液壓課程設(shè)計(jì)

1、液壓課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械工程系 11機(jī)械設(shè)計(jì)1班姓名 方玲峰目錄一、 設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和技術(shù)參數(shù)二、 臥式動(dòng)力滑臺(tái)的工況分析三、 立式動(dòng)力滑臺(tái)的工況分析四、 夾緊缸主要參數(shù)的確定五、 液壓系統(tǒng)圖的擬定六、 液壓系統(tǒng)的性能運(yùn)算課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：內(nèi)容：設(shè)計(jì)一臺(tái)加工垂直孔（數(shù)個(gè)圓柱孔和圓錐孔）和水平孔（不通孔）的專用組合機(jī)床。要求：1、立式動(dòng)力滑臺(tái)所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求較高，故在滑臺(tái)行程終點(diǎn)加死擋塊停留，為滿足擴(kuò)錐孔的進(jìn)給量要求而設(shè)置第二次工進(jìn)。其動(dòng)作循環(huán)如下：快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)死擋塊停留快退原位停止。臥式動(dòng)力滑臺(tái)動(dòng)作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)停留快退原位停止。2運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)滑臺(tái)形式切削力(N)移動(dòng)部

2、件重量(N)速度(m/min)行程（mm）加、減速時(shí)間(s)工進(jìn)工進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)立式120004000250004.50.0450.0282073580.2臥式3000320060.025162400.2立式滑臺(tái)寬320mm，采用平導(dǎo)軌，臥式滑臺(tái)導(dǎo)軌寬200mm采用平面和v型（90°）導(dǎo)軌組合方式，靜摩擦系數(shù)u=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)u=0.1。兩滑臺(tái)同時(shí)工作不能相互干擾。序言作為一種高效率的專用機(jī)床、組合機(jī)床在大批、大量加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹該組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參考確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇

3、、以及系統(tǒng)性能驗(yàn)算。液壓與氣壓傳動(dòng)，由于其自身的特點(diǎn)、重量輕、體積緊湊、能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、便于實(shí)現(xiàn)頻繁及平穩(wěn)的換向，因而在現(xiàn)代化機(jī)械中使用得越來(lái)愈多，是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。近年來(lái)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓與氣壓傳動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體液壓油或壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。主要由能源裝置，執(zhí)行元件，控制元件，輔助元件組成。一、 設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)1、 技術(shù)要求立式動(dòng)力滑臺(tái)所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求較高，故在滑臺(tái)行程終點(diǎn)加死擋塊停留為滿足擴(kuò)錐孔的進(jìn)給量要求而設(shè)置第二次工進(jìn)。其動(dòng)作循環(huán)如下：快進(jìn)

4、工進(jìn)工進(jìn)死擋塊停留快退原位停止。臥式動(dòng)力滑臺(tái)動(dòng)作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)停留快退原位停止。2運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)滑臺(tái)形式切削力(N)移動(dòng)部件重量(N)速度(m/min)行程（mm）加、減速時(shí)間(s)工進(jìn)工進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)立式120004000250004.50.0450.0282073580.2臥式3000320060.025162400.2二、 臥式動(dòng)力滑臺(tái)的工況分析1、 負(fù)載分析1） 工作負(fù)載FL=3400N2)摩擦負(fù)載 fs=0.2 fd=0.1,則有靜摩擦負(fù)載Ffs=fsFN=0.2*3400（1+1/sin45°）/2=820.8N動(dòng)摩擦負(fù)載Ffd=fdFN=0.1*340

5、0（1+1/sin45°）/2=410.4N3） 慣性負(fù)載加速Fa1=G*v1/（gt）= 3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N減速Fa2= G*v2/（gt）=3400*（6.4-2.027）/9.81/（60*0.2）=184.07N制動(dòng)Fa3=G*v3/（gt）=3400*0.027/9.81/(60*0.2)=0.78N反向加速Fa4= G*v4/（gt）=3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N反向制動(dòng)Fa5= G*v5/（gt）=3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N根據(jù)以上計(jì)算，取ym=0.9，則液壓缸各階段的

6、負(fù)載如下表所示。 液壓缸各階段的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載F/N缸推力F/N啟動(dòng)F=Ffs820.8912加速F=Ffd+Fa1595.2661.33快進(jìn)F=Ffd410.4456減速F=Ffd-Fa2226.33251.48工進(jìn)F=Ffd+R3910.44344.89制動(dòng)F=Ffd-Fa3409.62455.13反向加速F=Ffd+Fa4595.2661.33快退F=Ffd410.4456制動(dòng)F=Ffd-Fa5225.6250.672、負(fù)載圖和速度圖的繪制按照前面的負(fù)載分析結(jié)果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負(fù)載圖及速度圖如下所示。 3液壓缸主要參數(shù)的確定1） 初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此

7、設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所以初選液壓缸的工作壓力為1.0MPa。2） 計(jì)算液壓缸的尺寸A=F/p=4344.89/1.0*106m2=4.34*10-3m2D=（4A/）1/2=（4*4.34*10-3/）1/2=7.43*10-3m按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=80mm按液壓缸工作壓力選取d/D，確定活塞桿直徑工作壓力p2，則d/D=0.7,d=56mm則液壓缸的有效作用面積為：無(wú)桿腔面積A1=D2/4=*82/4cm2=50.24cm2有桿腔面積A2=（D2-d2）=（82-5.62）/4=25.64cm23） 活塞桿穩(wěn)定性校核因?yàn)榛钊麠U總行程為202mm，而活塞桿直徑為56mm，L/d=202/

8、56=3.610，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。4） 求液壓缸的最大流量q快進(jìn)=v快進(jìn)d2/4=*1.4*5.62*10-4*10-3/4=15.76L/minq工進(jìn)=A1v工進(jìn)=50.24*10-4*0.027*103L/min=0.14L/minq快退=A2v快退=25.64*10-4*6.4*103L/min=16.41L/min5)臥式滑臺(tái)工況圖如下三、 立式動(dòng)力滑臺(tái)的工況分析1、 負(fù)載分析1） 工作負(fù)載FL=25500N2） 摩擦負(fù)載Ff=fFN由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導(dǎo)軌的載荷可由其間隙和結(jié)構(gòu)尺寸求得FN=510N，取fs=0.2，fd=0.1，則有靜摩擦負(fù)載Ffs=fsFN=0

9、.2*510N=102N動(dòng)摩擦負(fù)載Ffs=fsFN=0.1*510N=51N3） 慣性負(fù)載加速 Fa1=G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N減速F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N減速F a2= G*v/（g*t）=25500*（0.048-0.03）/（9.81*60*0.2）=1039.76N制動(dòng)F a2= G*v/（g*t）=25500*0.03/（9.81*60*0.2）=1039.76N反向加速F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=10

10、39.76N反向制動(dòng)F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N根據(jù)以上計(jì)算，考慮到液壓缸垂直，其重量較大，為防止因自重而下滑，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置平衡回路，因此，在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮移動(dòng)部件的重量。2、 負(fù)載圖和速度圖的繪制按照前面的負(fù)載分析結(jié)果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負(fù)載圖及速度圖如下圖所示。 3液壓缸主要參數(shù)的確定1） 初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載，按類型屬機(jī)床類，所以初選液壓缸的工作壓力為4MPa2） 計(jì)算液壓缸的尺寸A=F/p=29545.29/（4*106）=7.39*10-3m2D=（4A/）1/

11、2=（4*7.39*10-3/）1/2=9.7*10-2m按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=100mm根據(jù)液壓缸工作壓力選取d/D，確定活塞桿直徑：工作壓力P2 5MPa，則d/D=0.3，d=58mm按標(biāo)準(zhǔn)取d=56mm的有效面積為：無(wú)桿腔面積A1=D²/4=*10²/4=78.54cm²有桿腔面積A2=（D²-d²）/4=（102-5.62）/4=53.91cm²3） 活塞桿穩(wěn)定性校核因?yàn)榛钊麠U總行程為250mm，而活塞桿直徑為56mm，L/d=250/56=4.4610，所以不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。4） 求液壓缸的最大流量q快進(jìn)=D快進(jìn)d²

12、/4=*4.8*5.6²*10-4*103/4=11.8L/minq工進(jìn)1=A1v工進(jìn)1=78.54*10-4*0.048*103 =0.38L/minq工進(jìn)2=A1v工進(jìn)2=78.54*10-4*0.03*103 =0.24L/minq快退=A2v快退=53.91*10-4*4.8*103 =25.88L/min5） 繪制工況圖液壓缸各工作階段的壓力流量和功率可繪制出液壓缸的工況圖，如下圖所示四、 夾緊缸主要參數(shù)的確定1、 初選夾緊缸的工作壓力根據(jù)夾緊力F=2000N，按類型屬機(jī)床類，所以初選液壓缸的工作壓力為1MPa。2、 計(jì)算夾緊缸的尺寸A=F/P=2000/（106）m2=2

13、*10-3m2D=（4A/）1/2=5.05*10-2m按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=50mm按夾緊缸的工作壓力選取d/D，確定活塞桿直徑：工作壓力P2，則d/D=0.7，d=35mm按標(biāo)準(zhǔn)?。篸=36mm則夾緊缸的有效作用面積為：無(wú)桿腔面積 A1=D²/4=5²/4=19.63cm²有桿腔面積A2=（D²-d²）/4=（5²-3.6²）/4=9.46cm²五、液壓系統(tǒng)圖的擬定1、調(diào)速方案由工況要求可知，執(zhí)行元件采用油缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，組合機(jī)床進(jìn)給功率較小，同時(shí)為了增加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此采用回流路節(jié)流調(diào)速方案。為保證切削過(guò)程速度

14、穩(wěn)定，選用調(diào)速閥調(diào)速。2夾緊方案采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動(dòng)補(bǔ)油式保壓回路夾緊方案。這一回路能自動(dòng)的使液壓缸補(bǔ)充壓力油，使其壓力能長(zhǎng)期保持在一定范圍內(nèi)。3換向換接方式本機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)在調(diào)整時(shí)，需停在任意位置上，故采用三位五通換向閥進(jìn)行換向，當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)由差動(dòng)快進(jìn)換接為工進(jìn)時(shí)，與調(diào)速閥并聯(lián)的二位二通電磁閥關(guān)閉，泵壓升高，使液控順序閥逐漸打開(kāi)，使差動(dòng)油路斷開(kāi)，油缸回油經(jīng)調(diào)速閥，三位五通電磁閥和液控順序閥流回油箱，這樣可使速度換接平穩(wěn)。4供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快進(jìn)和快退時(shí)需流量較大，在慢上時(shí)所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的故障，節(jié)省能源的角度考慮，采用單定定量泵，供油方式顯然是不合

15、適的，宜選用農(nóng)聯(lián)式定量葉片泵作為油源。5平衡及鎖緊為防止在下端停留時(shí)重物下落和停留期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥，另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快進(jìn)的過(guò)程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。五、 液壓元件的選擇1、 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為4.74MPa，由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失P=0.5MPa，所以液壓泵的工作壓力為PP1=P1+p=1.598+0.5MPa=2.098MPaPp2=p2+p=4.74+0.5=5.24 MPa若回路中泄漏按10計(jì)算，則泵的流量應(yīng)為：qp=1.1*（16.41+25.88）=46.51

16、9L/min根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB12.5/50型的雙泵，其額定壓力為6.3MPa，容積效率為pr1=0.75，pr2=0.92，總效率p1=0.50pr2=0.80 所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)功率qp=（2.5*0.75+50*0.92）*960*10-3=45.96L/min求出Pp=4946.8w查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬運(yùn)用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M2-6，額定功率為5.5kw，額定轉(zhuǎn)速為960r/min。 選擇閥類元件及輔助元件 序號(hào)名稱通過(guò)流量qmax/(L/min型號(hào)及規(guī)格1濾油器62.8XU-C80X1002雙聯(lián)葉片泵0.594/52.195YB1-2.5/633溢流閥

17、60.48YF3-10B4溢流閥2.25YF3-10B5壓力表6調(diào)速閥14.96QF3-E10B7三位四通電磁換向閥14.9634EF3Y-E6B8液控單向閥14.96YAF3-E10B9壓力繼電器14.9610單向調(diào)速閥30.03AQF3-E106B11二位五通電磁換向閥30.0325EF3-E10B12三位五通電磁換向閥30.0335EF30-E10B13二位二通電磁換向閥30.0322EF3-E10B14單向調(diào)速閥0.25AQF3-E6Ab15二位二通電磁換向閥30.0322EF3-E10B16單向調(diào)速閥0.39AQF3-E6aB17行程開(kāi)關(guān)18順序閥10.01AXF3-C10B19單向

18、閥30.03AF3-Ea10B20單向閥0.39AF3-Ea10B21單向調(diào)速閥17.42AQF3-E10B22二位五通電磁換向閥17.4225EF30-E10B23單向閥0.15AF3 - Ea10B24三位五通電磁換向閥17.4235EF30-E10B25二位二通電磁換向閥17.4222EF3-E10B26單向調(diào)速閥0.15AQF3-E10aB27行程開(kāi)關(guān)1) 油管內(nèi)徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計(jì)算，在本組合機(jī)床液壓回路中，采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫鋼管2) 油箱，油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積V=（57）qp即V=400L六、 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1壓力損失及調(diào)定壓力的確定1） 沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)用N32液壓油室溫為20°C時(shí)，v=1.0*10-4m2/s，所以有：Re=vd/v，v=q