液壓與氣壓傳動課程設計四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統(tǒng)設計

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1、 液壓與氣壓傳動 課程設計專用紙 機制專業(yè)0704班 機電工程系液壓與氣壓傳動課程設計題 目： 四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統(tǒng)設計 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 班 級： XXXXXX 姓 名： X X 學 號： XXXXXXX 指導教師： XXX XXX 2011.6.25目錄一、分析負載31.1外負載31.2慣性負載31.3阻力負載3二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)42.1確定執(zhí)行元件主要參數(shù)4三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖53.1設計液壓系統(tǒng)方案5設計內(nèi)容6設計說明及計算過程6備注63.2選擇基本回路63.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)8四、選擇液壓元件104.1液壓泵104.2閥類元件及

2、輔助元件114.3油管124.4油箱12五、驗算液壓系統(tǒng)性能135.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值135.2驗算油液溫升15設計小結16參考文獻16感想16液壓與氣壓傳動課程設計任務書一、主要任務與目標任務：四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統(tǒng)設計 鉆孔動力部件質量m=200kg，液壓缸的機械效率w=0.9，鉆削力Fe=16000N，工作循環(huán)為：快進工進死擋鐵停留快退原位停止。行程長度為1500mm，其中，工進長度為50mm，快進、快退速度為75mm/s,工進速度為1.67mm/s。導軌為矩形，啟動、制動時間為0.5s.要求快進轉工進平穩(wěn)可靠，工作臺能在任意位置停住。目標：通過本題目的課程設計

3、，使學生對所學的液壓與氣壓傳動課程知識有一個全面深刻的認識，熟悉液壓系統(tǒng)設計的基本方法和過程；提高學生的動手能力和工程實踐能力。二、主要內(nèi)容（1）熟悉設計任務，明確設計及目標。（2）根據(jù)設計要求和已學過的設計流程，擬定系統(tǒng)工作原理圖。（3）計算各元件的參數(shù)并驗算。（4）元件選型。（5）編制文件，繪制速度、負載圖譜。三、工作量要求完成規(guī)定的任務，總字數(shù)30004000字。四、時間要求本課程設計于2010-6-15前完成設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 一、分析負載 1.1外負載 由已知可得鉆削力Fg=30468N 1.2慣性負載 機床工作部件總質量m=980kg 導軌為矩形，啟動、制動時間為t=0

4、.2s 快進、快退速度為0.1m/s 1.3阻力負載 查表8-2得 靜摩擦阻力為動摩擦阻力為液壓缸在個工作階段的負載 如表6-1 已知 w=0.9工況計算公式外負載（F1)工作負載F=F1/w啟動F1=Ffs19602178加速F1=Ffd+Fm14701633快進F1=Ffd9801089工進F1=Ffd+Fg3144834942反向啟動F1=Ffs19602178反向加速F1=Ffd+Fm14701633后退F1=Ffd9801089已知快進、快退的速度 為100mm/s,工進速度為0.88mm/s，工進長度50mm 行程150mm。由已知條件和上表數(shù)值繪制速度圖、負載圖如下圖（圖6-1,

5、圖6-2）設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù) 負載圖6-1 速度圖6-2 2.1確定執(zhí)行元件主要參數(shù) 由表6-1可知機床最大負載 查表8-7 8-8得液壓系統(tǒng)取工作壓力 d=0.707D =/=2查表8-3得液壓缸回油路背壓d=0.707D=0.0707m 圓整D=0.1m d=0.07mD為缸筒直徑d為活塞桿直徑，A1為無桿腔的工作面積，A2為有桿腔的工作面積設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖由此求的液壓缸兩腔的實際有效面積為經(jīng)驗算，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。 3.1設計液壓系統(tǒng)方案 根據(jù)D d 估算壓力、流量、功率 如表6-

6、2工況負載F/N回油腔壓力P2/Mpa進油腔壓力P1/Mpa輸入油量q10-3/m3s-1輸出功率P/kw計算公式快進（差動）啟動326700.852P1=(F+A2P)/(A1-A2)q=（A1-A2)v1P=p1q加速2513P1+P（P=0.3Mpa）0.656恒速21780.560.28850.162工進199560.62.800.0130.0332P1=(F+P2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退啟動326700.825P1=(F+P2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速25130.61.61恒速21781.520.30030.457在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，快進加快退的時間

7、t1，工進所需的時間t2分別為設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖， 因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度來看 應采用兩個適宜的液壓泵自動兩級并聯(lián)供油的油源方案。如圖下圖6-3 圖6-3 3.2選擇基本回路 由于不存在負載對系統(tǒng)做功的工況也不存在負載制動過程，故不需要設置平衡及制動回路。但必須有快速運動、換向、速度換接以及調(diào)壓、卸荷等回路。 3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺在任意位置停止，液壓缸差動連接采用滑閥機能為 Y 型的三位五通電磁換向閥。（如下圖6-4） 3.2.2選擇工作進給油路 為了實現(xiàn)工進時液壓缸回油腔油液能經(jīng)換向閥左位流回油箱；快進時液壓缸回

8、油腔油液能經(jīng)換向閥左位流入油腔以及防止高壓油液倒流。在回油路上設置一只液控順序閥一只單向閥。（如下圖6-5）設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-4 圖6-5 3.2.3確定快進轉工進方案 為了使快進平穩(wěn)的轉換為工進，采用行程換向閥使快進轉工進（如圖6-6）設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-6 3.2.4選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有溢流閥（見圖6-3），調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓問題已在油源中解決，無需另外設置調(diào)壓回路。 在圖6-3所示的雙液壓泵自動兩級供油的油源中設有卸荷閥，當滑臺工進和停止時，低壓、大流量

9、液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進在整個循環(huán)周期占了絕大部分時間，且高壓、小流量液壓泵的功率較小，故可以認為卸荷問題已基本解決，就不需要在設置卸荷回路。 3.3將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng) 把上面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一張下圖6-7所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖6-7設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 四、選擇液壓元件 4.1液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大壓力為2.54Mpa，如果進油路上的壓力損失為0.8Mpa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力0.5Mpa，則小油量液壓泵的最大工作壓力

10、應為大流量液壓泵在快進、快退運動時才才向液壓缸輸油，由表6-2可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進時大，如取進油路上的壓力損失為0.5Mpa，則大流量液壓泵的最高工作壓力為由表6-2可知，兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為17.31L/min，因系統(tǒng)較簡單，取泄漏系數(shù)KL=1.1,則兩個液壓泵的實際流量應為由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進時輸入液壓缸的流量為0.78L/min，由小流量液壓泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應為3.78L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R12-6/19型雙葉片液壓泵其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6ml/r

11、和19ml/r,當液壓泵的轉速np=940r/min時該液壓泵的理論流量為23.5L/min，若取液壓泵的容積效率，則液壓泵的實際輸出流量為 =(6+19)9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為2.02Mpa、流量為21.2L/min。按表8-13去液壓泵的總效率p=0.75，則液壓泵的電動機所需的功率為設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 四、選擇液壓元件根據(jù)此數(shù)據(jù)值查閱電機產(chǎn)品樣本選取Y100L-6型電動機，其額定功率Pn=0.95KW，額定轉速nn=940r/min。4.2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥

12、類元件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際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表6-3,表中序號與圖6-7的元件標號相同。編號元件名稱估計通過流量L/min額定流量L/min額定壓力Mpa額定壓降Mpa型號規(guī)格1、2雙聯(lián)葉片泵 （5.1+16.1）17.5PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通電磁閥6080160.535DYF3Y-E10B12溢流閥506316-YF3-E10B7a 7b7c行程閥調(diào)速閥單向閥500.560 630.0750 631616160.5-0.2AXQF-E10B單向行程調(diào)速閥3液控順序閥563160.3XF3-E10B4液控

13、順序閥2563160.3XF3-E10B5背壓閥0.36316-YF3-E10B10、11、6單向閥2563160.2AF3-Ea10BQmax=80L/min8壓力繼電器-10-HED1KA/1013濾油器3060-P1+P+Pe=3.14+0.5()2+0.5+0.5Mpa=4.14Mpa5.1.3快退快退時，油液在進路上通過單向閥11的流量為16.1L/min，通過換向閥9的流量為21.2L/min；油液在回油路上通過單向閥7b、換向閥9和單向閥14的流量都是41.57L/min。因此進油路上的總壓降為此值較小所以液壓泵驅動電機的功率足夠的?；赜吐飞峡倝航禐?0.31Mpa此值與表6-2

14、中的估值相近，故不必重算。所以，快退時液壓泵的工作壓降PP為 設計內(nèi)容設計說明及計算過程備注 五、驗算液壓系統(tǒng)性能因此大流量液壓泵卸荷的順序閥5的調(diào)壓應大于1.688Mpa。5.2驗算油液溫升工進在整個工作循環(huán)過程中所占時間比例達95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油溫升可按工況工進來計算。工進時液壓缸的有效功率為這時大流量液壓泵經(jīng)順序閥3卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油。大液壓泵通過順序閥3的流量為q2=16.1L/min，由表6-3查的該閥在額定流量qn=63L/min時的壓力損失Pn=0.3Mpa，故此閥在工進的壓力損失P=Pn=（)2=0.3（）2Mpa=0.020Mpa小液壓泵工進時的工作壓力PP1

15、=4.14Mpa。流量q1=5.1L/min，所以兩個液壓泵的總輸出功率為Mpa=0.4693KW由式（8-21）算得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為P=PP-Pe=（0.4693-0.033）KW=0.4363KW按式（8-26）可算得郵箱的算熱面積為1.92m2由表8-18查的郵箱的散熱系數(shù)K=9W/(m2)，則按式（8-24）求出油液溫升為t=103=25.24由表8-19知，此溫升值沒有超出范圍，故該系統(tǒng)不必設置冷卻器。 設計小結該四軸臥式鉆孔專用機床的液壓系統(tǒng)是實現(xiàn)機床的“快進工進死擋鐵停留快退原位停止”，所以在設計該液壓系統(tǒng)時應確保液壓系統(tǒng)傳動的準確性，合理選取各執(zhí)行原件和控制原件，以保證機床

16、對工件的精確加工。同時對液壓傳動系統(tǒng)有更深刻認識和了解，統(tǒng)原理圖的繪制過程中學會了用AutoCAD軟件制圖，也學會了熟練應用AutoCAD制圖軟件。提高我自己的動手能力。 參考文獻液壓與氣壓傳動技術 第二版 機械工業(yè)出版社2005（2009.6重印）液壓控制系統(tǒng) 第二版 機械工業(yè)出版社2000新編液壓工程手冊 北京理工大學出版社1998 感想通過本次對四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統(tǒng)的設計，使我對液壓傳動有了全面深刻的認識，并且將理論應用于實踐，巧妙的理論、實際相結合，使我的各項能力都有了全方面的提高。特別是我作為一名即將畢業(yè)的大三學生，通過此次的課程設計，對我以后的學習和工作都用很大的幫助。在本次的課程設計過程中，老師、同學都幫助著我，才能使我能順利完成本次設計。特別是要感謝我們的XX老師，作為我們的液壓傳動的代課老師，每堂課都繪聲繪色的講解著與液壓傳動有關的知識，使我們對液壓傳動全方面的認識和了解，同時也擴展了我們的視野和眼界，XX老師獨特的講課方式深受我們?nèi)嗤瑢W的喜歡，課堂氣氛十分活躍。XX老師的確是我們的良師益友，深受我們的尊敬和愛戴。在今后的學習和工作中我將努力學習、工作，用優(yōu)異的成績回報XX老師對我的希望！- 17 -