液壓與氣壓傳動課程設(shè)計--雙面鉆通孔臥式組合機床的液壓進給系統(tǒng)及其裝置

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、緒論2</b></p><p><b>　　二、 設(shè)計題目3</b></p><p><b>　　三、工況分析4</b></p><p>　　四、負載圖和速度圖的繪制5&l

2、t;/p><p>　　五、液壓缸主要參數(shù)的確定7</p><p>　　六、擬定液壓系統(tǒng)原理圖9</p><p>　　(一)確定供油方式9</p><p>　　(二)調(diào)速方式的選擇9</p><p>　　(三)速度換接方式的選擇9</p><p>　　(四)夾緊回路的選擇9</p&g

3、t;<p>　　七、 液壓元件的選擇11</p><p><b>　?。ㄒ唬┮簤罕?1</b></p><p>　?。ǘ╅y類元件及輔助元件14</p><p><b>　　（三）油管15</b></p><p><b>　?。ㄋ模┯拖?5</b><

4、;/p><p>　　八、疊加閥設(shè)計16</p><p><b>　　九、設(shè)計小結(jié)19</b></p><p><b>　　十、參考文獻20</b></p><p><b>　　一、緒論　　</b></p><p>　　液壓傳動技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展最快的

5、技術(shù)之一，特別是今年來與微電子、計算機技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段，機、點、液、氣一體是當今機械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。</p><p>　　液壓系統(tǒng)是以油液為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能并通過控制閥門等附件操縱液壓執(zhí)行機構(gòu)工作的整套裝備。液壓的英文名字又稱為hydraulic system。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強

6、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(shè)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(nèi)液壓技術(shù)有很大的提高，在機械工程、汽車工程、物流工程、采礦工程、冶金工程等領(lǐng)域有了很好的應(yīng)用，不再單純地使用國外的液壓技術(shù)進行加工。</p><p>　　我們的設(shè)計課題是一臺雙面鉆孔臥式組合機

7、床進給系統(tǒng)及其裝置。我們知道傳統(tǒng)的機床只能對一種零件進行單刀、單工位、單軸和單面進行加工，通過設(shè)計這個進給系統(tǒng)，我們可以改善傳統(tǒng)機床生產(chǎn)效率低下和精度不高的不利方面</p><p><b>　　二、 設(shè)計題目</b></p><p>　　設(shè)計一臺雙面鉆通孔臥式組合機床的液壓進給系統(tǒng)及其裝置。機床的工作循環(huán)為：工件夾緊→左、右動力部件快進→左右動力部件工進→左動力部件快

8、退、右動力部件繼續(xù)工進→左動力部件停止、右動力部件快退→左、右動力部件皆停止、工件松開。已知工件的夾緊力為8*103 N，兩側(cè)加工切削負載皆為15*103N, 工件部件的重量皆為9.8*103N，快進、快退速度為5m/min，工進速度為55mm/min，快進行程為100mm，左動力部件工進行程50mm，右動力部件工進行程80mm，往復(fù)運動的加、減速時間為0.2s，滑臺為平導(dǎo)軌，靜、動摩擦系數(shù)分別為0.2和0.1。</p>

9、<p><b>　　三、工況分析</b></p><p>　　首先根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖1所示，然后計算各階段的外負載并繪制負載圖。</p><p>　　液壓缸所受外負載F包括三種類型，即</p><p>　　Fw為工作負載，為15000N；</p><p>　　Fa—運動部件速度變化時的

10、慣性負載；</p><p>　　Ff—導(dǎo)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，對于平導(dǎo)軌可由下式求得 </p><p><b>　　G—運動部件重力；</b></p><p>　　FRn—垂直于導(dǎo)軌的工作負載。</p><p>　　f—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。求得：&

11、lt;/p><p>　　Ffs=0.2*9800N=1960N</p><p>　　Ffa=0.1*9800n=980N</p><p>　　上式中Ffs為靜摩擦阻力，F(xiàn)fa為動摩擦阻力。 </p><p><b>　　g—重力加速度；</b></p><p>　　△t—加速度或減速度，一般△t=0.

12、01～0.5s</p><p>　　△v—△t時間內(nèi)的速度變化量。在本題中△v＝5－0＝5m/min</p><p>　　表1 工作各階段左、右液壓缸活塞負載</p><p>　　四、負載圖和速度圖的繪制</p><p>　　根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負載(見表1)，并畫出如圖1所示的負載循環(huán)圖.</p><

13、p>　　圖1 速度和負載循環(huán)圖</p><p>　　五、液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　由《液壓傳動》中表11-2和表11-3可知，組合機床液壓系統(tǒng)在最大負載為15980N時宜取P1=3MPa。</p><p>　　鑒于左右運動部件要求快進、快退速度相同，這里的液壓缸可選用單桿式，并在快進時作差動連接。由第五章得知，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積A

14、1應(yīng)為有桿腔工作面積A2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑呈d=0.7D的關(guān)系。</p><p>　　在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須具有背壓p2,以防孔被鉆通時滑臺突然前沖。根據(jù)《現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊》中推薦數(shù)值，可取p2=0.8MPa?？焱藭r回油腔中有背壓的，這是p2可按0.6MPa估算。</p><p><b>　　計算液壓缸面積：</b></p>

15、<p><b>　　可得：</b></p><p>　　d=0.7D=61.6mm</p><p>　　當按GB2348-80將這些直徑圓整成就近標準值：D=100mm,</p><p>　　d=70mm。由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為：A1=D2/4=7.85×10-3m2,A2=(D2-d2)/4=4.0×

16、10-3m2。經(jīng)檢驗，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。</p><p>　　系統(tǒng)工作各階段所需的流量,已知V快進=5m/min、V快退=5m/min、V工進=55mm/min。</p><p>　　六、擬定液壓系統(tǒng)原理圖 </p><p><b>　　(一)確定供油方式</b></p><p>　　考慮到該機床在工作進給

17、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?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。</p><p>　　(二)調(diào)速方式的選擇</p><p>　　在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削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(diào)速閥組成的容

18、積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。</p><p>　　(三)速度換接方式的選擇</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，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。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>

19、;　　(四)夾緊回路的選擇</p><p>　　用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。</p><p>　　最后把所選擇的液壓回路組合起來，可組成圖1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。<

20、/p><p>　　圖1. 液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┮簤罕?lt;/b></p><p>　　1)泵的工作壓力的確定?？紤]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><b&

21、gt;　　(1-13)</b></p><p>　　pp—液壓泵最大工作壓力；</p><p>　　p1—執(zhí)行元件最大工作壓力；</p><p>　　∑△p—進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5～1.5MPa，本題取0.5MPa。</p><p>　　上述計算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)

22、壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(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pn應(yīng)滿足pn≥(1.25～1.6) pp。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本題中pn =1.25 pp=4.4MPa。</p><p>　　2)泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為</p><p><b>　　(1-14)</b><

23、;/p><p>　　qp—液壓泵的最大流量；</p><p>　　(∑q)max—同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2～3L／min；</p><p>　　KL—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.1～1.3，現(xiàn)取KL=1.2。</p><p>　　選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的pp和qp，再

24、查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YBS-40變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為:泵的額定壓力6.3MPa，泵的每轉(zhuǎn)排量40ml/r，電動機轉(zhuǎn)速1450r／min。</p><p>　　4)與液壓泵匹配的電動機的選定。根據(jù)所選液壓泵的技術(shù)參數(shù)由液壓技術(shù)手冊。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流量減小泵的效率急劇降低，一般在0.2-1L/min范圍時，可取。同時還應(yīng)注意

25、到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率時不致停轉(zhuǎn)需進行驗算，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 Pn—所選電動機的額定功率</p><p>　　pB—限圧式變量泵的限定壓力</p><p>　　qp—壓力為時，泵的輸出流量</p><p&

26、gt;　　首先計算快進時的功率，快進時的外負載為980N，進油路壓力損失定為0.3MPa，由式（1-4）可得</p><p>　　快進時所需電動機功率為</p><p><b>　　工進時電動機功率為</b></p><p>　　查閱電動機產(chǎn)品樣本，選用Y90S-4型電動機，其額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。根據(jù)產(chǎn)品樣本可查YBX-40的流量壓力

27、特性曲線。再由已知的快進時流量為1.2×38.4=46.1L/min，工進時流量為1.2×0.43=0.52L/min，壓力為3.5MPa，作為泵的實際工作時的流量壓力特性曲線，如圖1-4所示，查得該曲線拐點處的流量為46.1L/min，壓力為0.4，該工作點對應(yīng)的功率為0.39kw，所選電動機功率滿足（1-6），拐點處能正常工作。</p><p>　　圖2. YBX-40 液壓泵特性曲線&l

28、t;/p><p>　　（二）閥類元件及輔助元件</p><p>　　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際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表3。</p><p>　　表3.液壓元件的型號及規(guī)格</p><p><b>　?。ㄈ┯凸?lt;/b></p><p>　　各元件間連

29、接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進、出油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算表4所示。表中數(shù)值說明，液壓缸快進快退的速度v1v3與設(shè)計要求相近。這表明所選液壓泵的型號規(guī)格是適宜的。</p><p>　　表4 液壓缸的進出流量和運動速度</p><p>　　根據(jù)表4中的數(shù)值，當油液在壓力管中流速取3m/mi

30、n，可算得與液壓缸無桿腔內(nèi)徑分別為：</p><p>　　這根油管都按GB/T 2351-93選用外徑16mm的無縫鋼管。</p><p><b>　?。ㄋ模┯拖?lt;/b></p><p>　　油管容積估算，當取為7時，求得容積為</p><p>　　V=qp=746.1L=322.7L</p><p&

31、gt;　　取標準值V=400L。</p><p><b>　　八、疊加閥設(shè)計</b></p><p>　　疊加閥又稱為疊加式液壓閥，它是近10年在板式閥集成化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以閥體本身作為連接體，不需要另外的連接體。同一通徑的疊加閥，其油口和螺栓孔的大小、位置及數(shù)量都與相匹配的板式換向閥相同，只要將同一通徑的疊加閥按一定次序疊加起來，再加上電磁閥或電液換向閥，然后

32、用螺栓緊固，即可組成各種典型的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　疊加閥現(xiàn)有五個通徑系列：6mm，10mm，16mm，20mm，32mm，額定壓力為20MPa，額定流量為10～200L/min。疊加閥同一般液壓閥一樣，也分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥，其中方向控制閥只有單向閥，換向閥不屬于疊加閥。</p><p>　　根據(jù)我們上面算的數(shù)據(jù)，我們選定了一些統(tǒng)一標準的元件，下圖就是我們所設(shè)

33、計的疊加閥的原理圖和裝配圖。</p><p><b>　　圖3.疊加閥原理圖</b></p><p><b>　　圖4.疊加閥裝配圖</b></p><p><b>　　九、設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計分為兩個部分，首先對于液壓系統(tǒng)進行設(shè)計，其次對于系統(tǒng)進行分塊

34、集成設(shè)計。系統(tǒng)部分進行了對任務(wù)書要求的力學(xué)、運動學(xué)分析，液壓原理圖設(shè)計（包括進給機構(gòu)和加緊機構(gòu)）、元件參數(shù)設(shè)計、元件挑選和參數(shù)驗算；產(chǎn)生負載行程圖、速度行程圖、系統(tǒng)原理圖和電磁閥動作順序表。分塊集成設(shè)計進行了液壓系統(tǒng)原理圖的分塊集成設(shè)計、集成塊建模和集成塊裝配；產(chǎn)生系統(tǒng)分塊集成原理圖、各元件零件圖、各塊零件圖、裝配爆炸圖、各塊工程圖和配合體爆炸圖。</p><p>　　在這不到一周的課程設(shè)計中，能學(xué)到的東西真的很

35、有限，但是不能說一點收獲都沒有，我想我知道了一般機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計框架而且我也掌握了設(shè)計一個液壓系統(tǒng)的步驟，我想本次課程設(shè)計是我們對所學(xué)知識運用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實踐。</p><p>　　在本次課程設(shè)計中，我獨立完成了自己的設(shè)計任務(wù)，通過這次設(shè)計，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計中，通過老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計技能等方面都

36、得到了一次良好的訓(xùn)練。</p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　[1] 李建蓉 . 液壓與氣壓傳動 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 . 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 液壓設(shè)計手冊 . 機械工業(yè)出版社 </p>