液壓傳動課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書---鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　為了滿足機(jī)床對液壓系統(tǒng)的工作要求，液壓系統(tǒng)中采用雙泵供油、多缸動作互不干擾回路，綜合考慮選用液壓元件、管件、標(biāo)準(zhǔn)緊固件，及電動機(jī)、油箱等。同時在設(shè)計(jì)液壓站時考慮到結(jié)構(gòu)上的合理布置，以便于安裝與維護(hù)。繪制液壓站裝配圖時，應(yīng)用CA

2、D軟件進(jìn)行操作。</p><p>　　鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，被加工零件是缸體，機(jī)床循環(huán)時間為5分鐘，機(jī)床要完成的動作為：裝入工件，按啟動按鈕，油泵工作，定位夾緊后，右頭鏜桿快進(jìn)，工進(jìn)，同時立頭和左頭快進(jìn)，工進(jìn)、快退到原位，右頭工進(jìn)后，慢退20,快退300,夾緊松開，同時定位缸復(fù)位，卸工件，一個循環(huán)完成。各頭能單獨(dú)調(diào)整，先定位，后夾緊，工件不夾緊時不能工作。本設(shè)計(jì)中共有六個油缸，分別為兩個夾緊油缸，立頭油缸、左頭油缸、

3、右頭油缸、定位油缸各一個。</p><p>　　在鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先要明確鏜床對液壓系統(tǒng)要求，對液壓系統(tǒng)的工作進(jìn)行分析，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，并計(jì)算和合理選擇液壓元件，其目的是為了選擇液壓泵、控制閥、液壓輔件等</p><p>　　二、鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬┟鞔_對鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及工作環(huán)境</p><p>　　鏜

4、床液壓系統(tǒng)的動作和性能要求主要有：運(yùn)動方式、行程、速度范圍、負(fù)載條件、運(yùn)動平穩(wěn)性、精度、工作循環(huán)和動作周期、同步等等。對于工作環(huán)境而言，有環(huán)境溫度、濕度、塵埃、防火要求及安裝空間的大小等。所設(shè)計(jì)鏜床液壓系統(tǒng)不僅能滿足“定位—夾緊—快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止”工作循環(huán)要求，還要有較高的可靠性、良好的空間布置。為了實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度，采用行程開關(guān)及電磁換向閥實(shí)現(xiàn)順序動作。擬采用液壓缸作為執(zhí)行元件。</p>

5、<p>　?。ǘ┮簤焊椎呢?fù)載分析</p><p>　　取靜摩擦系數(shù)為=0.2,動摩擦系數(shù)為=0.1。取液壓缸重G=4900N，液壓缸的機(jī)械效率取ηm=0.9。</p><p>　　1．夾緊油缸負(fù)載分析</p><p>　?、?工作負(fù)載： = 3700N</p><p>　　⑵靜摩擦阻力： = =

6、0.2×4900N=980N</p><p>　　⑶動摩擦阻力： = = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負(fù)載 △v取0.045m/s, △t取0.5s, =ma=﹙﹚×﹙ ﹚=﹙﹚×﹙﹚N=45N</p><p>　　2．立頭油缸負(fù)載分析</p><

7、p>　　取滑臺的重量為1000N。</p><p>　　⑴ 工作負(fù)載： = 13000N</p><p>　?、?靜摩擦阻力： = ﹙G+﹚=0.2×﹙4900+1000﹚N=1180N</p><p>　?、莿幽Σ磷枇?： = ﹙G+﹚= 0.1×﹙4900+1000﹚=590N</p><

8、p>　?、?慣性負(fù)載 △v取0.045m/s,△t取0.5s, = ma=﹙﹚×﹙ ﹚=﹙﹚×﹙﹚=45N</p><p>　　立頭油缸在各工作階段的負(fù)載表如表1 </p><p>　　表1 立頭油缸在各工作階段的負(fù)載值</p><p>　　3．左頭油缸負(fù)載分析 </p><p>　?、殴ぷ?/p>

9、負(fù)載 ： = 18000N</p><p>　?、?靜摩擦阻力： = = 0.2×4900N=980N</p><p>　　⑶ 動摩擦阻力： = = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、葢T性負(fù)載 △v取0.055m/s,△t取0.5s, =ma=﹙﹚×﹙﹚=×N=55N<

10、/p><p>　　左頭油缸在各工作階段的負(fù)載表如表2</p><p>　　表2 左頭油缸在各工作階段的負(fù)載值</p><p>　　4．右頭油缸負(fù)載分析 </p><p>　?、殴ぷ髫?fù)載為： = 28000N</p><p>　?、旗o摩擦阻力： == 0.2×4900N=980N</p><

11、;p>　?、莿幽Σ磷枇Γ?== 0.1×4900N=590N</p><p>　?、葢T性負(fù)載 △v取0.1m/s,△t取0.2s， = ma=﹙﹚×﹙﹚=×N=250N</p><p>　　右頭油缸在各工作階段的負(fù)載表如表3</p><p>　　表3 右頭油缸在各工作階段的負(fù)載值</p><p&g

12、t;　　5．定位油缸負(fù)載分析</p><p>　?、?工作負(fù)載： = 3500N</p><p>　?、旗o摩擦阻力： = = 0.2×4900N=980N</p><p>　　⑶動摩擦阻力： = = 0.1×4900N=490N</p><p>　?、?慣性負(fù)載 △v取0.045m/s,△t取0.

13、5s, </p><p>　　=ma=﹙﹚×( ﹚=﹙﹚×﹙﹚N=45N</p><p>　　6．負(fù)載圖和速度圖的繪制</p><p>　　負(fù)載圖按上面的數(shù)據(jù)繪制，速度圖按右頭油缸v1=v3=0.1m/s,v2=0.0008m/s,立頭油缸v1=v3=0.045m/s，v2=0.0004m/s,左頭油缸v1=v3=0.055m/s，v2=0.00

14、04m/s，各缸行程由液壓設(shè)計(jì)任務(wù)書可以知道。</p><p>　　圖1 右頭油缸 速度 負(fù)載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　圖2 立頭油缸速度、負(fù)載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　圖3 左頭油缸 速度、負(fù)載隨位移變化的曲線圖</p><p>　　由以上圖可以看出，右頭油缸在快進(jìn)和快退時速度是一樣，工進(jìn)時所受負(fù)

15、載最大，速度在整個過程中最小，保證運(yùn)動平穩(wěn)。立頭油缸和左頭油缸也是相同情況。</p><p>　?。ㄈ┮簤焊字饕獏?shù)的確定</p><p>　　液壓缸選用單桿式，并在快進(jìn)時作差動連接。此時液壓缸無桿腔工作面積A1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D的關(guān)系為d=0.707D。液壓缸的機(jī)械效率取ηm=0.9。</p><p>　　1．立頭油缸的主要

16、參數(shù)</p><p>　　查《液壓傳動與氣動傳動》表9-1和表9-2，取工作壓力p=2.5MP.在鏜孔加工時，立頭油缸回油路上必須具有背壓p2,以防孔被鏜通時滑臺突然前沖,可取p2=0.6MP。由工進(jìn)時的推力計(jì)算液壓缸面積=A1P1-A2P2=A1-()P2，立頭油缸無桿腔的有效面積 A1===65.95×10m，立頭油缸內(nèi)徑 D===0.092, 查《液壓工程手冊》P722取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm,d

17、=0.707D=77.77mm,取標(biāo)準(zhǔn)值d=80mm,則液壓缸實(shí)際有效面積</p><p>　　A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm</p><p>　　快進(jìn)時立頭油缸雖作差動連接,但由于油管中有壓降△p的存在,有桿腔的壓力必須大于無桿腔,估算時可取△p=0.5MP,并注意到啟動瞬間立頭油缸尚未移動，此時 另外取快退時的回油壓力損失為0.5MP。&l

18、t;/p><p>　　根據(jù)D和d值，可估算液壓缸在各個階段中的壓力、流量和功率，如表4所示</p><p>　　表4 立頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　2．左頭油缸的主要參數(shù) </p><p>　　查《液壓傳動與氣動傳動》表9-1和表9-2，取工作壓力p=3.5MP。取p2=0.6MP，由= =得，左頭油缸無桿腔的

19、有效面積A1===64×10m，左頭油缸內(nèi)徑 D===0.0638m</p><p>　　查《液壓工程手冊》取標(biāo)準(zhǔn)值D=100mm,d=70mm,求得液壓缸兩腔實(shí)際有效面積</p><p>　　A1=D==78.54cm,A2===40.06cm,A=A1-A2= 38.48cm</p><p>　　和立頭油缸分析一樣快進(jìn)時立頭油缸雖作差動連接,但由于油管

20、中有壓降△p的存在,有桿腔的壓力必須大于無桿腔,左頭油缸啟動瞬間取，快進(jìn)時取△p= 0.5MP,快退時的回油壓力損失為0.5MP。</p><p>　　左頭油缸快進(jìn)和快退時的速度v1=v3=55mm/s,工進(jìn)時的速度v2=0.0009m/s</p><p>　　根據(jù)上述D和d值，可估算液壓缸在各個階段中的壓力、流量和功率，如表5所示</p><p>　　表5

21、 左頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　3．右頭油缸的主要參數(shù)</p><p>　　查《液壓傳動與氣動傳動》表9-1和表9-2，取p1=4MP。取p2=0.8，啟動瞬間取，快進(jìn)時取△p=0.5MP，快退時取△p=0.5MP。</p><p>　　由公式= =得，右頭油缸無桿腔的有效面積A1===88×10m，右頭油缸內(nèi)徑 D===10

22、.59cm</p><p>　　查《液壓工程手冊》取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取標(biāo)準(zhǔn)值d=80mm,A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm</p><p>　　表6 右頭油缸在不同階段的壓力流量和功率值表</p><p>　　4．定位油缸的主要參數(shù)</p><p>　　

23、由教材《液壓與氣壓傳動》P171表9-1和表9-2選得定位缸的工作壓力p1=1MP，取0.5MP。由=-（）得，=（）/（-）</p><p>　　A= =5.19m,D===8.13m</p><p>　　查《液壓工程手冊》P721得D=80mm,d=0.707D=56.56mm,取標(biāo)準(zhǔn)值d=56mm，由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積=D==50.24cm,A===25.62cm。定位時

24、背壓p=0.5MP,p=(F+pA)/A=(3500+0.5</p><p>　　=0.95MP,定位時取v=0.01m/s,=50.24=5.024m, =0.95=47.728W</p><p>　　5．夾緊油缸的主要參數(shù)</p><p>　　由于夾緊油缸與定位油缸的工作負(fù)載基本一樣，查得工作壓力p、背壓p一樣，同樣地D=80mm,d=56mm,= 50.2

25、4cm,= 25.62,夾緊=(3700+0.5=0.99MP。夾緊時取v=0.01m/s,q=Av=50.24=5.024m,P=pq=0.99=49.74W</p><p>　?。ㄋ模┮簤合到y(tǒng)圖的擬訂</p><p><b>　　1．液壓回路的選擇</b></p><p>　　（1）調(diào)速回路和動力源</p><p>

26、　　立臥三面鏜床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口節(jié)流的調(diào)速形式。為了解決調(diào)速回路在孔鏜通時的滑臺突然前沖現(xiàn)象，回油路上設(shè)置背壓閥。為防止多缸動作干擾，采用多缸快慢速互不干擾回路，采用雙泵供油。</p><p><b>　?。?）油路循環(huán)方式</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流閥調(diào)速的方式，系統(tǒng)中的油液的循環(huán)是開式的。</p

27、><p>　　（3）換向與速度換接回路</p><p>　　本機(jī)床快進(jìn)快退速度較大，為保證換向平穩(wěn)，左右頭和立頭油缸在快進(jìn)時為差動連接。</p><p><b>　?。?）壓力控制回路</b></p><p>　　在泵1出口并聯(lián)電磁溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，同時在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個二位二通電磁換向閥，便于一個工作

28、循環(huán)結(jié)束后，等待裝卸工件時，液壓泵卸載。</p><p>　　為了保證夾緊力可靠，且能單獨(dú)調(diào)節(jié)，在支路上串接減壓閥和單向閥。</p><p>　　為了解決先定向后夾緊的問題，在進(jìn)入夾緊缸的油路上接單向順序閥來控制，只有當(dāng)定位缸達(dá)到和超過順序閥的調(diào)節(jié)壓力時，夾緊缸才動作。</p><p>　　為了保證工件確已夾緊后右頭油缸才能動作，在夾緊缸進(jìn)口處裝一個壓力繼電器，只有

29、當(dāng)夾緊壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時，才能發(fā)出信號，使進(jìn)給缸油路的二位五通電磁換向閥通電，右頭油缸才開始快進(jìn)。</p><p>　　將各典型回路進(jìn)行合并、整理，增加必要的元件，構(gòu)成了一個液壓系統(tǒng)，這個系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠、動作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)方便的功能。</p><p>　　2．立臥三面鏜床液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖4

30、立臥三面鏜床液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3．電磁鐵動作順序表</p><p>　　表7 電磁鐵動作順序表</p><p>　　（五）液壓元件的選擇</p><p>　　1． 確定液壓泵的型號及電動機(jī)功率</p><p>　　液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為3.73MP，此時液壓缸的輸入流量較小，泵至

31、缸的進(jìn)油路壓力損失估算取為⊿p=0.8MP,壓力繼電器調(diào)整壓力應(yīng)比系統(tǒng)最大工作壓力高出0.5MP，則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為pp1=（3.73+0.8+0.5）MP=5.03MP。</p><p>　　大流量泵是在快進(jìn)運(yùn)動時才向液壓缸輸油的，快退時液壓缸中的工作壓力比快退時大，如取進(jìn)油路的壓力損失為0.5MP，則大流量泵的最高工作壓力為=（1.18+0.5）MP=1.68MP</p><p&

32、gt;　　兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄露按10﹪計(jì)算，則兩個泵的總流量應(yīng)為qp=1.1×5.03×10ms=33.20L/min,由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時液壓缸所需流量為2.41L/min，所以高壓小流量泵的輸出流量不得少于5.41L/min。</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-6.3/32型雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.

33、3MP，取雙聯(lián)葉片泵的總效率為ηp=0.75，則驅(qū)動該泵的電動機(jī)的功率可由泵的工作壓力（5.03MP）和輸出流量（當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min）qp=qp1+qp2=V1nηv1+V2nηv2=6.3×1440×0.85+32×1440×0.92=50.11L/min 求出= ==5.6×10W </p><p>　　由《液壓站設(shè)計(jì)與使用》P320表7-1

34、34 查得電動機(jī)的型號為Y132M-4，功率為7.5KW，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。</p><p>　　2．選擇閥類元件及輔助元件</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表8</p><p>　　表8 元件的型號及規(guī)格</p><p>　　3．其他輔助元件及液壓油液</p&

35、gt;<p><b>　?。?）油管</b></p><p>　　各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按集成閥的多聯(lián)底板上的連接口尺寸決定。</p><p><b>　　（2）油箱</b></p><p>　　油箱容積按V=ξqp估算，對于一般低壓系統(tǒng)，油箱的容量一般取泵流量的3～5

36、倍，本題取4倍，當(dāng)取ξ=4時，算得液壓系統(tǒng)中的油箱容量為 V=ξqp=4×(6.3+32)=153.2L 由于油箱一般為了散熱等原因而不能放滿，故 Vp= V =229.8L</p><p>　?。┮簤合到y(tǒng)的性能驗(yàn)算</p><p><b>　　1．油液溫升驗(yàn)算</b></p><p>　　從液壓設(shè)計(jì)任務(wù)書中可看出，左頭工進(jìn)在整

37、個工作循環(huán)中所占的時間比例達(dá)66.67%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用左頭工進(jìn)時的情況來計(jì)算。</p><p>　　工進(jìn)時液壓缸的有效功率為P=pq=Fv=20544.440.0004=8.22W</p><p>　　這時大流量液壓泵經(jīng)過溢流閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個泵的總輸出功率為P1===0.6047KW</p><p>　　由此求得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為

38、=P1-Pe=(0.6047-0.00822)KW=0.5988KW,按式求得油液溫升近似值T15.089 0C</p><p>　　查得《液壓與氣壓傳動》章宏甲主編P338表8-19可知，此溫升值沒有超過允許范圍，所以該液壓系統(tǒng)不必設(shè)置冷卻器。</p><p>　　2．驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失</p><p>　　由于系統(tǒng)的具體管道布置尚未具體確定,整個系統(tǒng)的壓力損失無法

39、全面估算。所以只能估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。本設(shè)計(jì)鏜床液壓系統(tǒng)為小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失很小，可以不考慮。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 左健民. 液壓與氣壓傳動（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[2] 章宏甲.

40、液壓與氣壓傳動（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005</p><p>　　[3] 劉延俊. 液壓與氣壓傳動（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.12 </p><p>　　[4] 徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（M）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9</p><p>　　[5] 雷天覺主編.液壓工程手冊（M）. 北京：機(jī)

41、械工業(yè)出版社，1992.7</p><p>　　[6] 張利平.液壓站設(shè)計(jì)與使用（M）. 北京：海洋出版社，2004.7</p><p>　　[7]崔嘵利,崔洪斌,趙霞.中文版AutoCAD工程制圖(2006版) . 北京: 清華大學(xué)出版社,2005.8</p><p>　　[8]賈銘新.液壓傳動與控制 . 北京: 國防工業(yè)大學(xué)出版社, 2001.1</p&g