課程設(shè)計(jì)--專用鉆床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一．液壓與液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).................................................................1</p><p>　　1.設(shè)計(jì)題目和目的..................................................

2、....................................1</p><p>　　2.設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容......................................................................................1</p><p>　　二．運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析..............................

3、...............................................2</p><p>　　1.運(yùn)動(dòng)分析..................................................................................................2</p><p>　　2.負(fù)載分析...............

4、...................................................................................2</p><p>　　3.負(fù)載圖與速度圖的繪制..........................................................................3</p><p>　　三．確

5、定液壓缸的主要參數(shù).........................................................................5</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力..........................................................................5</p><p>　　2.確定

6、液壓缸尺寸......................................................................................5</p><p>　　3.計(jì)算液壓缸的最大流量..........................................................................5</p><p&

7、gt;　　4.繪制工況圖..............................................................................................5</p><p>　　四．?dāng)M定液壓系統(tǒng)圖.................................................................................

8、....7</p><p>　　五．液壓元件的選擇.....................................................................................8</p><p>　　1.液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的確定...........................................................

9、...8</p><p>　　2.元件、輔件選擇......................................................................................9</p><p>　　液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算.................................................................

10、..........11</p><p>　　1.壓力損失幾調(diào)定壓力的確定................................................................11</p><p>　　2.系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升........................................................................

11、........13</p><p>　　七.設(shè)計(jì)小結(jié)..................................................................................................13</p><p>　　八.參考文獻(xiàn)....................................................

12、..............................................15</p><p>　　一．液壓與液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)題目和目的</b></p><p>　　題目：試設(shè)計(jì)一專用鉆床的液壓系統(tǒng)，要求完成”快進(jìn)-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循環(huán)．已知：切削阻力為13412N，運(yùn)動(dòng)

13、部件自重為5390N，快進(jìn)行程為300mm，工進(jìn)行程為100mm，快進(jìn)，快退運(yùn)動(dòng)速度為4.5m/min,工進(jìn)速度為60-1000mm/min，加速和減速時(shí)間為△t=0.2sec,機(jī)床采用平導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)為Fs=0.2,Fd=0.1</p><p>　　目的：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分,主要任務(wù)是綜合運(yùn)用前面各章的基礎(chǔ)知識(shí),學(xué)習(xí)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、內(nèi)容和方法。通過(guò)學(xué)習(xí)，能根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參

14、數(shù)、系統(tǒng)原理圖，能進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，合理地選擇和確定液壓元件，對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行校驗(yàn)算，為進(jìn)一步進(jìn)行液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容大致如下：</p><p>　?。?）明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析，繪制負(fù)載和速度循環(huán)圖；</p>

15、<p>　　（2）確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)；</p><p>　?。?）進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；</p><p>　?。?）計(jì)算和選擇液壓元件；</p><p>　?。?）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能；</p><p><b>　　（6）液壓缸設(shè)計(jì)；</b></p><p>　?。?/p>

16、7）繪制工作圖，編寫(xiě)技術(shù)文件，并提出電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。</p><p>　　以上步驟中各項(xiàng)工作內(nèi)容有時(shí)是互相穿插、交叉進(jìn)行的。對(duì)某些復(fù)雜的問(wèn)題，需要進(jìn)行多次反復(fù)才能最后確定。在設(shè)計(jì)某些較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)時(shí)，有些步驟可合并和簡(jiǎn)化處理。</p><p>　　二．運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析</p><p><b>　　1.運(yùn)動(dòng)分析</b></p&

17、gt;<p><b>　　動(dòng)作循環(huán)圖：</b></p><p><b>　　2.負(fù)載分析</b></p><p><b>　?。?）工作負(fù)載</b></p><p>　　工作負(fù)載與設(shè)備的工作情況有關(guān)，在機(jī)床上，與運(yùn)動(dòng)件的方向同軸的切削力的分量是工作負(fù)載。FL=13412N</p&g

18、t;<p><b>　　（2）摩擦負(fù)載</b></p><p>　　摩擦阻力是指運(yùn)動(dòng)部件與支撐面間的摩擦力，它與支承面的形狀，放置情況，潤(rùn)滑條件以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　靜摩擦負(fù)載 Ffs = (0.2×5390)=1078N</p><p>　　動(dòng)摩擦負(fù)載 Ffd = (0.1×5390)=53

19、9N</p><p><b>　　（3）慣性負(fù)載</b></p><p>　　慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的速度變化是，由其慣性而產(chǎn)生的負(fù)載，可用牛</p><p><b>　　頓第二定律計(jì)算。</b></p><p>　　加速 Fa1 = m×a1=(5390/9.81)×(0.075/

20、0.2)=206.04N</p><p>　　減速 Fa2 = m×a2=(5390/9.81)×(0.074/0.2)=203.29N</p><p>　　制動(dòng) Fa3 = m×a3 =(5390/9.81)×*(0.001/0.2)=2.75N</p><p>　　反向加速 Fa4 = Fa1 = 206.04N</

21、p><p>　　反向制動(dòng) Fa5 = Fa4 =206.04N</p><p>　　液壓缸的機(jī)械效率取 ηm=0.85</p><p>　　3.負(fù)載圖與速度圖的繪制</p><p>　　三．確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　1.初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)最大負(fù)載F=170

22、47N, 初選液壓缸的工作壓力為3MPa</p><p>　　（取自《液壓傳動(dòng)與控制》表9-3、表9-4）</p><p>　　2.確定液壓缸的尺寸</p><p>　　A=F/P=17047/3000000=0.00568 m2 </p><p><b>　　D=85mm</b></p><p&g

23、t;　　按標(biāo)準(zhǔn)取D = 90mm(壁厚5mm，單重11.17kg/m)</p><p>　　根據(jù)快進(jìn)與快退的速度比值來(lái)確定活塞桿的直徑 </p><p>　　D2/(D2-d2) =1.3 d=43.23mm</p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)取 d = 45mm</p><p>　　則液壓缸的有效作用面積為：</p>

24、;<p>　　無(wú)桿腔的面積 A1=1/4 ×π×D2 = 1/4×π×92=63.59cm2</p><p>　　有桿腔的面積 A2=1/4 ×π×(D2-d2) = 1/4×π×(92-4.52) =47.69cm2</p><p>　　3.計(jì)算液壓缸的最大流量</p><p

25、>　　q 快進(jìn)=A1×v快進(jìn)= 0.0006359×0.075m/s=0.000477m3/s=28.6L/min</p><p>　　q 工進(jìn)= A1×v工進(jìn)=0.0006359×0.001m/s=6.359×10-6 m3/s =0.382L/min</p><p>　　q 快退= A2×v快退 =45.69 ×

26、;10-4×0.075m/s=21.5L/min</p><p><b>　　4.繪制工況圖</b></p><p>　　工作循環(huán)中的各個(gè)工作階段的液壓缸的壓力、流量和功率為：</p><p>　　快進(jìn)：P=4F/(3.14d×d)</p><p>　　工進(jìn)：P=F/A1 快退：P=F

27、/A2</p><p>　　由上表可繪制出液壓缸的工況圖：</p><p><b>　　四．?dāng)M定液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　供油方式：由工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需流量較大，可用單泵供油回路。</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p><

28、p>　　1.液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的確定</p><p>　　YB1～系列葉片泵系中低壓雙作用定量葉片泵。YB1～系列葉片泵額定壓力為63kgF。排量為4～100ml/r，用戶可根據(jù)需要選擇。本產(chǎn)品將根據(jù)不同的排量組合成單泵和雙泵。</p><p>　　它廣泛使用于金屬切削機(jī)床或其它機(jī)械的中低壓液壓系統(tǒng)中。該泵一般為正轉(zhuǎn)，根據(jù)需要可安裝成反轉(zhuǎn)。</p><p>

29、　　其特點(diǎn)及用途：YB1葉片泵系中壓、雙作用、定量葉片泵，適用于金屬切削機(jī)床或其它機(jī)械的中、低壓液壓系統(tǒng)中。該泵一般為正轉(zhuǎn)，根據(jù)需要，可安裝成反轉(zhuǎn)。</p><p>　　由于YB1～系列葉片泵噪音小，性能比較穩(wěn)定，價(jià)格比較低廉。</p><p>　　工進(jìn)：3.82/0.85/0.96=3.03ml/r 所以YB1系列查表選泵: YB1～4</p><p>　　快進(jìn)：

30、28.6/0.85/0.96=22.7ml/r 所以YB1系列查表選泵：YB1～25</p><p><b>　　單泵：</b></p><p><b>　　雙泵：</b></p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1～4型的雙聯(lián)液壓泵，其額定壓力為6.3MPa;容積效率pv=0.85，總效率p=0

31、.72，所以驅(qū)</p><p>　　動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的效率可由泵的工作壓力和輸出流量qp=6.3×1450×0.85×10-3L/min=7.76L/min</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1～25型的雙聯(lián)液壓泵，其額定壓力為6.3MPa;容積效率pv=0.9，總效率p=0.72，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的效率可由泵的工作壓力和輸出流

32、量qp=20×960×0.9×10-3L/min=21.6L/min</p><p>　　所以由以上兩個(gè)泵可以求出電機(jī)功率：</p><p>　　pp=（pp×qp+ pp×qp）/p</p><p>　　=(2.19×106×21.6×10-3+2.19×106×7

33、.76×10-3)/60×0.72=1488W</p><p>　　查Y系列電動(dòng)機(jī)表，擬選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L1，功率為2.2KW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。</p><p><b>　　2.元件、輔件選擇</b></p><p>　　(1).油管 V取1.5m/s 內(nèi)徑d =</p>&l

34、t;p>　　取d=12mm 管接頭連接螺紋M18×1.5mm 鋼管外徑 18mm</p><p>　　吸油管同上(q=8.64L/min,v=1.5m/s)且參照液壓泵YBX-16,吸油管內(nèi)徑取d=25mm</p><p>　　(2).油箱 V=(5～7)Qp V =7 × 29.36 =205 L </p>&l

35、t;p>　　考慮到溫升問(wèn)題取標(biāo)值250 L</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算</b></p><p>　　1.壓力損失幾調(diào)定壓力的確定</p><p>　　在快退、快進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗(yàn)算。</p><p>　　快進(jìn)時(shí)液壓缸的速度為：</p><p>　　V1=

36、qp /A1 = (7.76×10-3)/( 63.59×10-4×60)=20mm/s</p><p>　　此時(shí)油液在進(jìn)油管的流速為</p><p>　　V= q p /A=(7.76×10-3)/(0.25π×82×10-6×60)=2.57m/s</p><p><b>　?、?沿

37、程壓力損失 </b></p><p>　　首先要判斷管中的流態(tài)，設(shè)采用N32液壓油，室溫為20℃時(shí)，γ =0.0001m²/s，所以有Re=v×d/γ=(2.57×8×10-3)/(0.1×10-3)=205.6<2320</p><p>　　管中為層流，則阻力損失關(guān)系系數(shù) λ=75/Re=0.36</p>

38、<p>　　若取進(jìn)出口油管長(zhǎng)度約為2m,油液的密度ρ=890kg/m3，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為</p><p>　　Pλ1=λ× v2=0.36×(2/8×10-3)×(890/2)×2.572=0.265Mpa</p><p><b>　　⑵ 局部壓力損失</b></p><p&

39、gt;　　局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過(guò)液壓閥的局部壓力損失,前者視管道具體結(jié)構(gòu)而定,一般取沿層壓力損失的10﹪;而后者則與通過(guò)閥的流量大小有關(guān),若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和⊿pn,則當(dāng)通過(guò)閥的流量為q時(shí)的閥的壓力損失⊿pv為:</p><p>　　⊿pv=⊿pn×(q/qn)²</p><p>　　因?yàn)镚E系列10mm通徑的閥的額定流量為63

40、 l/min，疊加閥10mm</p><p>　　通徑系列的額定流量為42 l/min，而在本題中通過(guò)每個(gè)閥的最大流量?jī)H為7.76 l/min，所以，通過(guò)整個(gè)閥的壓力損失很小可忽略不計(jì)。</p><p>　　同理，工進(jìn)時(shí)回油路上的流量為：</p><p>　　q 2=A 2×q 1/ A 1=( 4769×7.76)/ 6359=5.82 l/m

41、in</p><p>　　則回油路油管上的流速：</p><p>　　v= q p/A=(5.82×10-3)/(60×0.25π×82×10-6)=1.93m/s</p><p>　　由此可得Re=v×d/γ=(1.93×8×10-3)/(0.1×10-3)=154.4（層流）<

42、/p><p>　　λ=75/Re=0.49</p><p>　　所以回油路上沿程壓力損失為：</p><p>　　Pλ=λ× v2=0.49×(2/8×10-3)×(890/2)×1.932=0.203Mpa</p><p><b>　?、?總壓力損失</b></p&g

43、t;<p>　　∑P=P1+（A2/A1）×P2</p><p>　　=(0.265+0.0265)+(4768/6359)×(0.203+0.0203)=0.459Mpa</p><p>　　所以原設(shè)∑P=0.4Mpa ，這與結(jié)果無(wú)差異。</p><p><b>　　⑷ 壓力閥的調(diào)定值</b></p&g

44、t;<p>　　Pp= F/A1+∑P=2.58+0.459=3.04Mpa</p><p>　　所以卸荷閥得調(diào)定壓力應(yīng)取3.1Mpa為宜。</p><p>　　溢流閥的調(diào)定壓力大于卸荷閥壓力0.3—0.5Mpa ,所以取溢流閥調(diào)定壓力為4Mpa。</p><p>　　2.系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升</p><p>　　快進(jìn)時(shí)電機(jī)輸出功率

45、為:</p><p>　　Pp= pp× q p/p=(3.1×106×7.76×10-3)/(60×0.72)=556.9w</p><p>　　工進(jìn)時(shí)電機(jī)輸出功率為:</p><p>　　Pp1= pp1× q p1/p=(4×106×3.88×10-3)/(60×

46、;0.72)=359.3w </p><p>　　而快進(jìn)時(shí)有效功率為：</p><p>　　P1=(2.58×106×7.76×10-3)/(60)=333.7 w</p><p><b>　　工進(jìn)時(shí)有效功率為：</b></p><p>　　P2=13.88 w</p><

47、;p>　　所以快進(jìn)時(shí)的功率損失為556.9-333.7=223.2 w，而工進(jìn)時(shí)的功率損失為359.3-13.88=231.12 w,比較大的值231.12 w來(lái)校核其熱平衡,求出溫升:</p><p>　　設(shè)油箱得三邊長(zhǎng)在1:1:1-1:2:3范圍內(nèi)，則散熱面積為</p><p>　　A=0.065=0.065×2102/3=2.30m</p><p&

48、gt;　　假設(shè)通風(fēng)良好,取h=15×0.001 KW/(m²·℃),所以油液的溫升為:</p><p>　　∴△t=H/（hA）=0.53/(15×10-3×2.30)= 15.36℃</p><p>　　室溫為20 ℃,熱平衡溫度為35.36℃<65 ℃,沒(méi)有超出允許范圍。</p><p><b>

49、　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　液壓是一們機(jī)械專業(yè)十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。同時(shí)液壓在實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用上也發(fā)揮了契機(jī)巨大的作用。在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)。工程機(jī)械，礦上機(jī)械，壓力機(jī)械和航天工業(yè)中，常常采用液壓傳動(dòng)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，輸出力大；機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)是取其能在工作過(guò)程中方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；在電子工業(yè)，包裝機(jī)械，印染機(jī)械，食品機(jī)

50、械等方面應(yīng)用氣壓傳動(dòng)主要是取其操作方便，無(wú)油，無(wú)污染。由此可見(jiàn)，液壓的應(yīng)用很廣泛，發(fā)揮的作用也十分巨大。</p><p>　　液壓課程設(shè)計(jì)是是對(duì)液壓課程所學(xué)理論知識(shí)的一次具體的應(yīng)用和實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生所學(xué)知識(shí)以及具體方法的實(shí)際應(yīng)用有很大的幫助。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了一個(gè)更加形象和直觀的認(rèn)識(shí)與掌握。這個(gè)過(guò)程中鍛煉了我分析解決問(wèn)題，應(yīng)用和查閱相關(guān)機(jī)械資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。</p><

51、p>　　由于這次課程設(shè)計(jì)是在教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行的，剛剛學(xué)過(guò)的理論知識(shí)印象還很深刻，但要在在短短的一周時(shí)間做好液壓課程是不是一件容易的事，做課程設(shè)計(jì)又需要很多的相關(guān)的知識(shí)，這次課程設(shè)計(jì)又相當(dāng)于讓自己再次溫固了一遍課程。真正做到理論與實(shí)踐的相統(tǒng)一。</p><p>　　查找資料是在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也是一項(xiàng)至關(guān)重要的事情，因?yàn)槲覀兌紱](méi)有經(jīng)驗(yàn)，要想在短短的時(shí)間里完成一套設(shè)計(jì)，有用的資料是必不可少的。圖書(shū)館中找到了一些和我

52、們的題目相近的設(shè)計(jì)實(shí)例，設(shè)計(jì)實(shí)例可以快速給我們?cè)O(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)過(guò)程中要包括哪幾個(gè)方面的內(nèi)容也一目了然，于是大概是怎么樣的一個(gè)過(guò)程就有了；液壓設(shè)計(jì)工程手冊(cè)提供了我們需要選取的元件，這些都是標(biāo)準(zhǔn)件，比如電磁換向閥，液壓泵等等</p><p>　　整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中理論與實(shí)踐相結(jié)合的效果特別好，自己也收獲了不少的東西。全盤(pán)規(guī)劃，具體分析，付諸實(shí)施，合理調(diào)整，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等等科學(xué)的做事方法都得到了很好的體現(xiàn)。</p&

53、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　文獻(xiàn)[1]《液壓與液力傳動(dòng)》（教材） 北京大學(xué)出版社</p><p>　　文獻(xiàn)[2]《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（液壓與氣動(dòng)部分） 冶金出版社</p><p>　　文獻(xiàn)[3]《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》（液壓傳動(dòng)部分） 機(jī)械出版社</p>