液壓課程設(shè)計(jì)——單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　單面多軸鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名 </p><p>　　院（系） 機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械091</p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>

2、<b>　　指導(dǎo)教師 </b></p><p>　　日期：2012年 01月04日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2</p><p>　　1、題目：?jiǎn)蚊娑噍S鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2</p><p>　　2、相關(guān)數(shù)

3、據(jù)要求2</p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p>　　二、液壓系統(tǒng)原理圖4</p><p>　　三、選擇液壓系統(tǒng)的元件和輔件5</p><p>　　1、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析5</p><p><b>　　①運(yùn)動(dòng)分析5</b></p><p><

4、;b>　?、趧?dòng)力分析5</b></p><p>　　2、液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算和工況圖的編制6</p><p>　　①預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力6</p><p>　?、谟?jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸6</p><p>　?、塾?jì)算液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率7</p><p>　　3、液壓元件的設(shè)

5、計(jì)選型8</p><p>　?、僖簤罕眉捌潆姍C(jī)計(jì)算與選定8</p><p>　?、谝簤嚎刂崎y和液壓輔助元件的選定10</p><p>　　四、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能13</p><p>　　1、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失13</p><p>　　2、液壓泵工作壓力的估算13</p><p><

6、b>　　五、參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　1、題目：?jiǎn)蚊娑噍S鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2、相關(guān)數(shù)據(jù)要求</b></p><p>　　某自動(dòng)線上的一臺(tái)單面多軸鉆孔組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)為臥

7、式布置（導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù); ）擬采用桿固定的單桿液壓缸驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)，完成工件鉆削加工時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；工件的定位、夾緊均采用液壓控制方式，以保證自動(dòng)化要求。由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)要求為：定位→夾緊→快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止→夾具松開→拔定位銷，動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)見表1所示。 </p><p>　　表1 動(dòng)力滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b&g

8、t;　　3、課程設(shè)計(jì)任務(wù) </b></p><p>　?。?） 擬定液壓系統(tǒng)原理圖（用 CAXA 電子圖板或 FLUIDSIM3.6 完成液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)，并應(yīng)用 FLUIDSIM3.6 進(jìn)行仿真）。 </p><p>　?。?）選擇液壓系統(tǒng)的元件和輔件。</p><p>　?。?）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能。 </p><p>　?。?）

9、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的繼電器控制回路或 PLC控制程序。 </p><p>　?。?）繪制下列圖紙： </p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖 A4 幅面 1張 ；</p><p>　　繼電器控制回路或 PLC 控制程序 A4 幅面 ；</p><p>　　電器接線圖 A4 幅面 。</p><p>　?。?）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。&l

10、t;/p><p><b>　　二、液壓系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　液壓原理圖</b></p><p>　　1、油箱，2、過(guò)濾器，3、雙聯(lián)液壓泵，4、10、壓力表開關(guān)，5、11、壓力表， 6、9、20、23、25、單向閥，7、26、溢流閥，8、減壓閥， 12、二位四通電磁換向閥，13、單項(xiàng)順序閥，14、16、

11、21、壓力繼電器，15、夾緊缸，17、定位缸，18、進(jìn)給缸，19、三位五通電磁動(dòng)換向閥，22、二位二通機(jī)動(dòng)換向閥，24、調(diào)速閥，27、外控順序閥</p><p>　　系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥動(dòng)作順序表</p><p>　　三、選擇液壓系統(tǒng)的元件和輔件</p><p>　　1、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析</p><p><b>　?、龠\(yùn)動(dòng)分析&l

12、t;/b></p><p><b>　　由下表：</b></p><p>　　分析其各工況可得L-t圖和v-t圖：</p><p>　　L-t圖 v-t圖</p><p><b>　?、趧?dòng)力分析</b></p><p>

13、　　動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸在快速進(jìn)、退階段，啟動(dòng)是的外力負(fù)載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌動(dòng)摩擦阻力和慣性力，恒速時(shí)是動(dòng)摩擦阻力；在工進(jìn)階段，外負(fù)載是工作負(fù)載及動(dòng)摩擦阻力。</p><p>　　所以，靜摩擦負(fù)載：Fs=G=0.2*9800=1960N</p><p>　　動(dòng)摩擦負(fù)載：Fd=G=0.1*9800=980N</p><p>　　慣性負(fù)載 ：Fg==10

14、00*0.5=500N</p><p>　　(其中 m=G/g=9800/9.8=1000kg，a=v/t=0.5m/s^2)</p><p>　　又由于鉆削負(fù)載Fe=35000N，得下表：</p><p>　　動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果</p><p>　　根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，其F-t圖如下：</p><p><

15、b>　　F-t圖</b></p><p>　　2、液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算和工況圖的編制</p><p><b>　?、兕A(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力</b></p><p>　　本鉆孔組合機(jī)床屬于半精加工機(jī)床，機(jī)床為低壓設(shè)備類型，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，系統(tǒng)工作壓力P<7Mpa，所以，預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=4Mpa。</p>

16、<p>　?、谟?jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　為了滿足工作臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減少液壓泵的流量，將液壓缸的無(wú)桿腔作為主要工作腔，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積A1與A2應(yīng)該滿足A1=2A2（即活塞桿直徑d和液壓缸直徑內(nèi)徑D之間應(yīng)該滿足d=0.71D）。</p><p>　　為了防止進(jìn)工結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需要保持一定回油背壓。參照機(jī)械設(shè)計(jì)手

17、冊(cè)，回油有路上背壓或調(diào)速閥的系統(tǒng)，取背壓P2=0.5～1.5Mpa。所以，暫取P2=0.6Mpa，并取液壓缸效率。則：</p><p>　　F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1）</p><p>　　即：液壓缸無(wú)桿腔有效面積：</p><p><b>　　液壓缸的內(nèi)徑：</b></p><p>　

18、　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為：D=125mm=12.5cm。因?yàn)锳1=2A2，故活塞桿的直徑為：d=0.71D=0.71×125mm=88.75mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按GB/T2348-1993，將活塞桿的直徑圓整為：</p><p>　　d=90mm=9cm。</p><p>　　則，液壓缸的實(shí)際有效面積為：</p><

19、p><b>　　A1= = </b></p><p><b>　　A2= </b></p><p>　　A=A2-A1=63.6</p><p>　　差動(dòng)連接快進(jìn)是，液壓缸有桿腔P2必須大于無(wú)桿腔P1，其差值估取，并注意到啟動(dòng)瞬間油缸尚未移動(dòng)，此時(shí)=0；另外，取快退的回油壓力損失為0.7MPa。</p>

20、<p>　　③計(jì)算液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率</p><p>　　根據(jù)上述條件，得出下表：</p><p>　　液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表（液壓缸效率）</p><p><b>　　則其工況圖：</b></p><p>　　3、液壓元件的設(shè)計(jì)選型</p><p&g

21、t;　?、僖簤罕眉捌潆姍C(jī)計(jì)算與選定</p><p>　　液壓力泵的最高工作壓力的計(jì)算。</p><p>　　由上工況圖可以得知液壓缸的最大工作壓力在工進(jìn)階段，即P1=3.547Mpa。而壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)該比液壓缸最高工作壓力大0.5Mpa。此時(shí)缸的輸入流量較小，而且油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失值估取△P=0.8Mpa。則小流量泵的最高工作壓力：</p>&l

22、t;p>　　Pp1=3.547+0.5+0.8=4.847Mpa</p><p>　　大流量泵緊在快速進(jìn)退時(shí)向液壓缸供油，則取進(jìn)油工作壓力損失△P=0.4Mpa，有：</p><p>　　Pp2=1.731+0.4=2.131Mpa</p><p>　　b、 液壓泵的流量計(jì)算。</p><p>　　雙泵最供油的流量Qp按液壓缸最大的

23、輸入流量進(jìn)行估算。取泄露系數(shù)K=1.2，則：</p><p>　　QpK=1.2×5.91=</p><p>　　工進(jìn)最大流量=，溢流閥最少穩(wěn)定流量為，則小流量泵所需的最小流量為</p><p><b>　　大流量泵最小流量為</b></p><p>　　c、 確定液壓泵的規(guī)格</p><

24、;p>　　根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬選初選雙聯(lián)液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，泵的容積效率，算得小流量泵的排量參考值為</p><p>　　大流量泵的排量參考值為</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用規(guī)格相近的型雙聯(lián)葉片泵，泵的額定壓力為，小泵排量為；大泵排量為；泵的額定轉(zhuǎn)速為,容積效率，倒退算得到小泵和大泵的額定流量分別為</p><p&g

25、t;<b>　　雙泵的流量為</b></p><p>　　與系統(tǒng)所需流量很接近近，符合。</p><p>　　d、確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電動(dòng)機(jī)的規(guī)格</p><p>　　從液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表得知，液壓缸最大輸出功率出現(xiàn)在快退階段。 </p><p>　　已知電機(jī)效率：，則電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為</p&

26、gt;<p>　　e、電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選用</p><p>　　查Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)表，選用規(guī)格相近的型三相異步電機(jī)，其額定功率2.2KW轉(zhuǎn)速940r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，小泵和大泵的實(shí)際輸出流量分別為</p><p><b>　　雙泵總流量為</b></p><p>　　工進(jìn)時(shí)的溢流量為，仍能滿足系統(tǒng)各工況對(duì)流量的要

27、求。</p><p>　?、谝簤嚎刂崎y和液壓輔助元件的選定</p><p>　　液壓缸的輸入輸出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間</p><p>　　由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件油口尺寸確定</p><p>　　本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，但考慮到將泵組和閥組安裝再油頂蓋上，故取經(jīng)驗(yàn)值=10，得油箱容量為：</p><p>　　V==10

28、5;48.69=486.9L≈500L</p><p>　　根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件如下表：</p><p><b>　　液壓元件型號(hào)規(guī)格</b></p><p>　　四、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　1、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失</p><p>　　按選定的液壓元件接口尺寸確定管道

29、直徑d=18mm，進(jìn)、出油管長(zhǎng)度均取為l=2m；取油液運(yùn)動(dòng)粘度，油液的密度。由上面的計(jì)算結(jié)果可以得知工作循環(huán)中進(jìn)油管道中通過(guò)的最大流量q=101.09L/min發(fā)生在快退階段，由此計(jì)算得液體的雷諾系數(shù)：</p><p>　　因?yàn)镽e<Rec=2300,故可得知個(gè)工況下的進(jìn)油回路中的液體均為層流。</p><p>　　所以，取沿程壓力系數(shù)，管道中液體流速，則各工況下的進(jìn)油回路管道的沿程

30、、局部和閥類元件的壓力損失如下表：</p><p>　　2、液壓泵工作壓力的估算</p><p>　　小流量泵在工進(jìn)時(shí)的壓力：</p><p>　　其中為液壓缸的工作夜里，為進(jìn)油路上的壓力損失，壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所大的值。</p><p>　　此值為調(diào)整溢流閥7的主要參考依據(jù)。</p><p>　　大流量泵在

31、快退時(shí)的工作壓力最高，則：</p><p>　　此值為調(diào)整順流閥27的調(diào)整壓力是的主要參考依據(jù)。</p><p>　　3、估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升</p><p>　　本系統(tǒng)由于在其工作持續(xù)時(shí)間中，工進(jìn)時(shí)間占了絕大部分的比例，所以系統(tǒng)效率，發(fā)熱和溫升可概略用工進(jìn)是的數(shù)值來(lái)代表。</p><p><b>　　計(jì)算系統(tǒng)效率</b&

32、gt;</p><p>　　前已知去雙聯(lián)液壓泵的總效率，現(xiàn)在取液壓泵的總效率 ，則本液壓系統(tǒng)的總效率： </p><p><b>　　計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)熱功率</b></p><p><b>　　計(jì)算系統(tǒng)的散熱功率</b></p><p>　　前面已經(jīng)算了油箱有效容積為500L=0.5 ，按

33、照式V=0.8abh球的油箱各邊之積為：abh=V/0.8=0.5/0.8=0.625 </p><p>　　取a=b=h，則a=b=h=0.855m</p><p>　　所以，油箱的散熱面積：</p><p>　　A=1.8（a+b）h+1.5ab=1.8（0.855+0.855）0.855+1.5 0.855 0.855=3.73 </p><

34、;p><b>　　油箱的散熱功率：</b></p><p>　　取K=15W/（m﹒℃），=25℃，得：</p><p>　　=15×3.73×25=1396.75W》=580.16W</p><p>　　可見油箱散熱能夠買足液壓系統(tǒng)的散熱要求，不需要加其他冷卻裝置。</p><p><b

35、>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］張利平. 液壓站［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008 </p><p>　　[2］董偉亮 .液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版V1.0)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[3] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):液壓傳動(dòng)與控制［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 </

36、p><p>　　[4] 劉延俊.液壓回路與系統(tǒng)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 </p><p>　　[5] 劉軍營(yíng)、李素玲.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例解析［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 </p><p>　　[6] 周士昌.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 </p><p>　　[7] 王守城.液壓系統(tǒng)PLC