液壓課設(shè) 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計【行業(yè)特制】

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1、 目錄 1.液壓系統(tǒng)的原理和組成 2 1.1工作原理 2 1.2液壓系統(tǒng)的基本組成 2 1.3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 2 1.3.1選擇調(diào)速回路 2 1.3.2選擇換向回路 3 1.3.3選擇速度換接回路 3 1.3.4換選擇調(diào)壓和卸荷回路 3 1.3.5系統(tǒng)圖的組成和原理 3 2.設(shè)計要求 5 3.確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和液壓元件的選擇 5 3.1初選液壓缸工作壓力 5 3.2計算液壓缸主要尺寸 6 3.3其他液壓元件的選擇 7 3.3.1液壓閥及輔助元件的選擇 7 4.液壓系統(tǒng)的工況分析 7 5.液壓系統(tǒng)的性能驗算 8 6.設(shè)計總結(jié) 8 wen5

2、 湖南工業(yè)大學(xué) 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 2017 — 2018學(xué)年第一學(xué)期 機械工程學(xué)院 學(xué)院(系、部) 機械工程 專業(yè) 1503 班級 課程名稱: 液 壓 與 氣 壓 傳 動 設(shè)計題目: 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計 完成期限: 2017 年 12月 11 日 至 2017 年 12月 15 日 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 一、 設(shè)計要求與主要技術(shù)參數(shù) 1) 機床要求的工作循環(huán)是:要求實現(xiàn)

3、工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退等過程,最后自動停止;動力滑臺采用平導(dǎo)軌,往復(fù)運動的加速、減速時間為0.2s。 2)主要技術(shù)參數(shù) 運動部件總重力:G=29400N;切削力:FW=19600N;快進(jìn)、快退速度:v1=v3=6m/min;工進(jìn)速度:v2=20~120mm/ min;最大行程:l=400mm;靜摩擦系數(shù):fs=0.2;動摩擦系數(shù):fd=0.1。 3)機床自動化要求:要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合,實現(xiàn)自動循環(huán),速度換接無沖擊,且速度要穩(wěn)定,能承受一定量的反向負(fù)荷。 二、設(shè)計任務(wù) 1、按機床要求設(shè)計液壓系統(tǒng),繪出液壓系統(tǒng)圖; 2、確定滑臺液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù); 3、計算系統(tǒng)各參數(shù),列出電磁鐵動作

4、順序表; 4、選擇液壓元件型號,列出元件明細(xì)表; 5、驗算液壓系統(tǒng)性能; 6、設(shè)計說明書一份; 7、液壓系統(tǒng)原理圖一張; 1.液壓系統(tǒng)的原理和組成 1.1工作原理 (1)電動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)濾油器從郵箱中吸油,油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸,推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回郵箱。 (2)工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時,進(jìn)入液壓缸的油量增多,工作臺的移動速度增大;當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時,進(jìn)入液壓缸的油量減少,工作臺的移動速度減少。由此可見,速度是油量決定的。 1.2液壓系統(tǒng)的基

5、本組成 (1) 能源裝置——液壓泵。它將動力部分所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能,給 系統(tǒng)提供壓力油液。 (2) 執(zhí)行裝置——液壓機。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能,推動負(fù)載做功。 (3) 控制裝置——液壓閥。通過它們的控制調(diào)節(jié),使液流的壓力、流速和方 向得以改變,從而改變執(zhí)行 元件的力、速度和方向。 (4) 輔助裝置——郵箱、管路、儲能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等。 通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來,以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。 (5) 工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油,系統(tǒng)用它來傳遞能 量和信息。 1.3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 1.3.1選擇調(diào)速回路 這臺機床液壓系

6、統(tǒng)功率較小,滑臺運動速度低,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。為防止負(fù)載突變,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)。 1.3.2選擇換向回路 考慮到從工進(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,回路圖如下 1.3.3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,為減少速度換接時的液壓沖擊,選用行程閥控制換接回路,如圖下圖所示。 1.3.4換選擇調(diào)壓和卸荷回路 在這里我們采用最普通的卸荷回路,即與液壓泵并聯(lián)一個溢流閥做安全閥 1.3.5系統(tǒng)

7、圖的組成和原理 本系統(tǒng)由一下元件構(gòu)成1-液壓泵 2-溢流閥 3,11-單向閥 4-背壓閥 5-液控?fù)Q向閥 6-節(jié)流閥 7電磁換向閥 8-壓力繼電器 9-液壓缸 10-行程閥 組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖 1-液壓泵 2-溢流閥 3,11-單向閥 4-背壓閥 5-液控?fù)Q向閥 6-節(jié)流閥 7電磁換向閥 8-壓力繼電器 9-液壓缸 10-行程閥 快進(jìn):油液由變量泵經(jīng)單向閥3進(jìn)入液控?fù)Q向閥5,油液進(jìn)入液控?fù)Q向閥5的左位,再經(jīng)過電磁換向閥7,此時電磁換向閥7工作在左位(

8、電磁鐵2YA得電),油液經(jīng)電磁換向閥7的左位進(jìn)入活塞桿無桿腔,再經(jīng)回油路返回油箱。 工進(jìn):當(dāng)運動到一定位置時,行程開關(guān)壓下,行程閥工作在上位,液控?fù)Q向閥5工作在工作在右位,此時進(jìn)油路從單向閥11經(jīng)過 從而流到液壓泵無桿腔,回油路則經(jīng)過電磁換向閥7和節(jié)流閥6流回油箱,完成工進(jìn)的減速。 快退:電磁鐵1YA得電,油液由變量泵經(jīng)單向閥3和11進(jìn)入電磁換向閥7右位,進(jìn)入活塞桿有桿腔,再經(jīng)液控?fù)Q向閥5返回油箱(此時行程開關(guān)已放松,換向閥5工作在左位)。 停止:當(dāng)活塞快退至活塞桿最左端時,進(jìn)油路壓力急劇上升,此時溢流閥開啟溢流。 項目 1YA 2YA 行程開關(guān) 快進(jìn) - +

9、 - 工進(jìn) - + + 快退 + - +/- 工作循環(huán)過程:電磁鐵1YA失電,2YA得電,機床進(jìn)行快進(jìn),當(dāng)活塞上的擋塊碰到行程開關(guān)10時,開關(guān)10通過控制油路使液控?fù)Q向閥5工作在右位,油液流經(jīng)節(jié)流閥,此時為工進(jìn)。當(dāng)活塞到達(dá)活塞缸最右端時,然后進(jìn)油路油壓急劇上升,此時壓力繼電器使電磁鐵1YA得電,油液流向反轉(zhuǎn),活塞向左移動,當(dāng)活塞桿到達(dá)活塞最左端時,進(jìn)油路油壓急劇上升,當(dāng)壓力達(dá)到溢流閥預(yù)定壓力時,溢流閥開啟溢流。一個工作循環(huán)完成。 2.設(shè)計要求 (1) 機床要求的工作循環(huán)是:要求實現(xiàn)工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退等過程,最后自動停止;動力滑臺采用平導(dǎo)軌,往復(fù)運動的加速、減速時

10、間為0.2s。 (2)主要技術(shù)參數(shù) 運動部件總重力:G=29400N;切削力:FW=19600N;快進(jìn)、快退速度:v1=v3=6m/min;工進(jìn)速度:v2=20~120mm/ min;最大行程:l=400mm;靜摩擦系數(shù):fs=0.2;動摩擦系數(shù):fd=0.1。 (3)機床自動化要求:要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合,實現(xiàn)自動循環(huán),速度換接無沖擊,且速度要穩(wěn)定,能承受一定量的反向負(fù)荷。 3.確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和液壓元件的選擇 3.1初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大,在其它工況負(fù)載都不太高,參考表1和表2,初選液壓缸的工作壓力p1=3.5MPa。 表1按負(fù)載選擇工作壓力

11、 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 表2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機械類型 機床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 3.2計算液壓缸主要尺寸 首先需要考慮啟動時的負(fù)載,而此系統(tǒng)為動力滑臺啟動負(fù)載為摩擦阻力。

12、P=3.5Mpa f=Gfs= 5880N F=f+F W=27440N 考慮到其他的壓力損失我們?nèi)max=28300N, 則油缸有桿腔有效面積為A=F/P=0.00809m2 那么A1-A1=A=0.00809m2,由于活塞桿在受壓狀態(tài)下工作時,取d/D=0.5-0.7,在這里我們?nèi)?.6.即d/D=0.6,那么就有: Ai=0.25πdi2 D=0.1269m, d=0.0761m A1=0.012647m 2 A2=0.00455m2 根據(jù)流量連續(xù)性公式可以得到快退、快進(jìn)、工進(jìn)時的流量 q(快退)=v3A=0.000809m3/s=48.54L/min

13、 q(快進(jìn))=v1A1=0.0012647m3/s=75.882L/min 在這里我選取的工進(jìn)速度為60mm/min q(工進(jìn))=V4A1=7.584L/min A= Aq(工進(jìn))/q(快進(jìn))=0.0012647 m2=1264.7mm2 我們這里求得A是節(jié)流閥的通流面積 油管中油流速v等于3m/s且快退時可求出油管最小直徑 d=q(快退)/v=18.5472mm. 3.3其他液壓元件的選擇 3.3.1液壓閥及輔助元件的選擇 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3所列。本閥的額定壓力都高于3.5MPa, 表3液

14、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 型號 1 雙聯(lián)葉片泵 — PV2R12-6/33 2 溢流閥 5.1 Y—10B 3 單向閥 76 I—100B 4 背壓閥 <1 B—10B 5 液控?fù)Q向閥 76 XY—63B 6 節(jié)流閥 7.6

15、 LA-H20 7 電磁換向閥 76 35DY—100B 8 壓力繼電器 — PF—B8L 10 行程閥 49 22C—100BH 11 單向閥 76 I—100B 各元件間連接管道的規(guī)格,可根據(jù)元件接口處尺寸來決定,液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流最進(jìn)行計算:由于液壓泵具體選定之后液壓缸在幾個階段的進(jìn)、出流星已與原定數(shù)值不同,所以應(yīng)對液壓缸進(jìn)油和出油連接回路重新進(jìn)行計算,如表3所示。 4.液壓系統(tǒng)的工況分析 工作阻力:工作阻力為已知Fw=19600N=?摩擦阻力包括兩種:靜摩擦fa=5880N 動摩擦阻力fb=2940N 已知采用平

16、導(dǎo)軌,且靜摩擦系數(shù)fa=0.2,動摩擦系數(shù)fb=0.1正壓力29400N 運動階段 計算公式 總接卸負(fù)載 啟動 F=Fft/η= 6533N 加速 F=(Fm+Ffd)/η 1633N 快進(jìn) F=Ffd/η 3267N 工進(jìn) F=(Ft+Ffd)/η 19600N 快進(jìn) F=Ffd/η 3267N 5.液壓系統(tǒng)的性能驗算 工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占用的時間超過%95,因此,液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和油溫上升主要是計算工進(jìn)時的。 工進(jìn)時液壓缸的有效功率為: P0=qv=3.5×105×7.584/60/100=442.4W 發(fā)熱功率p=(1

17、-η)P0/η=49.15W 6.設(shè)計總結(jié) 此次的課程設(shè)計讓我們學(xué)到了很多,讓我知道了設(shè)計一個液壓設(shè)備的過程和一些基礎(chǔ)知識,同時又對液壓這門課程進(jìn)行了鞏固和加強,使我們明白了每個孤立的元件之間都是有聯(lián)系的。在一開始的時候我們是無從下手的,并不知道要從哪里開始做。后來經(jīng)過組長的提議,就先開始設(shè)計符合要求的液壓回路,然后一步一步的組合出整個系統(tǒng)圖,經(jīng)過了多次的修改,從而確定了原理圖。然后就是參數(shù)以及元件首先是從液壓缸開始計算,然后經(jīng)過組員們的相互配合,一項一項的確定參數(shù)從而完成了課程的設(shè)計 這次課程設(shè)計培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊協(xié)作能力為以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。除此之外,還培養(yǎng)了我們的創(chuàng)新能力,我

18、們可以獨自設(shè)計一個完整的液壓系統(tǒng)并且去實現(xiàn)它,同時呢,也培養(yǎng)了我們參考資料和查閱資料的能力,而通過對這些資料的學(xué)習(xí)使我們深刻地認(rèn)識到液壓傳動的各個元件和零部件之間緊密的聯(lián)系,增強了我們對問題考慮的整體性和全局性。 總之這次課程設(shè)計對我們的幫助很大,既讓我們把所學(xué)的知識得到了鞏固和加強,又使得我們所學(xué)的基礎(chǔ)理論和書本知識得到了初步的應(yīng)用,達(dá)到了學(xué)以致用的學(xué)習(xí)效果,這對我們以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助,并且在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中我們會繼續(xù)保持這種積極的學(xué)習(xí)態(tài)度去學(xué)習(xí)新的知識。 參考文獻(xiàn) 主要參考資料 1、雷天覺.《液壓工程手冊》或《新編液壓工程手冊》 2、《液壓設(shè)計手冊》 3、成大先.《機械設(shè)計手冊》. 化學(xué)工業(yè)出版社 4、王守城 ,段俊勇.《液壓元件及選用》 .化學(xué)工業(yè)出版社 5、周士昌.《液壓系統(tǒng)設(shè)計圖集》. 機械工業(yè)出版社 6、其他關(guān)于液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的資料 指導(dǎo)教師(簽章): 年 月 日 系(教研室)主任(簽章): 年 月 日

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