動力滑臺的液壓控制

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1、 《液壓與氣壓課程設(shè)計(jì)》報告 題 目 動力滑臺的液壓控制 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 機(jī)制1011 姓 名 石立志 學(xué) 號 2010116158 2013年 9 月 15 日 目錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工況分析………………………………………1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2 工況分析 1.3 負(fù)載分析 1.4 運(yùn)動時間 1.5液壓缸在各階段的負(fù)載和推力 第二章 確定系統(tǒng)的主要參數(shù)………………………………………4 2.1

2、初液壓缸工作壓力 2.2 計(jì)算液壓缸的尺寸 2.3液壓在各個階段的壓力.流量和功率值 第三章 擬定系統(tǒng)原理圖……………………………………………6 3.1系統(tǒng)原理圖 3.2電磁閥動作表 3.3 液壓缸工況圖 第四章 計(jì)算和選擇液壓器件………………………………………8 4.1 確定液壓缸的型號及電動機(jī)功率 4.2確定其它元件及輔件 第五章 小結(jié)及參考文獻(xiàn)……………………………………………10 5.1 小結(jié) 5.2 參考文獻(xiàn) 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工況分析 1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)單面多軸鉆孔組合機(jī)床，動力滑臺的工作循環(huán)是：快進(jìn)——工進(jìn)——快退——停止。

3、液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)要求如下，軸向切削力為24000N；滑臺移動部件總質(zhì)量為510kg；加、減速時間為0.2s；采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1，；快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)行程為100mm，快進(jìn)與快退速度相等，均為 3.5m／min，工進(jìn)速度為 30～40mm／min。工作時要求運(yùn)動平穩(wěn)，且可隨時停止運(yùn)動。試設(shè)計(jì)動力滑臺的液壓系統(tǒng)。 1，工作循環(huán)圖 2，速度循環(huán)圖 3,負(fù)載循環(huán)圖 1.3 負(fù)載分析 （1）工作負(fù)載 即軸向切削力FL=24000 N (2)摩擦負(fù)載

4、 1，靜摩擦力 Ffs=UsG=0.2Ｘ510Ｘ10=1020 N 2，動摩擦力 Fld=UdG=0.1X510X10=510 N (3)慣性負(fù)載 Fa=ma=510X3.5/12=149 N 1.4 運(yùn)動時間 快進(jìn) L1/v1 = 3.4 s 工進(jìn) L2/v2 = 171.4 s 快退 （L1+L2）/v3= 5.1 s 1.2 運(yùn)動分析 工作循環(huán)為快進(jìn) 工進(jìn) 快退 F V S S 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 1.5液壓缸在各階段的負(fù)載和推力 因?yàn)橐簤焊资芰€有密封阻力一般用

5、機(jī)械效率來表示，所以設(shè)液壓缸的機(jī)械效率n=0.9得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所列 表1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力 工 況 負(fù)載組成 液壓缸負(fù)載F/N 液壓缸推力F=F/n/N 啟 動 F= 1020 1133.33 加 速 F= +Fa 659 732.22 快 進(jìn) F= 510 566.66 工 進(jìn) F= + FL 24510 27233.33 反向啟動 F= 1020 1133.33 加 速 F=+Fa 659 732.22 快

6、 退 F= 510 566.66 根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動時間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-t和速度循環(huán)圖V=t，如上圖所示。 第二章 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 2.1 初液壓缸工作壓力 所設(shè)計(jì)的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大，其他工況負(fù)載都不太高，參考表4.2，初選液壓缸的工作壓力P1=4Mpa 表4.2按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 2.2 計(jì)算液壓缸

7、的尺寸 鑒于動力滑臺快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選單桿式差動液壓缸（），快進(jìn)時液壓缸差動連接. 工進(jìn)時為防止孔鉆通時突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，查表選背壓力P2=0.5Mpa 由P1A1-P2A2=F/n得： A1= = =80.7X10-4 M2 F n（P1-P2/2） 27233.33 0.9X（4-0.5/2）X106 D= = = 0.102 m =102 mm 4A1 π

8、 4x80.7x10-4 3.14 即活塞直徑： 圓整查表得： D = 100 mm 由A1=2A2 得：d =70.7 mm 查表取d =70 mm 由此可求得液壓缸的實(shí)際有效面積： A1=3.14X502X10-6=78.5X10-4 m2 A2=3.14X352x10-6=40.0X10-4 m2 2.3液壓在各個階段的壓力.流量和功率值 工況 計(jì)算公式 負(fù)載 F（N） 回油腔 壓力p/MP 流入流量qx10/m/s 進(jìn)油腔壓力p1/MP 輸入功率P/kw 快進(jìn)（差動）啟動 P1=F0/(A1-A2) 113

9、3.33 0.29 — 0.29 — 加速 732.22 0.19 — 0.19 — 恒速 566.66 0.14 0.2245 0.14 0.073 工進(jìn) 27233.33 0.5 0.0045 3.75 0.0166 快退啟動 P2=F0/A2 1133.33 0 — 0.48 — 加速 732.22 0 — 0.38 — 恒速 566.66 0 0.23 0.34 0.079 注;液壓缸差動連接的壓力損失不計(jì) 第三章 擬定系統(tǒng)原理圖 1DT 2DT 3DT 3.1系統(tǒng)原理

10、圖如下 3.2 電磁閥動作表 1DT 2DT 3DT 快進(jìn) + - - 工進(jìn) + - + 快退 - + + 停止 - - - 1． 快進(jìn)：快進(jìn)如圖所示，按下啟動按鈕，電磁鐵1DT通電，由泵輸出地壓力油經(jīng)三位五通換向閥的左側(cè)，這時的主油路為： 進(jìn)油路：泵 →三位四通換向閥（1DT得電）→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→二位三通換向閥→單向閥6→液壓缸左腔。 2． 工進(jìn)：減速終了時，擋塊還是壓下，使3DT通電，這時油必須經(jīng)調(diào)速閥才能會油箱，故

11、進(jìn)給量大小由調(diào)速閥調(diào)節(jié)，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 三位四通換向閥（1DT得電）→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→二位三通換向閥→調(diào)速閥→油箱。 3． 快退：滑臺工進(jìn)結(jié)束后，使電磁鐵1DT斷電，2DT通電，這時三位四通換向閥接通右位，系統(tǒng)其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 三位四通換向閥→單向閥→二位三通換向閥→液壓缸右腔。 回油路：液壓缸左腔→→三位四通換向閥→油箱。 t/s p/MPa q/（m.s） t/s P/kw t/s 3.3 液壓缸的工況圖 第四章 計(jì)算和選擇液壓器件 4.1 確定液壓缸的型號及電動機(jī)功率 本

12、設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可 （1） 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力：液壓缸整個工作循環(huán)中最大工作壓力為3.75Mpa，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其總壓力損失為0.4Mpa。所以液壓泵的工作壓力為; Pp=(3.75+0.4)Mpa=4.15Mpa （2） 計(jì)算最大流量：在整個工作循環(huán)過程中，液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快退工作階段，為13.8 L/min，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為： qP=13.8X1.1L/min=15.18L/min (

13、3)葉片泵的選擇：根據(jù)泵的最大工作壓力和最大流量查表選擇：YB1—16型葉片泵 （4）電動機(jī)的選擇：由于液壓缸在快退時輸入功率最大，取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)所需的功率為：0.079/0.75=0.105KW 通過查表選擇電動機(jī)型號：Y132M1-6型電動機(jī)。 4.2確定其它元件及輔件 （1） 確定油管 在選定了液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動階段的運(yùn)動速度、時間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)差別不大，根據(jù)表中2.3數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：D=13.2mm，取標(biāo)準(zhǔn)值15mm；d=11.5mm取標(biāo)準(zhǔn)

14、值12mm。 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用外徑15mm，內(nèi)徑12mm的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。 （2）油箱的設(shè)計(jì) 油箱的主要用途是貯存油液，同時也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對油箱的容積進(jìn)行校核。 油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938—1999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時，求得其容積為V=7X16

15、=112L。按JB/T7938—1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=160L。 (3) 確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表6所列。 表6 液壓元件規(guī)格及型號 序號 元件名稱 通過的最大流量q/L/min 規(guī)格 型號 額定流量qn/L/min 額定壓力Pn/MPa 額定壓降?Pn/MPa 1 單稈式活塞缸 - HSG-01 20 9 - 2 二位三通電磁換向閥 20 DN4-15mm 15 7 < 0.5 3 調(diào)速閥 10 AXQF—E10B 6 7 —

16、4 單向閥 25 AF3-Ea10B 23 6.5 0.2 5 三位四通換電磁向閥 20 DG03-2C 20 7 — 6 溢流閥 20 YF3-10L 25 6.3 < 0.02 7 葉片泵 16 YB1—16 13 6.3 < 0.02 8 濾油器 30 XU—6380-J 63 — < 0.02 9 油箱 - BEX-160 - - - *注：此為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為960r/min時的流量。 第五章 小結(jié)及參考文獻(xiàn) 5.1，小結(jié) 通過對本課程設(shè)計(jì)我獲益匪淺，剛開始真的不知道從哪里動手因?yàn)橐郧皩W(xué)

17、過的知識也忘得差不多了。通過查資料才有了大致的思路，但要用到的知識還是挺多的像液壓基本回路，快進(jìn)與工進(jìn)速度換接回路等。這些東西我真的忘了，這次逼著我再次找到以前的書慢慢的復(fù)習(xí)，幸好之前學(xué)的還好很快就回想起來. 但是自己很少獨(dú)立設(shè)計(jì)過，當(dāng)要自己獨(dú)立設(shè)計(jì)是還是花了很多時間，沒有我之前想象中的那么簡單。 另外一個感觸最深的是Word的應(yīng)用，說實(shí)話這個之前我也花時間學(xué)習(xí)過，但到編輯圖表和畫圖時真的忘了。就拿其中的畫圖來說吧，在這設(shè)計(jì)中我畫了液壓與氣壓傳動圖。當(dāng)開始畫時這些圖形都是一些零散的，移動一下就亂了，通過網(wǎng)上查找才知道用組合命令就把所有的組合在

18、一起從而形成一個整體。還有如何在這些圖形旁邊添加文字，后來才知道要用到文本框等等！總之這次Word我算是更加的了解，以后在遇到這些問題應(yīng)該是小菜一碟了。 最后這次課程設(shè)計(jì)我感觸最深的是以后再學(xué)習(xí)東西時不能只光學(xué)習(xí)一些理論知識，要帶著某個項(xiàng)目或者課題來學(xué)習(xí)。這樣學(xué)習(xí)的知識記得更牢固也更能體會到其中的樂趣。 5.2，參考文獻(xiàn) [1]左健民.液壓與氣壓傳動.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [2]章宏甲.液壓與氣壓傳動.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [3]許福玲. 液壓與氣壓傳動. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001. [4]液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.