2264 半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計
2264 半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計,半自動,專用,銑床,液壓,系統(tǒng),設計
- 1 -半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計摘 要通過對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)的工況要求和工作原理的理解,制定了液壓系統(tǒng)設計方案。在設計過程中最主要的是液壓系統(tǒng)的設計,并掌握液壓系統(tǒng)的原理,以及液壓系統(tǒng)的典型零件裝配圖的認識。采用計算機軟件既可以極大地提高編程質(zhì)量又增加計算的準確性。通過大量的搜集資料和認真學習研究,本文提出了基于參數(shù)要求的一套半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計方法,通過計算機編程,驗證了該方法能夠滿足要求,最終得以實現(xiàn)。關鍵詞:半自動;銑床;液壓系統(tǒng);設計Abstractthrough understanding of principles of the hydraulic system of Semi-automatic Special Milling machineand working condition demands, Developed a hydraulic system design. The most important is the hydraulic system design and application.Using software programming can greatly enhance both the quality and accuracy of the calculated added.Through a lot of data collection and deeply study and research, this paper puts forward a set of requirements based on parameters of hydraulic system for semi-automatic milling machine design methods.Through the computer programming, the method is proven, which finally can meet the requirements to achieve.Key words: Semi-automatic; Milling machines; Hydraulic System; design - 2 -第一章 緒論近十年來,液壓傳動在防漏、治污、降噪、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個方面都有長足的進步,它和電子技術的結合也由拼裝、混合到整合,步步深入。時至今日,在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上,液壓傳動已穩(wěn)居各種傳動方式之首,無可替代。因此研究液壓系統(tǒng)是十分必要的。1.1 液壓傳動的定義一部完整的機器是由原動機(Prime Mover)、傳動機構(Transmission Section)及控制部分(Control Section)、工作機(End-use Device)(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務的直接工作部分,如剪床的剪刀,車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限,為了適應工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬,以及其它操縱性能的要求,在原動機和工作機之間設置了傳動機構,其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。傳動機構通常分為機械傳動(Mechanics)、電氣傳動(Electrics)和流體傳動(Fluid Power)機構。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動(Hydraulic Power Transmission )、液力傳動(Fluid drive)和氣壓傳動(Pneumatics) 。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式 【1】 。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量;而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點,因此,它被廣泛地應用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時,也被應用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預測等各個工程技術領域。 1.2 液壓傳動的發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說,它是一門新學科,從 17 世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理,18 世紀末英國制成第一臺水壓機算起,液壓傳動已有 2~3 百年的歷史,只是由于早期技術水平和生產(chǎn)需求的不足,液壓傳動技術沒有得到普遍地應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展,對傳動技術的要求越來越高,液壓傳動技術自身也在不斷發(fā)展,- 3 -特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后,由于軍事及建設需求的刺激,液壓技術日趨成熟。第二次世界大戰(zhàn)前后,成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器,其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床,一些通用機床到本世紀 30 年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間,在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置,它大大提高了兵器的性能,也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后,液壓技術迅速轉(zhuǎn)向民用,并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造,工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近 30 年來,由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展,再次將液壓技術推向前進,使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術,在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應用,如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。今天,為了和最新技術的發(fā)展保持同步,液壓技術必須不斷創(chuàng)新不斷的提高和改進元件和系統(tǒng)的性能,以滿足日益變化的市場需求。液壓技術的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在如下一些重要的特征上 【2】 :(1)提高元件性能,創(chuàng)新新型元件,不斷小型化和微型化。(2)高度的組合化、集成化和模塊化。(3)和微電子技術相結合,走向智能化。(4)研究和開發(fā)特殊傳動介質(zhì),推進工作介質(zhì)多元化。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點?。?)液壓傳動的優(yōu)點 1)體積小、重量輕,例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的 10%~20%。因此慣性力較小,當突然過載或停車時,不會發(fā)生大的沖擊。 2)能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度,并可實現(xiàn)無極調(diào)速,且調(diào)速范圍最大可達 1:2000(一般為 1:100) 。 3)換向容易,在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下,可以較方便地實現(xiàn)工作機構旋轉(zhuǎn)和直線往復運動的轉(zhuǎn)換。4)液壓泵和液壓馬達之間用油管連接,在空間布置上彼此不受嚴格限制。 5)由于采用油液為工作介質(zhì),元件相對運動表面間能自行潤滑,磨損小,使用壽- 4 -命長。 6)操縱控制簡便,自動化程度高。 7)容易實現(xiàn)過載保護。8)液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和使用。(2)液壓傳動的缺點 1)使用液壓傳動對維護的要求高,工作油要始終保持清潔。 2)對液壓元件制造精度要求高,工藝復雜,成本較高。 3)液壓元件維修較復雜,且需有較高的技術水平。 4)液壓傳動對油溫變化較敏感,這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作,一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。5)液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中,特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,其壓力大,流量損失大,故系統(tǒng)效率較低。- 5 -第二章 液壓系統(tǒng)的設計2.1 設計目的本次設計屬于機械類科目,這一課題涉及液壓傳動、力學、計算機制圖等多方面的知識,通過這次設計不僅能夠使我綜合運用所學的專業(yè)知識,加深對知識的理解和運用,而且鍛煉我的實際手動能力和創(chuàng)新能力。進一步加深了我對液壓系統(tǒng)工作原理的理解,使我更全面的了解半自動專用液壓系統(tǒng)設計過程以及銑床在工作過程中的要求。2.2 設計內(nèi)容及要求半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的總體設計,主要是明確系統(tǒng)設計要求,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù),進行工況分析,擬定和分析液壓系統(tǒng)的傳動方案,繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖,計算和設計主要液壓元件,液壓系統(tǒng)性能驗算,編寫說明書。設計液壓系統(tǒng)必須首先明確設計要求:(1)主機的用途、主要結構、總統(tǒng)布局;主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。(2)主機的工藝流程或工作循環(huán);液壓執(zhí)行元件的運動方式及其工作范圍。(3)液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。(4)主機各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求,各動作的同步要求及同步精度。(5)對液壓系統(tǒng)工作性能、工作效率、自動化程度等方面的要求。(6)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件,如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。(7)其他方面的要求,如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。2.2.1 機床類型及動作循環(huán)要求本設計以一臺臥式半自動專用銑床為例,要求設計出驅(qū)動它的動力滑臺的液壓系統(tǒng),以實現(xiàn)“手工上料→按電鈕開始→手工定位夾緊→工作臺快進→銑削進給→鞏固總臺快退→夾具松開→手工卸料”的工作循環(huán) 【3】 。2.2.2 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求通過綜合比較,可以將液壓傳動系統(tǒng)的參數(shù)設定為如下:定位缸負載力 200N移動重件力 20N,- 6 -移動行程 10mm定位夾緊時間 1S夾緊缸負載力 4000N加工直徑 =38mm?快進行程 300mm,工進行程 80mm,快進、快退速度 6m/min,0.345m/min 動力滑臺采用半導軌靜摩擦系數(shù) f =0.3s動摩擦系數(shù) f =0.15d2.3 負載與運動分析(1)計算工作負載工作負載即為切削力,經(jīng)資料得 【4】 ,切削力可為:F=20000N(2)計算工進速度 切削速度可按 孔的切削用量計算,選擇切削用量為:鉆 38 孔時,取半自動38??專用銑床的切削用量 s=0.2mm/r,切削速度 v=40m/min,則主軸轉(zhuǎn)速為n= ≈360r/min,則工進速度 v =ns= ×0.2=1.2(mm/s)=1.2×10 (m/s)dv?1026033?(3)計算摩擦負載靜摩擦阻力 F =u G (2-1) Ss動摩擦阻力 F =u G (2-2)d(4)計算慣性負載F = (2-3)gtvG?以上參數(shù) F 、F 、F 的具體計算方法見用 MATLAB 程序設計 【5】 編制的程序一:gSd程序一:參數(shù)計算Function f % 工作負載的參數(shù)計算G=9800;g=9.8;deltat=0.5;Deltav=0.1; % 單位:m/sFs=0.2; % 導軌靜摩擦系數(shù)Fd=0.1 % 導軌動摩擦系數(shù)- 7 -Fa=(G/g*(deltav/deltat) %運動部件慣性負載Fs=fs*G % 導軌靜摩擦力Fd=fd*G % 導軌動摩擦力運行結果:>>Fg=500 Fs=1960 Fd=980其他運行程序同上,得出各工作階段液壓缸的負載,如表 2-1 所示。表 2-1 液壓缸負載計算工況 計算公式 液壓缸負載 F/N 液壓缸驅(qū)動力 F /N0啟動 F=u Gs 1960 2180加速 F=u G+(G/g)( )dtu?/1480 1650快進 F=u Gd980 1090工進 F=F +u Gt30980 34422反向啟動 F=u Gd1960 2180加速 F=u G+(G/g)( )dtu?/1480 1650快退 F=u Gd980 1090注:(1)液壓缸的機械效率 η =0.9。m(2)不考慮動力滑臺上的顛覆力矩的作用。2.4 液壓缸參數(shù)2.4.1 初選液壓缸工作壓力參照表 2-2,初選液壓缸工作壓力 p =4MPa。為使快進、快退速度相等并使系統(tǒng)油1源所需最大流量減小 1/2 倍,選用 A =2A 差動液壓缸??爝M時液壓缸作差動連接,由2于管路中有壓力損失,液壓缸有桿腔壓力 p 必須大于無桿腔壓力 p ,計算中取兩者之1- 8 -差 =p -p =0.5MPa;同時還要注意到,啟動瞬間活塞尚未移動,此時 。工進p?21 0??p時為防止孔鉆通時負載突然消失發(fā)生前前沖現(xiàn)象,液壓缸回油腔應有背壓,設此背壓為 0.6MPa 。同時假定,快退時間油壓損失為 0.7MPa【6】 。][表 2-2【3】 按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力負載 F/KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50工作壓力p/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 >5~72.4.2 計算液壓缸主要尺寸由工進時的推力式 F =(p A -p A ) 【7】 計算液壓缸面積12?mA = = = =103.4×10 (cm )1pm?)/(21?610)/.4(9.03??4?2(2-4)液壓缸直徑為D= (2-5)?A取標準直徑 D= 115mm;因為 A =2A ,所以12d=0.7D【8】 (2-6)則液壓缸的有效面積A=A -A = - (D -d )=50.2(cm ) (2-7)124D?22液壓缸直徑 D 和活塞桿直徑 d 的計算,見用 MATLAB 語言編制的程序二。程序二:液壓缸直徑和活塞桿直徑的參數(shù)設計function dA=103.4D=((4*A)/pi)^(1/2)If 110>D=115 d=802.4.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率根據(jù)液壓缸的負載和速度要求及液壓缸的有效工作面積,可以計算出液壓缸工作過程中各階段的壓力、流量和功率。在計算過程中,工進時因回油節(jié)流調(diào)速,背壓p=0.6MPa。計算公式及結果如表 2-3 所示。表 2-3 各工況所需壓力、流量和功率工況 計算公式 F /N0回油腔壓力 p /Mpa2進油腔壓力 p /Mpa1輸入流量Q/(L/s)輸入功率 P/KW啟動 2180 0 0.434 - -加速 1650 1.36 0.86 - -快進恒速p =120APF???Q=Au1P=p q 1090 1.25 0.75 0.5 0.375工進 p =1120AF?q=A u P=p Q234422 0.6 3.63 0.012 0.045啟動 2180 - 0.48 - -加速 1650 0.7 1.85 - -快退恒速p =120?q=A u1P=p Q 1090 0.7 1.74 0.5 0.87- 10 -2.5 擬定液壓系統(tǒng)圖2.5.1 選擇基本回路(1)調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定考慮到所設計的液壓系統(tǒng)功率較小,工作負載為阻力負載且工作中變化小,故選用進口節(jié)流調(diào)速回路。如圖 2-1,為選用的進口節(jié)流調(diào)速回路。圖 2-1 進口節(jié)流調(diào)速回路為防止孔鉆通時負載突然消失引起動力部件前沖,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)。(2)油源形式的確定半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的功率不大,為使系統(tǒng)結構簡單、工作可靠,應采用定量泵供油,泵的供油壓力和卸荷由電磁溢流閥控制,壓力可由壓力表及其開關顯示。(3)快速、換向與速度換接回路的確定液壓馬達的進油和轉(zhuǎn)速由二位四通電磁換向閥和節(jié)流閥控制與調(diào)節(jié),考慮到在鉆頭不斷屑、切屑排除困難導致堵塞而使系統(tǒng)壓力升高,可設置壓力繼電器用于液壓馬達的扭轉(zhuǎn)保護,在壓力升高時發(fā)出信號;液壓缸的工作壓力有減壓閥設定并通過壓力表及其開關顯示;液壓缸的運動方向由三位四通電磁換向閥控制,快慢速度換接由二位二通電磁換向閥控制,進給通過節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速。另外考慮到系統(tǒng)需要散熱,故在系統(tǒng)的總的回油管路上設置冷卻器。- 11 -2.5.2 組成系統(tǒng)圖將所選擇的回路結合起來,并經(jīng)過修改和完善,便組成圖 2-2 所示的完整的液壓系統(tǒng)原理圖。2.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)啟動后,電磁鐵 1YA 通電,液壓泵由卸荷轉(zhuǎn)為升壓并向液壓馬達和液壓缸同時供油狀態(tài)。電磁鐵 5YA 通電使換向閥 6 切換至右位,液壓泵 1 的壓力油經(jīng)換向閥 6、節(jié)流閥 9 進入液壓馬達 14 的壓油腔,液壓馬達驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)(同時馬達回油腔經(jīng)冷卻器 5 向油箱排油) 。與此同時,電磁鐵 2YA 通電使換向閥 7 切換至右位,泵 1 的壓力油經(jīng)減壓閥 3 換向閥 7 進入液壓缸 13 的無桿腔(有桿腔油液經(jīng)閥 11 和 7 排回油箱) ,活塞桿驅(qū)動鉆頭鐵速前進;當固定于滑座前端的擋鐵碰觸行程開關 SQ1 時,電磁鐵 4YA通電使換向閥 11 切換至右位,則液壓缸無桿腔回油只能經(jīng)節(jié)流閥 10 和換向閥 7 回油,活塞桿變?yōu)槁俟みM,機床進入鉆削階段,工進速度由節(jié)流閥 10 的開度決定。工件孔鉆通后,擋鐵碰觸行程開關 SQ2,電磁鐵 3YA 通電使換向閥 7 切換至左位,泵 1 的壓力油經(jīng)換向閥 7、11 進入液壓缸 13 的有桿腔,使活塞桿連同滑座及其上的鉆頭快速后退,滑座后端的擋鐵碰觸行程開關 SQ3 時,則后退停止,工件亦停轉(zhuǎn)。鉆削加工中,如出現(xiàn)鉆頭不斷屑、切屑排除困難,導致堵塞故障時,則液壓馬達扭距增大,使馬達進油壓力上升,當壓力超過壓力繼電器 12 的設定值時發(fā)信使電磁鐵3YA 通電,4YA 斷電,換向閥 7 和 11 均切換至左位,泵 1 的壓力油進入液壓缸 13 的有桿腔,活塞桿連鉆頭快速后退。待檢查或處理不斷屑故障后,重新工作。本設計中,為了使設計簡便,在變量泵與定量泵之間選擇了定量泵。定量泵是每轉(zhuǎn)的理論排量不變的泵。定量泵用于鎂合金熔化以及保溫熔爐,可定量供給鎂合金液用于壓鑄之使用。其主要特點是 【9】 :1、自行設計的定量泵轉(zhuǎn)子,可提供客戶規(guī)定范圍之供液能力。 2、獨特的正壓式結構,使熔液流動速度更加穩(wěn)定。 3、根據(jù)客戶要求定做,可與各品牌型號之壓鑄設備配合。- 12 -1—定量液壓泵; 2—電磁溢流閥; 3—減壓閥; 4、8—壓力表;5—冷卻器;6—二位四通電磁換向閥;7—三位四通電磁換向閥;9、10—節(jié)流閥;11—二位二通電磁換向閥;12—壓力繼電器;13—液壓缸;14—雙向定量液壓馬達圖 2-2 半自動專用銑床系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)既能單獨動作,又能連續(xù)自動工作,其自動循環(huán)工作時電磁鐵動作順序如表 2-4。表 2-4 電磁鐵動作順序1YA 2YA 3YA 4YA 5YA快進 + + - - +工進 + + - + +快退 - - + - -2.5.4 技術特點 (1)該半自動專用銑床液壓系統(tǒng)采用定量泵供油;液壓馬達為進油節(jié)流調(diào)速;液壓缸為回油節(jié)流調(diào)速;液壓泵可通過電磁溢流閥卸荷。(2)通過壓力繼電器實現(xiàn)液壓馬達的扭矩保護。(3)液壓缸通過電磁換向閥實現(xiàn)快慢進給的轉(zhuǎn)換。(4)機床的床身兼做液壓系統(tǒng)的油箱,減小機床的占地面積;系統(tǒng)設有冷卻器,減小了油液發(fā)熱對機床精度的影響。- 13 -- 14 -第三章 液壓系統(tǒng)性能的驗算3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失實際液體是有粘性的,所以流動時粘性阻力要損耗一定能量,這種能量損失表現(xiàn)為壓力損失。損耗的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?,使液壓系統(tǒng)溫度升高,甚至性能變差。因此在設計液壓系統(tǒng)時,應考慮盡量減小壓力損失。液體在流動時產(chǎn)生的壓力損失分為兩種:一種是液體在等直徑管內(nèi)流動時因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失,稱為沿程壓力損失;另一種是液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口及變化的截面等處時,因流速或流向發(fā)生急劇變化而在局部區(qū)域產(chǎn)生流動阻力所造成的壓力損失,稱為局部壓力損失 【10】 。計算系統(tǒng)的壓力損失,必須知道管道的直徑和管道長度。已知選定油管的直徑d=20mm,進、回油管長度都定為 l=2m;查表 2-8【14】 取油液的運動粘度取為=1×10 m /s,油液的密度取為 =0.9174×10 Kg/m 。?4?2 ?3(1)判斷流動狀態(tài)由雷諾數(shù)Re= = (3-1) ?vd?Q4可知,在油液粘度 、管道內(nèi)徑 d 一定的條件下,Re 的大小與 Q 成正比,又由表?3-5 可知:在快進、工進和快退三種工況下,進、回油路中所通過的流量以快退時回油量為 Q=63.9L/min 最大,由此可知,此時的雷諾數(shù)也最大。雷諾數(shù)的具體計算方法見用 MATLAB 程序設計編制的程序五:程序五:雷諾數(shù)的計算Function Re % 雷諾系數(shù)的計算V=1: % 液的運動粘度q1=63.9: % 快退時的最大回油量d=18: % 油管內(nèi)徑Re=(4*q1)/(pi*60*d*v*10^(-4)) % 雷諾系數(shù)運行結果>>Re=753.7155因為最大的雷諾系數(shù)小于臨界雷諾系數(shù)(2300) 【11】 ,故可推出:各工況下的進、回油路中的流動狀態(tài)均為層流 。]19[(2)計算系統(tǒng)壓力損失為了計算上的方便,首先將計算沿程壓力損失的公式簡化,為此,將適用于層流流動狀態(tài)的沿程阻力系數(shù)- 15 -= = (3-2)?Re75Qdv4?和溶液在管道內(nèi)的流量u= (3-3)2d?]0[同時代入沿程壓力損失計算公式= (3-4)?p?l2v?整理得= q (3-5)?4275dl??可見,沿程壓力損失的大小與其通過的流量成正比,這是由層流流動所決定的。在管道結構尚未確定的情況下,管道局部壓力損失 常按以下經(jīng)驗公式計算?p?=0.1 (3-6)?p??各工況下的閥類元件的局部壓力損失按下式計算= ( ) (3-7)vnq2式中: —沿程壓力損失,Pa;?p?—管道局部壓力損失,Pa;?—閥類元件局部壓力損失,Pa;vq—通過閥的實際流量,m /s;3q —閥的額定流量,m /s;n—閥的額定壓力損失,Pa。p?計算各工況下的閥類元件的局部壓力損失:其中的 由產(chǎn)品樣品查出,q 和 qnp?數(shù)值由表 2-4 查出 【12】 。n壓力損失的驗算應按一個工作循環(huán)的不同階段分別進行。下面以快進工況,進油路中的壓力損失計算如下:在進油路上的壓力損失分別為:=8.22×10 q (3-8)?p?7進=0.1 (3-9)??- 16 -=[0.2×( ) +0.2×( ) ]MPa (3-10)vp?6015260372= + + (3-11)1p???vp?在回油路上,壓力損失分別為:=8.22×10 q (3-12)1?7進=0.1 (3-13)p?1?=[0.3×( )]MPa (3-14)v??603= + + (3-15)2P1??vp??根據(jù)以上三公式計算出各工況下的進回油管的沿程、局部和閥類元件的壓力損失,如表 3-1 所示。表 3-1【13】 管路的壓力損失數(shù)值表快進 工進 快退?p?0.0744 0 0.033?0.0742 0 0.0033v0.2926 0.5 0.0022進油路 p?0.3742 0.5 0.059?0.0507 0 0.0495?0.00507 0 0.00495vp?0.1142 0.5 0.232回油路0.17 0.5 0.2764注:工進時管路中的流速很小,所以沿程壓力損失和局部壓力損失都很小,可以忽略不計。(3)確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力根據(jù)上述計算可知:溢流閥 2 的調(diào)整壓力應為液壓缸工進階段的工作壓力與進油- 17 -壓力損失之和 【14】p ≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-16)1此值是調(diào)整溢流閥 2 的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。減壓閥 3 的調(diào)整壓力應為液壓缸工進階段的工作壓力與進油壓力損失之和p ≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-17)1此值是調(diào)整溢流閥 2 的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。3.2 估計系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升由已知條件及表 3-6 可計算出快進、工進及快退所需的時間t = =1.82(s) (3-18)160/57.23??t = =125(s) (3-19)2/48.3?t = =1.95(s) (3-20)360/1.3??由上可以看出,在一個工作循環(huán)周期中,快進、快退僅占 3%,而工進占 97%,系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升完全可以用工進時的效率來代表整個循環(huán)的效率。根據(jù) 9-32【15】 中的公式可算出工進階段回路效率(3-21)1ppcq???式中: 輸 入 流 量 乘 積 的 總 和 ;各 執(zhí) 行 器 的 負 載 壓 力 和?―1qp。流 量 乘 積 的 總 和液 壓 泵 供 油 壓 力 和 輸 出―前面已取定量液壓泵的總效率 ,取液壓缸的總效率 ,則可計89.0?m?95.0?A?]17[算得此液壓系統(tǒng)的效率(3-22)Ac工進時液壓泵的輸入功率為 【16】 P = (3-23)rmpq?1根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計算公式可算得工進階段的發(fā)熱功率 【17】H=P (1- ) (3-24) pi- 18 -取散熱系數(shù) K=15W/(m·℃ ),算得系統(tǒng)溫升 【18】T= (3-25)23065.VKH該機床溫度環(huán)境 t=25℃,加上此溫升后有T =T+t≤[T ] (3-26)11式中:[T ]—最高允許溫度,取[T ]=65℃ 【19】 。1第四章 結論本次設計主要是對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)進行設計,包括液壓缸、液壓泵、驅(qū)動電機等的計算與選擇,還有對整個液壓系統(tǒng)的效率、發(fā)熱和溫升的驗算。其中還綜- 19 -合了油管、油箱及油液、液壓輔助元件的選擇。我深刻的認識到,要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的,我們應該具有更加淵博的知識。在計算過程難免會存在這樣那樣的問題,由于本人的專業(yè)水平限制,以及對國家標準的理解程度不夠深入和透徹,還有理論過程與實際過程之間的差異的考慮較少,在對一些設計參數(shù)的估計上存在著或多或少的偏差,這就直接導致了計算結果與實際正確值之間的誤差。這是本設計最大的不足之處。此外,我并沒有過多從經(jīng)濟性的角度來考慮系統(tǒng),由于對材料成本方面了解的欠缺,我們只能從性能的角度來討論問題,經(jīng)濟性能方面的問題有所提及,但是涉及的非常少。這也是此設計的一個不足之處。我們的生活正一天天地變得更好。電氣化已經(jīng)不再是遙遠的夢想,即中國的廣大農(nóng)村和中小城鎮(zhèn),人們也已經(jīng)可以感覺到現(xiàn)代科學技術給他們帶來的巨大的好處。我相信只有將書本中學到的東西運用到實踐當中,知識才能真正的為我所用,才能真正實現(xiàn)自己的人生價值。- 20 -參考文獻[1] 劉衛(wèi)國主編.MATLAB 程序設計與應用(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2006.7[2] 許賢良,王傳禮主編.液壓傳動系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008.5[3] 王積偉等主編.液壓傳動(第二版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.12[4] 許福玲主編.液壓與氣壓傳動(第三版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.5[5] 袁子榮主編.液壓傳動與控制[M].重慶:重慶大學出版社,2006.7[6] 宋學義主編.袖珍液壓氣動手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.6-96[7] 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