成都航院航空制造工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　成都航院航空制造工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生：姜志強(qiáng) 班級(jí)：112342 指導(dǎo)老師：袁忠</p><p><b>　　工況分析：</b></p><p><b>　　鉆床運(yùn)動(dòng)分析：</b></p><p>　　該機(jī)床液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)由兩部分組成，一

2、部分為鉆頭進(jìn)給系統(tǒng)，液壓機(jī)工作循環(huán)為快速下行，減速下行，保壓，快速回程等幾個(gè)階段組成；另一部分為工件夾緊裝置，為勻速可調(diào)的往返運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　動(dòng)力分析：</b></p><p>　　該鉆床在進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，但速度較慢，而在快進(jìn)或者快退時(shí)，負(fù)載較小，速度較快。從節(jié)約能量，減少發(fā)熱等一系列方面考慮，泵源宜采用限壓式變量葉片泵。</p>&

3、lt;p><b>　　液壓缸負(fù)載力計(jì)算：</b></p><p>　　F=Fc+Ff+Fi+Fg+Fm+Fh</p><p>　　Fc---切削阻力，即液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力</p><p>　　Ff---摩擦阻力，液壓缸帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件所受的摩擦力</p><p>　　Fi---慣性阻力，運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)的過(guò)

4、程中的慣性力，計(jì)算：</p><p>　　Fi=ma=G/g?v/?t</p><p>　　Fg---垂直放置或傾斜放置的移動(dòng)部件，本身的重力</p><p>　　Fm---密封阻力，裝有密封裝置的零件在相對(duì)移動(dòng)時(shí)的摩擦力</p><p>　　Fh----排油阻力，液壓缸回油路上的阻力</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理

5、圖確定：</p><p><b>　　油路類型確定：</b></p><p>　　中小型機(jī)床允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油，且借此進(jìn)行冷卻交換，所以采用閉式油路。</p><p><b>　　選擇液壓回路：</b></p><p>　　由鉆床運(yùn)動(dòng)分析得知，調(diào)速回路和速度換接回路是主要回路。</p>

6、;<p><b>　　調(diào)速方式選擇：</b></p><p>　　在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有要求的特點(diǎn)下，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(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(diǎn)，并且調(diào)速閥安裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。</p><

7、;p><b>　　速度換接方式選擇：</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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><b>　　夾緊回路的選擇：</b></p><p>　　用

8、二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)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(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。</p><p>　　將所選擇的液壓回路組合，液壓系統(tǒng)原理圖如下：</p><p>　　1—過(guò)濾器 2—變量葉片泵 3—壓力表 4—三位四

9、通電磁閥</p><p>　　5—二位三通電磁閥 6—單向行程調(diào)速閥 7—減壓閥</p><p>　　8—壓力表 9—單向閥 10—二位四通電磁閥 11—壓力繼電器</p><p><b>　　12—單向節(jié)流閥</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><

10、p><b>　　液壓系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　液壓元件的計(jì)算與選擇：</p><p><b>　　液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算：</b></p><p>　　工作壓力的確定，液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來(lái)確定。工作壓力的選擇有兩種方式：</p><p>　　1，根據(jù)機(jī)械

11、類型選擇；</p><p>　　2，根據(jù)切削負(fù)載選擇；</p><p>　　液壓缸主要尺寸計(jì)算：</p><p><b>　　1，缸體內(nèi)徑D：</b></p><p>　　根據(jù)公式F=pA，活塞所需推力F和工作壓力p即可算出活塞應(yīng)有的有效面積A。根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算缸體內(nèi)徑D。</p><p

12、><b>　　活塞桿的直徑d：</b></p><p><b>　　液壓缸體的長(zhǎng)度L：</b></p><p>　　L=活塞行程+活塞長(zhǎng)度+活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度+活塞桿密封長(zhǎng)度+其他長(zhǎng)度</p><p>　　一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不大于缸體內(nèi)徑的20--30倍。</p><p><b>　　

13、液壓缸的流量計(jì)算：</b></p><p><b>　　液壓缸的最大流量為</b></p><p>　　Qmax=A × Vmax</p><p>　　即液壓缸有效面積與液壓缸最大速度的乘積</p><p><b>　　液壓缸的最小流量為</b></p><

14、p>　　Qmin=A×Vmin</p><p>　　即液壓缸的有效面積與最小速度的乘積</p><p>　　液壓缸的最小流量，應(yīng)等于或大于流量閥或者變量泵的最小穩(wěn)定流量。</p><p>　　液壓泵的確定與計(jì)算：</p><p>　　確定液壓泵的最大工作壓力</p><p>　　液壓泵的工作壓力主要根據(jù)

15、液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力p1，再加上壓力損失∑△p，即</p><p><b>　　Pb=p1+∑△p</b></p><p>　　∑△p包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部壓力損失和管路沿程損失等，用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)∑△p為0.5—1，5MPa.</p><p>　　上述計(jì)算所得的pb是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡

16、階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)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) pb。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。</p><p>　　確定液壓泵的流量qb</p><p>　　泵的流量根據(jù)執(zhí)行元件動(dòng)作循環(huán)所需最大流量和系統(tǒng)的泄露確定。</p><p>　　多液壓缸同時(shí)動(dòng)作時(shí)，流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓

17、缸所需最大流量，</p><p>　　K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取1.1~1.3,大流量取小值，小流量取大值；</p><p>　　(∑q)min同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2～3L／min；</p><p><b>　　選擇液壓泵的規(guī)格</b></p><p>

18、;　　根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力和流量，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇相當(dāng)?shù)囊簤罕玫男吞?hào)。</p><p>　　④確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率</p><p>　　在工作循環(huán)中，泵的壓力與流量有顯著變化時(shí)，分別計(jì)算出工作循環(huán)的各個(gè)階段所需驅(qū)動(dòng)功率，然后求其平均值。</p><p>　　最后，按照上訴功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí)，其超

19、載量在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　閥類元件選擇：</b></p><p>　　依據(jù)額定壓力、最大流量、動(dòng)作方式、安裝固定方式、壓力損失數(shù)值、工作性能參數(shù)和工作壽命進(jìn)行選擇。</p><p>　　盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品；閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選?。灰话氵x擇控制閥的額定流量應(yīng)比實(shí)際系統(tǒng)管路通過(guò)的流量大一些

20、，必要時(shí)，允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)額定流量的20％.</p><p><b>　　液壓輔件的選擇：</b></p><p>　　濾油器的選用——濾油器的主要作用是保持工作介質(zhì)--液壓油的清潔，是系統(tǒng)不可缺少的輔助元件，選用濾油器時(shí)，主要依據(jù)在系統(tǒng)中所處位置即被過(guò)濾元件對(duì)工作介質(zhì)的過(guò)濾精度、工作壓力、過(guò)流能力及其他性能要求來(lái)進(jìn)行選擇。需注意以下幾點(diǎn)：</p>

21、<p>　　過(guò)濾器的精度要滿足被過(guò)濾元件和系統(tǒng)對(duì)工作介質(zhì)清潔度的要求。</p><p>　　過(guò)濾器的過(guò)流能力應(yīng)大于或等于實(shí)際通過(guò)流量的2倍；</p><p>　　過(guò)濾器的耐壓能力要大于其安裝位置的系統(tǒng)壓力；</p><p>　　在選用時(shí)要注意其應(yīng)用場(chǎng)合，一般按照產(chǎn)品樣本上的說(shuō)明來(lái)進(jìn)行選擇。</p><p>　　液壓輔件——油箱的

22、選用</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，在保證供給液壓系統(tǒng)足夠的油液的同時(shí)，還要將液壓系統(tǒng)中由功率損失產(chǎn)生的熱量散失掉。油箱還起到沉淀液壓油雜質(zhì)，分離液壓油中的氣泡，凈化油液的作用。在一般中、低壓系統(tǒng)中，油箱的容量可按下列經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行：對(duì)于低壓系統(tǒng)，油箱容量V等于2~4倍液壓泵的容量；對(duì)于中壓系統(tǒng)，油箱容量等于5~7倍液壓泵的容量；對(duì)于高壓系統(tǒng)，油箱的容量等于6~12倍液壓泵的容量。<

23、;/p><p>　　液壓輔件——連接件的選用</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，連接件主要包括油管和管接頭。連接件選擇是否合適，對(duì)液壓系統(tǒng)能否正常工作及能量損失大小有很重要的影響。在選擇連接件時(shí)，一般從連接件的強(qiáng)度和允許流速兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行選擇。</p><p>　　在選擇管接頭時(shí)，要保證其具有足夠的通流能力和較小的壓力損失，同時(shí)還要使管接頭具有裝卸維修方便、連接牢固、密

24、封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小及重量輕的特點(diǎn)。</p><p>　　液壓輔件——密封件的選用和設(shè)計(jì)</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，密封件的主要作用是防止工作介質(zhì)的泄漏及外界灰塵和異物等污染物侵入液壓系統(tǒng)。對(duì)應(yīng)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，工作介質(zhì)的泄漏會(huì)使系統(tǒng)調(diào)壓不高、效率下降及污染外界外界環(huán)境；外界污染物的入侵會(huì)造成對(duì)液壓系統(tǒng)的污染，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作發(fā)生故障。所以，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須正確設(shè)計(jì)和合理

25、選用密封裝置和密封元件，提高液壓系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。</p><p>　　影響密封性能的主要因素</p><p>　　密封裝置和密封件密封性能；</p><p>　　密封裝置的結(jié)構(gòu)和形式；</p><p>　　密封部位的表面加工質(zhì)量與密封間隙的大??；</p><p>　　密封件與結(jié)合面的裝配質(zhì)量和偏心程度；<

26、;/p><p>　　液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的種類、特性和黏度；</p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力；</p><p>　　密封接合面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度</p><p>　　密封裝置的基本設(shè)計(jì)要求</p><p>　　密封裝置的密封性能良好，并能隨工作壓力的增大自動(dòng)提高其密封性能；</p><p>

27、;　　密封裝置選用的密封件性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；</p><p>　　密封裝置的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)要小而穩(wěn)定，且耐磨；</p><p>　　密封裝置的工藝性好，維修方便、價(jià)格低廉。</p><p><b>　　密封裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)</b></p><p>　　明確密封裝置的使用條件和工作要求，如負(fù)載情況、壓力高低、速度大小及其

28、變化范圍、使用溫度、環(huán)境條件及對(duì)密封性能的具體要求等；</p><p>　　根據(jù)密封裝置的使用條件和工作要求，正確選用或設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)并合理選用密封件；</p><p>　　根據(jù)工作介質(zhì)的種類，合理選用密封材料；</p><p>　　對(duì)于在塵埃嚴(yán)重的環(huán)境中使用的密封裝置，還應(yīng)選用或設(shè)計(jì)與主密封相適應(yīng)的防塵裝置；</p><p>　　所設(shè)計(jì)的密封

29、裝置應(yīng)盡可能符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并選用標(biāo)準(zhǔn)密封件。</p><p><b>　　液壓元件明細(xì)表</b></p><p><b>　　管道選擇：</b></p><p><b>　　油管類型選擇：</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)中，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同

30、時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。</p><p><b>　　油管尺寸的確定</b></p><p>　　油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算</p><p>　　d=√4q/vπ=1.13×1000√q/v</p><p>　　q—通過(guò)油管的最大流量</p><p>　　V—管道內(nèi)允許的流速

31、。一般吸油管0.5~5m/s,壓力油管取2.5~5m/s;回油管取1.5~2m/s。</p><p>　　油管壁厚＆按下式計(jì)算</p><p>　?。Α輕×d/2[σ]</p><p>　　p—管內(nèi)最大工作壓力；</p><p>　　根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)，查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管。</p><p><b>

32、;　　油箱的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　使用閉式油箱，油箱容量計(jì)算</p><p><b>　　V=K∑q</b></p><p>　　K—系數(shù)，低壓取2~4，中高壓取5~7.</p><p>　　∑q—同一油箱供油的各液壓泵流量總和。</p><p>　　液壓系統(tǒng)技術(shù)性能驗(yàn)算

33、</p><p>　　1、系統(tǒng)壓力損失計(jì)算</p><p>　　畫出管路裝備草圖之后，即可計(jì)算管路的沿程壓力損失和局部壓力損失，管路總的壓力損失為二者之和。</p><p>　　對(duì)于某工作階段，液壓系統(tǒng)回路總的壓力損失為</p><p>　　∑?p=∑?p1+A2/A1∑?p2</p><p>　　∑?p1—系統(tǒng)進(jìn)油路

34、總壓力損失；</p><p>　　A1—液壓缸進(jìn)油腔有效工作面積；</p><p>　　A2—液壓缸回油腔有效工作面積；</p><p>　　系統(tǒng)進(jìn)油路總壓力損失為</p><p>　　∑?p1=?p1T+?p`1T+∑?p1v</p><p>　　?p`1T——進(jìn)油路局部壓力損失；</p><p&

35、gt;　　?p1v——進(jìn)油路上閥類元件的壓力損失。</p><p>　　進(jìn)油路沿程壓力損失為</p><p><b>　　?p1T=×104</b></p><p><b>　　q——通過(guò)的流量；</b></p><p><b>　　l——管長(zhǎng)；</b></p&

36、gt;<p><b>　　d——管徑；</b></p><p>　　V——液壓油的運(yùn)動(dòng)黏度。</p><p>　　進(jìn)油路上的局部壓力損失?p`1T的估算公式</p><p>　　?p`1T=(0.05~0.15)?p1T</p><p>　　閥類元件的局部壓力損失?p1v的計(jì)算公式</p>&

37、lt;p>　　?p1v=?pn()2</p><p>　　qn——通過(guò)閥的額定流量（可從閥的樣本中查得）</p><p>　　?pn___閥的額定壓力損失（可從閥的樣本中查得）</p><p>　　qv___通過(guò)閥的實(shí)際流量。</p><p>　　系統(tǒng)回油路總壓力損失為</p><p>　　∑?p2=?p2T+?

38、p`2T+∑?p2v</p><p>　　式中?p2T——回油路上的沿程損失；</p><p>　　?p`2T——回油路上局部壓力損失；</p><p>　　?p2v——回油路上閥類元件的壓力損失；</p><p>　　對(duì)于液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)其供油壓力即泵的出口壓力pp時(shí)應(yīng)為</p><p><b>　　Pp

39、>p1+∑?p</b></p><p>　　式中p1___液壓缸的進(jìn)口壓力。</p><p><b>　　系統(tǒng)泄漏的驗(yàn)算</b></p><p>　　液壓回路中的泄漏分為內(nèi)泄和外泄兩種。外泄漏是由于液壓元件間連接部分密封不良引起的，可通過(guò)改進(jìn)或更換密封件來(lái)解決，在計(jì)算中不予考慮。內(nèi)泄漏是元件配合表面間的泄漏，與配合間隙、封油長(zhǎng)

40、度、運(yùn)動(dòng)件直徑、兩端壓降、油液黏度、加工質(zhì)量等多種因素有關(guān)，在產(chǎn)品樣本上可以查到它的最大允許值，但在實(shí)際中它是一個(gè)變量，一般按回路泄漏折算系數(shù)k(k=1.1~1.3)來(lái)估算比較方便。</p><p><b>　　系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算</b></p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，所有能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)的溫度升高，從而對(duì)系統(tǒng)工作產(chǎn)生一些不利影響。液壓系統(tǒng)的發(fā)熱主要

41、來(lái)自液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、管道壓力損失以及溢流閥的溢油損失等。管道系統(tǒng)的發(fā)熱較少，當(dāng)與其自身的散熱基本上達(dá)到平衡時(shí)，可以忽略不計(jì)。</p><p><b>　　復(fù)雜</b></p><p>　　2.2 減壓閥工作原理及壓力值的形成</p><p>　　油流路線：圖3(先導(dǎo)型減壓閥)油從進(jìn)油口P1入→減壓閥口f→小孔a→小孔 b→小孔 c→