液壓與氣壓課程設(shè)計計算說明書

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課題名稱：液壓與氣壓傳動課程設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院：機(jī)電工程系</p><p>　　專業(yè)班級：機(jī)電一體化技術(shù)10-4</p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p>

2、;<b>　　學(xué) 生：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　2012 年 06 月 11 日</p><p>　　《液壓與氣壓傳動課程設(shè)計》評閱書</p><p><b>　　摘 要</b></p><

3、;p>　　本次主要闡述了組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)，能實現(xiàn)的工作循環(huán)：快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止。液壓技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，特別是近年來與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合、使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個新的階段。目前，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)各領(lǐng)域。由于近年來微電子、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓元器件制造技術(shù)的進(jìn)一步提高，使液壓技術(shù)不僅在作為一種基本的傳統(tǒng)形式上占有重要的低位而且以優(yōu)良的靜態(tài)、動態(tài)性能成為一種重要的控制手段。此次液壓設(shè)計，除了滿足主機(jī)

4、在動作和性能方面的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要是根據(jù)已知的條件，來確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它元件的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵字：組合機(jī)床 液壓系統(tǒng) 液壓缸 液壓泵 換向閥 </p><p><b>　　目 錄</b></p>

5、<p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1設(shè)計任務(wù)1</b></p><p>　　2 液壓回路的工況分析2</p><p>　　3. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖8</p><p>　　3.1 選擇基本回路8</p><p>　　

6、3.2 組成液壓系統(tǒng)9</p><p>　　4.計算和選擇液壓件及驗算液壓系統(tǒng)性能11</p><p><b>　　總 結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　1設(shè)計任務(wù)</b></p><p&

7、gt;　　通過對《液壓與氣壓傳動》的學(xué)習(xí)，初步掌握了基本理論知識。本課程設(shè)計即為了給學(xué)生創(chuàng)造一個運用課堂理論知識，解決較復(fù)雜的問題的平臺，鍛煉學(xué)生綜合利用所學(xué)知識的能力。液壓系統(tǒng)設(shè)計計算是液壓傳動課程設(shè)計的主要內(nèi)容，包括明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)、擬定液壓系統(tǒng)原理圖、計算和選擇液壓件以及驗算液壓系統(tǒng)性能等。</p><p>　　本次設(shè)計要求設(shè)計的專用銑床，其主要的性能參數(shù)和性能要求如下：工作臺

8、、工件和夾具的總重力為5500N；軸向切削力為30KN；工作臺總行程為400mm，工作行程為150mm；快進(jìn)、快退速度為4.5m/min；工進(jìn)速度為60~1000mm/min；加速、減速時間均為0.05s；工作臺采用平導(dǎo)軌、靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。液壓系統(tǒng)執(zhí)行原件選用液壓缸。</p><p>　　2 液壓回路的工況分析</p><p><b>　　負(fù)載與運動分析&

9、lt;/b></p><p>　　工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削阻力FL=30000N。</p><p>　　摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：</p><p><b>　　靜摩擦阻力 </b></p><p><b>　　動摩擦阻力 </b></p><p>&l

10、t;b>　　慣性負(fù)載 </b></p><p>　　液壓缸在工作過程中各階段的負(fù)載為：</p><p><b>　　啟動階段：</b></p><p><b>　　啟動加速階段：</b></p><p><b>　　快進(jìn)或快退階段：</b></p>

11、<p><b>　　工進(jìn)階段：</b></p><p><b>　　運動時間 </b></p><p><b>　　快進(jìn) </b></p><p>　　工進(jìn) </p><p>　　快退

12、</p><p>　　設(shè)液壓缸的機(jī)械效率ηcm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表2.1所列。</p><p>　　表2.1液壓缸各階段的負(fù)載和推力</p><p>　　根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運動時間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-t 和速度循環(huán)圖-t，如下圖所示。</p><p>　　確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)</p>

13、;<p>　?。?）初選液壓缸工作壓力：所設(shè)計的專用銑床在工進(jìn)時負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，參考表2.2和表2.3，初選液壓缸的工作壓力p1=4MPa。</p><p>　　（2）計算液壓缸主要尺寸:鑒于專用銑床快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸（A1=2A2），快進(jìn)時液壓缸差動連接。工進(jìn)時為防止車銑時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表2.4選此背

14、壓為p2=0.6MPa。</p><p>　　表2 .2負(fù)載和工作壓力之間的關(guān)系</p><p>　　表2.3 各類液壓設(shè)備常用的工作壓力</p><p>　　表2.4 執(zhí)行元件背壓的估計值</p><p>　　表2.5 按工作壓力選取d/D</p><p>　　表2.6 按速比要求確定d/D</p>&

15、lt;p>　　注：1—無桿腔進(jìn)油時活塞運動速度；</p><p>　　2—有桿腔進(jìn)油時活塞運動速度。</p><p><b>　　由式 ：</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　則活塞直徑： </b></p><

16、p>　　參考表2.5及表2.6，得d 0.71D =77mm，圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值得 D=110mm， d=80mm。</p><p>　　由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為:</p><p>　　根據(jù)計算出的液壓缸的尺寸，可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如表2.7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖2所示。</p><p>　　表2.7液壓缸在各

17、階段的壓力、流量和功率值</p><p>　　注：（1） Δp為液壓缸差動連接時，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取Δp=0.5MPa。</p><p>　?。?） 快退時，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為p1，無桿腔回油，壓力為p2。</p><p>　　3. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.1 選擇基本回路</p>&l

18、t;p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　(1) 選擇調(diào)速回路 由圖3-1可知，這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，銑床運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。為防止銑削完工件時負(fù)載突然消失引起運動部件前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　(2) 選擇油源形式 從工

19、況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmax/qmin=0.4/(1.58×10-2)25；其相應(yīng)的時間之比(t1+t3)/t2=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。考慮

20、到前者流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時向液壓缸供油實現(xiàn)快速運動，最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案，如圖2a所示。</p><p>　　(3) 選擇快速運動和換向回路 本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運動回路實現(xiàn)快速運動?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時回油路流量較大，故選用換向時間可調(diào)的電液換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位五通電液換向閥，如圖2b所示。<

21、;/p><p>　　(4) 選擇速度換接回路 由于本系統(tǒng)滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，速度變化大（1/2=4.5/0.145），為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路，如圖2c所示。</p><p>　　(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，低壓大

22、流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。</p><p>　　3.2 組成液壓系統(tǒng)</p><p>　　將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決銑床工作臺工進(jìn)時進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥6。為了避免機(jī)床停止工作時回路中的油液流回油箱

23、，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響銑床工作臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13。圖中增設(shè)了一個壓力繼電器14。當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。</p><p>　　4.計算和選擇液壓件及驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　1．確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率</p><p>　　(1) 計算液壓泵的最大工作壓力</p>&

24、lt;p>　　小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時都向液壓缸供油，由表2.7可知，液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，最大工作壓力為p1=3.86MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=0.6MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差pe=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力估算為 </p><p>　　大流量泵只在快進(jìn)和快退時向液壓缸供油，由表2.7可見，快退時液壓缸的工作壓力為p1=1.

25、41MPa，比快進(jìn)時大。考慮到快退時進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為 </p><p>　　(2) 計算液壓泵的流量</p><p>　　由表2.7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.4×10-3 m3/s ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個泵的總流量為 </p>&l

26、t;p>　　考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時的流量為1.58×10-5 m3/s =0.95L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為3.95L/min。</p><p>　　(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的

27、排量分別為6mL/r和33mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時，其理論流量分別為5.6 L/min和31L/min，若取液壓泵容積效率ηv=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為</p><p>　　由于液壓缸在快退時輸入功率最大，若取液壓泵總效率ηp=0.8，這時液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)功率為</p><p>　　根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L—6型電動機(jī)，其額定功率為

28、1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這段時間的設(shè)計，意識到自己對所學(xué)知識有很多盲點和漏洞，知識和實踐的差距，所以說通過這次設(shè)計我深刻的認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。 在這個過程中，遇到了一些困難，但是通過和同學(xué)的討論和對資料查找都一一克服了，同時隨著問題的解決，對于液壓的認(rèn)識有了進(jìn)一步的

29、了解，同時也感到液壓系統(tǒng)在生活中的重要性。</p><p>　　本次設(shè)計不但涉及了液壓傳動的大部分知識，還有就是CAD作圖和word文檔的處理。這使我們更好的將課本上的知識與實際結(jié)合起來，綜合利用，特別是收集資料和信息的能力。在設(shè)計過程中難免會遇到很多問題，首先問題源于我們對液壓知識的孤陋寡聞；其次就是在時間上的利用，面對與即將來臨的考試，心中總覺得時間有時過的太快，在設(shè)計的過程中沒能一心一意的去投入，總想抽取時