液壓與氣壓傳動課程設(shè)計--設(shè)計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng)

1、<p>　　液壓與氣壓傳動課程設(shè)計</p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目 設(shè)計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng) </p><p>　　2011年11月22日</p><p><b>　　機械電子工程系</b></p>

2、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　液壓課程設(shè)計任務(wù)---------------3</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算------------4</p><p>　　擬訂液壓系統(tǒng)原理圖--------------5</p><p>　　確定執(zhí)行元件主要參數(shù)------------

3、7</p><p>　　確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率及型號----------------------------------9</p><p>　　驗算液壓系統(tǒng)性能---------------10</p><p>　　參考書目-----------------------14</p><p>　　一 液壓課程設(shè)計任務(wù)書</p>

4、<p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計題目：</b></p><p>　　設(shè)計鉆鏜專用機床液壓系統(tǒng)，其工作循環(huán)為定位——夾緊——快進——工進——死檔鐵停留——快退——停止——拔銷松開等自動循環(huán)，采用平導(dǎo)軌，主要性能參數(shù)見下表。</p><p><b>　　設(shè) 計 內(nèi) 容</b></p><p><b>　　

5、液壓傳動方案的分析</b></p><p><b>　　液壓原理圖的擬定</b></p><p>　　主要液壓元件的設(shè)計計算（例油缸）和液壓元件，輔助裝置的選擇。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的驗算。</b></p><p><b>　　繪制液壓系統(tǒng)圖。</b&g

6、t;</p><p>　　編寫設(shè)計計算說明書一份。</p><p>　　二 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算</p><p><b>　　1 進行工況分析</b></p><p>　　液壓缸負載主要包括：切削阻力，慣性阻力，重力，密封阻力和背壓閥阻力等。</p><p>　　切削阻力Fw=30350N<

7、;/p><p>　　摩擦阻力F靜, F動 F靜=G×fs=1350×0.2=270N F動=G×fd=1350×0.1=135N</p><p>　　式中：G——運動部件作用在導(dǎo)軌上的法向力</p><p>　　Fs——靜摩擦系數(shù) Fd-------動摩擦系數(shù)</p><p>　　慣性阻

8、力 F慣=(G/g)·(△v/△t)=(1350×5)/(10×0.3×60)=37.5N 式中：G——運動部件重力 g——重力加速度</p><p>　　△v——在t時間內(nèi)變化值 △t——啟動時間</p><p><b>　　計算工作流程負載：</b></p><p>　　2

9、 繪制液壓缸的負載圖和速度圖</p><p>　　根據(jù)上表數(shù)值繪制液壓缸的負載圖和轉(zhuǎn)速圖。這樣便于計算和分析液壓系統(tǒng)。液壓缸的負載圖和轉(zhuǎn)速圖如下；</p><p>　　三 .擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 </p><p><b>　　調(diào)速回路的選擇</b></p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)要求是進給速度平穩(wěn)，孔鉆透時不前沖，可選用

10、調(diào)速閥的進口節(jié)流調(diào)速回路，出口加背壓。</p><p><b>　　快速回路的選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，可以選擇差動連接回路。</p><p>　　速度換接回路的選擇 </p><p>　　本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易，但速度換接的平穩(wěn)型

11、較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。</p><p><b>　　換向回路的選擇</b></p><p>　　由速度圖可知，快進時流量不大，運動部件的重量也較小，在換向方面又無特殊要求，所以可選擇電磁閥控制的換向回路。</p><p><b>　　油源方式的選擇：</b></p>

12、<p>　　由設(shè)計要求可知，工進時負載大速度較低，而快進、快退時負載較小，速 度較高。為節(jié)約能源減少發(fā)熱。油源宜采用雙泵供油或變量泵供油。選用雙泵供油方式，在快進、快退時，雙泵同時向系統(tǒng)供油，當(dāng)轉(zhuǎn)為共進時，大流量泵通過順序閥卸荷，小流量泵單獨向系統(tǒng)供油，小泵的供油壓力由溢流閥來調(diào)定。若采用限壓變量泵葉片泵油源，此油源無溢流損失，一般可不裝溢流閥，但有時為了保證液壓安全，仍可在泵的出口處并聯(lián)一個溢流閥起安全作用。</p&

13、gt;<p>　　6 液壓基本回路的組成</p><p>　　將已選擇的液壓回路，組成符合設(shè)計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖。此原理圖除應(yīng)用了回路原有的元件外，又增加了液壓順序閥和單向閥等，其目的是防止回路間干擾及連鎖反應(yīng)。</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示：</p><p>　　濾油器 2雙聯(lián)葉片泵 3、外控順序閥 4、單向閥

14、 5、溢流閥 6、電液換向閥 7、單向行程調(diào)速閥 8、壓力繼電器 9、主液壓缸 10、二位三通電磁換向閥 11、背壓閥 12、二位四通電磁閥 13、單向節(jié)流閥 14 夾緊缸</p><p>　　四．確定執(zhí)行元件主要參數(shù)</p><p><b>　　1．工作壓力的確定</b></p><p>　　工作壓力可根據(jù)負載大小及設(shè)備類型來初步確定

15、，根據(jù)工進負載F工=30485N,選P1=4MPa。為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖, 設(shè)回油有背壓閥或調(diào)速閥，取背壓P2=0.5 MPa。</p><p>　　2．確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d</p><p><b>　　主壓缸：</b></p><p>　　F=AP=π/4D²P?-π/4（D²-d²）P?&l

16、t;/p><p>　　=π/4D²（P?-0.51P?）</p><p>　　D=

17、 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　=101.83×m=101.83mm</p><p>　　d=0.7D=101.83×0.7=71.28mm</p><p>　　圓整值：主缸內(nèi)徑為125mm活

18、塞桿取80 mm。</p><p>　　3 確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d</p><p>　　夾緊缸：根據(jù)題意，由兩夾緊缸提供夾緊力。</p><p>　　F夾=10350/2=5175N 取進油腔壓力P?=2.0MPa P?=0</p><p>　　D==0.0574m=57.4mm。</p><p>

19、　　d=0.7D=0.7×57.4=40.18mm</p><p>　　圓整值：夾緊缸內(nèi)徑為63mm活塞桿取45mm。</p><p>　　4 計算各液壓缸所需流量：</p><p>　　q快進=π/4d²v快進=π/4×（8×10-2）×5m³/min=25.12L/min（此時為差動連接）</p

20、><p>　　q工進=π/4D²v工進=π/4×0.125²×0.5m³/min=6.13L/min（按最大工進速度計算）</p><p>　　q快退=π/4(D-d)v快退=π/4×（0.125²-0.08²）×5m³/min=36.2L/min </p><p>　　

21、q夾緊=π/4D²v夾緊=π/4×0.063 ²×20×10-3×60m³/min=3.74L/min</p><p>　　5 校驗最小穩(wěn)定流量： </p><p>　　qwen== m ³/min=1.226L/min</p><p>　　查手冊得調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為0.05L/m

22、in，可滿足要求</p><p>　　6 液壓缸的結(jié)構(gòu)：</p><p><b>　　明細見下表：</b></p><p>　　五. 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率及型號</p><p><b>　　計算液壓泵的壓力</b></p><p>　　Pp=P ?+∑Δp=（4+0

23、.5）MPa=4.5MPa（進油管上∑Δp取0.5MPa）</p><p>　　Pmax=1.25 Pp=5.6MPa</p><p><b>　　計算液壓泵的流量</b></p><p>　　qp=K（∑q）max=1.2×36.2L/min=43.44L/min</p><p>　　（∑q）max指同時動作

24、的油缸所需流量的最大值，在加溢流閥溢流力量3 L/min：k?指泄漏系數(shù)取1.2。</p><p>　　選擇液壓泵規(guī)格和型號</p><p>　　根據(jù)Pp為4.5MPa，qp為43.44 L/min查手冊是YBX-40

25、

26、 變量葉片泵。</p><p>　　該泵幾首參數(shù)：q=40mL/r，Pn=6.3 MPa，n=960r/min，ηv=0.92，η=0.8，qp=40×960×0.92×10-

27、3L/min=35.3L/min（偏?。?lt;/p><p>　　選定與液壓泵匹配的電動機</p><p>　　a 快進時的功率 快進時的外載為135N，進油路壓力損失為0.3MPa。有 Pp=（135×10-6/0.785×0.082）+0.3=0.32MPa</p><p>　　Pdian=0.32×20/60×0.7=0

28、.15KW</p><p>　　b 工進時的功率 Pgong=4.5×9.4/60×0.7=1KW</p><p>　　電機功率，選用Y2-90S-4型電機，其額定功率為1.1KW</p><p>　　.液壓元件及輔助元件的選擇</p><p>　　（1）液壓元件的選擇 </p><p>　

29、　根據(jù)上述流量及壓力計算結(jié)果，初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進行選擇。</p><p>　?。?）確定管道尺寸。</p><p>　　① 參照所選液壓元的接口尺寸來確定。</p><p>　　② 也可按管內(nèi)允許流速來進行計算。</p><p>　　按主油路差動時流量為q=25.12×2=50.24L/min，壓油管

30、允許流速為v=4m/s，則內(nèi)徑</p><p>　　d=4.6=4.6=16.3mm</p><p>　　吸油管流量q為43.44 L/ min，v取1.5m/s，則d=4.6=4.6=24.75mm</p><p>　　回 油 管 流 量 q 為 43.44L/min，v取1.5m/s，與吸油管尺寸相同，d取圓整值。</p><p>　　六

31、 .驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　1．回路壓力損失驗算</p><p>　　主要驗算液壓缸在各運動階段中的壓力損失。若驗算后與原估算值相差較大，就要進行修改。壓力算出后，可以確定液壓泵各運動階段的輸出壓力機某些元件調(diào)整壓力的參考值。</p><p>　　具體計算可將液壓系統(tǒng)按工作階段進行，例如快進，工進，快退等，按這些階段，將管路劃分成各條油流進液壓缸，而后

32、液壓油從液壓缸流回油箱的路線的管路，則每條管路的壓力損失可由下式計算：</p><p>　　式中： ——某工作階段總的壓力損失；</p><p>　　——液壓油沿等徑直管進入液壓缸沿程壓力損失值之和；</p><p>　　——液壓油沿等徑直管從液壓缸流回油箱的沿程壓力損失值之和；</p><p>　　——液壓油進入液壓缸所經(jīng)過液壓閥以外的各

33、局部的壓力損失值之總和，例如液壓油流進彎頭，變徑等；</p><p>　　——液壓油從液壓缸流回油箱所經(jīng)過的除液壓閥之外的各個局部壓力損失之總和；</p><p>　　——液壓油進入液壓缸時所經(jīng)過各閥類元件的局部壓力損失總和；</p><p>　　——液壓油從液壓缸流回油箱所經(jīng)過各閥類元件局部壓力損失總和；</p><p>　　——液壓油進入

34、液壓缸時液壓缸的面積；</p><p>　　——液壓油流回油箱時液壓缸的面積。</p><p>　　和的計算方法是先用雷諾數(shù)判別流態(tài)，然后用相應(yīng)的壓力損失公式來計算，計算時必須事先知道管長L及管內(nèi)徑d，由于管長要在液壓配管設(shè)計好后才能確定。所以下面只能假設(shè)一個數(shù)值進行計算。</p><p>　　和是指管路彎管、變徑接頭等，局部壓力損失可按下式：</p>

35、<p>　　式中——局部阻力系數(shù)（可由有關(guān)液壓傳動設(shè)計手冊查得）；</p><p><b>　　——液壓油的密度</b></p><p>　　——液壓油的平均速度</p><p>　　此項計算也要在配管裝置設(shè)計好后才能進行。</p><p>　　及是各閥的局部壓力損失，可按下列公式：</p>&

36、lt;p>　　式中——液壓閥產(chǎn)品樣本上列出的額定流量時局部壓力損失；</p><p>　　q ——通過液壓閥的實際流量；</p><p>　　——通過液壓閥的額定流量。</p><p>　　另外若用差動連接快進時，管路總的壓力損失應(yīng)按下式計算：</p><p>　　式中——AB段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；<

37、;/p><p>　　——BC段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；</p><p>　　——BD段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；</p><p>　　——大腔液壓缸面積；</p><p>　　——小腔液壓缸面積。</p><p>　　現(xiàn)已知該液壓系統(tǒng)的進、回油管長度均為1m，吸油管內(nèi)徑為，

38、壓油管內(nèi)徑為，局部壓力損失按進行估算，選用L-HL32液壓油，其油溫為時的運動粘度，油的密度。</p><p>　　液壓泵在各階段的輸出壓力，是限壓變量葉片泵和順序閥調(diào)壓時的參考數(shù)據(jù)，在調(diào)壓時應(yīng)當(dāng)符合下面要求：</p><p><b>　　其中——限定壓力</b></p><p><b>　　——快進時泵的壓力</b>&l

39、t;/p><p><b>　　——順序閥調(diào)定壓力</b></p><p><b>　　——工進時泵的壓力</b></p><p>　　2．液壓系統(tǒng)的溫升驗算</p><p>　　系統(tǒng)在工作中絕大部分時間是處在工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計算溫升。</p><p>　　液壓泵工作狀

40、態(tài)壓力為4.5MPa，流量為6.13 L/min，經(jīng)計算其輸入功率為pi=1kW=1000W。</p><p>　　液壓缸的最小有效功率為</p><p>　　Po=FV=（30350+135）×0.2/60W=101.6W</p><p>　　系統(tǒng)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量為</p><p>　　Hi=Pi-Po=(1000-101.6)

41、W=898.4W</p><p>　　當(dāng)油箱的高、寬、長比例在1：1：1到1：2: 3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%時，郵箱散熱面積近似為</p><p><b>　　A=6.5</b></p><p>　　式中：V—油箱有效容積，單位為m³；</p><p>　　散熱面積，單位為m³。<

42、/p><p>　　取油箱型號為BEX-250，油箱有效容積V為 0.442m³，散熱系數(shù) K為17W/（m²·℃ ）</p><p>　　t=Hi/KA=898.4/17×6.5 ℃=23.78℃</p><p>　　即在溫升許可范圍（30~35℃）內(nèi)。若不在允許范圍內(nèi)，可以通過加大油箱容積或采用強制冷卻的方法來解決。 &l