液压课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计夹紧缸13页doc.docx
《液压课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计夹紧缸13页doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计夹紧缸13页doc.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
液压课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计夹紧缸13页doc
液压课程设计说明书
题目设计卧式单面多轴钻孔组合机床的
液压系统和设计夹紧缸
专业机械设计制造及其自动化
班级081016
姓名学号
指导教师
2010年6月11日
机械工程系
液压课程设计任务书
一、课程设计目的
本课程设计是学生在学完液压与气动技术专业基础课程后，所进行的一个综合性和实践性很强的教学环节，学生通过课程设计，能综合运用所学基础理论知识以及实践知识进行的最基本训练，掌握液压系统设计的步骤和方法，专用元件和通用元件的参数确定。
通过给定设计题目，初步掌握压力确定，进行缸的主要参数的确定，按系列要求确定缸体和活塞杆的直径。
然后确定其他元件的参数，最后进行效核。
通过液压课程设计，提高学生分析问题和解决实际液压问题的能力，学会使用手册及图书资料，在设计过程中贯彻国家有关标准。
为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。
二、设计题目
课题一：
设计卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计夹紧缸。
要求液压系统完成：
1）工件的定位与夹紧，所需夹紧力为5000N；
2）机床进给系统的工作循环为：
快进→工进→快退→停止。
机床快进快退速度为6m/min，工进速度30～120mm/min，快进行程为200mm，工进行程为50mm，最大切削力为50000N；运动部件总重为15000N，加减速时间为0.1s，采用平导轨，静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1。
三、课程设计的内容
1、对题目进行分析，根据负载情况，确定系统压力及各液压元件的参数，选择各液压元件
的规格和型号，设计液压传动系统，并进行校核，绘制液压传动系统图一张。
2、确定液压缸的结构和参数，绘制液压缸装配图一张。
3、绘制液压缸缸体零件图一张。
4、按附录要求，撰写设计说明书一份（A4打印）。
四、课程设计的基本要求
1、要有勤于思考、刻苦钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、精益求精的态度。
2、学生必须独立完成设计任务，严禁抄袭、剽窃他人成果或找人代做等行为。
3、设计计算正确，结构设计合理，实验数据可靠，软件程序运行良好，绘图符合标准，说明书撰写规范。
4、课程设计期间学生的考勤与纪律按学校有关规定执行。
5、课程设计期间要爱护公物、搞好环境卫生，保证设计（实训）场所整洁、文明、安静。
严禁在设计场所嬉戏或开展其他休闲娱乐活动。
五、课程设计的时间安排
课程设计时间为两周，集中安排，每人一题。
第一周进行相关的选择、计算及校核，确定液压传动系统及液压缸的结构和参数；第二周绘制液压传动系统图、液压缸装配图、液压缸缸体零件图、撰写设计说明书。
六、主要参考资料
1、《液压与气动技术课程设计指导书》2、《液压设计手册》3、《简明液压设计手册》
4、《机械设计手册》
课程设计指导教师：
王晓方2010年6月11日
1．工况分析………………………………………………………………………………4
2．拟定液压系统原理图……………………………………………………………………5
3．液压系统的计算和选择液压元件……………………………………………………7
3.1液压缸主要尺寸的确定……………………………………………………………7
3.2确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格………………………………………9
3.3液压阀的选择……………………………………………………………………10
3.4确定管道尺寸……………………………………………………………………10
3.5液压油箱容积的确定……………………………………………………………11
1．工况分析
首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1.1所示，然后计算各阶段的外负载并绘制外负载循环图。
液压缸所受外负载F包括三种类型，即
Fw为工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本课程设计中为50000N；
Fa—运动部件速度变化时的惯性负载；
Ff—导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨可由下式求得
G—运动部件重力；
FRn—垂直于导轨的工作负载，事例中为零；
f—导轨摩擦系数，本例中取静摩擦系数0.2，动摩擦系数为0.1。
求得：
Ffs=0.2*15000N=3000N
Ffa=0.1*15000N=1500N
上式中Ffs为静摩擦阻力，Ffa为动摩擦阻力。
g—重力加速度；
△t—加、减速时间，△t=0.1s
△v—△t时间内的速度变化量。
根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表1.1），并画出如图1.1所示的负载循环图。
图1.1速度和负载循环图
工作循环
外负载F（N）
工作循环
外负载F（N）
启动、加速
4531
工进
51500
快进
1500
快退
1500
表1.1工作循环外负载
2．拟定液压系统原理图
（1）确定供油方式
考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。
而在快进、快退时负载较小，速度较高。
从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。
现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。
（2）调速方式的选择
在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。
根据组合机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。
这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。
（3）速度换接方式的选择
本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。
若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。
（4）夹紧回路的选择
用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。
考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。
在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。
最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图2.1所示的液压系统原理图。
图2.1液压系统原理图
液压缸各种工作状态下电磁换向阀的工作状态如表2.1（“+”表示通电；“-”表示不通电）
液压缸工作状态
1YA
2YA
3YA
4YA
夹紧
-
-
-
-
快进
+
-
+
-
工进
+
-
-
-
快退
-
+
-
-
停止
-
-
-
-
松开
-
-
-
+
表2.1电磁换向阀的工作状态表
3．液压系统的计算和选择液压元件
3.1液压缸主要尺寸的确定
1）工作压力p的确定。
工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定，查表3.1和3.2取液压缸工作压力为5MPa。
负载/KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力/
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
5
表3.1按负载选择执行元件工作压力
主机类型
机床
农业机械、小型工程机械、建筑机械、液压凿岩机
液压机、中大型挖掘机、重型机械、起重运输机械
磨床
组合机床
龙头刨床
拉床
工作压力/
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表3.2按主机类型选择执行元件工作压力
2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d。
由负载图1.1知最大负载F为51500N，液压缸背压可取p2为0.5Mpa，ηcm为0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d／D为0.7。
将上述数据代入式可得
查液压缸内径尺寸系列（GB/T2348-1993），将液压缸内径圆整为标准系列直径D=125mm；活塞杆直径d，按d／D=0.7及查液压缸活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993）取d=90mm。
按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，现取夹紧缸的工作压力为1.5MPa，回油背压力为零，ηcm为0.95，一个夹紧缸的直径为：
查液压缸内径尺寸系列和液压缸活塞杆外径尺寸系列（GB/T2348-1993），取夹紧液压缸的D和d分别为80mm及56mm。
3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量
。
3.2确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格
1）泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为
pp—液压泵最大工作压力；
p1—执行元件最大工作压力；
∑△p—进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2～0.5MPa，复杂系统取0.5～1.5MPa，这里取0.5MPa。
上述计算所得的pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。
另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn应满足pn≥（1.25～1.6）pp。
中低压系统取小值，高压系统取大值。
这里取pn=1.25pp=6.875MPa。
2）泵的流量确定液压泵的最大流量应为
qp—液压泵的最大流量；
同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。
如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量2～3L／min；KL—系统泄漏系数，一般取KL=1.1～1.3，这里取KL=1.2。
即：
3）选择液压泵的规格根据以上算得的pp和qp，再查阅有关手册，现选用YBX-25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：
每转排量25mL／r，泵的额定压力6．3MPa，电动机转速1450r／min，容积效率0.88，总效率0.72。
4）与液压泵匹配的电动机的选定。
首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。
由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.2～1L／min范围内时，可取η=0.03—0.14。
同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即
（1-15）
Pn—所选电动机额定功率；
pB—限压式变量泵的限定压力；
qp—压力为pB时，泵的输出流量。
首先计算快进时的功率，快进时的外负载为1500N，进油路的压力损失定为0．3Mpa，由式可得
快进时所需电动机功率为
工进时所需电动机功率P为
查阅电动机产品样本，选用Y90S-4型电动机，其额定功率为1.1kW，额定转速为1400r／min。
根据产品样本可查得YBX-16的流量压力特性曲线。
再由已知的快进时流量为24L／min，工
进时的流量为11L／min，压力为3.5MPa，作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，如图1.7所示，查得该曲线拐点处的流量为24L／min，压力为2.6MPa，该工作点对应的功率为
所选电动机功率满足式（1-15），拐点处图1.7YBX-16液压泵特性曲线图
能正常工作。
1-额定流量、压力下的特性曲线；2-实际
由表可知YBX-B※D
技术规格
型 号
最大排量
/（mL/r）
压力调节范围/MPa
转速/（r/min）
驱动功率/kW
重 量/kg
安装方式
额定
最低
最高
F
D
D1
YBX-A※L
16
0.7～1.8
1500
600
2000
0.9
7
YBX-A※M
1.4～3.5
1.8
YBX-A※N
2.0～7.0
3.5
YBX-A※D
4.0～10.0
4.9
YBX-B※L
30
0.7～1.8
1500
600
1800
1.7
-
30
32
YBX-B※M
1.4～3.5
3.2
YBX-B※N
25
2.0～7.0
5.4
YBX-B※D
4.0～10.0
7.7
生产厂
-
注：
表中的驱动功率是指在1500r/min转速，最大调节压力及最大排量工况下的保证值。
3.3液压阀的选择
本液压系统可采用力士乐系统或GE系列的阀。
方案一：
控制液压缸部分选用力士乐系列的阀，其夹紧部分选用叠加阀。
方案二：
均选用GE系列阀。
根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。
选定的液压元件如表3.3.1所示。
序号
元件名称
通过流量/L·min-1
型号
1
过滤器
45.8
XU-B50
100
2
变量泵
45.8
YBX-25
3
压力表
KF3-EA10B
4
三位四通电磁阀
38.2
34EF30-E10B
5
两位三通电磁阀
38.2
23EF3B-E10B
6
单向调速阀
38.2
AQF3-E10B
7
减压阀
1.47
JF3-10B
8
压力表
KF3-EA10B
9
单向阀
1.47
AF3-EA10B
10
三位四通电磁阀
1.47
24EF3-E10B
11
压力继电器
1.47
DP-10B
12
单向节流阀
1.47
ALF-E10B
表3.3.1液压元件明细表
3.4确定管道尺寸
油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。
本系统主油路流量为差动时流量q=76.4L／min，压油管的允许流速取u=4m／s，则内径d为
若系统主油路流量按快退时取q=35.4L／min，则可算得油管内径d=15mm。
综合诸因素，现取油管的内径d为15mm。
吸油管同样可按上式计算（q=36.12L／min、v=1.5m／s），即d=22.6mm现参照YBX-25变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为25mm。
3.5液压油箱容积的确定
本例为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的5～7倍来确定，现选用容量250L的油箱。
升级会员 