臥式鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 目錄 1. 負(fù)載分析 .1 2. 繪制液壓工況（負(fù)載速度）圖 .5 3. 初步確定液壓缸的參數(shù) .6 3.1. 初選液壓缸的工作壓力： . 6 3.2. 計(jì)算液壓缸尺寸： . 6 3.3. 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率： . 7 3.4. 繪制液壓缸工況圖 . 8 4. 擬定液壓系 .8 4.1. 選擇液壓回路 . 8 4.2. 液壓系統(tǒng)的組合 . 8 5. 液壓元件的計(jì)算和選擇 .9 5.1. 確定液壓泵的容量及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率： . 9 5.2. 液壓泵的流量 . 10 5.3. 選擇電動(dòng)機(jī) . 10 5.4. 元件選擇 . 10 5.5. 確定管道尺寸 . 11 5.6. 確定油箱容積： . 11 6. 管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 . 12 6.1. 判斷油流狀態(tài) . 12 6.2. 沿程壓力損失 . 12 6.3. 局部壓力損失 . 12 7. 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 . 13 7.1. 液壓泵的輸入功率 . 14 7.2. 有效功率 . 14 7.3. 系統(tǒng)發(fā)熱功率 . 14 7.4. 散熱面積 . 14 7.5. 油液溫升 . 14 8. 參考文獻(xiàn)： . 14 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 1 1. 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 2 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 3 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 4 負(fù)載分析 1.切削力： Ft=16000N 2.導(dǎo)軌摩擦阻力 靜摩擦力： fsF = WfS =0.2 20000 = 4000N 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 5 動(dòng)摩擦力：fdF= Wfd =0.1 20000 = 2000N 3.慣性阻力 （ 1）動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)慣性阻力 mF ,動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)加速、反向啟動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)的加速度相等， smv /15.0 ， st 20.0 NtvgwF m 1 5 3 020.0 15.08.92 0 0 0 0 （ 2）動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)慣性阻力 mF ,動(dòng)力滑臺(tái)由于轉(zhuǎn)換到制動(dòng)是減速，取 smv /107 4 ，st 20.0 NtvgwF m 14.720.0 1078.9200 00 4 液壓缸各動(dòng)作階段負(fù)載列表如下： 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載 F（ N） 液壓缸推力 （mFF ） 啟動(dòng) F= WfS 5000 5556 加速 F = Wfd + mF 6326 7029 快進(jìn) F= Wfd 2500 2778 工進(jìn) F= tF + Wfd 18000 20000 制動(dòng) F = Wfd mF 2483 2759 快退 F= Wfd 2500 2778 制動(dòng) F = Wfd mF 1326 1473 注：液壓缸機(jī)械效率： 0.9m 。 2. 繪制液壓工況（負(fù)載速度）圖 根據(jù)計(jì)算的液壓負(fù)載和各階段工作行程、速度，可繪制液壓缸的 F T 與 V t 圖 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 6 快進(jìn) t1=vL11= 0.15 20.075 s工進(jìn) tmax2=vLmin2 2=40 .1 5 4553 .3 1 0 s tmn2=vLmax2 2=30 .1 5 881 .7 1 0 s 快退 t3=vL33= 0.03 40.75 s液壓缸負(fù)載圖和速度圖 3. 初步確定液壓缸的參數(shù) 3.1. 初選液壓缸的工作壓力： 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)工作壓力，一般為（ 3050） 510 Pa,這里選 1P =44 510 Pa,為防止鉆通孔時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)發(fā) 生前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，背壓 2P =2 510 Pa。初步定快進(jìn)快退回油壓力損失 2P =5 510 Pa 3.2. 計(jì)算液壓缸尺寸： 選定液壓缸前、后腔有效面積比為 2： 1，則液壓缸無桿腔工作面積 1A 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 7 1A= 21021 PPF= 42520000 4 8 . 8 1 06( 4 4 ) 1 02m取 A1=50 2410 m 液壓內(nèi)徑 D=14A = m24 100.810504 取標(biāo)準(zhǔn)值 D=8.0 210 m 活塞桿直徑 d=0.7D 5.6 210 m 液壓缸尺寸取標(biāo)準(zhǔn)值之后的有效工作面積 無桿腔面積 1A =42D =4x(8.0 210 )2 =39 2410 m 有桿腔面積 2A =4 22 dD =4(8.0 22 6.5 ) 244 106.2510 m 活塞桿面積 3A= 1A - 2A =13.4 2410 m 3.3. 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率： 表中0F為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力。 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率見下表 工況 計(jì)算公式 0F（ N） 2P （ 510 Pa） 1P （ 510 Pa） Q （ 3103m /s） P(N) 快進(jìn) 啟動(dòng) 加速 快進(jìn) 1P =30AF + 2P Q=3A 1vP= 1P Q 5556 7029 2778 0 5 5 41.4 57.4 25.7 0.2 0.514 510 工進(jìn) 1P =10AF + 2P Q= 1A 2v P= 1P Q 20000 6 57.2 0.12 0.686 510 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 8 快退 啟動(dòng) 加速 快退 制動(dòng) 1P=20AF+22P5556 7029 2778 -1473 0 5 21.7 27.4 15.8 -0.75 0.3 0.721 510 3.4. 繪制液壓缸工況圖 液壓缸工況圖 4. 擬定液壓系 4.1. 選擇液壓回路 （ 1）調(diào)速方式的選擇 鉆孔床工作時(shí)，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；速度負(fù)載性好，從圖 a 中可看出液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)功率都較小，負(fù)載變化也較小，因此采用調(diào)速閥的的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為防止工作負(fù)載突然消失（鉆通孔）引起前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。 （ 2）快速回路和速度換接方式的選擇 我們選用差動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)“快，慢，快”的回路。圖 b 進(jìn)口節(jié)流一次進(jìn)給回路。 （ 3）油源的選擇： 系統(tǒng)特點(diǎn)從圖 a 可看出快進(jìn)時(shí)低壓大流量時(shí)間短， 工進(jìn)時(shí)高壓小流量時(shí)間長(zhǎng)。所以采用雙聯(lián)葉片泵或限壓式變量泵。 4.2. 液壓系統(tǒng)的組合 選擇基本回路后，按擬定液壓系統(tǒng)圖的幾個(gè)注意點(diǎn)，可以組成一個(gè)完整的系統(tǒng)圖。圖中為了使液壓缸快進(jìn)時(shí)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，工進(jìn)時(shí)主油路和回油路隔離，在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)單向閥11 及液控順序閥 8，在液壓泵和電磁換向閥 3 的出口處，分別增設(shè)單向閥 9 和 12，以免當(dāng)液壓系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間不工作時(shí)，壓力油流回油箱，形成真空。為了過載保護(hù)或行程終了利用壓力繼電器 13。 組合成液壓系統(tǒng)圖組合的液壓系統(tǒng)圖。如圖所示。 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 9 液壓系統(tǒng)圖 5. 液壓元件的計(jì)算和選擇 5.1. 確定液壓泵的容量及 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率： （ 1）、計(jì)算液壓泵的工作壓力與流量： 進(jìn)油壓力損失為 57.2 510 Pa，系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管壓力損失為 8 510 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 10 Pa，由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大 5 510 Pa，所以泵的最高工作壓力為 551 ( 5 7 . 2 8 5 ) 1 0 6 0 . 2 1 0pP P a 這是小流量泵的最 高工作壓力（穩(wěn)定），即溢流閥的調(diào)整工作壓力 液壓泵的公稱工作壓力nP為 511 . 2 5 1 . 2 5 6 0 . 2 7 5 1 0n p aP P p 大流量泵只在快進(jìn)時(shí)向液壓缸輸出，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，這時(shí)壓力油不通過調(diào)速閥，進(jìn)油路較簡(jiǎn)單，但流經(jīng)管道和閥的油流量較大，取進(jìn)油路壓力損失為 5 510 Pa，所以快退時(shí)，泵的最高工作壓力為 552 ( 1 5 . 8 5 ) 1 0 2 0 . 8 1 0pp P a 這是大流量泵的最高工作壓力，也是調(diào) 整控順序閥 7 和 8 的參考數(shù)據(jù)。 5.2. 液壓泵的流量 由圖可知，最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為 330 .2 1 0 /ms 3 3 3( ) m a x 1 . 1 5 0 . 2 1 0 0 . 2 3 1 0 /pQ K Q m s 最小流量在工作時(shí)，其值為 0.12 3310 /ms ，為了保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢流閥有一定的最小流量，取最小溢流量為 0.077 3310 /ms ，所以小流量泵應(yīng)取0.197 3310 /ms 。 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，選用公稱流量為 0.2 3310 /ms ， 0.15 3310 /ms ；公稱壓力為 80 510ap的雙聯(lián)葉片泵。 5.3. 選擇電動(dòng)機(jī) 最大功率出現(xiàn)在快退階段 532 1 2() 2 0 . 8 1 0 ( 0 . 2 0 . 1 5 ) 1 0 9710 . 7 5pp PP Q QPW 最后選用功率為 31.1 10 W 的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)電機(jī)。 5.4. 元件選擇 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過閥的實(shí)際流量，選擇各液壓元件和輔助元件的規(guī)格。 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 11 5.5. 確定管道尺寸 由于系統(tǒng)采用液壓缸的差動(dòng)連接，油管內(nèi)通油量較大，實(shí)際流量 330 . 5 1 0 /Q m s ，取允許流速 5/v m s ，則主壓力油管 d 為 3 34 0 . 5 1 01 . 1 3 1 . 1 3 1 1 . 3 1 0 ( )5QQdmvv 元整取 d=12cm，壁厚查表。 選用 14 12 的 10 號(hào)冷拔無縫鋼管。 其它進(jìn)油管、回油管和吸油管，按元件連接口尺寸，測(cè)壓管選用 43mm 紫鋼管。 5.6. 確定油箱容積： 3 3 3( 5 7 ) 7 1 5 1 0 1 0 5 1 0nV Q m 所選液壓元件的說明 編號(hào) 元件名稱 參數(shù)說明 型號(hào) 葉片泵 510 Pa 葉片泵 510 Pa 三位五通電磁閥 Lmin 調(diào)速閥 Lmin A x Q F- E 1 0 B 溢流閥 Lmin 背壓閥 Lmin 液動(dòng)順序閥 Lmin 液動(dòng)順序閥 Lmin 單向閥 Lmin 單向閥 Lmin 單向閥 Lmin 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 12 單向閥 Lmin 壓力繼電器 510 Pa 壓力表開關(guān) 510 Pa 1 濾油器 公稱流量Lmin 6. 管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于同類液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，所以一般不必驗(yàn)算壓力損失值。 下面僅驗(yàn)算工進(jìn)時(shí)管路壓力損失： 進(jìn)、回油管長(zhǎng)均為 L 1.5m，油管內(nèi)徑 d= 312 10 m 。通過流量 Q=0.12 310 3m /s，選用20 號(hào)機(jī)械油，考慮最低工作溫度為 15 c ， v=1.5 2cm /s 6.1. 判斷油流狀態(tài) eR=dvQ273.1 310 =852320 流動(dòng)狀態(tài)為層流 6.2. 沿程壓力損失 進(jìn)油路上 4 .8 / m inQL 51 448 0 0 8 0 0 1 . 5 1 . 5 4 . 8 0 . 4 2 1 01 . 2v L QP P ad 回油路上 2 .4 / m inQL （液壓缸122AA） 52 448 0 0 8 0 0 1 . 5 1 . 5 2 . 4 0 . 2 1 1 01 . 2v L QP P ad （如果采用沿程損失公式，結(jié)果是一樣的） 但由于是差動(dòng)油缸，所以回油路的壓力損失只有一半折合到進(jìn)油腔。 551 ( 0 . 4 2 0 . 5 0 . 2 1 ) 1 0 0 . 5 2 5 1 0P 6.3. 局部壓力損失 系統(tǒng)采用集成塊的液壓裝置，僅考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。下表為工進(jìn)時(shí)油流通過各種閥的流量和壓力損失。 閥的流量和壓力損失 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 13 編號(hào) 名稱 圖號(hào) 實(shí)際流量 Q 310 /60 3m /s 公稱流量 nQ 310/60 3m /s 公稱壓力損失 nP 510Pa 1 2 3 4 5 單向閥 三位五通電磁閥單向行程調(diào)速閥液動(dòng)順序閥 液動(dòng)順序閥 4.8 4.8 4.8 2.4 2.4 25 25 25 25 10 2 2 5 1.5 5 各閥局部壓力損失之和 2 2 2 5 54 . 8 4 . 8 2 . 4 2 ( ) 2 ( ) 0 . 5 1 . 5 ( ) 0 . 5 6 1 0 8 . 4 3 1 02 5 2 5 2 5vP P a 取油流取油流通過集成塊時(shí)壓力損失 50 .3 2 1 0Jp 552 ( 8 . 4 3 0 . 3 2 ) 1 0 8 . 7 5 1 0p P a 55( 8 . 4 3 0 . 5 2 5 ) 1 0 8 . 9 5 5 1 0p P a 這個(gè)數(shù)值加上液壓缸的工作壓力和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高的壓力（取其值為 5 510 Pa），可作為溢流閥調(diào)整壓力的參考數(shù)據(jù)。 51 5 1 0p p p 式中 1p 液壓缸工進(jìn)時(shí)克服外負(fù)載所需壓力 1p = 01FA = 4520000 1 0 5 0 1 040 所以 p=(50+8.955+5) 510 =63.955 510 pa 這個(gè)數(shù)值比估算的溢流閥調(diào)整壓力值 575 10 Pa 稍小。因此，主油路上元件和油管直徑均可不變 7. 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 由圖可知，該系統(tǒng)主要工作時(shí)間是工進(jìn)工況。主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱，所以按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書 14 7.1. 液壓泵的輸入功率 工進(jìn)時(shí)小流量泵的壓力 51 6 0 .2 1 0pp P a，流量 331 0 . 1 5 1 0 /pQ m s，小流量泵功率為 21116 0 . 2 0 . 1 5 1 0 12020 . 7 5ppPpQP 工進(jìn)時(shí)大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失 51 .5 1 0p P a ，即大流量泵的工作壓力52 1 .5 1 0pP P a ，流量 332 0 . 1 5 1 0 /PQ m s ，大流量泵功率 2p 為 2p = Ppp QP 22 = 21 . 5 0 . 1 5 1 0 300 . 7 5 雙聯(lián)泵總輸入功率ip= 1p + 2p =1