示。圖2-2 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖2.3主要參數(shù)的確定2.3.1 初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為23333N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低，參考表2-2和表2-3按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=3MPa。表2-2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)

22、械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.823528810101820322.3.2 確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A1是有桿腔工作面積A2兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d = 0.707D的關(guān)系。工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置

23、一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，執(zhí)行元件的背壓力如表2-4，從表中選取此背壓值為p2=0.8MPa。表2-4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降P，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時(shí)取P0.5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值=0.6MPa。工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為，式中：F

24、 負(fù)載力 hm液壓缸機(jī)械效率 A1液壓缸無桿腔的有效作用面積 A2液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1液壓缸無桿腔壓力 p2液壓有無桿腔壓力因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計(jì)算為液壓缸缸筒直徑為由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.707D，因此活塞桿直徑為d=0.707×107=76mm，根據(jù)GB/T23481993對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，查表2-5和表2-6圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=80mm。表5 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.7

25、00.7 表6 按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注： 1無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； 2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： 2.3.3 計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 q快進(jìn) =（A1-A2）×v1=25.63L/min工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為q快退 =A2×v2=22.83L/min工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為q工進(jìn) =A1×v1=0.181.14 L/min其中最大流量為快進(jìn)流量為

26、32.88L/min。根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。表2-5 各工況下的主要參數(shù)值工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進(jìn)油腔壓力P1/MPa輸入流量q/L.min-1輸入功率P/Kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)444400.89q=(A1-A2)v1P=p1qp2=p1+p加速60001.391.20恒速22221.390.4525.630.192工進(jìn)233330.82.450.181.140.0440.279P1=(F+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退起動(dòng)444400.99P1=(F+p2A1)/A2q=A2v3P=p1q加

27、速60000.61.34恒速22220.60.4922.830.118把表2-5中計(jì)算結(jié)果繪制成工況圖，如圖2-3所示。圖2-3 組合機(jī)床液壓缸工況圖攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。3.1 速度控制回路的選擇工況圖2-3表明，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功率

28、較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以

29、提高散熱效率，防止油液溫升過高。3.2 換向和速度換接回路的選擇所設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由25.63L/min降為0.181.14 L/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖3-1所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加

30、工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路b.速度換接回路圖3-1 換向和速度切換回路的選擇3.3 油源的選擇和能耗控制表2-5表明，本設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)的供油工況主要為快進(jìn)、快退時(shí)的低壓大流量供油和工進(jìn)時(shí)的高壓小流量供油兩種工況，若采用單個(gè)定量泵供油，顯然系統(tǒng)的功率損失大、效率低。在液壓系統(tǒng)的流量、方向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完成系統(tǒng)的動(dòng)作要求，以達(dá)到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本的目的。在圖4工況圖的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸在快進(jìn)和快退行程中要求油源以低壓大流量供油，工進(jìn)行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比，而

31、快進(jìn)和快退所需的時(shí)間與工進(jìn)所需的時(shí)間分別為： 上述數(shù)據(jù)表明，在一個(gè)工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時(shí)間都處于高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時(shí)間工作在低壓大流量供油狀態(tài)。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的。如果采用單個(gè)定量泵供油方式，液壓泵所輸出的流量假設(shè)為液壓缸所需要的最大流量25.63L/min，假設(shè)忽略油路中的所有壓力和流量損失，液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) P=0.45´25.63=1.15Kw工進(jìn)時(shí)P=p´qmax=2.4

32、5´1.14=2.79Kw快退時(shí) P=0.49´22.83=1.11Kw如果采用一個(gè)大流量定量泵和一個(gè)小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進(jìn)和快進(jìn)過程中所輸出的流量是不同的，此時(shí)液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) P=0.45´25.63=1.15Kw工進(jìn)時(shí)，大泵卸荷，大泵出口供油壓力幾近于零，因此P=p´qmax=2.45´1.14=2.79Kw快退時(shí) P=0.49´22.83=1.11Kw除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖擊

33、較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖3-2所示。圖3-2 雙泵供油油源3.4 壓力控制回路的選擇由于采用雙泵供油回路，故采用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵卸荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測(cè)壓點(diǎn)。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-3所示。為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序閥7，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時(shí)閥8起背壓閥的作用。 為了避免機(jī)床停止工作時(shí)回

34、路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了一個(gè)單向閥13。考慮到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對(duì)位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高，采用行行程開關(guān)控制即可。圖3-3(a)電磁鐵和閥的動(dòng)作圖3-3(b) 液壓系統(tǒng)原理圖1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電液閥 3行程閥4調(diào)速閥 5、6、10、13單向閥 7順序閥8背壓閥 9溢流閥 11過濾器12壓力開關(guān) 14壓力繼電器攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 4 液壓原件的選擇4

35、 液壓元件的選擇本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。4.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格4.1.1計(jì)算液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式，根據(jù)圖2-3液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，因此對(duì)大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。對(duì)于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，

36、選取進(jìn)油路上的總壓力損失，同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力與最大工作壓力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，圖2-3表明，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為： 4.1.2計(jì)算總流量表2-5表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)工作階段，為22.83 L/min，若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為：工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為1.8 L/min，但由于要考慮溢流閥的最

37、小穩(wěn)定溢流量3 L/min，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為4.8L/min。據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值，查閱液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定PV2R型雙聯(lián)葉片泵能夠滿足上述設(shè)計(jì)要求，因此選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為26mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時(shí)，小泵的輸出流量為qp小=6´940´0.9/1000=5.076 L/min該流量能夠滿足液壓缸工進(jìn)速度的需要。大泵的輸出流量為qp大=26*940*0.9/1000=22.00L/min雙泵供油的實(shí)際輸出流量為該流量能夠滿足液壓缸快

38、速動(dòng)作的需要。液壓泵參數(shù)如表4-1所示。表4-1 液壓泵參數(shù)元件名稱估計(jì)流量規(guī)格額定流量額定壓力MPa型號(hào)雙聯(lián)葉片泵(5.1+22)最高工作壓力為21 MPaPV2R12-6/264.1.3電機(jī)的選擇由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為0.99MPa，流量為27.1L/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為： 根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，按JB/T9616-1999，此系統(tǒng)選取Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。4.2 閥類元件和輔助元件的選擇圖3-3液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項(xiàng)閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。4.2.1閥類元件的選擇

39、根據(jù)上述流量及壓力計(jì)算結(jié)果，對(duì)圖3-3初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量。通過圖3-3中4個(gè)單向閥的額定流量是各不相同的，因此最好選用不同規(guī)格的單向閥。圖3-3中溢流閥9、背壓閥8和順序閥7的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力，因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥，連接在大流量液壓泵出口處的順序閥7用于使大流量液壓泵卸荷，因此應(yīng)選擇外控式。背壓閥8的作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時(shí)在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。

40、最后本設(shè)計(jì)所選擇方案如表4-2所示，表中給出了各種液壓閥的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。表4-2 閥類元件的選擇序號(hào)元件名稱通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號(hào)額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/265.1/22*162三位五通電液換向閥5035DYE10B8016<0.53行程閥60AXQF-E10B6316<0.34調(diào)速閥<1AXQF-E10B0.0750165單向閥60AXQF-E10B63160.26單向閥25AF3-Ea10B63160.27液控順序閥22YF3E10B63160.38背壓閥 0.3YF3E10B63169

41、溢流閥 5.1YF3E10B631610單向閥 26AF3-Ea10B63160.211濾油器 30XU63×80-J36160.0212壓力表開關(guān)KF3-E3B13單向閥60AF3-Ea10B63160.214壓力繼電器HED1KA/10104.2.2過濾器的選擇按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過濾器的流量為泵流量的2.5倍。由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)油液的過濾精度要求不高，故有 因此系統(tǒng)選取通用型WU系列網(wǎng)式吸油過濾器，參數(shù)如表4-3所示。表4-3 通用型WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器參數(shù)型號(hào)通徑mm公稱流量過濾精度尺寸M（d）HDWU6580

42、-J3263631204.2.3空氣濾清器的選擇 按照空氣濾清器的流量至少為液壓泵額定流量2倍的原則，即有選用EF系列液壓空氣濾清器，其主要參數(shù)如表4-4所示。表4-4 液壓空氣濾清器參數(shù)型號(hào)過濾注油口徑mm注油流量L/min空氣流量L/min油過濾面積L/minAmmBmmammbmmcmm四只螺釘均布mm空氣過濾精度mm油過濾精度mE-28281410512010050475964M580.279125注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。4.3油管的選擇圖3-3中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。由于液

43、壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對(duì)液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計(jì)算，如表4-5所示。根據(jù)表4-5中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： ， 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2351-2005選用公稱通徑為和的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。表4-5 液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量排出

44、流量運(yùn)動(dòng)速度4.4 油箱的設(shè)計(jì)4.4.1油箱長(zhǎng)寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按JB/T79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時(shí)，求得其容積為按JB/T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 依據(jù) 如果取油箱內(nèi)長(zhǎng)l1、寬w1、高h(yuǎn)1比例為3：2：1，可得長(zhǎng)為：=1107mm，寬=738mm，高為=369mm。對(duì)于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓

45、元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。因此，油箱基體的總長(zhǎng)總寬總高為：長(zhǎng)為：寬為：高為：為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為。4.4.2隔板尺寸的確定為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用，油箱中應(yīng)采用隔板把油箱分成兩部分。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，隔板高度取為箱內(nèi)油面高度的3/4，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為：隔板的厚度與箱壁厚度相同，取為3mm。4.4.3各種油管的尺寸油箱上回油管直徑可根據(jù)前述液壓缸進(jìn)、出油管直徑進(jìn)行選取，上述油管的最大內(nèi)徑為20mm，外徑取為28mm。泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管尺寸，可按照各順序閥或液壓泵等

46、元件上泄漏油口的尺寸進(jìn)行選取。油箱上吸油管的尺寸可根據(jù)液壓泵流量和管中允許的最大流速進(jìn)行計(jì)算。取吸油管中油液的流速為1m/s?？傻茫阂簤罕玫奈凸軓綉?yīng)盡可能選擇較大的尺寸，以防止液壓泵內(nèi)氣穴的發(fā)生。因此根據(jù)上述數(shù)據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)取公稱直徑為d=28mm，外徑為35mm。攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文） 5 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能5 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能5.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)，然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失?，F(xiàn)取進(jìn)、回油管道長(zhǎng)為l=2m，油液的運(yùn)動(dòng)粘度取 =1´10-4m2/s，油液的密度取r=0.9174

47、0;103kg/m3。5.1.1判斷流動(dòng)狀態(tài)在快進(jìn)、工進(jìn)和快退三種工況下，進(jìn)、回油管路中所通過的流量以快進(jìn)時(shí)回油流量q1=22.59L/min為最大，此時(shí)，油液流動(dòng)的雷諾數(shù)也為最大。因?yàn)樽畲蟮睦字Z數(shù)小于臨界雷諾數(shù)（2000），故可推出：各工況下的進(jìn)、回油路中的油液的流動(dòng)狀態(tài)全為層流。5.1.2計(jì)算系統(tǒng)壓力損失將層流流動(dòng)狀態(tài)沿程阻力系數(shù)和油液在管道內(nèi)流速同時(shí)代入沿程壓力損失計(jì)算公式，并將已知數(shù)據(jù)代入后，得可見，沿程壓力損失的大小與流量成正比，這是由層流流動(dòng)所決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓力損失p常按下式作經(jīng)驗(yàn)計(jì)算各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計(jì)算其中的Dpn由產(chǎn)品樣

48、本查出，qn和q數(shù)值由表4-2和表4-5列出。滑臺(tái)在快進(jìn)、工進(jìn)和快退工況下的壓力損失計(jì)算如下：1快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過電液換向閥差動(dòng)連接。由表8和表9可知，進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/min，通過電液換向閥2的流量是27.1L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合，以流量51.27L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。由此進(jìn)油路上的總壓降為：此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，幫能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。在回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是24.14L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。 此值小于原估計(jì)值0.5MPa(見表2-5)，所以是安全的。