液壓傳動課程設(shè)計

1、液壓傳動課程設(shè)計題目：臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計目 錄引 言2第一部分 明確系統(tǒng)設(shè)計要求3第二部分 分析工況，確定主要參數(shù)4第三部分 擬定液壓系統(tǒng)原理圖6第四部分 選擇液壓元件7第五部分 驗算液壓系統(tǒng)性能10設(shè)計小結(jié)24參考文獻(xiàn)25引 言液壓傳動課程設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是整個專業(yè)教學(xué)計劃中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)有關(guān)理論知識來解決一般工程實際問題能力的初步練習(xí)。課程設(shè)計過程不僅要全面運用液壓傳動課程有關(guān)知識，還要根據(jù)具體情況綜合運用有關(guān)基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，深化和擴大知識領(lǐng)域，培養(yǎng)獨立工作能力。通過課程設(shè)計，同學(xué)們在系統(tǒng)設(shè)計

2、方案的擬定、設(shè)計計算、工程語言的使用過程中熟悉和有效地使用各類有關(guān)技術(shù)手冊、技術(shù)規(guī)范和技術(shù)資料，并得到設(shè)計構(gòu)思、方案擬定、系統(tǒng)構(gòu)成、元件選擇、結(jié)構(gòu)工藝、綜合運算、編寫技術(shù)文件等方面的有了很大提高，并使同學(xué)們樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本設(shè)計方法。第一部分 明確設(shè)計要求液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機器設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，首先應(yīng)明確系統(tǒng)設(shè)計的要求。具體內(nèi)容包括：1 主機的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行

3、元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。2 主機的工藝流程或工作循環(huán)；液壓執(zhí)行元件的運動方式（移動、轉(zhuǎn)動或擺動）及其工作范圍：3 主機各液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍；4 主機要求液壓系統(tǒng)的動作順序或互鎖要求，各動作的同步要求及同步精度；5 對液壓系統(tǒng)的工作性能（如平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等）、工作效率、自動化程度等方面的要求；6 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件等；7 其他方面的要求，如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。設(shè)計要求一臺臥式單面多輪鉆孔組合機床。動力滑動的工作循環(huán)是：快進工進快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：1軸向切削力Ft=24000N；2滑臺

4、移動部件質(zhì)量m=550kg；3加減速時間t=0.3s；4靜摩擦系數(shù)fs=0.2,動摩擦系數(shù)fd=0.1，采用平導(dǎo)軌；5快進與快退速度均為3.5m/min，快進行程l1=250mm,，工進行程l2=150mm，工進速度3040mm/min，；6工作臺要求運動平穩(wěn)，但可以隨時停止運動。設(shè)計簡圖及工作原理如下：電磁鐵動作順序1Y2Y3Y4Y快進+-+工進+-+快退-+停止-+-+第二部分 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)：一、系統(tǒng)工況分析2.負(fù)載分析Ft 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，這樣需要考慮的力有：切

5、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，動摩擦力為，則 = 0.2mg =0.3*9.8*550=1617N =0.1 mg =539N而慣性力 =109.126984109 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)液壓缸的機械效率m = 0.95 ,則液壓缸在各工作階段的總機械負(fù)載可以算出，見下表運動階段計算公式總機械負(fù)載F/N起動 F = Ffs / m 1702加速F =（Ffd + Fm）/ m 682快進 F = Ffd / m 567工進 F =（Ft + Ffd）/ m25831快退 F = Ffd / m567二、 液壓缸主要參

6、數(shù)的確定、（一）液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算1.初選液壓缸的工作壓力參考同類型組合機床，初選液壓缸的工作壓力為=40×Pa2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本例要求動力滑臺的快進、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單杠式液壓缸。快進時采用差動聯(lián)接，并取無桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即=2。為了防止在鉆孔鉆通時滑臺突然向前沖，在回油路中裝有背壓閥，按表查得，初選背壓Pa。由表1-1可知最大負(fù)載為工進階段的負(fù)載F=25831N, 按此計算則 液壓缸直徑由=2 可知活塞桿直徑 d=0.707D=0.707×9.55cm = 6.75cm按GB/T23481993將所計算的D與d值分別圓整到

7、相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得 D=10cm d=7cm按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 按最低工進速度驗算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進速度v=0.05m/min為最小速度，則由式 本例=78.510，滿足最低速度的要求。3計算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率根據(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階段的壓力、流量和功率，在計算工進時背壓按代入，快退時背壓按代入計算公式和計算結(jié)果列于下表中。表二 液壓缸所需的實際流量、壓力和功率工作循環(huán)計算公式負(fù)載F進油壓力回油壓力所需流量輸入功率PNL/minkW差動快進56713.50.146工進

8、258310.3140.019快退567140.266（二）液壓泵的參數(shù)計算由表二可知工進階段液壓缸壓力最大，若取進油路總壓力損失，壓力繼電器可靠動作需要壓力差為，則液壓泵 最高工作壓力可按式算出 因此泵的額定壓力可取1.2546.9Pa=59Pa。由表二可知，工進時所需要流量最小是0.314L/min，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5L/min，則小流量泵的流量應(yīng)為，快進快退時液壓缸所需的最大流量是14L/min，則泵的總流量為。即大流量泵的流量。根據(jù)上面計算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用YB-4/12型的雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速960r/min。（三）電動機的選擇系統(tǒng)為雙

9、泵供油系統(tǒng)其中小泵1的流量，大泵流量。差動快進、快退時兩個泵同時向系統(tǒng)供油；工進時，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分別計算三個階段所需要的電動機功率P。1.差動快進差動快進時，大泵2的出口壓力油經(jīng)單向閥11后與小泵1匯合，然后經(jīng)單向閥2，三位五通閥4進入液壓缸大腔，大腔的壓力，查樣本可知，小泵的出口壓力損失，大泵出口到小泵出口的壓力損失。于是計算可得小泵的出口壓力（總效率=0.5），大泵出口壓力（總效率=0.5）。電動機效率 2工進考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動作需要壓力差。因此工進時小泵的出口壓力。而大泵的卸載壓力取。（小泵的總效率=0.565，大泵的總效率=0.3）。電動機功

10、率3.快退類似差動快進分析知：小泵的出口壓力（總效率=0.5）；大泵出口壓力（總效率=0.5）。電動機功率綜合比較，快退時所需功率最大。據(jù)此查樣本選用Y90L-6異步電動機。Y90L-6異步電動機主要參數(shù)表功率KW額定轉(zhuǎn)速r/min電流A效率%凈重kg1.19103.1573.525三、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一環(huán)，它的好壞從根本上影響整個液壓系統(tǒng)。擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應(yīng)考慮以下幾個問題：（1） 采用何種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件；（2） 確定供油方式；（3） 調(diào)速方式的選擇；（4） 快速回路和速度換接方式的選擇；（5） 如何完成執(zhí)行機構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作；（6）

11、 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機構(gòu)的換向和安全互鎖等要求；（7） 壓力測量點的合理選擇。根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路歸并、整理，在增加一些必要的元件或輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)，進行這項工作時還必須注意一下幾點：（1） 盡可能省去不必要的元件，以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2） 最終綜合出來的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個動作都安全可靠，互相無干擾；（3） 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件，減少自行設(shè)計的專用件；（4） 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟合理，便于維修檢測。初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖后，應(yīng)檢查其動作循環(huán)，并制定系統(tǒng)工作循環(huán)表（電磁鐵動作順序表）。四、液壓元件的選擇1.液壓閥及過濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高

12、工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格。本例中所有閥的額定壓力都為，額定流量根據(jù)各閥通過的流量，確定為10L/min，25L/min和63L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號列于表三中，過濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過濾器。表三 液壓元件明細(xì)表序號元件名稱最大通過流量型號1雙聯(lián)葉片泵16YB-4/122單向閥12I-25B3三位五通電磁閥3235-63BY4二位二通電磁閥3222-63BH5調(diào)速閥0.32Q-10B6壓力繼電器D-63B7單向閥16I-25B8液控順序閥0.16XY-25B9背壓閥0.16B-10B10液控順序閥12XY-25B11單向閥12I

13、-25B12溢流閥4Y-10B13過濾器32XU-B32*10014壓力表開關(guān)K-6B15減壓閥20J-63B16單向閥20I-63B17二位四通電磁閥2024D-40B18單向順序閥XI-63B19壓力繼電器D-63B20壓力繼電器D-63B2、油管的選擇根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接快進快退時，油管內(nèi)通油量最大，其實際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)32L/min，則液壓缸進、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為15mm，外徑為19mm的10號冷拔鋼管。3、油箱容積的確定中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的5

14、7倍，本設(shè)計取6倍，故油箱容積為五、驗算液壓系統(tǒng)性能（一）壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整1.壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整工進時管路中的流量僅為0.314L/min，因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部損失都非常小，可以忽略不計。這時進油路上僅考慮調(diào)速閥的壓力損失，回油路上只有背壓閥的壓力損失，小流量泵的調(diào)整壓力應(yīng)等于工進時液壓缸的工作壓力加上進油路壓差，并考慮壓力繼電器動作需要，則即小流量泵的溢流閥12應(yīng)按此壓力調(diào)整。2快退時的壓力損失驗算及大流量泵卸載壓力的調(diào)整因快退時，液壓缸無桿腔的回游量是進油量的兩倍，其壓力損失比快進時要大，因此必須計算快退時的進油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的

15、卸載壓力。已知：快退時進油管和回油管長度均為l=1.8m，油管直徑d=15m，通過的流量為進油路=16L/min=0.267，回油路=32L/min=0.534。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度為15攝氏度，由手冊查出此時油的運動粘度v=1.5st=1.5，油的密度，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。、式中 v平均流速（m/s） d油管內(nèi)徑（m） 油的運動粘度（） q通過的流量（）則進油路中液流的雷諾數(shù)為 回油路中液流的雷諾數(shù)為由上可知，進回油路中的流動都是層流。（2）沿程壓力損失 由式（1-37）可算出進油路和回油路的壓力損失。在進油路上，流速則壓力損失為在回油路上，流速為進油

16、路流速的兩倍即v=3.02m/s，則壓力損失為 （3）局部壓力損失 由于采用了集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部損失按式（1-39）計算，結(jié)果列于下表部分閥類元件局部壓力損失元件名稱額定流量實際通過流量額定壓力損失實際壓力損失單向閥2251620.82三位五通電磁閥6316/3240.26/1.03二位二通電磁閥633241.03單向閥251220.46若去集成塊進油路的壓力損失，回油路壓力損失為，則進油路和回油路總的壓力損失為 查表一得快退時液壓缸負(fù)載F=526N；則快退時液壓缸的工作壓力為 按式（8-5）可算出快退時泵的工作壓力為 因此，大流量泵卸載閥10的調(diào)整壓力應(yīng)大于從以上驗算結(jié)果可以看出，各種工況下