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1、 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目 設(shè)計鉆鏜專用機(jī)床液壓系統(tǒng) 專 業(yè) 模具 班 級 二班 姓 名 李偉 學(xué) 號 09902207 指導(dǎo)教師 張德生 2011年11月22日機(jī)械電子工程系目 錄1、 液壓課程設(shè)計任務(wù)-32、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算-4 3、 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖-5 4、 確定執(zhí)行元件主要參數(shù)-7 5、 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率及型號-96、 驗算液壓系統(tǒng)性能-107、 參考書目-14 一 液壓課程設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目：設(shè)計鉆鏜專用機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工作循環(huán)為定位夾緊快進(jìn)工進(jìn)死檔鐵停留快退停止拔銷松開等自動循環(huán)，采用平導(dǎo)軌，主要性能參數(shù)見下表。液壓缸負(fù)載力（N）工作臺重

2、量（N）工件及夾具重量（N）行程（mm）速度（m/min）啟動時間(s)靜摩擦系數(shù)fs動摩擦系數(shù)f d快進(jìn)工進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)快退進(jìn)給缸3035013508501508050.250.30.20.1夾緊缸10350（2） 設(shè) 計 內(nèi) 容1) 液壓傳動方案的分析2) 液壓原理圖的擬定3) 主要液壓元件的設(shè)計計算（例油缸）和液壓元件，輔助裝置的選擇。4) 液壓系統(tǒng)的驗算。5) 繪制液壓系統(tǒng)圖。6) 編寫設(shè)計計算說明書一份。二 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算1 進(jìn)行工況分析液壓缸負(fù)載主要包括：切削阻力，慣性阻力，重力，密封阻力和背壓閥阻力等。1 切削阻力Fw=30350N2 摩擦阻力F靜, F動 F靜=Gfs=135

3、00.2=270N F動=Gfd=13500.1=135N 式中：G運(yùn)動部件作用在導(dǎo)軌上的法向力 Fs靜摩擦系數(shù) Fd-動摩擦系數(shù)3 慣性阻力 F慣=(G/g)(v/t)=(13505)/(100.360)=37.5N 式中：G運(yùn)動部件重力 g重力加速度 v在t時間內(nèi)變化值 t啟動時間4 計算工作流程負(fù)載： 啟動，加速F啟=F靜+F慣=270+37.5=307.5N快進(jìn)勻速F快進(jìn)=F動=135N工進(jìn)F工進(jìn)=Fw+F動=30350+135=30485N快退勻速F快退=F動=135N 2 繪制液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 根據(jù)上表數(shù)值繪制液壓缸的負(fù)載圖和轉(zhuǎn)速圖。這樣便于計算和分析液壓系統(tǒng)。液壓缸的負(fù)載圖

4、和轉(zhuǎn)速圖如下； 三 .擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 1. 調(diào)速回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)要求是進(jìn)給速度平穩(wěn)，孔鉆透時不前沖，可選用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，出口加背壓。2. 快速回路的選擇 根據(jù)設(shè)計要求，可以選擇差動連接回路。3. 速度換接回路的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易，但速度換接的平穩(wěn)型較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。4. 換向回路的選擇 由速度圖可知，快進(jìn)時流量不大，運(yùn)動部件的重量也較小，在換向方面又無特殊要求，所以可選擇電磁閥控制的換向回路。5. 油源方式的選擇： 由設(shè)計要求可知，工進(jìn)時負(fù)載大速

5、度較低，而快進(jìn)、快退時負(fù)載較小，速 度較高。為節(jié)約能源減少發(fā)熱。油源宜采用雙泵供油或變量泵供油。選用雙泵供油方式，在快進(jìn)、快退時，雙泵同時向系統(tǒng)供油，當(dāng)轉(zhuǎn)為共進(jìn)時，大流量泵通過順序閥卸荷，小流量泵單獨向系統(tǒng)供油，小泵的供油壓力由溢流閥來調(diào)定。若采用限壓變量泵葉片泵油源，此油源無溢流損失，一般可不裝溢流閥，但有時為了保證液壓安全，仍可在泵的出口處并聯(lián)一個溢流閥起安全作用。6 液壓基本回路的組成將已選擇的液壓回路，組成符合設(shè)計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖。此原理圖除應(yīng)用了回路原有的元件外，又增加了液壓順序閥和單向閥等，其目的是防止回路間干擾及連鎖反應(yīng)。液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示：1. 濾油器 2

6、雙聯(lián)葉片泵 3、外控順序閥 4、單向閥 5、溢流閥 6、電液換向閥 7、單向行程調(diào)速閥 8、壓力繼電器 9、主液壓缸 10、二位三通電磁換向閥 11、背壓閥 12、二位四通電磁閥 13、單向節(jié)流閥 14 夾緊缸四確定執(zhí)行元件主要參數(shù)1工作壓力的確定工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小及設(shè)備類型來初步確定，根據(jù)工進(jìn)負(fù)載F工=30485N,選P1=4MPa。為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖, 設(shè)回油有背壓閥或調(diào)速閥，取背壓P2=0.5 MPa。2確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d 主壓缸：F=AP=/4DP-/4（D-d）P =/4D（P-0.51P） D= =101.83m=101.83mmd=0.7D=101.8

7、30.7=71.28mm圓整值：主缸內(nèi)徑為125mm活塞桿取80 mm。 3 確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d 夾緊缸：根據(jù)題意，由兩夾緊缸提供夾緊力。 F夾=10350/2=5175N 取進(jìn)油腔壓力P=2.0MPa P=0 D=0.0574m=57.4mm。 d=0.7D=0.757.4=40.18mm 圓整值：夾緊缸內(nèi)徑為63mm活塞桿取45mm。 4 計算各液壓缸所需流量： q快進(jìn)=/4dv快進(jìn)=/4（810-2）5m/min=25.12L/min（此時為差動連接）q工進(jìn)=/4Dv工進(jìn)=/40.1250.5m/min=6.13L/min（按最大工進(jìn)速度計算）q快退=/4(D-d)v快退=

8、/4（0.125-0.08）5m/min=36.2L/min q夾緊=/4Dv夾緊=/40.063 2010-360m/min=3.74L/min 5 校驗最小穩(wěn)定流量： qwen= m /min=1.226L/min查手冊得調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為0.05L/min，可滿足要求 6 液壓缸的結(jié)構(gòu)： 明細(xì)見下表：五. 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率及型號1 計算液壓泵的壓力 Pp=P +p=（4+0.5）MPa=4.5MPa（進(jìn)油管上p取0.5MPa）Pmax=1.25 Pp=5.6MPa2 計算液壓泵的流量qp=K（q）max=1.236.2L/min=43.44L/min（q）max指同時動作的

9、油缸所需流量的最大值，在加溢流閥溢流力量3 L/min：k指泄漏系數(shù)取1.2。3 選擇液壓泵規(guī)格和型號根據(jù)Pp為4.5MPa，qp為43.44 L/min查手冊是YBX-40 變量葉片泵。該泵幾首參數(shù)：q=40mL/r，Pn=6.3 MPa，n=960r/min，v=0.92，=0.8，qp=409600.9210-3L/min=35.3L/min（偏?。? 選定與液壓泵匹配的電動機(jī)a 快進(jìn)時的功率 快進(jìn)時的外載為135N，進(jìn)油路壓力損失為0.3MPa。有 Pp=（13510-6/0.7850.082）+0.3=0.32MPa Pdian=0.3220/600.7=0.15KW b 工進(jìn)時的功

10、率 Pgong=4.59.4/600.7=1KW電機(jī)功率，選用Y2-90S-4型電機(jī)，其額定功率為1.1KW5 .液壓元件及輔助元件的選擇（1）液壓元件的選擇 根據(jù)上述流量及壓力計算結(jié)果，初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。序號元件名稱型號序號元件名稱型號1濾油器XLX-06-808壓力繼電器DP1-63E2雙聯(lián)葉片泵PV2R-6/339主液壓缸100*70-4003外控順序閥XY-F10D-P/O(P1)-110二位三通電磁換向閥23EF3-E10B4單向閥AF3-Ea10B11背壓閥FBF3-6B5溢流閥YF3-10B12二位四通電磁閥DEO-03B316電液換向閥D

11、(E)YF313單向節(jié)流閥MSB-02-Y7單向行程調(diào)速閥AQF3-E10B14夾緊缸100*70-20 （2）確定管道尺寸。 參照所選液壓元的接口尺寸來確定。 也可按管內(nèi)允許流速來進(jìn)行計算。 按主油路差動時流量為q=25.122=50.24L/min，壓油管允許流速為v=4m/s，則內(nèi)徑 d=4.6=4.6=16.3mm吸油管流量q為43.44 L/ min，v取1.5m/s，則d=4.6=4.6=24.75mm回 油 管 流 量 q 為 43.44L/min，v取1.5m/s，與吸油管尺寸相同，d取圓整值。六 .驗算液壓系統(tǒng)性能1回路壓力損失驗算主要驗算液壓缸在各運(yùn)動階段中的壓力損失。若驗

12、算后與原估算值相差較大，就要進(jìn)行修改。壓力算出后，可以確定液壓泵各運(yùn)動階段的輸出壓力機(jī)某些元件調(diào)整壓力的參考值。 具體計算可將液壓系統(tǒng)按工作階段進(jìn)行，例如快進(jìn)，工進(jìn)，快退等，按這些階段，將管路劃分成各條油流進(jìn)液壓缸，而后液壓油從液壓缸流回油箱的路線的管路，則每條管路的壓力損失可由下式計算：式中： 某工作階段總的壓力損失；液壓油沿等徑直管進(jìn)入液壓缸沿程壓力損失值之和； 液壓油沿等徑直管從液壓缸流回油箱的沿程壓力損失值之和； 液壓油進(jìn)入液壓缸所經(jīng)過液壓閥以外的各局部的壓力損失值之總和，例如液壓油流進(jìn)彎頭，變徑等； 液壓油從液壓缸流回油箱所經(jīng)過的除液壓閥之外的各個局部壓力損失之總和； 液壓油進(jìn)入液壓

13、缸時所經(jīng)過各閥類元件的局部壓力損失總和； 液壓油從液壓缸流回油箱所經(jīng)過各閥類元件局部壓力損失總和； 液壓油進(jìn)入液壓缸時液壓缸的面積； 液壓油流回油箱時液壓缸的面積。 和的計算方法是先用雷諾數(shù)判別流態(tài)，然后用相應(yīng)的壓力損失公式來計算，計算時必須事先知道管長L及管內(nèi)徑d，由于管長要在液壓配管設(shè)計好后才能確定。所以下面只能假設(shè)一個數(shù)值進(jìn)行計算。 和是指管路彎管、變徑接頭等，局部壓力損失可按下式：- 16 -式中局部阻力系數(shù)（可由有關(guān)液壓傳動設(shè)計手冊查得）； 液壓油的密度 液壓油的平均速度此項計算也要在配管裝置設(shè)計好后才能進(jìn)行。 及是各閥的局部壓力損失，可按下列公式：式中液壓閥產(chǎn)品樣本上列出的額定流量

14、時局部壓力損失； q 通過液壓閥的實際流量； 通過液壓閥的額定流量。另外若用差動連接快進(jìn)時，管路總的壓力損失應(yīng)按下式計算：式中AB段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失； BC段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失； BD段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失； 大腔液壓缸面積； 小腔液壓缸面積。現(xiàn)已知該液壓系統(tǒng)的進(jìn)、回油管長度均為1m，吸油管內(nèi)徑為，壓油管內(nèi)徑為，局部壓力損失按進(jìn)行估算，選用L-HL32液壓油，其油溫為時的運(yùn)動粘度，油的密度。液壓泵在各階段的輸出壓力，是限壓變量葉片泵和順序閥調(diào)壓時的參考數(shù)據(jù)，在調(diào)壓時應(yīng)當(dāng)符合下面要求：其中限定壓力 快進(jìn)時泵

15、的壓力 順序閥調(diào)定壓力 工進(jìn)時泵的壓力 2液壓系統(tǒng)的溫升驗算 系統(tǒng)在工作中絕大部分時間是處在工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計算溫升。 液壓泵工作狀態(tài)壓力為4.5MPa，流量為6.13 L/min，經(jīng)計算其輸入功率為pi=1kW=1000W。 液壓缸的最小有效功率為 Po=FV=（30350+135）0.2/60W=101.6W系統(tǒng)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量為 Hi=Pi-Po=(1000-101.6)W=898.4W當(dāng)油箱的高、寬、長比例在1：1：1到1：2: 3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%時，郵箱散熱面積近似為 A=6.5式中：V油箱有效容積，單位為m；A 散熱面積，單位為m。取油箱型號為BEX-250，油箱有效容積V為 0.442m，散熱系數(shù) K為17W/（m ） t=Hi/KA=898.4/176.5 =23.78即在溫升許可范圍（3035）內(nèi)。若不在允許范圍內(nèi)，可以通過加大油箱容積或采用強(qiáng)制冷卻的方法來解決。 七 . 參考書目 文獻(xiàn)1左建民液壓與氣壓傳動. 機(jī)械工業(yè)出版社 文獻(xiàn)2機(jī)械零件設(shè)計手冊，冶金工業(yè)出版社