液壓課設(shè) 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【行業(yè)特制】

目錄1.液壓系統(tǒng)的原理和組成21.1工作原理21.2液壓系統(tǒng)的基本組成21.3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)21.3.1選擇調(diào)速回路21.3.2選擇換向回路31.3.3選擇速度換接回路31.3.4換選擇調(diào)壓和卸荷回路31.3.5系統(tǒng)圖的組成和原理32.設(shè)計(jì)要求53.確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和液壓元件的選擇53.1初選液壓缸工作壓力53.2計(jì)算液壓缸主要尺寸63.3其他液壓元件的選擇73.3.1液壓閥及輔助元件的選擇74.液壓系統(tǒng)的工況分析75.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算86.設(shè)計(jì)總結(jié)8wen5湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書2017 2018學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)院（系、部） 機(jī)械工程 專業(yè) 1503 班級(jí)課程名稱： 液 壓 與 氣 壓 傳 動(dòng) 設(shè)計(jì)題目： 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)要求與主要技術(shù)參數(shù)1） 機(jī)床要求的工作循環(huán)是：要求實(shí)現(xiàn)工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退等過程，最后自動(dòng)停止；動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間為0.2s。2）主要技術(shù)參數(shù)運(yùn)動(dòng)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=20120mm/ min；最大行程：l=400mm；靜摩擦系數(shù)：fs=0.2；動(dòng)摩擦系數(shù)：fd=0.1。3）機(jī)床自動(dòng)化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)任務(wù)1、按機(jī)床要求設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，繪出液壓系統(tǒng)圖；2、確定滑臺(tái)液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)； 3、計(jì)算系統(tǒng)各參數(shù)，列出電磁鐵動(dòng)作順序表；4、選擇液壓元件型號(hào)，列出元件明細(xì)表；5、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； 6、設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回郵箱。（2）工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減少。由此可見，速度是油量決定的。1.2液壓系統(tǒng)的基本組成 （1） 能源裝置液壓泵。它將動(dòng)力部分所輸出的機(jī)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(jī)。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)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(chǔ)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(shí)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(jì)1.3.1選擇調(diào)速回路這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(shí)回油路流量較大，故選用換向時(shí)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(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化大，為減少速度換接時(shí)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(gè)溢流閥做安全閥1.3.5系統(tǒng)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(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)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(shí)電磁換向閥7工作在左位（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(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，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(shí)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?？焱耍弘姶盆F1YA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(shí)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(shí)，進(jìn)油路壓力急劇上升，此時(shí)溢流閥開啟溢流。項(xiàng)目1YA2YA行程開關(guān)快進(jìn)-+-工進(jìn)-+快退+-+/-工作循環(huán)過程：電磁鐵1YA失電，2YA得電，機(jī)床進(jìn)行快進(jìn)，當(dāng)活塞上的擋塊碰到行程開關(guān)10時(shí)，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(shí)為工進(jìn)。當(dāng)活塞到達(dá)活塞缸最右端時(shí)，然后進(jìn)油路油壓急劇上升，此時(shí)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(dòng)，當(dāng)活塞桿到達(dá)活塞最左端時(shí)，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(shí)，溢流閥開啟溢流。一個(gè)工作循環(huán)完成。2.設(shè)計(jì)要求 （1） 機(jī)床要求的工作循環(huán)是：要求實(shí)現(xiàn)工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退等過程，最后自動(dòng)停止；動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間為0.2s。（2）主要技術(shù)參數(shù)運(yùn)動(dòng)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=20120mm/ min；最大行程：l=400mm；靜摩擦系數(shù)：fs=0.2；動(dòng)摩擦系數(shù)：fd=0.1。（3）機(jī)床自動(dòng)化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)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)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表2各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.823528810101820323.2計(jì)算液壓缸主要尺寸 首先需要考慮啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載，而此系統(tǒng)為動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)負(fù)載為摩擦阻力。P=3.5Mpa f=Gfs= 5880NF=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(shí)，取d/D=0.5-0.7，在這里我們?nèi)?.6.即d/D=0.6，那么就有:Ai=0.25di2D=0.1269m，d=0.0761mA1=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(shí)的流量q（快退）=v3A=0.000809m3/s=48.54L/minq(快進(jìn))=v1A1=0.0012647m3/s=75.882L/min在這里我選取的工進(jìn)速度為60mm/minq(工進(jìn))=V4A1=7.584L/minA= 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(shí)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(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3所列。本閥的額定壓力都高于3.5MPa，表3液壓元件規(guī)格及型號(hào)序號(hào)元件名稱通過的最大流量q/L/min型號(hào)1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/332溢流閥5.1 Y10B3單向閥76I100B4背壓閥<1B10B 5 液控?fù)Q向閥76XY63B6節(jié)流閥7.6LA-H207電磁換向閥7635DY100B8壓力繼電器PFB8L10行程閥4922C100BH11單向閥76I100B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(jì)算：由于液壓泵具體選定之后液壓缸在幾個(gè)階段的進(jìn)、出流星已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對(duì)液壓缸進(jìn)油和出油連接回路重新進(jìn)行計(jì)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(dòng)摩擦阻力fb=2940N已知采用平導(dǎo)軌，且靜摩擦系數(shù)fa=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fb=0.1正壓力29400N運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總接卸負(fù)載啟動(dòng)F=Fft/=6533N加速F=(Fm+Ffd)/1633N快進(jìn)F=Ffd/3267N工進(jìn)F=(Ft+Ffd)/19600N快進(jìn)F=Ffd/3267N5.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占用的時(shí)間超過%95，因此，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和油溫上升主要是計(jì)算工進(jìn)時(shí)的。工進(jìn)時(shí)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-）P0/=49.15W6.設(shè)計(jì)總結(jié)此次的課程設(shè)計(jì)讓我們學(xué)到了很多，讓我知道了設(shè)計(jì)一個(gè)液壓設(shè)備的過程和一些基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又對(duì)液壓這門課程進(jìn)行了鞏固和加強(qiáng)，使我們明白了每個(gè)孤立的元件之間都是有聯(lián)系的。在一開始的時(shí)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(zhǎng)的提議，就先開始設(shè)計(jì)符合要求的液壓回路，然后一步一步的組合出整個(gè)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(jì)算，然后經(jīng)過組員們的相互配合，一項(xiàng)一項(xiàng)的確定參數(shù)從而完成了課程的設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)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，我們可以獨(dú)自設(shè)計(jì)一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)并且去實(shí)現(xiàn)它，同時(shí)呢，也培養(yǎng)了我們參考資料和查閱資料的能力，而通過對(duì)這些資料的學(xué)習(xí)使我們深刻地認(rèn)識(shí)到液壓傳動(dòng)的各個(gè)元件和零部件之間緊密的聯(lián)系，增強(qiáng)了我們對(duì)問題考慮的整體性和全局性。 總之這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的幫助很大，既讓我們把所學(xué)的知識(shí)得到了鞏固和加強(qiáng)，又使得我們所學(xué)的基礎(chǔ)理論和書本知識(shí)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(duì)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(huì)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(shí)。參考文獻(xiàn)主要參考資料1、雷天覺.液壓工程手冊(cè)或新編液壓工程手冊(cè)2、液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)3、成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 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(jì)圖集. 機(jī)械工業(yè)出版社 6、其他關(guān)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料指導(dǎo)教師（簽章）： 年 月 日系（教研室）主任（簽章）： 年 月 日