陳創(chuàng)盛液壓正式版(共32頁)

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 液壓傳動(dòng)(chundng)課程設(shè)計(jì) 題目(tm)名稱 臥式半自動(dòng)組合(zh)機(jī)床液壓系統(tǒng) 學(xué)生學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級 08機(jī)電04班 學(xué) 號 3108000451 學(xué)生姓名 陳 創(chuàng) 盛 指導(dǎo)教師 楊 雪 榮 2011年12月 20日 廣東(gung dng)工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱臥式半自動(dòng)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)及其有關(guān)裝置設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級08機(jī)電4班姓 名陳創(chuàng)盛學(xué) 號3108000451一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容(nirng)綜合應(yīng)用已學(xué)的課程，完成臥式半自動(dòng)組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓系統(tǒng)元部件(bjin)的選擇、液壓基本

2、回路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、液壓集成油路的設(shè)計(jì)、液壓集成塊的設(shè)計(jì)等。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1機(jī)床系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)工作循環(huán)(手工上料) (手動(dòng)啟動(dòng)) 工件定位(插銷)夾緊工件動(dòng)力頭(工作臺(tái))快進(jìn)慢速工進(jìn)快退停止工件拔銷松開工件（手工卸料）。要求工進(jìn)完了動(dòng)力頭無速度前沖現(xiàn)象。工件的定位、夾緊應(yīng)保證安全可靠，加工過程中及遇意外斷電時(shí)工件不應(yīng)松脫，工件夾緊壓力、速度應(yīng)可調(diào)，工件加工過程中夾緊壓力穩(wěn)定。2工件最大夾緊力為Fj；工件插銷定位只要求到位，負(fù)載力小可不予計(jì)算。3動(dòng)力頭快進(jìn)、快退速度v1；工進(jìn)速度為v2可調(diào)，加工過程中速度穩(wěn)定；快進(jìn)行程為L1，工進(jìn)行程為L2；工件定位、夾緊行程為L3，夾緊時(shí)間t=1s。4

3、運(yùn)動(dòng)部件總重力為G，最大切削進(jìn)給力（軸向）為Ft；5動(dòng)力頭能在任意位置停止，其加速或減速時(shí)間為t；工作臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為fs，動(dòng)摩擦系數(shù)為fd。 設(shè)計(jì)參數(shù)表序號Fj(N)Ft(N)G(N)v1(m/min)v2(mm/min)L1(mm)L2(mm)L3(mm)t(s)fsfd57000350006000520-50019060300.150.180.1三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作(一) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)備的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理進(jìn)行工況分析，擬定合理、完善的液壓系統(tǒng)原理圖，需要寫出詳細(xì)的系統(tǒng)工作原理，給出電磁鐵動(dòng)作順序表。再經(jīng)過必要的計(jì)算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然

4、后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（或進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算等。（二）系統(tǒng)基本(jbn)回路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證回路，經(jīng)老師確認(rèn)后，由該組成員共同去液壓實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該部分說明書的撰寫(zhun xi)格式可參考液壓課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)過程要拍一定數(shù)量的照片。（三）液壓裝置(zhungzh)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由指導(dǎo)老師選出其中一個(gè)小組成員的設(shè)計(jì)方案和數(shù)據(jù)，由該組成員共同完成該方案液壓系統(tǒng)的集成塊組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量做到每個(gè)小組成員負(fù)責(zé)其中的一個(gè)集成塊的設(shè)計(jì)。集成塊之間必須考慮到相互之間的連通關(guān)系，是一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)的集成塊。（四）繪制工程圖

5、、編寫設(shè)計(jì)說明書1. 繪制液壓系統(tǒng)原理圖，括系統(tǒng)總油路圖（A3，參見圖1-3）和集成塊液壓集成回路圖（A4, 參見圖3-4)。2. 集成塊的零件圖（A3或更大，參見圖3-8）。須按GB要求打印或用鉛筆繪制。3. 編寫設(shè)計(jì)說明書（2萬字左右），排版、結(jié)構(gòu)等須規(guī)范。四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1分析工況和動(dòng)作要求，完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算，元部件選擇。宿舍12.512.112完成指定方案的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；完成指定方案的液壓系統(tǒng)集成油路的設(shè)計(jì)和集成塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的分配，開始進(jìn)行集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宿舍12.1212.163完成集成塊的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書的撰寫。宿舍12.1712.214答 辯

6、工2-60512.2212.23五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 李笑，吳冉泉.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京：國防工業(yè)出版社,2006年03月2 楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003。3 雷天覺等. 液壓工程手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。4 博世力士樂公司.博世力士樂工業(yè)液壓產(chǎn)品樣本M. 5 任建勛，韓尚勇，申華楠等.液壓傳動(dòng)計(jì)算與系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19826 周士昌主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊5 第43篇液壓傳動(dòng)與控制M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20007 章宏甲，周邦俊. 金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng)M. 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1985發(fā)出任務(wù)書日期：2

7、011年11月30日指導(dǎo)教師簽名：預(yù)計(jì)完成日期：2011年12月 23 日專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：主管院長簽章：目 錄前言(qin yn) 11. 液壓系統(tǒng)(xtng)的工況分析21.1 設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容21.2 設(shè)計(jì)參數(shù)21.3設(shè)計(jì)要求說明 21.4 工況分析 32 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖62.1初定液壓系統(tǒng)62.2確定液壓系統(tǒng) 72.3電磁鐵動(dòng)作順序表83 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件83.1液壓缸主要尺寸的確定 83.2確定液壓缸的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 103.3確定其它元件及輔件133.4液壓油箱容積的確定154 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 154.1壓力損失的驗(yàn)算 154.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 185 系

8、統(tǒng)方案的驗(yàn)證 196 液壓集成塊（壓力塊）的設(shè)計(jì) 21 6.1液壓集成回路設(shè)計(jì)216.2液壓集成塊的設(shè)計(jì)226.3集成塊設(shè)計(jì)步驟 24設(shè)計(jì)總結(jié) 26參考文獻(xiàn)27前 言液壓系統(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)原理圖，再經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件(yunjin)的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高、經(jīng)濟(jì)性好、使用維修方便的液壓系統(tǒng)。本次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟(bzhu)大體如下：1液壓系統(tǒng)(xtng)的工況分析在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對機(jī)器的工作情況進(jìn)行

9、詳細(xì)的分析，一般要考慮下面幾個(gè)問題。1）確定該機(jī)器中哪些運(yùn)動(dòng)需要液壓傳動(dòng)來完成。2）確定各運(yùn)動(dòng)的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)。3）確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。4）確定各執(zhí)行元件所承受的負(fù)載及其變化范圍。2擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般要考慮以下幾個(gè)問題。1）采用何種形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2）確定調(diào)速方案和速度換接方法。3）如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作。4）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。5）壓力測量點(diǎn)的合理選擇。根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路組合成液壓系統(tǒng)。3液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件液壓系統(tǒng)計(jì)算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理

10、選擇液壓元件和設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)元件。具體計(jì)算步驟如下：1）計(jì)算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量。2）計(jì)算液壓泵的工作壓力、流量和傳動(dòng)功率。3）選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的類型和規(guī)格。4）選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格。4對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算對液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升進(jìn)行驗(yàn)算。5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零部件工作圖對液壓集成塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出各個(gè)集成塊的工程圖。6編寫液壓設(shè)計(jì)說明書由此，可以說本次液壓設(shè)計(jì)項(xiàng)目是一項(xiàng)全面設(shè)計(jì)訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，也可以為以后的后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及解決工程問題工作打好基礎(chǔ)。1、液壓系統(tǒng)的工況分析1.1設(shè)計(jì)(shj)內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)成型銑刀(x do)在加工件上加工成

11、型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料自動(dòng)(zdng)夾緊工作臺(tái)快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺(tái)快退夾具松開手工卸料。1.2設(shè)計(jì)參數(shù)工作臺(tái)液壓缸負(fù)載力（KN）：FL=35KN；夾緊液壓缸負(fù)載力（KN）：Fc=7.0KN；工作臺(tái)液壓缸移動(dòng)件重力（KN）：G=6KN；工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度（m/min）：V1=V3=5.0m/min；工作臺(tái)工進(jìn)速度（mm/min）：V2=20500mm/min；工作臺(tái)液壓缸快進(jìn)行程：L1=190mm； 工作臺(tái)液壓缸工進(jìn)行程：L2=60 mm；夾緊液壓缸行程（mm）：L3=30 mm；夾緊液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間（S）：tc=1S；導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.18；導(dǎo)軌面動(dòng)摩擦系數(shù)：d=0.1

12、；1.3 設(shè)計(jì)要求說明1.3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)備的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理進(jìn)行工況分析，擬定合理、完善的液壓系統(tǒng)原理圖，需要寫出詳細(xì)的系統(tǒng)工作原理，給出電磁鐵動(dòng)作順序表。再經(jīng)過必要的計(jì)算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（或進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算等。1.3.2 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓裝置包括集成塊、液壓站等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮元件布局合理、緊湊、美觀、外連管道少，裝卸、調(diào)試方便，集成塊中的油路盡可能簡單、短、交叉少，加工容易、加工工作量盡可能少。1.3.3 繪制工程圖、編寫設(shè)計(jì)說明書繪制液壓系統(tǒng)原理圖1份（A4）；集成

13、塊集成油路圖1份（A4，同組相同)；集成塊零件圖1份（A3，同組不同）；編寫設(shè)計(jì)說明書（包含的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)容同組相同）。1.4工況分析(fnx)工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須(bx)克服的外負(fù)載為 (2-1) 式中 FL工作(gngzu)負(fù)載 (N)，在本設(shè)計(jì)中FL=35KN；Ff 摩擦負(fù)載 (N)；Fi 運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載 (N)。（1）工作負(fù)載 工作負(fù)載與機(jī)器的工作性質(zhì)有關(guān)，有恒值負(fù)載與變值負(fù)載。工作負(fù)載又可分為阻力負(fù)載和超越負(fù)載，阻止液壓缸運(yùn)動(dòng)的負(fù)載稱為阻力負(fù)載，又稱正值負(fù)載；助長液壓缸運(yùn)動(dòng)的負(fù)載稱為超越負(fù)載，也稱負(fù)值負(fù)載。（2） 摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工

14、作時(shí)所要克服的機(jī)械摩擦阻力。對于機(jī)床來說，即導(dǎo)軌的摩擦阻力。啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，可按下式計(jì)算： (2-2)啟動(dòng)后變?yōu)閯?dòng)摩擦阻力，可按下式計(jì)算： (2-3)式中 G運(yùn)動(dòng)部件所受重力 (N)；Fn外負(fù)載作用于導(dǎo)軌的正壓力 (N)；Ffs 、Ffd靜、動(dòng)摩擦阻力 (N)；s 、d靜、動(dòng)摩擦系數(shù)。(3) 慣性負(fù)載 慣性負(fù)載即運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過程中的慣性力，其平均慣性力可按下式計(jì)算： (2-4)式中 重力加速度，=9.81m/s2；速度變化量（m/s）；t啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）。一般機(jī)械可取t=0.10.5s，對輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對重載高速運(yùn)動(dòng)部件取大值。行走機(jī)械可取/t=0.10.5m/s2。

15、本設(shè)計(jì)中取t=0.15s，=4.5m/min。在本設(shè)計(jì)中： （4）運(yùn)動(dòng)(yndng)時(shí)間：快進(jìn)：工進(jìn)： 快退：設(shè)液壓缸的機(jī)械效率(jxi xiol)，則液壓缸推力：根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段(jidun)所受的外負(fù)載（見表1），并畫出圖2所示負(fù)載循環(huán)圖。 表1 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力1.11F/N啟動(dòng)10801200加速9401044快進(jìn)600667工進(jìn)3560039556反向啟動(dòng)10801200加速9401044快退600667 圖1速度(sd)循環(huán)圖圖2負(fù)載(fzi)循環(huán)圖2、 擬訂(ndng)液壓系統(tǒng)原理圖2.1初定(ch dn)液壓系統(tǒng)2.1

16、.1確定(qudng)供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)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)采用雙聯(lián)葉片泵。2.1.2調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)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(jī)床工作時(shí)對低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用雙聯(lián)葉片泵和調(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(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受切削力的能力。2.1.3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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較

17、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。2.1.4夾緊回路的選擇用三位四通電磁閥來控制夾緊、松開換先動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)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。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖3所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖3 液壓系統(tǒng)(xtng)原理圖2.2確定(qudng)液壓系統(tǒng)2.1.1液壓系統(tǒng)(xtng)的工作過程第一步：手動(dòng)擰緊溢流閥后，夾緊缸右腔自動(dòng)進(jìn)油，夾緊缸工作，工件夾

18、緊，夾緊力由單向節(jié)流閥12調(diào)定；第二步：夾緊工件后，單向閥10進(jìn)行保壓使工件保持被夾緊狀態(tài)；同時(shí)壓力繼電器13發(fā)出信號使2YA得電，快進(jìn)動(dòng)作開始，工進(jìn)缸左腔進(jìn)油；第三步：快進(jìn)過程中，工作臺(tái)壓下行程閥，動(dòng)作由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，工進(jìn)速度由單向調(diào)速閥6調(diào)節(jié)；第四步：工作臺(tái)碰到行程開關(guān)1SQ時(shí)，2YA失電，3YA得電，動(dòng)作由工進(jìn)轉(zhuǎn)換為快退；第五步：工作臺(tái)碰到行程開關(guān)2SQ，使3YA失電，1YA得電，工作臺(tái)停止，夾緊缸退回，松開工件；第六步：夾緊缸復(fù)位松開溢流閥4，系統(tǒng)卸荷，停機(jī)。系統(tǒng)停止后手動(dòng)拿走工件。2.3電磁鐵動(dòng)作(dngzu)順序表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA插銷-+-夾緊-+-快進(jìn)

19、-+-+-工進(jìn)-+-+快退-+-+-拔銷+-松開-+-3、 液壓系統(tǒng)(xtng)的計(jì)算和選擇液壓元件本章主要內(nèi)容：經(jīng)過計(jì)算確定液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇(xunz)液壓元件、介質(zhì)、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號（進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、對系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算等。3.1 液壓缸主要尺寸的確定3.1.1 工作壓力P的確定工作壓力P可以根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器的類型來初步確定，參考機(jī)電液壓綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目指導(dǎo)書P4表2，初選液壓缸的工作壓力為P1=4MPa。 表2 液壓設(shè)備常用的工作壓力3.1.2計(jì)算液壓缸內(nèi)徑圓D和活塞直徑d鑒于銑刀V1= V3，選單活塞桿式差動(dòng)液壓缸（A1= A2）?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接，加工時(shí)為防

20、銑削完時(shí)負(fù)載突然消失，發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的加油腔應(yīng)有背壓，選此背壓P2= 0.5MPa。表3 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值則有：A1F/cm/( P1- P2/2)= 35600/0.9*(4-0.5/2)* =105.4810-4 則活塞(husi)直徑D=4A1= QUOTE 4116.4610-4 0.116m=116mm查表圓整后取標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)數(shù)值D125mm，由得d=90mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際(shj)有用面積為按工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度 由Aqminvmin=0.051032.0cm2=25.1cm2=25.110-4cm2調(diào)速閥安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效

21、工作面積應(yīng)該選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積，即 A2=59.110-4m225.110-4m2故液壓缸能達(dá)到所需低速。圖4 單活塞桿液壓缸計(jì)算(j sun)示意圖按工作要求，夾緊力由兩個(gè)夾緊缸提供，考慮(kol)到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)該低于液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為3MPa，回油背壓為零，cm為0.95，則：vc=lc/tc=30/1=30mm/s夾緊(ji jn)力F=FC2=70002=3500NA1=FcmP1=35000.953106m2=12.2510-4m2則，夾緊缸活塞直徑D=4A1=412.2510-4m=0.0395m=39.5mm圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值D40

22、mm，由得d=28mm。由此得到夾緊缸兩腔的實(shí)際有用面積為:A1=D24=(4010-3)24m2=12.5610-4m2A2=(0.0420.0282)4=m2=6.4110-4m23.1.3 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 3.2定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格3.2.1 泵的工作(gngzu)壓力的確定考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力(yl)損失，所以泵的工作壓力為+pc （3-3）式中 ， 泵的最大工作(gngzu)壓力；執(zhí)行元件最大工作壓力；進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.51.5，本設(shè)計(jì)中取0.5MPapc壓力繼電器所需壓差表4液壓

23、缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)1200加速1044p1+p0.64恒速667p1+p0.640.530.34工進(jìn)395560.53.442.110-20.072快退啟動(dòng)1200_加速10440.51.23恒速6670.51.150.390.45注：1. p為液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取p=0.5MPa。2 快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為p1，無桿腔回油，壓力為p2。小流量(liling)泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表4可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作(g

24、ngzu)壓力最大，最大工作壓力為p1=3.44MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力(yl)損失p=0.6MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差pe=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力估算為大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表4可見，快退時(shí)液壓缸的工作壓力為p1=1.23MPa，比快進(jìn)時(shí)大。考慮到快退時(shí)進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為 3.2.2計(jì)算液壓泵的流量由表4可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.6510-3 m3/s ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個(gè)泵的總流量

25、為 qpKq1=1.10.6510-3 m3/s=0.710-3m3/s=43.2L/min考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.02110-5m3/s =1.26 L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為4.26L/min。3.2.3確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/46型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為6mL/r和46mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)，其理論流量分別為5.6 L/min和43.2L/min，若取液壓泵容積效率v=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為

26、由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率(gngl)最大，若取液壓泵總效率p=0.8，這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)(q dn)電動(dòng)機(jī)功率為 根據(jù)此數(shù)值查閱(chyu)產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。表5 電動(dòng)機(jī)的選擇附表3.3 確定其它元件及輔件(1) 確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表6所列。表6 液壓元件明細(xì)表序號元件名稱型號額定流量（L/min）額定壓力（N）1濾油器XU-J4010040-2液壓泵PV2R12-6/415.0/34.7163順序閥KF3-E3B636

27、.34溢流閥YF3-E10L630.5-6.35減壓閥JF3-10B630.5-6.36三位四通換向閥34EF30-E6B2516三位四通換向閥34EF30-E10B60167調(diào)速閥AQF3-E10B5016/207二位四通換向閥24EF30-E10B60169壓力繼電器DP-20B-0.1-1壓力繼電器DP-40B-0.3-410單向閥AF3-E10B4016/2012單向節(jié)流閥ALF3-E6B2516/2013壓力表KF3-E1B-16(2) 確定(qudng)油道在選定了液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入(jnr)和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重

28、新計(jì)算的結(jié)果如表7所列。表7各工況實(shí)際(shj)運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流量快進(jìn)工進(jìn)快退表8允許(ynx)流速推薦值管道推薦流速/(m/s)吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53 由表7可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度(sd)符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)(gnj)表7數(shù)值，按表8推薦的管道內(nèi)允許速度取=4 m/s，由式計(jì)算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有油道均為直徑16mm。 3.4 液壓油箱容積的確定本設(shè)計(jì)為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5-7倍來確定。參考下表9，確定本液壓系統(tǒng)選用容量為2

29、50L的BEX-250油箱。表9 液壓油箱的選擇附表4、液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算4.1 壓力損失的驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)(xtng)中進(jìn)、回油路的內(nèi)徑為16mm，假設(shè)(jish)集成塊各段油管的總長度(chngd)為2m。選用L-HL32液壓油，考慮油的最低溫度為15，查得15時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度v=150cst=1.510-4m2 /s，油的密度=920kg/。4.1.1工作進(jìn)給時(shí)，進(jìn)給油路壓力損失運(yùn)動(dòng)部件工進(jìn)時(shí)最大速度為0. 5m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為1.26L/min，則液壓油在管內(nèi)流速v1為v1=627cm/min=10.46cm/s管道流動(dòng)雷諾數(shù)Re1為 ： Re1=11.2Re12300，

30、可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)1=75Re1 =7511.2=6.7。進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失p1-1為p1-1=查得換向閥34EF30-E10B的壓力損失p1-2=0.05Pa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失p1為p1=（0.00421+0.05）106Pa=0.05421106Pa4.1.2 工作進(jìn)給時(shí)回路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，則回油管道流速為： v2=v1A2A1=10.4659.1122.7cm/s=5.04cm/s Re2=v2d =5.041.6/1.5=5.4 1=75Re1 =755.4=13.88 回油管道的沿程壓力損

31、失為p2-1為： =查產(chǎn)品(chnpn)樣本知換向閥23EF3B-E10B的壓力(yl)損失p2-2=0.02510Pa，換向閥34EF30-E10B的壓力(yl)損失p2-3=0.02510Pa，調(diào)速閥AQF3-E10B的壓力損失p2-4=0.510Pa。 回油路總壓力損失p2為p2=+=（0.02027+0.025+0.025+0.5）10Pa=1.02MPa4.1.3 變量泵出口的壓力PpPp= =3.92MPa4.1.4快進(jìn)時(shí)的壓力損失快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自匯流點(diǎn)A至液壓缸進(jìn)油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即86.4L/min，AC段管路的沿程損失p1-1為v1=

32、cm/s=716.6cm/s Re1=764.4 1=0.098 p1-1=0.098Pa=Pa同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失p1-2和p1-3為 V2=cm/s=358.3cm/s Re2=382.2 2=0.196 p1-2=0.196Pa=Pa p1-3=0.196Pa=Pa查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部(jb)壓力損失為：4EW6E50/AG24的壓力(yl)損失p2-1=0.17Pa3EW6A50/AG24的壓力(yl)損失p2-2=0.17Pa據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力Pp為 Pp=p1-1+p1-2+p1-3+p2-1+p2-2+=Pa=0.829Pa快退時(shí)壓力損失

33、驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，原設(shè)計(jì)符合要求。4.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占96%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來計(jì)算。在工進(jìn)時(shí)，大流量泵經(jīng)液控順序閥7卸荷，其出口壓力即為油液通過液控順序閥的壓力損失液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率液壓系統(tǒng)輸出的有效功率即為液壓缸輸出的有效功率由此可計(jì)算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為按式計(jì)算(j sun)工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)中的油液溫升，即C其中(qzhng)傳熱系數(shù)K=15 W/（m2C）。設(shè)環(huán)境(hunjng)溫T2=25C，則熱平衡溫度為C 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。5、 系統(tǒng)方案的驗(yàn)證隨著液壓機(jī)械自動(dòng)化程度的不斷提高，所用

34、液壓元件的數(shù)量急劇增加，因而小型化、集成化就成為液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展以及與液壓技術(shù)緊密結(jié)合，出現(xiàn)了電液比例控制閥、電液比例控制泵和馬達(dá)、數(shù)字閥等機(jī)電一體化器件，使液壓技術(shù)向著高度集成化和柔性化的方向發(fā)展。近年來，在新型密封和無泄漏管件的開發(fā)、液壓元件和系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面取得了重要的進(jìn)展。在這些基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)結(jié)合了先進(jìn)的液壓元件，更加優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所規(guī)定的機(jī)器動(dòng)作。下面是本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的正確性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：按設(shè)計(jì)方案原理圖連接油路，觀察油路是否通暢，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是否與預(yù)期一致，分析方案的正確性和合

35、理性。實(shí)驗(yàn)所用器件：變量泵、壓力表、減壓閥、電磁換向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、液壓缸等器件。實(shí)驗(yàn)過程：按照設(shè)計(jì)要求，組裝實(shí)驗(yàn)回路，確認(rèn)液壓元件后用軟管和接頭在液壓實(shí)驗(yàn)裝置上連成實(shí)驗(yàn)油路。實(shí)驗(yàn)原理圖和方案實(shí)驗(yàn)油路圖如圖5：圖5 液壓系統(tǒng)(xtng)原理圖圖6 方案(fng n)實(shí)驗(yàn)油路圖 圖7 小組(xioz)成員合照實(shí)驗(yàn)結(jié)果(ji gu)：通過手動(dòng)控制電磁閥的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了兩液壓缸的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：該設(shè)計(jì)方案是正確的，通過順序控制電磁閥的開關(guān)必能實(shí)現(xiàn)兩液壓缸的順序動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)的工序動(dòng)作。6、 液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實(shí)現(xiàn)相互之

36、間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修，保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接，集成塊連接和疊加閥連接。把一個(gè)液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間幅液壓油路板上的孔道勾通，。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝，高度和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差，互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按

37、設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個(gè)液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化，毓化程度高，互換性能好，維修，拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好，性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，幅疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管，接頭引起的泄漏，振動(dòng)和噪聲。本設(shè)計(jì)(shj)系統(tǒng)由集成塊組成，液壓閥采用廣州機(jī)訂研究所的GE系列閥。6.1液壓集成回路(hul)設(shè)計(jì) 1、把液壓回路劃分為若干個(gè)單元回路，每個(gè)單元回路一般由三個(gè)液壓元件組成，采用通用的壓力(

38、yl)油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設(shè)計(jì)液壓單元集成回路時(shí)，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。 2、把各液壓單元集成回路連接起來，如圖6.1所示，即為該半自動(dòng)液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的集成回路。一個(gè)完整的液壓集成回路由底板，供油回路，壓力控制回路，方向回路，調(diào)整回路，頂蓋及測壓回路等單元集成回路組成。 圖8 液壓系統(tǒng)(xtng)的集成回路6.2液壓集成塊的設(shè)計(jì)(shj) 圖6.2是組合機(jī)床液壓集成塊裝配總圖，它由底板，方向調(diào)速塊，壓力塊，夾緊塊及頂蓋組成，由4個(gè)堅(jiān)固螺栓把它們連接起來，再由四個(gè)螺釘將其堅(jiān)固在液壓油箱上，液壓泵通過油管與底板連接，

39、組成液壓站，液壓元件分別固定(gdng)在各集成塊上，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設(shè)計(jì)。圖9組合機(jī)床(jchung)液壓集成塊裝配總圖6.2.1 底板及供油塊設(shè)計(jì)(shj) 底板與供油塊的作用是連接(linji)集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。6.2.2 頂蓋及側(cè)壓塊設(shè)計(jì) 頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關(guān)及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。設(shè)計(jì)頂蓋時(shí)，要充分利用頂蓋的有效空間，也可把測壓回路，卸荷回路等布置在頂蓋上。6.2.3 集成塊設(shè)計(jì) 若液壓單元集成塊回路中液壓元件較多或者不好安排時(shí)，可以

40、采用過渡板把閥與集成塊連接起來。如：集成塊某側(cè)面要固定兩個(gè)液壓元件有困難，如果采用過渡板則會(huì)使問題比較容易解決，使用過渡板時(shí)，應(yīng)注意，過渡板不能與上下集成塊上的元件相碰，避免影響集成塊的安裝，過渡板的高度應(yīng)比集成塊小2mm。過渡板一般安裝在集成塊的正面，過渡板一般安裝在集成塊的正面，過渡板厚度為3540mm，在不影響其它部件工作的條件下，其長度可稍大于集成塊尺寸。過渡板上孔道的設(shè)計(jì)與集成塊相同?？刹捎孟葘⑵溆寐葆斉c集成塊連好，再將閥裝在其上的方法安裝。6.3 集成塊設(shè)計(jì)(shj)步驟6.3.1 制做液壓元件(yunjin)樣板制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實(shí)物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線(xxin)繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便于工作是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實(shí)物有出入，則以實(shí)物為準(zhǔn)。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板所提供的尺寸來制做。若