《臥式單面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《臥式單面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、. - 機(jī)電工程系 液壓與氣壓傳動(dòng) 課程設(shè)計(jì) 題目： 臥式單面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)： 機(jī)制7班 **： 李**

2、 **： 1 (2021年12月30日) . 優(yōu)選- . - 液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)

3、計(jì)任務(wù)書(shū) 一、主要任務(wù)與目標(biāo) 任務(wù)：臥式單面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8-7一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床，動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停頓。液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)要求如下，軸向切削力=24000N；滑臺(tái)移動(dòng)部件總質(zhì)量為510Kg；加、減速時(shí)間為0.2s;采用平導(dǎo)軌，靜摩擦因數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1;快進(jìn)展程為200mm，工進(jìn)展程為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(shí)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且隨時(shí)停頓運(yùn)動(dòng)。試設(shè)計(jì)動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。 目標(biāo)：通過(guò)此題目的課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的"液壓與氣壓傳動(dòng)"課程知識(shí)有一個(gè)全面深刻的認(rèn)識(shí)，

4、熟悉液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本方法和過(guò)程；提高學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。 二、主要內(nèi)容 〔1〕熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，明確設(shè)計(jì)及目標(biāo)。 〔2〕根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已學(xué)過(guò)的設(shè)計(jì)流程，擬定系統(tǒng)工作原理圖。 〔3〕計(jì)算各元件的參數(shù)并驗(yàn)算。 〔4〕元件選型。 〔5〕編制文件，繪制速度、負(fù)載圖譜。 三、工作量要求 完成規(guī)定的任務(wù)，總字?jǐn)?shù)3000～4000字。 四、時(shí)間 目錄 一、分析負(fù)載3 〔一〕外負(fù)載3 〔二〕慣性負(fù)載3 〔三〕阻力負(fù)載3 二、確定執(zhí)行元件主要參數(shù)5 三、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖7 〔一〕設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案7 〔二〕選擇根本回路8 1.選擇快進(jìn)運(yùn)動(dòng)和換向回路

5、8 2.選擇速度換接回路9 3.選擇調(diào)壓和卸荷回路9 〔三〕將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)9 四、選擇液壓元件12 〔一〕液壓泵12 〔二〕閥類元件及輔助元件13 〔三〕油管14 〔四〕油箱15 五、設(shè)計(jì)小結(jié)16 六、參考文獻(xiàn)17 七、感想18 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)說(shuō)明及計(jì)算過(guò)程 備注 一、 分析負(fù)載 （一） 外負(fù)載 Fg=Ft=24000N 〔二〕慣性負(fù)載 機(jī)床工作部件的總質(zhì)量m=510kg，取△t=0.2s Fm=m△v/△t=510×3.5/(60×0.2)=148.75N (三〕阻力負(fù)載 機(jī)床工作部件對(duì)動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌的

6、法向力為： Fn=mg=510×9.8N=4998N 靜摩擦阻力 Ffs=fsFn=0.2×4998N=999.6N Ffd=fdFn=0.1×4998N=499.8N 由此得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載如表1所示。 表1液壓缸在各工作階段負(fù)載F 〔單位：N〕 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F 啟動(dòng) F= 999.6 工進(jìn) F=+ 24499.8 加速 F=+mΔv/Δt 648.55 快退 F= 499.8

7、 快進(jìn) F= 499.8 按上表數(shù)值繪制負(fù)載圖如圖1a所示。 由于v1=v3=3.5m/min、l1=200mm、l2=100mm、快退行程l3=l1+l2=300mm，工進(jìn)速度v2=30~40mm/min，由此可繪出速度如圖1所示。 -499.8 F/N l/mm 300 100 200 999.6 24499.8 648.55 0 a) 負(fù)載圖 200 3.5 -3.5 0.03 300 0 1000 l/mmmm v/m*

8、 b) 速度圖 圖1 組合機(jī)床液壓缸負(fù)載圖額速度圖 二、 確定執(zhí)行元件主要參數(shù) 由課本中表8-7和表8-8可知，組合機(jī)床在最大負(fù)載約為25000N時(shí)液壓系統(tǒng)宜取壓力p1=4MPa。 鑒于動(dòng)力滑臺(tái)要求快進(jìn)、快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式的，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。這種情況下液壓缸無(wú)桿腔的工作面積A1應(yīng)為有桿腔工作面積A2的兩倍，即φ=A1/A2=2,而活塞桿直徑d與缸筒直徑D成d=0.707D的關(guān)系。 在加工時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓p2，以防止孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖。按課本中表8-3取p2=0.8MPa。

9、快進(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，管路中有壓力損失，有桿腔的壓力應(yīng)略大于無(wú)桿腔，但其差值較小，可先按0.3MPa考慮?？焱藭r(shí)回油腔中是有背壓的，這時(shí)p2也可按0.8MPa估算。 由工進(jìn)時(shí)的負(fù)載值按課本中表8-9中的公式計(jì)算液壓缸面積： A2= =24499.8/[0.96(4×2-0.8)×106]m2=35.45×10-4m2 A1=φA2=2A2=70.89×10-4m2 D= =0.095m d=0.707D=0.067m 將這些直徑按GB/T2348-2001圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值得： D=0.1m、d=0.07m

10、 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為A1=πD2/4=78.54×10-4m2，A2=π(D2-d2)/4=40.06×10-4m2。經(jīng)歷算，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。 根據(jù)上述D和d的值，可估算出液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率，如表2所示，并據(jù)此繪出工況圖如圖2所示。 表2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值 q p p (13.47L/min) 0.2245 3.73 0.101 0.0052 0.019 0.2337 〔14.02L/min〕 0.397 1.7 0 0.488 1.73 0.448

11、 圖2 液壓缸工況圖 三、 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖 〔一〕設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案 由于該機(jī)床是固定式機(jī)械，且不存在外負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況，并由圖8-12知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小。根據(jù)課本中工具表8-5,8-6該液壓系統(tǒng)以采用節(jié)流調(diào)速方式和開(kāi)示循環(huán)為宜。現(xiàn)采用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路，為解決孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖的問(wèn)題，回油路上要設(shè)置背壓閥。 從工況圖中可以清楚地看到，在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液。最大流量

12、約為最小流量的55倍，而加進(jìn)加快退所需的時(shí)間t1和工進(jìn)所需的時(shí)間t2分別為 : =/+/=(60*200/3.5*1000+60*300/3.5*1000)s=8.57s =l2/v2=60*100/1000*0.04=150s 亦即是/≈17.5。因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能量的角度來(lái)看，采用單個(gè)定量液壓泵作為油源顯然是不適合的，而宜采用大，小兩個(gè)液壓泵自動(dòng)兩級(jí)并聯(lián)供油的油源方案〔圖3a〕. 圖3a) 圖 圖3b)

13、 圖3c) 圖3 油源及液壓回路的選擇 a)液壓源 b)換向回路 c)速度換接回路 (二)選擇根本回路 由于不存在負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況，也不存在負(fù)載制動(dòng)過(guò)程，故不需要設(shè)置平衡制動(dòng)回路。但必須具有快速運(yùn)動(dòng)，換向、速度換接以及調(diào)壓，卸荷等回路。 1. 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用何種油源形式都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在本系統(tǒng)中，快進(jìn)，快退換向回路應(yīng)采用圖3b所示的形式。 2. 選擇速度換接回路 在工況圖〔圖2〕中的q-l曲線可知，

14、當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量由13.47L/min降至0.3L/,in,滑臺(tái)的速度變化較大，可選用行程閥來(lái)控制速度的換接，以減小液壓沖擊〔見(jiàn)圖3c〕。當(dāng)滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，回路中通過(guò)的流量很大-------進(jìn)油路中通過(guò)14.02L/min,回油路中通過(guò)14.02*(78.54/40.06)L/min=27.492L/min。為了保證換向平穩(wěn)起見(jiàn)，宜采用換向時(shí)間可調(diào)的點(diǎn)也換向閥式換接回路〔見(jiàn)圖3b〕。由于這一回路還要實(shí)現(xiàn)液壓缸的差動(dòng)連接，所以換向閥必須是五通的。 3. 選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有溢流閥〔見(jiàn)圖3a〕，調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓?jiǎn)栴}已在油源中解決，無(wú)需另外再設(shè)置調(diào)壓

15、回路。而且，系統(tǒng)采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，故溢流閥常開(kāi)，即時(shí)滑臺(tái)卡主，系統(tǒng)壓力也不會(huì)超過(guò)溢流閥的調(diào)定值，所以又起平安作用。 再圖3a中所示的雙液壓泵自動(dòng)兩級(jí)供油的油源中設(shè)有卸荷閥，當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)和停頓時(shí)，低壓，大流量液壓泵都可經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)周期中占了絕大局部時(shí)間，且高壓，小流量液壓泵的功率較小，故可以認(rèn)為卸荷問(wèn)題已根本解決，就不需要再設(shè)置卸荷回路。 〔三〕將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng) 把上面現(xiàn)出的各種液壓回路組合畫(huà)在一起，就可以得到一*液壓系統(tǒng)原理圖〔不包括點(diǎn)畫(huà)線圓框內(nèi)的元件〕。將此圖自習(xí)檢查一遍，可以發(fā)現(xiàn)，該圖所示系統(tǒng)的工作中還存在問(wèn)題。為了防止干擾，簡(jiǎn)化系統(tǒng)并使其功能更加完善，必

16、須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展如下修正： 1） 為了解決防滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)圖中進(jìn)，回油路相互接通，系統(tǒng)無(wú)法建立壓力的問(wèn)題，必須在換回回路中串接一個(gè)單向閥，將進(jìn)，回油路隔斷。 2） 為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通，無(wú)法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問(wèn)題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序閥。這樣，滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)因負(fù)載較小而系統(tǒng)壓力較低，使閥關(guān)閉，便組織了油液返回油箱。 3） 為了解決機(jī)床停頓工作后回路中的油液流向油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響回臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的問(wèn)題，必須在電液換向閥的回油口增設(shè)一個(gè)單向閥。 4） 為了在滑臺(tái)工進(jìn)后系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出快退信號(hào)，須在調(diào)速閥輸出端增設(shè)一個(gè)壓力繼電器。 5） 假設(shè)將順序閥和背壓閥的位置對(duì)調(diào)一下，就

17、可以將順序閥與油源處的卸荷閥合并，從而省去一個(gè)閥。 經(jīng)過(guò)修改，整理后的液壓系統(tǒng)原理圖4所示。 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 圖4 整理后的液壓系統(tǒng)原理框圖 1-雙葉片液壓泵 2-三位五通電液閥 3-行程閥 4-調(diào)速閥 5-單向閥6-單向閥7-順序閥 8-被壓閥 9-溢流閥 10-單向閥 11-過(guò)濾器 12-壓力表節(jié)接點(diǎn) 13-單向閥 14-壓力繼電器 四、 選擇液壓元件 〔一〕液壓泵 液壓缸在整

18、個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.25MPa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力0.5MPa，則小流量液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為Pp1=(3.25+0.8+0.5)MPa=4.55Mpa。 大流量液壓泵在快進(jìn)，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油，由圖2可知，快退時(shí)液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa〔因?yàn)榇藭r(shí)進(jìn)油不經(jīng)調(diào)速閥故壓力損失減小〕，則大流量液壓泵的最高工作壓力為Pp2=(1.7+0.5)=MPa=2.2Mpa。 由圖2可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為30.16L/min,因系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，取泄露指數(shù)

19、=1.05,則2個(gè)液壓泵的實(shí)際流量為=1.05*13.47L/min=14.1435L/min。 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.31L/min，由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為3.3L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片液壓泵，其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6mL/r和26mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時(shí)該液壓泵的理論流量為31.96L/min，假設(shè)取液壓泵的容積效率=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為：=[(6+26)*940*0.9/1000]L/min

20、=27.1L/min。 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力位2.2MPa，流量為27.1L/min。按課本中表8-13取液壓泵的總效率ηp=0.75,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為:P= =2.2*27.1/60*0.75=1.2KW 根據(jù)此數(shù)值查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y100L—6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn=1.5KW，額定轉(zhuǎn)速Nn=940r/min。 〔二〕閥類元件及輔助元件 根據(jù)發(fā)類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見(jiàn)表3。表中序號(hào)與圖4的元件標(biāo)號(hào)一樣。 表3 元件的型號(hào)及規(guī)格 注：此電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速=

21、940r/min時(shí)液壓泵輸出的實(shí)際流量。 〔三〕油管 各元件間連接收道的規(guī)格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進(jìn)，出油管則按輸入，排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵選定之后液壓缸在各個(gè)工作階段的進(jìn)，出流量已與原定數(shù)值不同，所以重新計(jì)算如表4所示。 由上表可以看出，液壓缸在各個(gè)工作階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)表4中數(shù)值，并按第二章第七節(jié)推薦取油液在壓油管的流速V=3m/s,按式〔2-30〕算的與液壓缸無(wú)桿腔及有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： d=2*=2* mm =19.71mm； d=2* mm =13.85mm 這兩根油管都按GB/T2351——2005選用內(nèi)徑φ15mm，外徑φ

22、18mm的冷拔無(wú)縫鋼管。 表4 液壓缸的進(jìn)出流量 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 輸入流量/L? =()/(-) =(79*27.1)/(79-40) =54.89 =0.312 ==27.1 輸出流量/L? =()/ =(40*54.89)/79 =27.8 =()/ =(40*0.312)/79 =0.16 =()/ =(79*27.1)/40 =53.52 運(yùn)動(dòng)速度/L? =/(-) =(27.1*10)/(79-40) =6.95 =/ =(0.312*10)/79 =0.04 =/ =27.1*10/40 =6.772

23、 〔四〕油箱 油箱容積按式〔2-19〕估算，取經(jīng)歷數(shù)據(jù)ζ=7，故其容積為： V=ζ=7*27.1L=189.7L 按照/T7938——1999規(guī)定，取最靠近的標(biāo)準(zhǔn)值V=200L。 五、 設(shè)計(jì)小結(jié) 1.系統(tǒng)采用了"雙葉片液壓泵-調(diào)速閥-被壓閥〞式調(diào)速回路。它保證液壓缸穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。回油路上加被壓閥防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)，并能使滑臺(tái)承受負(fù)向負(fù)載。 2.系統(tǒng)采用了雙葉片液壓泵和液壓缸差動(dòng)兩項(xiàng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)塊進(jìn)，可得到較大的快進(jìn)速度，且能量利用也比擬合理?；_(tái)停頓運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用了單向閥，被壓

24、閥，溢流閥等來(lái)使液壓泵在低壓時(shí)卸荷，既減少能量損失，又控制油路保持一定的壓力，以保證下一工作循環(huán)的順利啟動(dòng)。 3.系統(tǒng)采用了行程閥和順序閥等實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)的換接，不僅簡(jiǎn)化了油路和電路，而且使動(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換的位置精度也比擬高，由于速度比擬低，采用了閥體切換和調(diào)速閥串聯(lián)回路，既保證了必要的轉(zhuǎn)換精度，又使油路的布局比擬簡(jiǎn)單，靈活。定位準(zhǔn)確，重復(fù)精度高。 4.采用了電液閥來(lái)切換主油路，使滑臺(tái)的換向更加平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。同時(shí)，電液換向閥的五通構(gòu)造使滑臺(tái)進(jìn)和退時(shí)分別從兩條油路回油，這樣滑臺(tái)快退時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有被壓，也減少了壓力損失。 總之，這個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)比擬合理，它使用的元件不多，但卻能完成較為復(fù)雜

25、的半自開(kāi)工作循環(huán)，且性能良好。 六、 參考文獻(xiàn) [1] 王積偉.液壓與氣壓傳動(dòng) [M]..機(jī)械工業(yè)，2021. [2] 雷天覺(jué).新編液壓工程手冊(cè) [M]..機(jī)械工業(yè)，1998. [3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第4、5卷[M].：化學(xué)工業(yè)，2002. [4] 官中范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng) [M]..機(jī)械工業(yè)，1998 [5] 王春行.液壓控制系統(tǒng) [M].2版，.機(jī)械工業(yè)，2000. 七、 感想 既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣

26、用理論去解決。 在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書(shū)館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)歷，增強(qiáng)了信心。 . 優(yōu)選-