《液壓與氣動技術》課程設計宋超

中央廣播電視大學開放教育《液壓與氣動技術》題目：臥式鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)設計專業(yè)：機械設計及其自動化姓名：宋超指導老師：徐昌輝摘要液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強增大作用力。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件(附件)和液壓油。一個液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設計的合理性、系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護和處理，而最后一點尤為重要。近年來我國國內液壓技術有很大的再單純地使用國外的液壓技術進行加工。一個液壓系統(tǒng)的好壞不僅取決于系統(tǒng)設計的合理性和系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，還因系統(tǒng)的污染防護和處理，系統(tǒng)的污染直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性污染引目前我國液壓技術缺少技術交流，液壓產品大部分都是用國外的液壓技術加工回來的，近幾年國內液壓技術有很大的提高，如派瑞克、威明德液壓等公司都有很強的實力。 5.1.3計算在各工作階段液壓缸所需的流量 8壓力和選擇泵的規(guī)格 8 選擇液壓泵的規(guī)格 95.2.4與液壓泵匹配的電動機的選定 9 壓力損失的驗算 10 6.1.2工作進給時回油路的壓力損失 116.1.3變量泵出口處的壓力Pp 116.1.4快進時的壓力損失 11系統(tǒng)溫升的驗算 127液壓缸的設計 12液壓缸工作壓力的確定 12 液壓缸的壁厚和外徑的計算 13缸蓋厚度的確定 138參考文獻 141.設計題目：臥式鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)設計2.技術參數(shù)和設計要求快進與快退速度均為6m/min，工進速度為0.05m/min，快進行程為100mm，動摩擦系數(shù)為。設計該組合機床的液壓傳動系統(tǒng)。3.工況分析根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖速度循環(huán)圖然后計算各階段的外負載并繪制負載圖，如圖wfmwF—運動部件速度變化時的慣性負載；mF—導軌摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動摩擦阻力，f對于平導軌fF=f(G-F)ffnG—運動部件重力；F—垂直于導軌的工作負載；f—導軌摩擦系n數(shù)fsfdfsfdm進度變化量在本例中F=×103×6/××60)=398Nm根據(jù)上述計算結果，列出各工作階段所受外負載FN外負載F(N)F=F+F1928工進F=F+F20780fsmfdwF=F780快退F=F780fdfd工作循環(huán)啟動、加速快進4擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定供油方式考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低，而在快進、快退時負載較小，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，現(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。調速方式的選擇在中小型專業(yè)機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調速閥。根據(jù)鉆孔類專用機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變量泵和調速閥組成的容積節(jié)流調速。這種調速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調速閥裝在回油路上，具有承受負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，它的特點是結構簡單、調節(jié)行程比較方便、閥的安裝也較簡單，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接5.液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件液壓缸主要尺寸的確定取液壓缸的工作壓力為3-5Mpa，本系統(tǒng)取液壓缸的工作壓力為.A=F/ηcm(P-p/2).D=(4A/1/2D=(m)圓整為標準值100mm.根據(jù)指導書表2-4液壓缸內徑尺寸系列(GB2348-80)，將液壓缸內徑圓整寸系列(GB2348-80)活塞桿直徑系列取d=70mm。差動連接時，由于管路中存在壓力損失，取minmin1式中：Q是由產品樣本查得GE系列調速閥Q-6B的最小穩(wěn)定流量為min0.05L/min?？梢娚鲜霾坏仁侥軡M足，液壓缸能達到所需低速。根據(jù)上述有桿腔與無桿腔的值，可計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和工作值。如下表所示：快進進快速作循環(huán)加速恒速加速恒速計算F/N212187321腔壓力進油輸入腔壓流量力輸入05.1.3計算在各工作階段液壓缸所需的流量Q(快進)=πd2V(快×6/4=(L/min)Q(工進)=πD2V(工確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格5.2.1泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為P=P+Σp1ΔppP—執(zhí)行元件最大工作壓力；Σ—進油管路中的壓力損失，初算是簡單系統(tǒng)可取~，復雜系統(tǒng)可取~。本題中取。因此P=P+Σ=+=5(MPa)p1Δp上述計算所得的P是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段p出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力P應滿足P≥~P。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)aap取大值。在本題中P=，P=5MPa。ap5.2.2泵的流量確定液壓泵的最大流量應為Q≥K(Σ)pLQmaxK—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取~，現(xiàn)取K=。LL因此Q=K(Σ)=×=(L/min)pLQmax5.2.3選擇液壓泵的規(guī)格pp本參數(shù)為：泵的額定壓力P=，電動機轉速n=1450r/min，總效率η=。005.2.4與液壓泵匹配的電動機的選定首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當流量在~1L/min范圍內時，可取η=~。同時還應注意到，為了使所選擇的bpd式中：P—所選電動機額定功率；dP—限壓式變量泵的限定壓力；bQ—壓力為P時，泵的輸出流量。pbP=[780/(π4)×10-6+]=b快進時所需電機功率為：bp工進時：P=[23089/(π4)×10-6+]=(MPa)b功率為：bp查閱電動機產品樣本，選用Y90S—4型電動機，其額定功率為，額定轉速根據(jù)產品樣本可查得YBX—25的流量壓力特性曲線。再由已知的快進時流量為23.08L/min，工進時的流量為0.393L/min，壓力為，作出泵的實際工作時所選電動機功率滿足要求，拐點處能正常工作。.1—額定壓力下的特性曲線；2—實際工作時的特性曲線液壓閥的選擇該液壓系統(tǒng)可采用力士樂系列閥或GE系列閥。本題均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選確定管道尺寸油管內徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)油路流量為差動時流量Q=55L/min，壓油路的允許流速取V=4m/s，則內徑d=(Q/V)1/2=(55/4)1/2=(mm)若系統(tǒng)主油路流量按快退時取Q=24.02L/min，則可算得油路內徑d=m液壓油箱容積的確定6液壓系統(tǒng)的驗算L慮到油的最低溫度為15℃，查得15℃時該液壓油的運動粘度為ms油的密度ρ=920kg/m3壓力損失的驗算6.1.1工作進給時進油路壓力損失運動部件工作進給時的速度為0.05m/min，進給時的最大流量為11=2225(cm/min)=(cm/s)管道流動雷諾數(shù)R為e1e11可見油液在管道中流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)λ=75，R=1e1進油管道的沿程壓力損失Δp1-1為12=75×(16.1.23M6.1.36.1.473L5.25m0.05m226L3℃8℃25℃壓缸的設計液壓缸工作壓力的確定選擇液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設備類型確定，對不同用途的液壓設備，由于工作條件不同，通常采用的壓力也不同。D=100mm;d=70mm液壓缸的壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結構中最薄處的厚度，從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計算時可分為薄壁圓筒，起重運輸機械和工程機械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結構，其壁厚按薄壁圓筒公式計算mP試驗壓力，一般取最大工作壓力的(倍)(Mpa)100-110ζ≥PD/2[δ]=×(2×110)=3.41mm液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為DDmm取D=1101缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度