液壓課程設(shè)計

1、目錄1.廣東工業(yè)大學機電液綜合設(shè)計工程任務(wù)書 32.摘要 53.設(shè)計要求和概述 63.1 設(shè)計內(nèi)容、要求說明 63.2 液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點： 73.3. 半自動組合機床液壓系統(tǒng)特點： 74 液壓系統(tǒng)的工況分析 84.1 工作缸的負載及負載循環(huán)圖 84.2 夾緊缸的負載 105 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 115.1 確定供油方式 115.2 調(diào)速方式的選擇 115.3 速度換接方式的選擇 115.4 夾緊回路的選擇 115.5 系統(tǒng)工作原理 125.6 電磁鐵動作順序表 136 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 146.1 液壓缸主要尺寸的確定 146.2. 確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格166

2、.3. 液壓閥的選擇 186.4. 確定管道尺寸 196.5. 液壓油箱容積的確定 207.液壓系統(tǒng)的驗算 217.1. 壓力損失的驗算 217.2. 系統(tǒng)溫升的驗算 248.液 壓回路 的 驗證 25B5E2RGBCAP9.液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計 279.1. 液壓集成回路設(shè)計 279.2. 液壓集成塊的設(shè)計 289.3. 集成塊設(shè)計步驟 289.4. 集成塊零件圖的繪制 2810.設(shè)計總結(jié) 3011. 參 考 文 獻 31綜合設(shè)計工程任務(wù)書題目名稱 半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計學生學院 機電工程學院專業(yè)班級姓名學號一、設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循

3、環(huán)：手工上料 自動夾緊工作臺快進銑削進給工作臺快退夾具松開手工卸料。 p1EanqFDPw主要工作內(nèi)容：（1 明確設(shè)計要求進行工況分析； （2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； （3 擬定液壓系統(tǒng)原 理圖及驗證設(shè)計方案； （4 計算和選擇液壓件； （5 驗算液壓系統(tǒng)性能； （6 繪制工作圖 及編制技術(shù)文件。 DXDiTa9E3d二、設(shè)計要求與數(shù)據(jù)工作臺液壓缸負載力 KN ）： FL夾緊液壓缸負載力 KN ）：Fc 工作臺液壓缸移動件重力 KN ）：G 夾緊液壓缸移動件重力 N）：Gc 工作臺快進、快退速度 m/min ）： V1=V3夾緊液壓缸行程 mm）： Lc 工作臺工進速度 mm/min ）： V

4、2 夾緊液壓缸運動時間 S）： tc 工作臺液壓缸快進行程 mm）： L1 導軌面靜摩擦系數(shù)： s=0.2 工作臺液壓缸工進行程 mm）： L2 導軌面動摩擦系數(shù)： d=0.1 工作臺啟動時間 S）： t=0.5數(shù)據(jù)表姓名FLFcGGcV1V2L1L2Lctc張榮晉27.5KN24KN18KN172N4.5m/min75mm/min450mm90mm25mm2s三、設(shè)計應(yīng)完成的工作液壓系統(tǒng)工作原理圖 A4 ）；零件圖 A3 ）；部件裝配圖 閱讀、研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求， 了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2 收集有關(guān)資料并進一步熟悉課題。教一 30211.2811.292(1 明確設(shè)計要求

5、進行工況分析；(2 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖及驗證設(shè)計方案教一 30211.30 12.73(1 計算和選擇液壓件；(2 驗算液壓系統(tǒng)性能；宿舍12.812.94(1 繪制零部件圖； (2 繪制正式的液壓原理圖。宿舍12.1012.145(1 編寫設(shè)計計算說明書；(2 編寫零部件目錄表。宿舍12.1512.186整理資料，答辯工 2 73112.1912.20五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻1李笑 吳冉泉主編，液壓與氣壓傳動 ， 國防工業(yè)出版社， 20062楊培元 朱福元主編，液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊， 機械工業(yè)出版社， 1998 3成大先主編，機械設(shè)計手冊 式中 FL工作負載

6、 (N ；Ff 摩擦負載 (N ；Fi慣性負載 (N 。 摩擦負載：摩擦負載是指液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)工作時所要克服的機械摩擦阻力。對于 機床來說，即導軌的摩擦阻力。啟動時為靜摩擦阻力，可按下式計算： M2ub6vSTnP (4-2啟動后變?yōu)閯幽Σ磷枇?，可按下式計算?4-3式中 G運動部件所受重力 (N ；Fn外負載作用于導軌的正壓力(N ；Ffs 、 Ffd 靜、動摩擦阻力 (N ；s、d靜、動摩擦系數(shù)。(3 慣性負載 慣性負載即運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均慣性力可 按下式計算：(4-42式中 g重力加速度， g=9.8m/s 2； 速度變化量 m/s )；t 啟動或制動時間 s

7、)。一般機械可取 t =0.010.5s ，對輕載低速運動部件取小值，對重載高速運動部件取大 值，本設(shè)計中取 t =0.5s 。 0YujCfmUCw在本設(shè)計中工作負載： FL=27.5KN摩擦負載及慣性負載：4)運動時間：快進：工進：快退：設(shè)液壓缸的機械效率 ，則液壓缸推力：根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負載：工作缸負載列表持續(xù)時間 液壓缸推力 (N行程 mm)0.5啟動Ffs36004000加速+307634186快進1800200045072工進+FL2930032556900.5反向啟動Ffs36004000加速+307634187.2快畫出如圖所示

8、負載循環(huán)圖：30 / 262.2 夾緊缸的負載工進速度：靜摩擦力：動摩擦力：工進時液壓缸推力：3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.1 確定供油方式考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速度 較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓 力反饋的限壓式變量葉片泵。 eUts8ZQVRd3.2 調(diào)速方式的選擇在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑 削類專用機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變 量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛好的特 點，

9、并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。 sQsAEJkW5T3.3 速度換接方式的選擇本系統(tǒng)用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的 安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥 切換的速度換接回路。 GMsIasNXkA3.4 夾緊回路的選擇用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電松開，應(yīng) 采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力， 所以接入節(jié)流閥調(diào)節(jié)和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和 保持夾緊力的穩(wěn)定。 TIrRGchYzg最后把所

10、選擇的液壓回路組合起來，即可組合成如圖 3 所示的液壓系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)原理圖3.5 系統(tǒng)工作原理第一步，啟動液壓泵，夾緊缸的無桿腔進油，夾緊缸工作，夾緊工件。夾緊力的大小由單 向節(jié)流閥 12 調(diào)定。第二步，夾緊工件后壓力繼電器 11 發(fā)出信號使 1YA得電，換向閥 4 工作在左位，工進缸差 動連接，動力頭 工作臺）快進。 7EqZcWLZNX第三步，工作臺碰到行程開關(guān)1SQ，使 3YA得電，工進缸無桿腔進油，工作臺慢速工進，形成容積回油節(jié)流調(diào)速回路，速度由單向調(diào)速閥 6調(diào)定。 lzq7IGf02E 第四步，工作臺碰到行程開關(guān)3SQ，使 2YA得電， 1YA 失電，換向閥 4 工作在右位，工

11、進缸有桿腔進油，工作臺快退。 zvpgeqJ1hk第五步，工作臺快退到原位后，碰到2SQ，發(fā)出信號使 1YA和 2YA 失電，工作臺停止。第六步，同時， 4YA得電，夾緊缸有桿腔進油，松開工件。第七步，松開工件后，碰到行程開關(guān)4SQ， 4YA失電，夾緊缸停止工作，油路關(guān)閉，停止工作，完成一個工作周期。 NrpoJac3v13.6 電磁鐵動作順序表1YA2YA3YA4YA夾緊工件-工進缸快進+-慢速工進+-+-工進缸快退-+-松開工件-+系統(tǒng)停止-4 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件4.1 液壓缸主要尺寸的確定4.1.1 工作壓力 P 的確定工作壓力 P 可以根據(jù)負載大小以及機器的類型來初步確定，

12、表 按負載選擇工作壓力負載 /KN50工作壓力 /MPa0.811.522.5334455表 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械建筑機械 液壓鑿巖機液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力 /MPa0.82352881010182032可知，取液壓缸的工作壓力為 P1=4MPa。又由下表確定背壓力：系統(tǒng)類型背壓力 /MPa簡單系統(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用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計取 P2=0.6M

13、Pa。4.1.2 計算液壓缸內(nèi)徑圓 D 和活塞直徑 d由負載圖知道最大負載 F為 29300N，由 表 按速比要求確定 d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注： 1無桿腔進油時活塞運動速度；2有桿腔進油時活塞運動速度 。，又知 P2為 0.6MPa，機械效率 cm為 0.95 ，考慮到快進、快退速度相等，取 d/D=0.7 。有6-1)查表可知，將液壓缸內(nèi)徑圓取整為標準系列直徑D=125mm，桿直徑 d，按 d/D=0.7 ，活塞桿直徑系列取 d=90mm。 1nowfTG4KI 按工作要求夾緊力由夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)

14、定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)該低于 工進夾緊缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為3.5MPa，回油背壓為零， cm為0.95 ，可知， fjnFLDa5Zo可知，查液壓缸和活塞的尺寸系列，取夾緊液壓缸的D和 d 分別為 100mm和 70mm。按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度： 6.7cm2可見上述不等式能滿足，液壓缸能達到所需低速。1.1.1. 計算在各工作階段液壓缸所需的流量由 6-3 ) 得：1.2. 確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格1.2.1. 泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為6-4 )式中 ，泵的最大工作壓力；- 執(zhí)行元件最大工作壓力

15、；- 進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.2 0.5MPa，復雜系統(tǒng)取0.5 1.5 ，本設(shè)計中取 0.5MPatfnNhnE6e5= 。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本設(shè)計中 Pn=1.3 =5.85MPa。 HbmVN777sL1.2.2. 泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為pn(MPanH(r/minvYBX-25256.313900.850.71.2.4. 與液壓泵匹配的電動機的選定首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格 的依據(jù)。由于在工進時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當流量在 0.2-1L/min范圍內(nèi)時，可取=0.03

16、0.14 。同時還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點時不至停轉(zhuǎn)，需進行驗算，即 83lcPA59W96-6)式中， Pn- 所選電動機額定功率；- 限壓式變量泵的限定壓力首先計算快進時的功率，快進時的外負載為- 壓力為 時，泵的輸出流量。1800N，進油路的壓力損失定為 0.5MPa，由式1-4 ）得：mZkklkzaaP快進時所需電動機功率為：工進時所需電動機功率 P 為：查得，選用 Y802- 4 型電動機，其額定功率為 0.75kW，額定轉(zhuǎn)速為 1390 r/min 。由相關(guān)資料可知 YBX-25 的流量壓力特性曲線。再由已知的快進時流量為34.32L/min

17、 ，工進時的流量為 1.1L/min ，壓力為 4.5MPa，作出泵的實際工作時的流量壓力液壓泵特性曲線由相關(guān)資料可知該曲線拐點處的流量為 34L/min ，壓力為 2.4MPa，該工作點對應(yīng)的功率為20.75=1.5KW不滿足式 6-6 ），故另選型號為 Y90S-4 的電機，其額定功率為 1.1KW，滿載轉(zhuǎn)速ORjBnOwcEd1400r/min ，滿足上述要求，在拐點處能正常工作。1.3. 液壓閥的選擇本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。本設(shè)計方案中均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表所示。 2MiJTy0dTT序

18、號元件名稱方案通過流量 2=55.06L/min ，壓油管的允許流速取 v=4m/s ，則內(nèi)徑 d 為 gIiSpiue7A6-7 ） 若系統(tǒng)主油路流量按快退時取 q=28.6L/min ，則可算得油管內(nèi)徑 d=12.3mm。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 14mm。吸油管同樣可按上式計算 q=34.32L/min 、 v=0.9m/s ），可知，參照 YBX-25變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為 30mm。uEh0U1Yfmh1.5. 液壓油箱容積的確定本設(shè)計為中壓液壓系統(tǒng)，由手冊 P55 可知，液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來確定，現(xiàn)選用型號為BEX-160 油箱，容量為

19、160L。IAg9qLsgBX2. 液壓系統(tǒng)的驗算已知該液壓系統(tǒng)中進、回油路的內(nèi)徑為18mm，各段油管的長度分別為： AB=0.3m，AC=1.7m， AD=1.7m，DE=2m。選用 L-HL32 液壓油，考慮油的最低溫度為 15，查得 15時該液壓油的運動粘度 v=150cst=1.5 /s ，油的密度 =920kg/ 。WwghWvVhPE2.1. 壓力損失的驗算2.1.1. 工作進給時，進油路壓力損失運動部件工進時速度為 75mm/min，進給時的最大流量為 0.92L/min ，則液壓油在管內(nèi) 流速 V1 為由文獻 2 ，18 可知，管道流動雷諾數(shù) Re1為7-1)知 Re12300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)1=75/Re 1=75/5.6=13.39直管沿程壓力損失為 asfpsfpi4k7-2)則，進油管道 BC的沿程壓力損失 P1-1 為換向閥 34EF30-E10B的壓力損失 =0.05 Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失 p1 為 :2.1.2. 工作進給時回油路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓有杠腔的工作面積為無杠腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進油管道的二分之一，則 ooeyYZTjj1V2=v 1/2=3cm/s2=