雙面銑銷組合機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì) 液壓課程設(shè)計(jì)銑削專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 鄧海洋 學(xué)生學(xué)號： 201310601018 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 13 級機(jī)制1班 指導(dǎo)教師： 楊光春 教授 二一六年六月攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的學(xué)生在完成液壓傳動與控制課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)的液壓基本知識，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨(dú)立完成液壓回路設(shè)計(jì)任務(wù)；從而使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計(jì)的過程中，強(qiáng)化對液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中的各自作用。能夠?qū)W(xué)生起到加深液壓傳動理論的掌握和強(qiáng)化實(shí)際運(yùn)用能力的鍛煉。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）試設(shè)計(jì)一臺銑削專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊工作臺快進(jìn)工作臺工進(jìn)工作臺快退工件松開,系統(tǒng)參數(shù)如下：運(yùn)動部件重量：2500N;快進(jìn)快退速度：3m/min;工件速度：501200，最大行程：350;工進(jìn)行程：160；最大切削力：10000；夾緊缸的行程：26；夾緊力：25000N。動力滑臺采用采用平面導(dǎo)軌，其靜，動摩擦系數(shù)分別為0.2,0.1.往復(fù)運(yùn)動的加速時(shí)間要求不大于0.2S。3、主要參考文獻(xiàn)1 王積偉，章宏甲，黃誼.主編. 液壓傳動. 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.122 成大先. 主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本機(jī)械傳動. 化學(xué)工業(yè)出版社2004.13 何玉林，沈榮輝，賀元成.主編.機(jī)械制圖. 重慶大學(xué)出版社.2000.84 路甬祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20024、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)明確機(jī)床對液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析6初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制16確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖8確定液壓制造元件的類型并選擇相應(yīng)的液壓元件，確定輔助裝置6液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算4合計(jì)1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 鄧海洋接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱折彎機(jī)液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評分項(xiàng)目分值得分評價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日攀枝花學(xué)院液壓課程設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)過程目 錄摘 要IAbstractII1 設(shè)計(jì)過程41.1 技術(shù)要求41.2 工況分析41.2.1負(fù)載分析41.2.2繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖51.3 確定主要參數(shù)61.3.1 初定液壓缸的工作壓力61.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定61.4 繪制液壓系統(tǒng)工況圖61.5 擬定液壓系統(tǒng)圖91.5.1確定供油方式91.5.2調(diào)速方式的選擇91.5.3速度換接方式的選擇91.5.4夾緊回路的選擇91.5.5液壓系統(tǒng)原理圖91.6 選擇液壓元件112 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算142.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值142.1.1快進(jìn)142.1.2工進(jìn)142.1.3快退152.2油液溫升計(jì)算153 設(shè)計(jì)心得體會174 參考文獻(xiàn)181 設(shè)計(jì)過程1.1 技術(shù)要求 設(shè)計(jì)臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體，動作順序?yàn)閵A緊缸夾緊工作臺快速趨近工件工作臺進(jìn)給工作臺快退夾緊缸松開原位停止。工作臺移動部件的總重力為400kg，加、減速時(shí)間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動摩擦因數(shù)s=0.2，d=0.1。夾緊缸行程為30mm，夾緊力為1200N，工作臺快進(jìn)行程為100mm，快進(jìn)速度為2.8m/min，工進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)速度為60280mm/min，軸向工作負(fù)載為38000N，快退速度為4m/min。要求工作臺運(yùn)動平穩(wěn)，夾緊力可調(diào)并保壓。1.2 工況分析1.2.1負(fù)載分析負(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，重力的的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為Ffs，動摩擦力為Ffd,則工作負(fù)載：Fw=38000N慣性負(fù)載： 靜摩擦負(fù)載：Ffs=0.2x4000=800N動摩擦負(fù)載：Ffd=0.1x4000=400N如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率，則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出表1-1 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表工作循環(huán)負(fù)載組成負(fù)載值F/N推力起動800889加速493547快進(jìn)400444工進(jìn)3840042666快退4004441.2.2繪制液壓缸負(fù)載圖和速度圖根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪制出負(fù)載圖（F-s）和速度圖（v-s） 圖1-1 圖1-2 1.3 確定主要參數(shù)1.3.1 初定液壓缸的工作壓力組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為45000N，宜取壓力。1.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 為了滿足工作臺快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止銑削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，查表9-4暫取背壓為P2=0.5MPa，并取液壓缸機(jī)械效率=0.9。則液壓缸上的平衡方程故液壓缸無桿腔的有效面積： A1=2 液壓缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-2001，取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm；因A1=2A2，故活塞桿直徑d=0.707D=80mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）則液壓缸有效面積為：1.4 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 差動連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1，其差值估取P2P1=0.5MPa，并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時(shí)P=0；另外取快退時(shí)的回油壓力損失為0.5MPa。根據(jù)假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率，并可繪出其工況圖表1-2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工作階段計(jì)算公式推力F（N）回油腔壓力P2（MPa）工作腔壓力P1（MPa）輸入流量q（L/min）輸入功率P（KW）快進(jìn)啟動 8890 0.180 0 快進(jìn)加速 547 1.06 0.56變化 變化快進(jìn)恒速 444 1.03 0.53 14.07 0.124工進(jìn)426660.54.870.572.660.0460.216快退啟動 889 0 0.2 0 0快退加速 547 0.3 1.40 變化 變化快退恒速 436 0.3 1.37 17.88 0.408 續(xù)表1-2圖1-3 工況圖:1.5 擬定液壓系統(tǒng)圖 1.5.1確定供油方式 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)采用限壓式變量葉片泵。1.5.2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)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。1.5.3速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采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。1.5.4夾緊回路的選擇用三位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，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。1.5.5液壓系統(tǒng)原理圖最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1-4 臥式雙面銑銷組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖工作原理:1 夾緊工件按下啟動按鈕，電磁閥8左端接通，主油路的進(jìn)油路：過濾器1-泵2減壓閥4電磁閥8左端（左）液控單向閥6-液壓缸11左腔?；赜吐?液壓缸11右腔（右）夜控單向閥6-電磁閥8左端油箱。2 滑臺快速趨近銑削頭1DT,3DT得電，2DT,4DT失電，電磁閥5左端接通。主油路進(jìn)油路：過濾器1泵2電磁閥5左端液壓缸10左腔?；赜鸵郝罚阂簤焊?0右腔二位三通換向閥9右端液壓缸10左腔。3 滑臺工進(jìn)1DT得電，2DT，3DT，4DT失電，電磁閥5左端接通。主油路進(jìn)油路：過濾器1泵2電磁閥5左端液壓缸10左腔。回油路：液壓缸10右腔二位三通換向閥9左端可調(diào)單向節(jié)流閥7（50%）電磁閥5左端油箱。4 滑臺快速離開銑削頭2DT得電，1DT，3DT，4DT失電，電磁閥5接通，在電磁閥5切換至右端。主油路進(jìn)油路：過濾器1泵2電磁閥5右端可調(diào)單向節(jié)流閥7二位三向換向閥9左端液壓缸10右腔?；赜吐罚阂簤焊?0左腔電磁閥5右端油箱。5 松開工件4DT得電，電磁閥8右端通電接通。主油路的進(jìn)油路：過濾器1-泵2減壓閥4電磁閥8右端-（右）液控單向閥6液壓缸11右腔。回油路：液壓缸11左腔（左）液控單向閥6-電磁閥8右端油箱?；_松開工件6 卸荷 1DT，2DT,3DT,4DT斷電，閥5閥8處于中立，泵2卸載。1.6 選擇液壓元件液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為4.87MPa,如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa，則變量泵的最大工作壓力應(yīng)為 Pp=(4.87+0.8+0.5)MPa=6.17MPa由工況圖可知，液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為17.88L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則液壓泵的總流量應(yīng)為 Qp=1.1 17.88L/min = 19.668L/min。由于要求工作平穩(wěn)，選取最大工作壓力為液壓泵額定壓力的70%，則液壓泵的額定壓力為:P=Pp/0.7=8.81Mpa根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取YBX-BL型變量葉片泵，其最大排量為30mL/r，壓力調(diào)節(jié)范圍為2.07.0Mpa，若取液壓泵的容積效率，泵的轉(zhuǎn)速為1500r/min由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為0.751MPa,進(jìn)油路壓力損失0.3Mpa,流量為27.082L/min,取泵的總效率為0.75，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)輸出所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,，查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。表1-3液壓元件選擇列表序號元件名稱估計(jì)流量L/MIN額定流量L/MIN額定壓力MPa型號、符號1過濾器22.3251.6WU-16*2限壓式變量葉片泵22.3366.3YBXB*D3溢流閥22.3407YF-B10B4減壓閥22.32514JD6B5三位四通電磁閥22.3302134DB10H-T6單向閥22.32521DIFL10H7可調(diào)單向節(jié)流閥22.32514LDFL10C8二位四通電磁閥22.3302124D-B10H-T9二位三通換向閥22.3302123DB10H-T 續(xù)表1-3各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、輸出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵的具體選定之后液壓缸在各階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算如表14所示流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/(L/min)q1=0.57-2.66q1=Qp=19.67排出流量/(L/min) q2=(0.572.66)x44.77/95.23=0.271.25=(A1Q1)/A2=19.67X95.03/44.77=41.75運(yùn)動速度/(m/min)表14液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動速度 續(xù)表1-4由表中的數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號、規(guī)格適合。由表34可知，油管中的流速取3m/s。所以按公式可計(jì)算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：這兩個(gè)根油管2按GB/2351-2005選用外徑18mm內(nèi)徑15mm的無縫鋼管。確定油箱容積：油箱容積按液壓傳動式（7-8）估算，當(dāng)取為7時(shí)，求得其容積19.67x7=137.68L按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 第 15 頁 共 18頁攀枝花學(xué)院液壓課程設(shè)計(jì) 2.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算2 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算2.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值2.1.1快進(jìn)滑臺快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動連接，進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/MIN，通過電液換向閥2的流量是19.67L/MIN，然后與液壓缸的有桿腔的回油匯合，以流量37.19L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保變量泵的流量全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是17.52L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力P2和無桿腔壓力P1之差。此值小于原估計(jì)值0.5Mpa,所以是偏安全的。2.1.2工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥2的流量為0.572.66L/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5Mpa;油液在回油路上通過換向閥2的流量為0.271.25 L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa,通過順序閥7的流量為22.2723.25L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔壓力為 此值大于原估計(jì)值0.5Mpa,則重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力與原計(jì)算數(shù)值4.87MPa相近。2.1.3快退 快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過單向閥10的流量為22L/min，通過換向閥