臥式雙面銑削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書題目：臥式雙面洗削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)院系：國際教育專業(yè)：機(jī)電一體化班級(jí)：51301姓名：陳雪峰指導(dǎo)教師：徐巧日期：液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)目的液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械工程專業(yè)教學(xué)中重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是整個(gè)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)有關(guān)理論知識(shí)來解決一般工程實(shí)際問題能力的初步訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)過程不僅要全面運(yùn)用液壓與氣壓傳動(dòng)課程有關(guān)知識(shí)，還要根據(jù)具體情況綜合運(yùn)用有關(guān)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，深化和擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程語言的使用過程中熟悉和有效地使用各類有關(guān)

2、技術(shù)手冊、技術(shù)規(guī)范和技術(shù)資料，并得到設(shè)計(jì)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(yùn)算、編寫技術(shù)文件等方面的綜合訓(xùn)練，使之樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本設(shè)計(jì)方法。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，包括以下內(nèi)容：1）液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖；2）系統(tǒng)工作特性曲線；3）系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表；4）元、器件規(guī)格明細(xì)表。2.設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)計(jì)算說明書用以論證設(shè)計(jì)方案的正確性，是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。要求設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論據(jù)充分，條理清晰。運(yùn)算過程應(yīng)用三列式繕寫，單位量綱統(tǒng)一，采用ISO制，并附上相應(yīng)圖表。具體包括以下內(nèi)容：1）繪制工作循環(huán)周期圖；2）負(fù)載分析，作執(zhí)行元件負(fù)載、速度圖；3）確定執(zhí)行元件主

3、參數(shù)：確定系統(tǒng)最大工作壓力，液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算各液壓缸工作階段流量，壓力和功率，作工況圖；4）方案分析、擬定液壓系統(tǒng)；5）選擇液壓元件；6）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；7）繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖，闡述系統(tǒng)工作原理。三、設(shè)計(jì)要求與方法步驟1 .認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容、要求與方法步驟；2 .根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，制定個(gè)人工作計(jì)劃；3 .準(zhǔn)備必要繪圖工具、圖紙，借閱有關(guān)技術(shù)資料、手冊；4 .認(rèn)真對(duì)待每一設(shè)計(jì)步驟，保證質(zhì)量，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。（課程設(shè)計(jì)說明書封面格式與設(shè)計(jì)題目附后）二、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)（大型作業(yè)）的內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟1 .工況分析在分析機(jī)器的工作情況（工況）的基礎(chǔ)上，

4、確定液動(dòng)機(jī)（液壓缸和液壓馬達(dá)）的負(fù)載、速度、調(diào)速范圍、功率大小、動(dòng)作循環(huán)、自動(dòng)化程度等并繪制出工況圖。2 .初定液動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)有兩個(gè)壓力和流量。液壓系統(tǒng)的壓力和流量都由兩部分組成：一部分由液動(dòng)機(jī)的工作需要確定，另一部分由油液流經(jīng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力損失和泄漏損失決定，前者是主要的，占有很大的比重，因此需要先初步確定液動(dòng)機(jī)的這兩個(gè)基本參數(shù)。另外，因?yàn)楫?dāng)回路系統(tǒng)尚未擬訂之前，其壓力損失和泄漏損失也無法確定。壓力和流量的選定都是在工況圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。3 .擬訂液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)機(jī)器的技術(shù)性能要求，在工況圖的基礎(chǔ)上來擬訂液壓系統(tǒng)原理圖。在擬訂液壓系統(tǒng)原理圖時(shí)應(yīng)擬出幾種方案進(jìn)行分析對(duì)比

5、。調(diào)速回路是液壓系統(tǒng)的核心，選擇回路應(yīng)從它開始，然后再去選擇其它的基本回路，進(jìn)行合成以滿足工況圖的要求和機(jī)器的其它性能要求。4 .選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件選擇液壓元件應(yīng)盡量選擇國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)制造。5 .對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗(yàn)算對(duì)工作性能要求較高的液壓系統(tǒng)，為使設(shè)計(jì)可靠在液壓元件選定后再根據(jù)管路裝配草圖，然后即可對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫開、液壓沖擊等進(jìn)行驗(yàn)算，如果驗(yàn)算結(jié)果與初定參數(shù)相差很大或不能滿足機(jī)器的工作性能要求時(shí)，則應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改，或重新擬訂液壓系統(tǒng)或重新選擇元件等。對(duì)于比較簡單且性能要求一般的液壓系統(tǒng)，可以不進(jìn)行復(fù)雜的驗(yàn)算。6 .繪制正式

6、的工作圖液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)（大型作業(yè)）要求繪制出所設(shè)計(jì)的一個(gè)液壓缸的結(jié)構(gòu)裝配圖。以上繪圖工作必須嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)部頒標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械制圖按GB4457-446084、GB13183I公差配合按GB1800-180479I形狀和位置公差按GB1183一U8480和GB195880;表面粗糙度按GB3505-83和GB103F83,其它內(nèi)容如螺紋、齒輪等均應(yīng)貫徹國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。7 .編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)當(dāng)指出，上述設(shè)計(jì)步驟征設(shè)計(jì)中常常是互相穿插進(jìn)行的，而且往往需經(jīng)多次反復(fù)才能初步完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，另外上述步驟也不一定是必不可少的。三、要求及完成工作量1 .學(xué)生在課程設(shè)計(jì)（大型作業(yè)）進(jìn)行中要系統(tǒng)

7、復(fù)習(xí)課本上的理論知識(shí)，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用液壓傳動(dòng)課本上的和其它的理論知識(shí)積極思考、獨(dú)立工作，可收集參考同類資料進(jìn)行類比分析、理解消化，但不許簡單地抄襲。2 .要明確設(shè)計(jì)要求，仔細(xì)地讀懂題意。對(duì)你所要進(jìn)行設(shè)計(jì)的液壓機(jī)器的各種性能、工藝要求、工作循環(huán)、運(yùn)動(dòng)方式、動(dòng)作顛序、調(diào)遣范圍、負(fù)載變化以及總體布局等應(yīng)當(dāng)全面地了解，因?yàn)檫@一切都是設(shè)計(jì)工作的重要依據(jù)。3 .液壓系統(tǒng)原理圖一張4 .編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。要求：原理圖除了打印的外，還必須手繪一張.一、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓專用組合銃床，機(jī)床加工對(duì)象為鑄鐵變速箱體。要求一次可同時(shí)加工兩件工件。能實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)定位、夾緊、加工等功能。工件的上料、卸料由手工完成。機(jī)

8、床的工作循環(huán)為：手工上料一工件自動(dòng)夾緊一工作臺(tái)快進(jìn)f銃削進(jìn)給（工進(jìn)）一工作臺(tái)快退一夾具松開一手動(dòng)卸料。、參數(shù)要求:運(yùn)動(dòng)部件總重量G=4000N切削力Fw=12000N快進(jìn)行程1i=150mm工進(jìn)行程12=200mm快進(jìn)、，快退速度V1=v2=4m/min工進(jìn)速度V2=80300mm/min啟動(dòng)時(shí)間t=火緊力Fj=2800N1行程1j=30m夾緊時(shí)間tj=2s工作臺(tái)采用平導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間靜摩擦系數(shù)fs=，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=,要求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)并能在任意位置上停留，火緊力可調(diào)并能保壓。2工況分析負(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

9、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(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為Ffs,動(dòng)摩擦力為Ffd,則工作負(fù)載Fl=12000N靜摩擦阻力Ffs=*4000=800N動(dòng)摩擦阻力Ffd=*4000=400N慣性力Fa=G=4000*4/(60*=272Ngt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，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率m0.9,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見表2-1。表2-1液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表工況負(fù)裁組成負(fù)裁值F/NJOF/m起動(dòng)800888加速672747快進(jìn)400444工進(jìn)1240013777快退400444根據(jù)負(fù)

10、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-l)和速度圖(F-2)圖2-1負(fù)載圖和速度圖3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液壓缸參數(shù)計(jì)算組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為14000N初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力pi=3mpa為了滿足工作臺(tái)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(dòng)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=。為防止銃削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，暫取背壓為，并取液壓缸機(jī)械效率m=。則液壓缸上的平衡方程故液壓缸無桿腔的有效面積：液壓缸內(nèi)徑：按GB/T2348-1980,取標(biāo)準(zhǔn)值D=8

11、0mml3A1=2A故活塞桿直徑d=56mm(標(biāo)準(zhǔn)直徑)則液壓缸有效面積為：差動(dòng)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=,并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)P=0;另外取快退時(shí)的回油壓力損失為。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31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Pi(MPa軸入流星q(L/min)輸入功率p(Kvy快進(jìn)啟動(dòng)8880快進(jìn)加速746快進(jìn)恒速444工進(jìn)13777快退啟動(dòng)8880快退加速746快退包速444注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸

12、的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失5P510pa，而pbpjp.2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為Pj,無桿腔回油，壓力為Pb液壓缸的工況圖：圖3-1工況圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖該機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率?。?kW，速度較低；鉆鏈加工時(shí)連續(xù)切削，切削力變化小，故采用節(jié)流調(diào)速的開式回路是合適的，為了增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，防止鉆孔時(shí)工件突然前沖，系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路中加背壓閥。該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量兩個(gè)階段組成，因此為了節(jié)能，考慮采用雙聯(lián)葉片泵油源供油。由于系統(tǒng)要求快進(jìn)與快退的速度相同，因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上，快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路，快退時(shí)采用液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔

13、回油的快速運(yùn)動(dòng)回路。由工況圖可以看出，當(dāng)動(dòng)力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)滑臺(tái)速度變化較大，可選用行程閥來控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接，以減少液壓沖擊。在泵出口并聯(lián)一先導(dǎo)式溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，同時(shí)在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個(gè)二位二通電磁換向閥，以便一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，等待裝卸工件時(shí)，液壓泵卸載，并便于液壓泵空載下迅速啟動(dòng)。這臺(tái)機(jī)床用于鉆、鏈孔（通孔與不通孔）加工，因此要求行程終點(diǎn)的定位精度高因此在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如下圖1-3所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點(diǎn)

14、，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀測各點(diǎn)壓力。圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表3-2所示動(dòng)作名稱1YA2YA工作臺(tái)快進(jìn)+-工作臺(tái)工進(jìn)+-工作臺(tái)快退-+液壓泵卸載-3-2電磁鐵動(dòng)作順序表液壓元件的選擇液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為，則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為Pp1=+MPa=大流量泵是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才想液壓缸輸油的，由工況圖可知，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，則大流量泵的最高工作壓力為Pp2=+MPa=由工況圖可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量

15、為min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%古計(jì)，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為Q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-min,由小流量也巖崩單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少為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PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，具小泵和大泵的排量分別為6mL/r和26mL/r,若取液壓泵的容積效率0.9,則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為940r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為qp(626)*940*0.9/1000L/min(5.122)L/min27.1L/min由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這是液壓泵工作壓力為，流量為min,取泵的

16、總效率為，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn1.5KW,額定轉(zhuǎn)速nn940r/mino根據(jù)閥類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，可以選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表3-3表33元件的型號(hào)及規(guī)格廳P元件名稱估計(jì)流星L/MIN額定流量L/MIN額定壓力額定壓降型號(hào)、符號(hào)1雙聯(lián)葉片泵一+2216/14PV2R12-6/262三位五通閥558016<35DF3Y-E10B3行程閥606316<AXQE-Ea10B4調(diào)速閥5016一AXQF-Ea10B5單向閥60631

17、6AF3-Ea10B6單向閥3063<AF3-Ea10B7液控順序閥226316<XF3-E10B8背壓閥6316一YF3-E10B9溢流閥6316YF3-E10B10單向閥226316<AF3-Ea10B11過濾器3063一<XU-63*80J12壓力表開關(guān)16KF3-Ea10B13單向閥556316<KF3-Ea10B14壓力繼電器10HED1KA/10各元件問連接管道的規(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3-4所示表34液壓缸的進(jìn)、出流量

18、和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退軸入流星/(L/min)排出流量/(L/min)運(yùn)動(dòng)速度/(m/min)由表中的數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號(hào)、規(guī)格適合。由表34可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于3MPa油管中的流速取3m/sod2了所以按公式vv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：查表JB82766(5-2),同時(shí)考慮制作方便，選182(外徑18mm,壁厚2mm的10號(hào)冷拔無縫鋼管(YB23_70確定油箱容積：油箱容積按液壓傳動(dòng)式(7-8)估算，當(dāng)取為7時(shí)，求得其容積按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值(1)快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)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MIN,然后與液壓缸的有桿腔的回油匯合，以流量min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降此值不