液壓課程設(shè)計

1、 液壓傳動課程設(shè)計 題目名稱專用銑床液壓傳動系統(tǒng)專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師機(jī)械與電子工程系二一六年 6 月 7 日目 錄一、任務(wù)書4二、指導(dǎo)教師評閱表5三、設(shè)計內(nèi)容7 1負(fù)載分析7 （1）工作負(fù)載7 （2）摩擦負(fù)載7 （3）慣性負(fù)載72 液壓缸主要參數(shù)的確定7 （1）背壓閥的估計值8 （2）計算活塞的半徑和缸的內(nèi)徑83 設(shè)計液壓系統(tǒng)方案9 （1）液壓的最大流量9 （2）液壓系統(tǒng)方案9 4 液壓系統(tǒng)圖的擬定9 （1）供油方式9 （2）選擇調(diào)速回路10 (3) 選擇快速運(yùn)動和換向回路11 （4） 快進(jìn)換工進(jìn)速度換接回路11 （5） 選擇調(diào)壓和卸荷回路12 5 驗算液壓系統(tǒng)性能13（1）確定液壓

2、泵的型號及電動機(jī)功率13（2）閥類零件及輔助零件14 6 驗算液壓系統(tǒng)性能16（1） 驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值16（2） 油液溫升計算17四、設(shè)計小結(jié)19五、參考資料19蚌埠學(xué)院機(jī)械與車輛工程系液壓傳動課程設(shè)計任務(wù)書 班級 2015機(jī)械設(shè)計制造及自動化升本 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師：一、 設(shè)計題目：設(shè)計一臺專用銑床的液壓傳動系統(tǒng)，若工作臺，工件，和夾具的總重力為6000N，軸向切削力為30KN,工作臺總行程500mm,工作行程300mm,快進(jìn)，快退速度均為4.5m/min,工進(jìn)速度為60-100mm/min,加速，減速時間均為0.05s,滑臺采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2mm，動摩擦系

3、數(shù)為0.1，設(shè)計該機(jī)床的液壓傳動系統(tǒng)。液壓缸的機(jī)械效率為0.1。二、設(shè)計要求：液壓系統(tǒng)圖擬定時需要提供2種以上的設(shè)計方案的選擇比較。從中選擇你認(rèn)為更好的一種進(jìn)行系統(tǒng)元件選擇計算。三、工作量要求1液壓系統(tǒng)圖1張（A1）2液壓缸裝配圖1張3設(shè)計計算說明書1份四、設(shè)計時間：2016年6月6日-2016年6月12日蚌埠學(xué)院本科課程設(shè)計評閱表 機(jī)械與車輛工程系 2015級 機(jī)械設(shè)計制造及自動化升本專業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號課題名稱專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師（簽名）： 2016年 6 月16 日 評定成績要求設(shè)計一專用銑床，工作臺、工件和夾具的總重量為6000N，軸向切削力為30kN，工作臺總行程

4、為500mm，工作行程為300mm，快進(jìn)、快退速度均為4.5m/min，工進(jìn)速度為60100mm/min，加速、減速時間均為0.05s，工作臺采用平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1，現(xiàn)設(shè)計機(jī)床的液壓傳動系統(tǒng)。一：負(fù)載分析1. 工作負(fù)載 2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦 動摩擦 3. 慣性負(fù)載 加速 減速 制動 反向加速 反向制動 表一：液壓缸在各工具階段的負(fù)載工況公式負(fù)載值推力F/hw/n起動12001333加速1517.431686快進(jìn)600666.67減速-305.2-339工進(jìn)3060034000制動587.77653.07反向加速1517.431686快退-600-666.67反向

5、制動317.43352.7 負(fù)載圖和速度圖的繪制2 液壓缸主要參數(shù)的確定 表二： 負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載/KN50工作壓力/MPa0.811.522.5334455表三：各類液壓設(shè)備常用工作壓力機(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)械精加工車床半精加工車床粗加工或重型機(jī)床拉床工作壓力/MPa0.823558810101820321.由表二和表三可知，銑床的軸向負(fù)載為30KN,半精加工，液壓系統(tǒng)易取壓力P1=4MPa為避免工進(jìn)載荷突然變?yōu)榱?，回油路上?yīng)設(shè)有背壓裝置，根據(jù)回油路帶背壓閥的估計值01.5MPa，背壓初選P2=0.6MPa。由于工

6、作臺快進(jìn)和快退速度相等，而工作負(fù)載單向，故液壓缸選用單活塞桿式液壓缸，快進(jìn)時采用差動連接增速。2.下面計算活塞桿半徑和缸內(nèi)徑。暫定活塞進(jìn)出油口端的面積比,即d=0.71D.有下面等式 進(jìn)油口面積： m2 根據(jù)GBT2348-1993國標(biāo)圓整D=110mm,d=80mm m2 m2三設(shè)計液壓系統(tǒng)方案 1.求液壓缸的最大流量 最大最小流量比 2.設(shè)計液壓系統(tǒng)方案由于機(jī)床是固定式機(jī)械，且不存在外負(fù)載對系統(tǒng)做功的工況，這臺機(jī)床的液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，所以該液壓系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速方式和開式循環(huán)為宜，現(xiàn)采用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路，回路上要設(shè)置背壓閥。表四：不同工況中液壓缸壓力，流量和

7、功率值工況缸推力F/N進(jìn)油腔壓力P/Mpa流量q液壓缸功率P/W快進(jìn)起動13330.58加速16860.78恒速666.670.60.375225.9減速-339工進(jìn)340003.8610.44822.8制動653.07快退起動13330.33加速16860.418恒速666.670.40.336四 液壓系統(tǒng)圖的擬定1. 供油方式由于v1=v3=4.5m/min,L1=200,L2=300,L3=500,取v2=100mm/min液壓缸快進(jìn)和快退時所需流量較大。而工進(jìn)是流量相對極少，比值達(dá)到20：1。從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能源考慮，應(yīng)選用雙聯(lián)式定量葉片泵或限壓式變量泵，但流量突變時液壓沖擊大，后

8、者工作時會因此而極不平穩(wěn)，故最終采用雙聯(lián)式定量葉片泵供油方案（下圖）。 2.選擇調(diào)速回路進(jìn)口調(diào)速回路運(yùn)動平穩(wěn)，快進(jìn)過程中碰到工件或快進(jìn)換工進(jìn)時易于控制壓力，停車后啟動時沖擊小，故選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)回路。為防止銑完工件時負(fù)載突然消失引起運(yùn)動部件前沖，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)。（圖中還有行程閥和單向閥） 3. 選擇快速運(yùn)動和換向回路選擇快速運(yùn)動和換向回路 本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動回路實現(xiàn)快速運(yùn)動。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。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位五通電

9、液換向閥。 4.快進(jìn)換工進(jìn)速度換接回路 為保證快進(jìn)時在250mm處自動換成工進(jìn)，實現(xiàn)自動化控制，同時避免人的疏忽導(dǎo)致機(jī)床的損壞，故利用行程閥控制快進(jìn)到工進(jìn)的換接。 5. 選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。 整理后的液壓系統(tǒng)原理圖 單向閥6：工進(jìn)時斷開進(jìn)、回油路，快進(jìn)時形成差動連接。單向閥13：避免機(jī)床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)。壓力繼電

10、器14：當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。五：液壓缸原件的選擇1.確定液壓泵的型號及電動機(jī)功率 液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為3.861MPa，取壓力損失p=0.6MPa，液壓泵的最大供油壓力為： 按10%漏油計算，兩個泵的總流量為： 工進(jìn)時所需流量為0.448L/min，為滿足溢流閥3L/min的最小穩(wěn)定流量，所以高壓泵的輸出流量不得少于3.449L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值，選用YB116/16型的雙聯(lián)葉片泵。 YB16/20型的雙聯(lián)葉片泵參數(shù)： 額定壓力：6.3MPa 排 量：6/20ml/r 轉(zhuǎn) 速：960r/min 容積效率：88% 驅(qū)動功率：1

11、.5/3kW 重 量：9kg 液壓泵的輸出流量： 電動機(jī)的輸出功率為： 查產(chǎn)品目錄，選用Y132S6型電動機(jī)，參數(shù)：額定功率：3kW 轉(zhuǎn)速：960r/min 效率：80%2. 閥類零件及輔助零件根據(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5所列。表5：元件的型號與規(guī)格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/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/2627.036.32三位五通電液換向閥3635DY636.3 0.53行程閥3622C-63（B）636.3 0.34調(diào)速閥1Q-10

12、（B）0.050.56.35單向閥36I-63（B）636.30.26單向閥36 636.30.27液控順序閥36XY-63（B）630.36.30.38背壓閥0.3B-10（B）106.39溢流閥36Y-63（B）636.310單向閥36I-63（B）636.3 0.0211濾油器42wu-6310063 0.0212壓力表開關(guān)KF3-E3B 3測點1613單向閥36I-63（B）636.30.214壓力繼電器DP1-63（B）0在選定了液壓泵后，液壓缸在實際快進(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)值不同，重新計算的結(jié)果如表5所列。根據(jù)表中數(shù)值，當(dāng)油液在壓

13、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：取標(biāo)準(zhǔn)值20mm；取標(biāo)準(zhǔn)值15mm。因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為外徑20和內(nèi)徑15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。表6：液壓缸的進(jìn)出流量快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量L/min=(9.5*25.1)/（9.5-4.48）=47.5q1=0.448排出流量L/min=(4.48*10-3*47.5)/5.*10-3=22.4=(4.

14、48*10-3*0.448)/9.5*10-3=0.21)=(9.5*24.96)/4.48=52.93運(yùn)動速度m/min=25.1/(9.5-4.48)=5=0.048/9.5=0.047六：驗算液壓系統(tǒng)性能 1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按課本式（3-46）估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)（1） 快進(jìn)滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，由表5和表6可知，進(jìn)油路上油液通過單

15、向閥10的流量是17.68L/min，通過電液換向閥2的流量是L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合，以流量47.5L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為Mpa =0.0158+0.0794+0.17=0.27Mpa此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保兩個泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是22.4L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差。=0.063+0.063+0.17=0.296Mpa此值小于原估計值0.5MPa，所以是偏安全的。(2)工進(jìn)工進(jìn)時

16、，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥2的流量為0.448L/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa；油液在回油路上通過換向閥2的流量是0.21L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.6MPa，通過順序閥7的流量為（0.2+17.7）L/min=17.9L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力為p2為可見此值大于原估計值0.6MPa。故可按表2中公式重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即考慮到壓力繼電器可靠動作需要壓差pe=0.5MPa，故溢流閥9的調(diào)壓pp1A應(yīng)為（3）快退快退時，油液在進(jìn)油路上通過單向閥10的流量為17.68L/min，通過換向閥2的流量為24.96L/min；油液在回油路上通

17、過單向閥5、換向閥2和單向閥13的流量都是52.93L/min。因此進(jìn)油路上總壓降為 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動電動機(jī)的功率是足夠的。回油路上總壓降為 此值與0.6Mpa的估計值相近，故不必重算。所以，快退時液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為 因此大流量液壓泵卸荷的順序閥7的調(diào)壓應(yīng)大于1.217MPa。2油液溫升驗算 液壓傳動系統(tǒng)在工作時，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等，影響正常工作。為此，必須控制溫升T在允許的范圍內(nèi)，如一般機(jī)床D= 25 30 ；數(shù)控機(jī)床D 25 ；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛D= 35

18、40 。 液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時間的發(fā)熱量f（kW）可表示為式中 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）； 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。 若在一個工作循環(huán)中有幾個工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量對于本次設(shè)計的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工進(jìn)過程在整個工作循環(huán)中所占時間比例達(dá)95%因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時的發(fā)熱情況來計算。 工進(jìn)時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為 閥在工進(jìn)時的壓力損失：Pp1=5.27Mpa,q1=5.06L/min,q2=16.896L/min這時大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為：由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：箱體的容積：，取V=200箱體的散熱面積：查得油箱的散熱系數(shù)K=9W,求出溫升為：溫升小于普通機(jī)床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。四 設(shè)計小結(jié)經(jīng)過大家近周的共同努力，終于有了成果，完成了此次課程設(shè)計，再一次系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)了有關(guān)液壓方面的知識，此次課程設(shè)計，