液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)--雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床的液壓進(jìn)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(jì)題目3</b></p><p><b>　　三、工況分析4</b></p><p>　　四、負(fù)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>　?。ㄈ┯凸?5</b></p><p><b>　?。ㄋ模┯拖?5</b><

4、;/p><p>　　八、疊加閥設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　九、設(shè)計(jì)小結(jié)19</b></p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　一、緒論　　</b></p><p>　　液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，機(jī)、點(diǎn)、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機(jī)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(jī)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(qiáng)

6、增大作用力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，而最后一點(diǎn)尤為重要。近年來我國(guó)國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)有很大的提高，在機(jī)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(guó)外的液壓技術(shù)進(jìn)行加工。</p><p>　　我們的設(shè)計(jì)課題是一臺(tái)雙面鉆孔臥式組合機(jī)

7、床進(jìn)給系統(tǒng)及其裝置。我們知道傳統(tǒng)的機(jī)床只能對(duì)一種零件進(jìn)行單刀、單工位、單軸和單面進(jìn)行加工，通過設(shè)計(jì)這個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，我們可以改善傳統(tǒng)機(jī)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(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床的液壓進(jìn)給系統(tǒng)及其裝置。機(jī)床的工作循環(huán)為：工件夾緊→左、右動(dòng)力部件快進(jìn)→左右動(dòng)力部件工進(jìn)→左動(dòng)力部件快

8、退、右動(dòng)力部件繼續(xù)工進(jìn)→左動(dòng)力部件停止、右動(dòng)力部件快退→左、右動(dòng)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(fù)載皆為15*103N, 工件部件的重量皆為9.8*103N，快進(jìn)、快退速度為5m/min，工進(jìn)速度為55mm/min，快進(jìn)行程為100mm，左動(dòng)力部件工進(jìn)行程50mm，右動(dòng)力部件工進(jìn)行程80mm，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加、減速時(shí)間為0.2s，滑臺(tái)為平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖1所示，然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。</p><p>　　液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即</p><p>　　Fw為工作負(fù)載，為15000N；</p><p>　　Fa—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的

10、慣性負(fù)載；</p><p>　　Ff—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌可由下式求得 </p><p><b>　　G—運(yùn)動(dòng)部件重力；</b></p><p>　　FRn—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(fù)載</p><p>　　四、負(fù)載圖和速度圖的繪制</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載(見表1)，并畫出如圖1所示的負(fù)載循環(huán)圖.</p><

13、p>　　圖1 速度和負(fù)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(dòng)》中表11-2和表11-3可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載為15980N時(shí)宜取P1=3MPa。</p><p>　　鑒于左右運(yùn)動(dòng)部件要求快進(jìn)、快退速度相同，這里的液壓缸可選用單桿式，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)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(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓p2,以防孔被鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖。根據(jù)《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》中推薦數(shù)值，可取p2=0.8MPa。快退時(shí)回油腔中有背壓的，這是p2可按0.6MPa估算。</p><p><b>　　計(jì)算液壓缸面積：</b></p>

15、<p><b>　　可得：</b></p><p>　　d=0.7D=61.6mm</p><p>　　當(dāng)按GB2348-80將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值：D=100mm,</p><p>　　d=70mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)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(yàn)，活塞桿的強(qiáng)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(jìn)=5m/min、V快退=5m/min、V工進(jìn)=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(jī)床在工作進(jìn)給

17、時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)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(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)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，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(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)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(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>

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(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。考慮到夾緊時(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>　　（一）液壓泵</b></p><p>　　1)泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)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(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)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(jì)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(dòng)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(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>　　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(cè)，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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r／min。</p><p>　　4)與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)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(cè)。首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)，由于在慢進(jìn)時(shí)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(shí)，可取。同時(shí)還應(yīng)注意

25、到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率時(shí)不致停轉(zhuǎn)需進(jìn)行驗(yàn)算，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 Pn—所選電動(dòng)機(jī)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(shí)，泵的輸出流量</p><p&

26、gt;　　首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率，快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為980N，進(jìn)油路壓力損失定為0.3MPa，由式（1-4）可得</p><p>　　快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為</p><p><b>　　工進(jìn)時(shí)電動(dòng)機(jī)功率為</b></p><p>　　查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，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(jìn)時(shí)流量為1.2×38.4=46.1L/min，工進(jìn)時(shí)流量為1.2×0.43=0.52L/min，壓力為3.5MPa，作為泵的實(shí)際工作時(shí)的流量壓力特性曲線，如圖1-4所示，查得該曲線拐點(diǎn)處的流量為46.1L/min，壓力為0.4，該工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為0.39kw，所選電動(dòng)機(jī)功率滿足（1-6），拐點(diǎn)處能正常工作。</p><p>　　圖2. YBX-40 液壓泵特性曲線&l

28、t;/p><p>　?。ǘ╅y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(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表3。</p><p>　　表3.液壓元件的型號(hào)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(jìn)、出油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算表4所示。表中數(shù)值說明，液壓缸快進(jìn)快退的速度v1v3與設(shè)計(jì)要求相近。這表明所選液壓泵的型號(hào)規(guī)格是適宜的。</p><p>　　表4 液壓缸的進(jìn)出流量和運(yùn)動(dòng)速度</p><p>　　根據(jù)表4中的數(shù)值，當(dāng)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(dāng)取為7時(shí)，求得容積為</p><p>　　V=qp=746.1L=322.7L</p><p&

31、gt;　　取標(biāo)準(zhǔn)值V=400L。</p><p><b>　　八、疊加閥設(shè)計(jì)</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(gè)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(biāo)準(zhǔn)的元件，下圖就是我們所設(shè)

33、計(jì)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(jì)小結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，首先對(duì)于液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行分塊

34、集成設(shè)計(jì)。系統(tǒng)部分進(jìn)行了對(duì)任務(wù)書要求的力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，液壓原理圖設(shè)計(jì)（包括進(jìn)給機(jī)構(gòu)和加緊機(jī)構(gòu)）、元件參數(shù)設(shè)計(jì)、元件挑選和參數(shù)驗(yàn)算；產(chǎn)生負(fù)載行程圖、速度行程圖、系統(tǒng)原理圖和電磁閥動(dòng)作順序表。分塊集成設(shè)計(jì)進(jìn)行了液壓系統(tǒng)原理圖的分塊集成設(shè)計(jì)、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(jì)中，能學(xué)到的東西真的很

35、有限，但是不能說一點(diǎn)收獲都沒有，我想我知道了一般機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架而且我也掌握了設(shè)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)的步驟，我想本次課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我們?cè)谝簤褐R(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)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(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李建蓉 . 液壓與氣壓傳動(dòng) 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) . 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 液壓設(shè)計(jì)手冊(cè) . 機(jī)械工業(yè)出版社 </p>