專用液壓系統(tǒng)課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機的功率為7.5KW，銑刀直徑為150mm，轉(zhuǎn)速為300r/min，工作臺重量為4*103N，工件和夾具最大重量為1.8*103N，工作臺行程為500mm（快進300mm，工進150mm），快進速度為5m/min，工進速度為50800mm/min，往返加速、減速時間為0.1s，工作臺用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。試設(shè)計此專用銑床液壓系統(tǒng)。1. 課程設(shè)計題目3一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機的功率為7.5KW，銑刀直徑為150mm，轉(zhuǎn)速為300r/min，工作臺重量為4*103N，工件和夾具最大重量為1.8*103N，試

2、設(shè)計此專用銑床液壓系統(tǒng)。2. 課程設(shè)計的目的和要求通過設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)，使學(xué)生獲得獨立設(shè)計能力，分析思考能力，全面了解液壓系統(tǒng)的組成原理。明確系統(tǒng)設(shè)計要求；分析工況確定主要參數(shù)；擬訂液壓系統(tǒng)草圖；選擇液壓元件；驗算系統(tǒng)性能。3. 課程設(shè)計內(nèi)容和教師參數(shù)（各人所取參數(shù)應(yīng)有不同）工作臺行程為500mm（快進300mm，工進150mm），快進速度為5m/min，工進速度為50800mm/min，往返加速、減速時間為0.1s，工作臺用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。目錄一、 設(shè)計任務(wù)書二、 負載工況分析1. 工作負載2. 摩擦阻力3. 慣性負荷三、 負載圖和速度圖四、 確定液壓

3、缸參數(shù)1. 液壓缸的工作壓力2. 液壓缸尺寸計算3. 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算4. 繪制液壓缸的工況圖五、 擬定液壓系統(tǒng)圖1. 選擇液壓基本回路2. 組成系統(tǒng)圖六、 選擇液壓元件1. 確定液壓泵的容量及電機功率2. 控制閥的選擇3. 確定油管直徑4. 確定油箱容積七、 液壓系統(tǒng)的性能驗算1. 液壓系統(tǒng)的壓力損失計算2. 液壓系統(tǒng)的熱量溫升計算附：液壓系統(tǒng)圖二、負載工況分析1.工作負載 Fw=1000P/=1000P/(Dn/60×1000)=60×106P/Dn =60×7.5×106/×300×150 N =3183

4、N2.摩擦阻力靜摩擦阻力Ffj=fj(G1+G2)=0.2×(4000+1800) N=1160 N動摩擦阻力Ffd=fd(G1+G2)=0.1×(4000+1800) N=580 NG1-工作臺重量G2-工件和夾具最大重量3. 慣性負荷Fg=(G1+G2) /gt=(4000+1800) ×5/9.8×0.1×60 N =493.20 Ng 重力加速度9.8m/s2 工進速度t 往返加減速時間三、負載圖和速度圖取液壓缸的機械效率=0.9，計算液壓缸各工作階段的負載情況 啟動：F=Ffj=1160 NF=F/=1160/0.9 N=1289 N

5、加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 NF=F/=1073.20/0.9=1193 N快進：F=Ffd=580 NF=F/=580/0.9=645 N工進：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 NF=F/=3763/0.9=4182 N快退：F=Ffd=580 NF=F/=580/0.9=645 N液壓缸各階段負載情況階段負載計算公式液壓缸負載F/N液壓缸推力F/N啟動F=Ffj11601289加速F=Ffd+Fg1073.201193快進F=Ffd580645工進F=Ffd+Fw37634182快退F=Ffd5801193根據(jù)工況負載F及行程S，繪制負載圖：根

6、據(jù)快進速度1、工進速度v2和行程S，繪制速度圖：四、確定液壓缸參數(shù)1.液壓缸的工作壓力根據(jù)負載并查表，初選工作壓力P1=3MPa2.計算液壓缸尺寸鑒于動力滑臺要求快進、快退速度相等，可選用單桿式差動液壓缸。無桿腔工作面積A1，有桿腔工作面積A2，且A1=2A2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系?；赜吐飞媳硥篜2取0.8MPa油路壓力損失P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=4182×10-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2D=45.13mmd=0.707D=31.91mm按GB/T2348-2001將直徑元整成就進標準值D=50mmd=35mm液壓

7、缸兩腔的實際有效面積為：A1=D2/4=19.63×10-4m2A2=(D2-d2)/4=10.01×10-4m2根據(jù)上述D與d的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力3.液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率計算工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進油腔壓力P1/MPa輸入流量輸入功率計算公式快進啟動128901.86-加速1193P=0.51.76-恒速6451.294.810.10工進41820.82.541.570.0980.07快退啟動128901.29-加速11930.52.17-恒速6451.625.010.1354. 液壓缸工況圖五擬定液壓系統(tǒng)圖1.選擇液壓基本

8、回路選擇調(diào)速回路。該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，液壓系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，銑床加工有順銼和逆銼之分，可采用進流口節(jié)流的調(diào)速形式，具有承受負切削的能力，如圖（a） (a)選擇快速運動回路和換向回路。系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動。在本系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動連接，為保證換向平穩(wěn)，采用電液換向閥式換接回路，如圖（b）選擇速度換接回路。避免液壓沖擊，宜選用行程閥來控制速度換接，如圖（c）（b）（c）2.組成液壓系統(tǒng)圖根據(jù)各液壓基本回路組成液壓系統(tǒng)圖,如圖（d）系統(tǒng)油路分析:1)、快進

9、進油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4左位行程閥5左位液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔換向閥4左位單向閥9行程閥5左位液壓缸8右腔2）、工進進油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4左位調(diào)速閥6液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔換向閥4左位溢流閥10順序閥11油箱3）、快退進油路：油箱濾油器1油泵2單向閥3換向閥4右位液壓缸8左腔回油路：液壓缸8右腔單向閥7換向閥4右位單向閥13油箱六、選擇液壓元件1確定液壓泵的容量及電機功率1）、液壓泵油路壓力損失P=0.5MPa，回油路泄露系數(shù)取1.1，則液壓泵的最高工作壓力為：pB=p1+p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa總流量：QB=

10、KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄,選用YB-A9B定量式葉片泵,輸出流量6.9L/min。）確定驅(qū)動電動機功率。由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動機功率為：P= kW=0.283 kW根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T96161999，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取Y90S型三相異步電動機，其額定功率P=0.75Kw,額定轉(zhuǎn)速n=1000r/min。2控制閥的選擇根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格，如下表：序號元件名稱額定流量L/min額定壓力MPa型號規(guī)

11、格1濾油器166.18XU10x2002定量式葉片泵6.97YB-A9B3單向閥6316AF3-Ea10B4三位五通電液閥801835DYF3Y-E10B5行程閥6316AXQF-E10B6調(diào)速閥0.0750167單向閥63169單向閥6316AF3-Ea10B10背壓閥636.3YF3-10B11順序閥2037X2F-L10F12溢流閥636.3YF3-10B13單向閥6316AF3-Ea10B3定油管直徑各元件間連接管道的規(guī)格按原件接口尺寸決定，液壓缸則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算，如下表所示。油液在壓油管中

12、的流速取3m/min，d2=2×mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取1m/min,d2=2×mm=11.3mm兩個油管都按GB/T2351-2005選用外徑15mm、內(nèi)徑12mm的無縫鋼管。流量、速度快進工進快退輸入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A2q1)/A1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.7

13、64定油箱容積取為7時，求得其容積為：V=qp=7×6 L=42 L按JB/T7938-1999規(guī)定，取標準值V=100L。七、液壓系統(tǒng)性能的驗算1.液壓系統(tǒng)的壓力損失計算1）、快進滑臺快進時，液壓缸差動連接，進油路上通過單向閥3的流量是6L/min，通過電液換向閥4，液壓缸有桿腔的回油與進油路匯合，以12.24L/min通過行程閥5并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為pv=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2+0.3×(12.24/63)2=(0.019+0.038+0.058)MPa=0.115MPa壓力閥不會被打開，油泵的流量全部進入液壓

14、缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥4和單向閥9的流量都是6.24L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥5流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差p=p2-p1=0.5×(6.24/80)2+0.2×(6.24/63)2+0.3×(12.24/63)2 =(0.039+0.020+0.058)MPa =0.117MPa此值小于原估計值0.5MPa，所以是安全的。2）、工進工進時，油液在進油路上通過電液換向閥4的流量為0.5L/min,在調(diào)速閥7處得壓力損失為0.5MPa，油液在回油路上通過換向閥4的流量是0.25L/min，

15、在背壓閥10處得壓力損失為0.5MPa，通過順序閥11的流量為（6+0.24）=6.24L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力p2為p2=0.5×(0.24/80)2+0.5+0.3×(6.24/63)2 =(0.002+0.5+0.030)MPa =0.532MPa此值小于原估計值0.8MPa。重新計算工進時液壓缸進油腔壓力p1p1=(F+p2A2)/A1=(4182+0.532×106×10.01×10-4)/19.63×106×10-4=2.40 MPa此數(shù)值與2.54MPa接近。3）、快退快退時，油液在進油路上通過換

16、向閥4的流量為6L/min；油液在回油路上通過單向閥7、換向閥4和單向閥13的流量都是11.76L/min，因此進油路上總壓降為pv1=0.2×(6/63)2+0.5×(6/80)2 =(0.019+0.038)MPa =0.057 MPa此值較小，所以液壓泵驅(qū)動電動機的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐閜v2=0.2×(11.76/63)2+0.5×(11.76/80)2+0.2×（11.76/63）2 =(0.037+0.074+0.037)MPa =0.148MPa此值與0.135MPa接近，不必重算。所以快退時液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為pp=p1+pv1=(2.17+0.057)MPa=2.22