液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)--組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)說明書（論文）</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　所屬學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) &l

2、t;/p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 5 </p><p>　　班 級(jí)： 10數(shù)控技術(shù) </p><p>　　起訖時(shí)間： 2011.12.26~2011.12.30 </p>

3、<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………第3頁</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………第4頁</p><p>　　第二章 液

4、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………第5頁</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　第一章： 設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　第一節(jié)：設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。</p><p>&l

5、t;b>　　第二節(jié)：設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　工作臺(tái)要求完成快進(jìn)——銑削進(jìn)給—— 快退——停止等自動(dòng)循環(huán)，工作臺(tái)</p><p><b>　　采用平導(dǎo)軌</b></p><p><b>　　第三節(jié)：設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.機(jī)床自動(dòng)化要求：</p&

6、gt;<p>　　要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，速度換接無沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負(fù)荷。</p><p><b>　　2.完成如下工作：</b></p><p>　　①按機(jī)床要求設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，繪出液壓系統(tǒng)圖。</p><p>　?、诖_定滑臺(tái)液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p>　　③計(jì)算系

7、統(tǒng)各參數(shù)，列出電磁鐵動(dòng)作順序表。</p><p>　　第二章：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　第一節(jié)：負(fù)載及運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　1工作負(fù)載</b></p><p>　　負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，

8、這樣需要考慮的力有：切削力、導(dǎo)軌的摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力大小等于動(dòng)力部件的重力.啟動(dòng)時(shí)只受靜摩擦力,加速時(shí)受動(dòng)摩擦力和慣性力,快進(jìn)時(shí)只受動(dòng)摩擦力,工進(jìn)時(shí)受切削力和動(dòng)摩擦力,其中切削力為Ffw=10500N,快退時(shí)也只受動(dòng)摩擦力.</p><p><b>　　2摩擦負(fù)載</b></p><p>　　因?yàn)榕P式放置,所以正壓力即為重力.由靜止開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)候受靜摩擦力,

9、運(yùn)動(dòng)的時(shí)候受動(dòng)摩擦力.設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為、動(dòng)摩擦力為則： </p><p>　　摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動(dòng)摩擦阻力 </b></p><p><b>　　3慣性負(fù)載</b></

10、p><p>　　在系統(tǒng)加速的時(shí)候受慣性負(fù)載 </p><p><b>　　4各工況負(fù)載</b></p><p>　　如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并且設(shè)液壓缸的機(jī)械效率η=0.96，則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見表1</p><p>　　表1 液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表</p>&

11、lt;p>　　5快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間和速度</p><p>　　快進(jìn)時(shí)的行程為l=100mm,整個(gè)快進(jìn)過程可看作速度為v1=4.5m/min的勻速運(yùn)動(dòng),所以快進(jìn)時(shí)間為t=l/v1=100/4.5/100060=1S</p><p>　　工進(jìn)時(shí)的行程為l=100mm,此過程的速度為v2=60～1000mm/min,所以此過程的工進(jìn)時(shí)間t=l/ v2=100/(60～1000) 60=(

12、6~100)s</p><p>　　快退時(shí)的行程為l=200mm, 整個(gè)快退過程可看作速度為v3=4.5m/min的勻速運(yùn)動(dòng),所以快退時(shí)間為t=l/v3=400/4.5/100060=2.67S</p><p>　　第二節(jié)：確定液壓缸參數(shù)</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　參考同類組合機(jī)床見表2，初定液壓缸的工

13、作壓力 </p><p>　　表 2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　本題要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn) 快退速度相等，現(xiàn)采用活

14、塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接。由于管路中有壓力損失，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1。計(jì)算中取兩者之差△P=P2-P1=0.4MPa；同時(shí)還要注意到啟動(dòng)的瞬間活塞尚未移動(dòng)，此時(shí)△P=0Mpa；工進(jìn)時(shí)為了防止在負(fù)載突然小時(shí)的情況下發(fā)生前沖的現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓因此應(yīng)在回油路上裝有背壓閥。按表3初選背壓pb=5×105Pa。并取無桿腔有效面積A1等于有桿腔有效面積的兩倍，即A1=2A2。另外假設(shè)快退時(shí)

15、間的油壓損失為0.5Mpa</p><p>　　表 3 執(zhí)行元件的背壓力</p><p><b>　　液壓缸主要尺寸:</b></p><p>　　A1=F/(P1-1/2pb)=8385.4/(40-1/2×5)×105 =22.4cm2</p><p>　　液壓缸的直徑：D==5.34cm&l

16、t;/p><p>　　由A1=2 A2可知活塞桿的直徑d</p><p>　　d=0.707D=0.707×5.34=3.78cm</p><p>　　按GB/T2348-1993將所計(jì)算的D和d分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后可得到：</p><p>　　D=55mm d=40mm</p>&l

17、t;p><b>　　附表 </b></p><p>　　油缸的內(nèi)徑系列參數(shù)（mm）</p><p>　　活塞桿外徑系列參數(shù)（mm）</p><p><b>　　按照標(biāo)準(zhǔn)直徑算出：</b></p><p>　　A1=22.38cm2 A2=12.57cm2</p><

18、p>　　3.計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率</p><p>　　根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積可以算出液壓缸工作過程各個(gè)階段的壓力、流量和功率。另外計(jì)算工進(jìn)時(shí)背壓按=6×105Pa帶入計(jì)算公式,快退時(shí)背壓按=4×105。差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失△P=4×105Pa而=+△P）</p><p>　　液壓缸

19、所需的實(shí)際流量、壓力和功率總結(jié)如表4</p><p>　　表4液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率</p><p>　?。ㄗ⒁獠顒?dòng)快進(jìn)啟動(dòng)時(shí)活塞尚未動(dòng)作，故可以取△P=0Pa；快退時(shí)P b=0Pa；另外因?yàn)榧铀贂r(shí)間很短所以流量可以不計(jì)。）</p><p>　　第三節(jié)：擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　1選擇基本回路</b

20、></p><p>　?。?）調(diào)速回路與油路循環(huán)方式的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作變化小故選擇節(jié)流調(diào)速回路；為防止負(fù)載突然消失而引起動(dòng)力部分前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式系統(tǒng)。</p><p>　?。?）液壓泵種類的確定</p><p>　　液壓能

21、源裝置是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。通常有兩種形式：一種是液壓裝置與主機(jī)分離的液壓泵站；一種是液壓裝置與主機(jī)合為一體的液壓泵組(包括單個(gè)液壓泵)。確定液壓泵的最大工作壓力。由表4可知工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失，小液壓泵最高工作壓力為pp=p1+=(39.54+4)×105pa=43.54×105pa因此泵的額定壓力可取</p><p>　　由表4可知，工進(jìn)時(shí)所需流量最小是0.

22、187~3.116，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5，取K=1.1。則泵的最小流量為qmin≥（1.1×0.187+2.5）=2.71?？焱藭r(shí)液壓缸所需的最大流量是6.87則泵總流量為qmax=1.1×6.87=7.557，即泵的最大流.</p><p>　　根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（液壓傳動(dòng)），選用YB—4/10型雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為960r/min.

23、</p><p>　　2．調(diào)速回路與油路循環(huán)型式的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作變化小故選擇節(jié)流調(diào)速回路；為防止負(fù)載突然消失而引起動(dòng)力部分前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式系統(tǒng)。</p><p>　　由工況圖可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相應(yīng)與快進(jìn)、快退行程的高壓小流量?jī)山怆A段所組

24、成，而且是順序進(jìn)行。從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，選用單定量泵油源顯然不合理。為此可以選用限壓式變量泵作為液壓源；本次設(shè)計(jì)選用雙聯(lián)葉片泵。</p><p>　　（3）快速、換向與速度換接回路的確定</p><p>　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接和限壓式變量葉片泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)快進(jìn)運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)限壓式變量葉片泵的偏心距較大（流量大），液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。</p><

25、;p>　　本設(shè)計(jì)采用二位二通的行程閥的實(shí)現(xiàn)速度的換接回路，速度換接平穩(wěn)，準(zhǔn)確，無沖擊，容易控制。另外采用二位三通的電磁換向閥來切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路為行程與電磁鐵聯(lián)合控制形式。</p><p>　　由工況圖可以看出，回路中流量較?。焱耸牵M(jìn)油路上的流量為，回油路上是，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向回路。</p><p>　?。?）調(diào)壓回路和組成的液壓系統(tǒng)圖&l

26、t;/p><p>　　因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)和快退的速度相等，因此采用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)是差動(dòng)連接，故無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。</p><p>　　本系統(tǒng)換接平穩(wěn)，準(zhǔn)確，無沖擊，容易控制，故采用了行程換向閥的換向回路。為了便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用了三位四通的液控?fù)Q向閥。</p><p>　　6．組成液壓系統(tǒng)原理圖</p

27、><p>　　選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)。</p><p>　　將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并且根據(jù)要求作必要的修改和補(bǔ)充，即得到如圖2所示的液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)各電磁鐵和行程開關(guān)的順序如表5所示</p><p>　　表5為該滑臺(tái)的電磁

28、鐵動(dòng)作順序表（表中“+”代表電磁鐵得電）。</p><p>　　組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　快進(jìn)</b></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電吸合?？刂朴吐酚杀?經(jīng)電磁先導(dǎo)閥L左位、單向閥M進(jìn)入液動(dòng)閥N的左油腔，液動(dòng)閥N左位接系統(tǒng)，液動(dòng)閥N的右端油腔回油經(jīng)節(jié)流閥O和先導(dǎo)閥L的左位回油箱，液動(dòng)閥處于左位。

29、主油路從泵1→單向閥8→液動(dòng)閥N左位→行程閥P→液壓缸左腔。回油路從液壓缸右腔→閥N左位→單向閥10→閥P→液壓缸左腔。由于動(dòng)力滑臺(tái)空載，系統(tǒng)壓力低，液控順序閥7關(guān)閉，液壓缸成差動(dòng)連接，且液壓泵1有最大的輸出流量，滑臺(tái)向左快進(jìn)。</p><p><b>　　2.一工進(jìn)</b></p><p>　　快進(jìn)到一定位置，滑臺(tái)上的行程擋快壓下行程閥P使原來通過閥P進(jìn)入液壓缸無桿

30、腔的油路切斷。此時(shí)閥 的電磁鐵 處于斷電狀態(tài)，調(diào)速閥 接入系統(tǒng)進(jìn)油路，系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥7打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小，直到與經(jīng)過調(diào)速閥 后的流量相同為止。這時(shí)進(jìn)入液壓缸無桿腔的流量由調(diào)速閥 的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過液動(dòng)閥N后經(jīng)液控順序閥7和背壓閥 回油箱。液壓缸以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　2.二工進(jìn)</

31、b></p><p>　　當(dāng)滑臺(tái)以一工進(jìn)速度行進(jìn)到一定位置時(shí)，擋塊壓下行程開關(guān)，使電磁鐵 通電，經(jīng)閥 的通路被切斷。此時(shí)油業(yè)液需經(jīng)調(diào)速閥 與 才能進(jìn)入液壓缸無桿腔。由于閥 的開口比閥 小，滑臺(tái)的速度減小，速度大小由調(diào)速閥 的開口決定。</p><p><b>　　3.快退</b></p><p>　　當(dāng)滑塊在止擋鐵上停留一定時(shí)

32、間后，時(shí)間繼電器發(fā)出使滑臺(tái)快退的信號(hào)。此時(shí)電磁鐵 斷電， 通電，閥L和閥N處于右位。進(jìn)油路由泵1→閥 →液動(dòng)閥N右位→液壓缸右腔；回油路由液壓缸左腔→單向閥4→閥N右位→油箱。由于此時(shí)為空載，系統(tǒng)壓力很低，泵1輸出的流量最大，滑臺(tái)向右快退。</p><p><b>　　4.原位停止</b></p><p>　　當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，擋鐵壓下原位行程開關(guān)，時(shí)電磁鐵