《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)-四軸臥式鉆孔專用機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)課 程 設(shè) 計(jì)題 目： 液壓與液力傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 37指導(dǎo)教師： 2012珠海目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3設(shè)計(jì)內(nèi)容說明及計(jì)算過程：6一、分析負(fù)載61.1外負(fù)載61.2慣性負(fù)載61.3阻力負(fù)載6二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)7三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖93.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案93.2選擇基本回路103.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)12四、選擇液壓元件144.1液壓泵144.2閥類元件及輔助元件154.3油管164.4油箱16五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能175.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值175.2驗(yàn)算油液溫升18總結(jié)20參考文獻(xiàn)21

2、致謝22課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2011 2012 學(xué)年第 二學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作部門： 一、 課程設(shè)計(jì)題目 鉆孔動(dòng)力部件質(zhì)量m=2500kg，液壓缸的機(jī)械效率w=0.9，F(xiàn)e=16000N，工作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止。行程長(zhǎng)度為150mm，其中，工進(jìn)長(zhǎng)度為50mm，快進(jìn)、快退速度為75mm/s,工進(jìn)速度為1.67mm/s。導(dǎo)軌為矩形，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間為0.5s.要求快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)可靠，工作臺(tái)能在任意位置停住。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)一般包括以下內(nèi)容：(1) 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計(jì)算

3、和選擇液壓件；(5) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；(6) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零部件工作圖；(7) 編制技術(shù)文件。2、學(xué)生應(yīng)完成的工作量：(1) 液壓系統(tǒng)原理圖1張；(2) 部件工作圖和零件工作圖若干張；(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。三、進(jìn)度安排階段主要內(nèi)容時(shí)間安排1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備(1) 閱讀、研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2) 收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題。102液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計(jì)算和選擇液壓件；(5) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；203繪制工作圖(1) 繪制零、部件圖；(2) 繪制正式的液壓原

4、理圖。404編制技術(shù)文件(1) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；(2) 編寫零部件目錄表。205答辯整理資料，答辯10四、基本要求 (1) 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，也可以為以后的設(shè)計(jì)工作打好基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦鉆研，一絲不茍，精益求精。(2) 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成。教師的指導(dǎo)作用是指明設(shè)計(jì)思路，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，解答疑難問題，按設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行階段審查，學(xué)生必須發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極思考問題，而不應(yīng)被動(dòng)地依賴教師查資料、給數(shù)據(jù)、定方案。(3) 設(shè)計(jì)中要正確處理參考已有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計(jì)都不能憑空想象出來，利用已有資料可以避免許

5、多重復(fù)工作，加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，同時(shí)也是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的保證。另外任何新的設(shè)計(jì)任務(wù)又總有其特定的設(shè)計(jì)要求和具體工作條件，因而不能盲目地抄襲資料，必須具體分析，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)。(4) 學(xué)生應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)程要求保質(zhì)保量的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)內(nèi)容說明及計(jì)算過程：一、分析負(fù)載1.1外負(fù)載 由已知可得鉆削力Fg=16000N1.2慣性負(fù)載 機(jī)床工作部件總質(zhì)量m=2500kg 導(dǎo)軌為矩形，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間為t=0.5s 快進(jìn)、快退速度為75mm/s 1.3阻力負(fù)載 取摩擦系數(shù) 靜摩擦阻力為動(dòng)摩擦阻力為表1 液壓缸在個(gè)工作階段的負(fù)載 （已知 w=0.9）工況計(jì)算公式外負(fù)載（F1)工作負(fù)載F=F1/w啟動(dòng)F1=Ffs50005

6、556加速F1=Ffd+Fm28753194快進(jìn)F1=Ffd25002778工進(jìn)F1=Ffd+Fg1850020556反向啟動(dòng)F1=Ffs50005556反向加速F1=Ffd+Fm28753194后退F1=Ffd25002778已知快進(jìn)、快退的速度 為75mm/s,工進(jìn)速度為1.67mm/s，工進(jìn)長(zhǎng)度50mm 行程150mm。由已知條件和上表數(shù)值繪制速度圖、負(fù)載圖如下圖（圖1,圖2） 圖1 速度圖 圖2 負(fù)載圖二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)由表1可知機(jī)床最大負(fù)載 查表2、表3、表4得液壓系統(tǒng)取工作壓力，d=0.707D，（D為缸筒直徑d為活塞桿直徑，A1為無桿腔的工作面積，A2為有桿腔的工作面積）查

7、表5得液壓缸回油路背壓表2 不同負(fù)載下的工作壓力表3 常用液壓設(shè)備工作壓力表4 按活塞桿受力情況選取活塞桿直徑表5液壓系統(tǒng)中背壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表a 液壓缸內(nèi)徑系列（GB2348-80）表b 活塞桿直徑系列（GB2348-80）d=0.707D=0.0707m 圓整D=80mm d=56mm由此求的液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為經(jīng)驗(yàn)算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案表6 工況表工況負(fù)載F/N回油腔壓力P2/Mpa進(jìn)油腔壓力P1/Mpa輸入油量q10-3/m3s-1輸出功率P/kw計(jì)算公式快進(jìn)（差動(dòng)）啟動(dòng)555602.25P1=(F+A2

8、P)/(A1-A2)q=（A1-A2)v1P2=P1+P（P=0.3Mpa）P=p1q加速31941.591.29恒速21781.421.120.18465(11.079L/min)0.2068工進(jìn)205560.64.090.0084(0.504L/min)0.0344P1=(F+P2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退啟動(dòng)555602.17P1=(F+P2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速31940.61.25恒速27781.080.19215(11.529L/min)0.2075在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，快進(jìn)加快退的時(shí)間t1，工進(jìn)所需的時(shí)間t2分別為，因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的

9、角度來看 應(yīng)采用兩個(gè)適宜的液壓泵自動(dòng)兩級(jí)并聯(lián)供油的油源方案。如圖3圖33.2選擇基本回路 由于不存在負(fù)載對(duì)系統(tǒng)做功的工況也不存在負(fù)載制動(dòng)過程，故不需要設(shè)置平衡及制動(dòng)回路。但必須有快速運(yùn)動(dòng)、換向、速度換接以及調(diào)壓、卸荷等回路。3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺(tái)在任意位置停止，液壓缸差動(dòng)連接采用滑閥機(jī)能為 Y 型的三位五通電磁換向閥。（如下圖4）圖43.2.2選擇工作進(jìn)給油路 為了實(shí)現(xiàn)工進(jìn)時(shí)液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流回油箱；快進(jìn)時(shí)液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流入油腔以及防止高壓油液倒流。在回油路上設(shè)置一只液控順序閥一只單向閥。（如下圖5） 圖53.2.3確定快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)方案 為了使快進(jìn)平穩(wěn)

10、的轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，采用行程換向閥使快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)。（如圖6） 圖63.2.4選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有溢流閥（見圖3），調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓?jiǎn)栴}已在油源中解決，無需另外設(shè)置調(diào)壓回路。在圖3所示的雙液壓泵自動(dòng)兩級(jí)供油的油源中設(shè)有卸荷閥，當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓、大流量液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個(gè)循環(huán)周期占了絕大部分時(shí)間，且高壓、小流量液壓泵的功率較小，故可以認(rèn)為卸荷問題已基本解決，就不需要在設(shè)置卸荷回路。3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)把上面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一張下圖6-7所示的液壓系統(tǒng)原理圖7。系統(tǒng)原理圖圖7四、選擇液壓元件4.1液壓泵液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大

11、壓力為4.09Mpa，如果進(jìn)油路上的壓力損失為0.8Mpa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力0.5Mpa，則小油量液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為大流量液壓泵在快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)時(shí)才才向液壓缸輸油，由表6-2可知，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5Mpa，則大流量液壓泵的最高工作壓力為由表6可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為11.529L/min，因系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，取泄漏系數(shù)KL=1.1,則兩個(gè)液壓泵的實(shí)際流量應(yīng)為由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.504L/min，由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量

12、規(guī)格最少應(yīng)為3.504L/min。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PV2R12-6/19型雙葉片液壓泵其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6ml/r和19ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)該液壓泵的理論流量為23.5L/min，若取液壓泵的容積效率，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為=(6+19)9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/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2.02Mpa、流量為21.2L/min。取液壓泵的總效率p=0.75，則液壓泵的電動(dòng)機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y100L-6型

13、電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn=0.95KW，額定轉(zhuǎn)速nn=940r/min。4.2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表7,表中序號(hào)與圖7的元件標(biāo)號(hào)相同。表7 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格編號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量L/min額定流量L/min額定壓力Mpa額定壓降Mpa型號(hào)規(guī)格1、2雙聯(lián)葉片泵（5.1+16.1）17.5PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通電磁閥6080160.535DYF3Y-E10B12溢流閥506316-YF3-E10B7a 7b7c行程閥調(diào)速閥單向閥500.560630.0750

14、631616160.5-0.2AXQF-E10B單向行程調(diào)速閥3液控順序閥563160.3XF3-E10B4液控順序閥2563160.3XF3-E10B5背壓閥0.36316-YF3-E10B10、11、6單向閥2563160.2AF3-Ea10BQmax=80L/min8壓力繼電器-10-HED1KA/1013濾油器3060-P1+P+Pe=4.86+0.5()2+0.5+0.5Mpa=5.86Mpa5.1.3快退快退時(shí)，油液在進(jìn)路上通過單向閥11的流量為16.1L/min，通過換向閥9的流量為21.2L/min；油液在回油路上通過單向閥7b、換向閥9和單向閥14的流量都是41.57L/mi

15、n。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值較小所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?0.31Mpa此值與表6中的估值相近，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的工作壓降PP為因此大流量液壓泵卸荷的順序閥5的調(diào)壓應(yīng)大于1.688Mpa。5.2驗(yàn)算油液溫升工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所占時(shí)間比例達(dá)95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油溫升可按工況工進(jìn)來計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為這時(shí)大流量液壓泵經(jīng)順序閥3卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油。大液壓泵通過順序閥3的流量為q2=16.1L/min，由表6-3查的該閥在額定流量qn=63L/min時(shí)的壓力損失Pn=0.3Mpa，故此閥在工進(jìn)的壓力損失P=Pn=（)2=0.3（）2

16、Mpa=0.020Mpa小液壓泵工進(jìn)時(shí)的工作壓力PP1=4.14Mpa。流量q1=5.1L/min，所以兩個(gè)液壓泵的總輸出功率為 Mpa=0.4693KW算得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為P=PP-Pe=（0.4693-0.033）KW=0.4363KW再算得郵箱的算熱面積為1.92m2查的郵箱的散熱系數(shù)K=9W/(m2)，求出油液溫升為t=103=25.24此溫升值沒有超出范圍，故該系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。總結(jié)該臥式鉆孔專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床的“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止” 所以在設(shè)計(jì)該液壓系統(tǒng)時(shí)應(yīng)確保液壓系統(tǒng)傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，合理選取各執(zhí)行原件和控制原件，以保證機(jī)床對(duì)工件的精確加工。同時(shí)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有更深刻認(rèn)識(shí)和了解，統(tǒng)原理圖的繪制過程中，又一次加深了對(duì)AutoCAD軟件的理解和應(yīng)用。這不僅僅是一次課程設(shè)計(jì)，更是課程上的查缺補(bǔ)漏，實(shí)際中的信息采取，專業(yè)制圖軟件學(xué)習(xí)的一次非凡體驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 項(xiàng)昌樂，荊崇波，劉輝 . 液壓與液力傳動(dòng) ：高等教育出版社 .2 王守城，段俊勇. 液壓元件及選用 ：化學(xué)工業(yè)出版社 .3 佟獻(xiàn)英，韓寶玲. 工程制圖 ：北京理工出版社 .致謝能完成這次的課程設(shè)