雙面銑床液壓系統(tǒng)設計

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確定液壓泵的工作壓力和流量計算135.8 控制閥的選擇135.9 確定油箱直徑14第6章 液壓系統(tǒng)的性能驗算156.1 液壓系統(tǒng)的效率156.2 液壓系統(tǒng)的溫升15結 論16參考文獻17致謝18第1章 緒論1.1 課題背景1.1.1 課題來源本課題來源于指導老師指定眾多課題之一1.1.2 課題的研究的背景和意義目前，隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展及市場需求個性化與多樣化，世界各國都把機械制造技術的研究和開發(fā)作為國家的關鍵技術進行優(yōu)先發(fā)展，將其他學科的高技術成果引入機械制造業(yè)中。 因此機械制造業(yè)的內涵與水平已今非昔比，它是基于先進制造技術的現(xiàn)代制造產業(yè)?？v觀現(xiàn)代機械制造技術的新發(fā)展，其重要特征主要體現(xiàn)在它的綠色制造、計算機集成制造、柔性制造、虛擬制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和網(wǎng)絡制造等方面。 近年來，我國的工程機械取得了蓬勃的發(fā)展，其中，液壓傳動技術起到了至關重要的作用。而且，隨著液壓傳動技術的快速發(fā)展和廣泛應用，它已成為農業(yè)機械、工程建筑機械等行業(yè)不可缺少的重要技術。 然而，盡管液壓技術在機械能與壓力能的轉換方而，已取得很大進展，但它在能量損失和傳動效率上仍然存在著問題。因為，在液壓系統(tǒng)中，隨著油液的流動，有相當多的液體能量損失掉，這種能量損失不僅體現(xiàn)在油液流動過程中的內摩擦損失上，還反映在系統(tǒng)的容積損失上，使系統(tǒng)能量利用率降低，傳動效率無法提高。高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加，使性能達小到理想的狀況，給液壓技術的進一步發(fā)展帶來障。因此，探索和研究高效液壓傳動技術，提高其綜合性能就成為了液壓技術領域研究的重點之一。1.2 概述1.2.1 設計的目的液壓傳動系統(tǒng)設計是本設計的一個綜合實踐性教學環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的； 1.鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題能力； 2.正確合理地確定執(zhí)行機構，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 3.熟悉并會運用有關的國家標準、部頒標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。對學生在計算、制圖、運用設計資料以及經驗估算、考慮技術決策、CAD技術等方面的基本技能進行一次訓練，以提高這些技能的水平。1.2.2 設計的要求1.設計時必須從實際出發(fā)，綜合考慮實用性、經濟性、先進性及操作維修方便。如果可以用簡單的回路實現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過分強調先進性。并非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經濟；2.獨立完成設計。設計時可以收集、參考同類機械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡單地抄襲；3.在設計的過程中，要隨時復習液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案；4.液壓傳動設計的題目均為中等復雜程度液壓設備的液壓傳動裝置設計。具體題目由指導老師分配第2章 工況分析2.1 工作負載計算液壓缸工作負載，動、靜摩擦因數(shù)為、。2.2 摩擦阻力 2.3 慣性負載查液壓缸的機械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負載情況，如下表2-1：表2-1液壓缸各階段的負載情況表工況負載計算公式液壓缸負載液壓缸推力/N啟動11001222.22加速1390.981545.53快進550611.11工進3960.464400.51快退550611.11第3章 繪制負載圖、速度圖根據(jù)工況負載和以知速度和及行程S，可繪制負載圖和速度圖，如下圖所示：圖3-1負載循環(huán)圖圖3-2速度循環(huán)圖3.1 初步確定液壓缸的參數(shù)查各類液壓設備常用工作壓力初選，3.2 計算液壓缸的尺寸選用差動液壓缸，無桿腔與有桿腔的有效面積為；回油路上有背壓閥或調壓閥，取背壓;回油管路壓力損失。按JB218377取標準值 D=70mm活塞桿的直徑為： 取標準值 d=50mm由此求得液壓缸的實際有效工作面積3.3 液壓缸工況表3-2液壓缸各工作循環(huán)的負載、壓力、流量和功率數(shù)值表工況負載回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率計算公式快進啟動1222.2212.7加速1545.5321.27恒速611.1111.564.330.08工進4400.51826.51.960.120.086快退啟動1222.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914.50.119圖2-1工況圖第4章 擬定液壓原理圖4.1 選擇液壓基本回路該系統(tǒng)由定位夾緊和滑臺加工兩部分構成，可完成定位-夾緊-快進-工進-死擋鐵停留-快退-松緊，拔銷-原位停留的自動工作循其元件動作循環(huán)如圖4-1表4-1雙面銑床液壓系統(tǒng)動作元件動作順序 從工況圖可知：該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，如圖a所示。銑床加工有順銼和逆銼之分，宜采用出口節(jié)流調速，具有承受負切削的能力，如圖b所示。考慮到工作進給時負載大、速度低，而快進、快退行程中負載小、速度快，所以采用由換向閥聯(lián)通的差動快速回路，如圖c所示。根據(jù)一般專用銑床的要求不高，采用電磁閥的快慢換接回路，其特點是結構簡單。選用簡便的電氣行程開關和擋鐵控制行程方式，如圖d所示。(a) (b)(c) (d)定位夾緊 當工件到位后壓下啟動按鈕，電磁鐵6DT得電，大流量泵3終止卸荷，大，小流量泵同時給系統(tǒng)供油，同時電磁鐵5DT得電，換向閥11左位進入系統(tǒng)，系統(tǒng)油路為:進油路 大流量泵3和小流量泵4單向閥6和7減壓閥9單向閥10換向閥11（左位）定位缸下腔；回油路 定位缸上腔換向閥11（左位）郵箱，定位缸伸出對被加工工件定位。定位結束后，回油壓力升高。當壓力升高到順序閥12的調定壓力時，打開順序閥12，I 夾緊缸夾緊，夾緊后回路壓力再次升高，當壓力升高到順序閥13的調定壓力時，打開順序閥13，II夾緊缸夾緊，其油路為：進油路 大流量泵3和小流量泵4單向閥6和7減壓閥9單向閥10換向閥11（左位，定位后壓力升高打開順序閥12)順序閥12夾緊缸I 下腔（夾緊后壓力繼續(xù)升高打開順序閥13）順序閥13夾緊缸 II 下腔；回油路 夾緊缸 I 和夾緊缸 II 上腔定位缸上腔換向閥11（左位）郵箱快進 工件被夾緊后，油路壓力進一步升高，當壓力達到壓力繼電器1YJ的調定壓力時，壓力繼電器1YJ發(fā)出信號，是1DT和3DT得電，換向閥15左位和換向閥14右位同時接入系統(tǒng)，進給缸實現(xiàn)快進,其油路為：進油路 液壓缸3和液壓泵4單向閥6和單向閥7換向閥15（左位）進給缸左腔：回油路 進給缸右腔換向閥15（左位）換向閥14（右位）進給缸左腔，進給缸構成差動連接回路，實現(xiàn)快進，刀具快速趨近工件。工進 當?shù)毒呖拷ぜr，滑臺壓下第一個行程開關1XK,使3DT和6DT失電，換向閥14和換向閥15復位，使大流量泵卸荷，進給缸實現(xiàn)工進，其油路為：進油路 小流量泵4單向閥7換向閥15（左位）進給缸左腔；回油路 進給缸右腔換向閥15（左位）調速閥17單向閥18油箱。由調速閥17和單向閥18構成出油口節(jié)流調速回路，使進給缸進給速度平穩(wěn)，進給缸的進給速度由調速閥17調節(jié)。同時由于大流量泵卸荷，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，從而減少功率損失。死擋鐵停留 當進給缸工進到位碰到死擋鐵時，壓下第二個行程開關2XK，若有延時繼電器，則在延時期間進給缸停留不動，這時液壓泵4的壓力油全部在高壓下經溢流閥8回油箱。顯然，該停留時間不能太長，否則能量損失過大，并導致系統(tǒng)過熱。4.2 組成系統(tǒng)圖設計液壓系統(tǒng)圖4-1圖4-1液壓系統(tǒng)原理圖第5章 選擇液壓元件5.1 液壓傳動系統(tǒng)液壓元件的選擇，主要是計算它們的主要參數(shù)（如壓力和流量）來確定。一般先計算工作負載，再根據(jù)工作負載和工作要求的速度計算液壓缸的注意啊尺寸、工作壓力和流量或液壓馬達的排量，然后計算液壓泵的壓力，流量和液壓系統(tǒng)性能的驗算。確定了各個液壓元件之后，要對液壓系統(tǒng)進行驗算。驗算內容一般包括系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫度、運動平穩(wěn)性和泄露量等。5.2 液壓裝置的結構設計，繪制工作圖及編譯技術文件根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖繪制正式工作圖。正式工作圖包括1.液壓泵的型號、壓力、流量、轉速以及變量泵的調節(jié)范圍。執(zhí)行元件的運轉速度，輸出的最大轉矩或推力、工作壓力以及工作行程等。2.所有執(zhí)行元件及輔助設備的型號及性能參數(shù)。3.管路元件的規(guī)格與型號。4.在繪制時，各元件的方向和位置，盡量與實際裝配時一致。5.設計該機床的液壓傳動系統(tǒng)5.3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇對液壓系統(tǒng)進行分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負載的變化規(guī)律。這是滿足設備規(guī)定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統(tǒng)承受的負載可由設備的規(guī)格規(guī)定，由樣機通過實驗測定。也可以有理論分析確定。當用理論分析確定系統(tǒng)的實際負載時，必須仔細考慮它所有的組成項目，例如工作負載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負載和阻力負載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪制成圖，同樣地，液壓執(zhí)行元件在各動作階段內的運動速度也須相應地繪制成圖，設計簡單的液壓系統(tǒng)時，這兩種圖可以省略不畫。5.4 確定系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設備類型、載荷大小、結構要求和技術水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，則省材料，機構緊湊，重量輕，是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向；但要注意泄露、噪音控制和可靠性問題的妥善處理。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)負載來選取，也可根據(jù)設備類型選取。5.5 執(zhí)行元件控制方案擬定根據(jù)已訂的液壓執(zhí)行元件、速度圖或動作線路圖，選擇適當?shù)膲毫刂?、方向控制、速度換接、差動連接回路，以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的方向、出力及速度的控制。需要無級調速或無級變速時，可選擇的方案。有級變速比無級調速使用方便，適用于速度控制精度低，但要求速度能夠預置，以及在動作循環(huán)過程中有多重速度自動變換的場合。具體參見基本回路一章內容。完成上述的選擇，所需液壓泵的類型就基本確定了。5.6 確定執(zhí)行元件的主要參數(shù)根據(jù)液壓系統(tǒng)載荷圖和已確定的系統(tǒng)工作壓力，計算出液壓缸內徑、活塞桿直徑，柱塞缸的柱塞直徑、柱塞桿直徑；根據(jù)液壓缸缸徑內徑、活塞桿直徑、活塞桿直徑及行程的國家標準系列，確定主要參數(shù)。如采用液壓馬達，還需計算出液壓馬達的排量。5.7 確定液壓泵的工作壓力和流量計算進油路的壓力損失取，回路泄露系數(shù)取，則液壓泵的最高工作壓力和流量為：根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)查泵的產品目錄，選用型定量葉片泵。5.8 控制閥的選擇根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實際流量，選取各元件的規(guī)格，如表5-1所示。表5-1各元件的規(guī)格表序號元件名稱最大通流量/（L/min）型號規(guī)格1 定量葉片泵2溢流閥Y10B 3三位四通電磁閥34D10B4單向調速閥QI10B5二位三通電磁閥23D10B6單向閥I10B7過濾器XUB5.9 確定油箱直徑 進出液壓缸無桿腔的流量，在快退和差動工況時為所以管道流量按計算。取壓油管流速，取內徑為的管道。吸油管的流速，通過流量為，則，取內徑為管道。確定管道尺寸應與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。第6章 液壓系統(tǒng)的性能驗算6.1 液壓系統(tǒng)的效率（經計算，） 取泵的效率，液壓缸的機械效率，回路效率為：當工進速度為時，當工進速度為時，6.2 液壓系統(tǒng)的溫升（只驗算系統(tǒng)在工進時的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為： 工進時系統(tǒng)的效率，系統(tǒng)發(fā)熱量為： 取散熱系數(shù)，油箱散熱面積時，計算出油液溫升的近似值：，固合理。結 論目前我國液壓技術缺少技術交流，液壓產品大部分都是用國外的液壓技術加工回來的，所以發(fā)展國產液壓技術振興國產液壓系統(tǒng)技術。不管人們有沒有意識到，科學技術已經深深的影響著我們的日常生活，在經濟社會發(fā)展扮演著不可或缺的角色?？茖W技術在一定程度上也改變著我們的生活方式，改變著我們的文化。正是因為科學技術具有如此的重要性，我們的國家領導人也在多種場合提出大力發(fā)展科學技術。我國在改革開放以后取得了很大地進步，步入了科技強國之林。但是，我們還應該認識到，我國很多技術都受限于發(fā)達國家。所以，我們應該奮起直追，迎頭趕上。作為當前社會的一員，我們不僅應該認識到科技的重要性，還應該努力學習科學技術，用科學技術來武裝我們的頭腦，具有獻身科學的勇氣和決心，具有用科學技術來發(fā)展全人類的博大胸懷。更重要地是，我們還應當教育我們的后代，要熱愛科學，尊重科學！參考文獻1 丁樹模，陶偉明等. 液壓傳動. 機械工業(yè)出版社,2005.6: 8252 左健友，等. 液壓與氣壓傳動. 機械工業(yè)出版社,2002.3: 17353 張宏友，等. 液壓與氣動技術. 大連理工大學出版社,2004.6: 47514 楊培元、朱福元等. 液壓系統(tǒng)設計簡明手. 機械工業(yè)出版社,2007: 16215 張利平，等. 液壓傳動設計指南. 化學工業(yè)出版社,2008.9: 55636 游有鵬，等. 液壓與氣壓傳動. 科學出版社,2001.1: 1425致謝在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導老師張寶海老師，他對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過我的各位老師表示最忠心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學和朋友，在我寫論文的過程中給予了我很多相關素材，還在論文的撰寫和排版的過程中提供熱情的幫助。