成都航院航空制造工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生：姜志強(qiáng) 班級：112342 指導(dǎo)老師：袁忠鉆床夾緊裝置液壓驅(qū)動(dòng)回路設(shè)計(jì)圖示為工業(yè)鉆床，鉆頭的進(jìn)給與工件的夾緊分別由兩個(gè)雙作用油缸控制。由于所夾緊的工件是變化的，因此需要對夾緊油缸采用不同的工作壓力，以獲得不同的夾緊力。（示意圖）任務(wù)要求：設(shè)計(jì)一液壓系統(tǒng)回路，采用兩個(gè)雙作用液壓缸模擬上述設(shè)備動(dòng)作。要求油缸 A、B 采用不同的回路壓力且夾緊油缸 A 壓力可調(diào)。成果形式：1.完整的單元回路和系統(tǒng)回路圖2.詳實(shí)的設(shè)計(jì)說明書。工況分析：鉆床運(yùn)動(dòng)分析：該機(jī)床液壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)由兩部分組成，一部分為鉆頭進(jìn)給系統(tǒng)，液壓機(jī)工作循環(huán)為快速下行，減速下行，保壓，快速回程等幾個(gè)階段組成；另一部分為工件夾緊裝置，為勻速可調(diào)的往返運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力分析：該鉆床在進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，但速度較慢，而在快進(jìn)或者快退時(shí)，負(fù)載較小，速度較快。從節(jié)約能量，減少發(fā)熱等一系列方面考慮，泵源宜采用限壓式變量葉片泵。液壓缸負(fù)載力計(jì)算：F=Fc+Ff+Fi+Fg+Fm+FhFc-切削阻力，即液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的工作阻力Ff-摩擦阻力，液壓缸帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件所受的摩擦力Fi-慣性阻力，運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)的過程中的慣性力，計(jì)算：Fi=ma=G/gv/tFg-垂直放置或傾斜放置的移動(dòng)部件，本身的重力Fm-密封阻力，裝有密封裝置的零件在相對移動(dòng)時(shí)的摩擦力Fh-排油阻力，液壓缸回油路上的阻力液壓系統(tǒng)原理圖確定：油路類型確定：中小型機(jī)床允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油，且借此進(jìn)行冷卻交換，所以采用閉式油路。選擇液壓回路：由鉆床運(yùn)動(dòng)分析得知，調(diào)速回路和速度換接回路是主要回路。調(diào)速方式選擇：在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對低速性能和速度負(fù)載特性都有要求的特點(diǎn)下，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥安裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。速度換接方式選擇：本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。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。夾緊回路的選擇：用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。將所選擇的液壓回路組合，液壓系統(tǒng)原理圖如下：1過濾器 2變量葉片泵 3壓力表 4三位四通電磁閥5二位三通電磁閥 6單向行程調(diào)速閥 7減壓閥8壓力表 9單向閥 10二位四通電磁閥 11壓力繼電器12單向節(jié)流閥：液壓系統(tǒng)原理圖液壓元件的計(jì)算與選擇：液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算：工作壓力的確定，液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來確定。工作壓力的選擇有兩種方式：1，根據(jù)機(jī)械類型選擇；2，根據(jù)切削負(fù)載選擇；液壓缸主要尺寸計(jì)算：1，缸體內(nèi)徑 D：根據(jù)公式 F=pA，活塞所需推力 F 和工作壓力 p 即可算出活塞應(yīng)有的有效面積A。根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算缸體內(nèi)徑 D。2.活塞桿的直徑 d：活塞桿受力情況工作壓力 MPa 活塞桿直徑 d受拉 d=(0.3-0.5)D受拉或受壓 p7 d=0.7D3.液壓缸體的長度 L：L=活塞行程+活塞長度+活塞桿導(dǎo)向套長度+活塞桿密封長度+其他長度一般液壓缸缸體長度不大于缸體內(nèi)徑的 20-30 倍。液壓缸的流量計(jì)算：液壓缸的最大流量為Qmax=A Vmax即液壓缸有效面積與液壓缸最大速度的乘積液壓缸的最小流量為Qmin=AVmin即液壓缸的有效面積與最小速度的乘積液壓缸的最小流量，應(yīng)等于或大于流量閥或者變量泵的最小穩(wěn)定流量。液壓泵的確定與計(jì)算：確定液壓泵的最大工作壓力液壓泵的工作壓力主要根據(jù)液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力p1，再加上壓力損失p ，即Pb=p1+pp 包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部壓力損失和管路沿程損失等，用調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)p 為 0.51，5MPa.上述計(jì)算所得的 pb 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 pn 應(yīng)滿足 pn(1.251.6) pb。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。確定液壓泵的流量 qb泵的流量根據(jù)執(zhí)行元件動(dòng)作循環(huán)所需最大流量和系統(tǒng)的泄露確定。多液壓缸同時(shí)動(dòng)作時(shí)，流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需最大流量，minqKqLpK系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 1.11.3,大流量取小值，小流量取大值；( q)min 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量23L min ；選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)上面所計(jì)算的最大壓力和流量，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇相當(dāng)?shù)囊簤罕玫男吞?hào)。確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的功率在工作循環(huán)中，泵的壓力與流量有顯著變化時(shí)，分別計(jì)算出工作循環(huán)的各個(gè)階段所需驅(qū)動(dòng)功率，然后求其平均值。最后，按照上訴功率和泵的轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，使電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率時(shí)，其超載量在允許范圍內(nèi)。閥類元件選擇：依據(jù)額定壓力、最大流量、動(dòng)作方式、安裝固定方式、壓力損失數(shù)值、工作性能參數(shù)和工作壽命進(jìn)行選擇。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品；閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選?。灰话氵x擇控制閥的額定流量應(yīng)比實(shí)際系統(tǒng)管路通過的流量大一些，必要時(shí)，允許通過閥的最大流量超過額定流量的 20.液壓輔件的選擇：濾油器的選用濾油器的主要作用是保持工作介質(zhì)-液壓油的清潔，是系統(tǒng)不可缺少的輔助元件，選用濾油器時(shí)，主要依據(jù)在系統(tǒng)中所處位置即被過濾元件對工作介質(zhì)的過濾精度、工作壓力、過流能力及其他性能要求來進(jìn)行選擇。需注意以下幾點(diǎn)：1.過濾器的精度要滿足被過濾元件和系統(tǒng)對工作介質(zhì)清潔度的要求。2.過濾器的過流能力應(yīng)大于或等于實(shí)際通過流量的 2 倍；3.過濾器的耐壓能力要大于其安裝位置的系統(tǒng)壓力；4.在選用時(shí)要注意其應(yīng)用場合，一般按照產(chǎn)品樣本上的說明來進(jìn)行選擇。液壓輔件油箱的選用在液壓系統(tǒng)中，油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱，在保證供給液壓系統(tǒng)足夠的油液的同時(shí)，還要將液壓系統(tǒng)中由功率損失產(chǎn)生的熱量散失掉。油箱還起到沉淀液壓油雜質(zhì)，分離液壓油中的氣泡，凈化油液的作用。在一般中、低壓系統(tǒng)中，油箱的容量可按下列經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行：對于低壓系統(tǒng)，油箱容量 V 等于 24 倍液壓泵的容量；對于中壓系統(tǒng)，油箱容量等于 57 倍液壓泵的容量；對于高壓系統(tǒng)，油箱的容量等于 612 倍液壓泵的容量。液壓輔件連接件的選用在液壓系統(tǒng)中，連接件主要包括油管和管接頭。連接件選擇是否合適，對液壓系統(tǒng)能否正常工作及能量損失大小有很重要的影響。在選擇連接件時(shí)，一般從連接件的強(qiáng)度和允許流速兩個(gè)方面來進(jìn)行選擇。在選擇管接頭時(shí)，要保證其具有足夠的通流能力和較小的壓力損失，同時(shí)還要使管接頭具有裝卸維修方便、連接牢固、密封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小及重量輕的特點(diǎn)。液壓輔件密封件的選用和設(shè)計(jì)在液壓系統(tǒng)中，密封件的主要作用是防止工作介質(zhì)的泄漏及外界灰塵和異物等污染物侵入液壓系統(tǒng)。對應(yīng)液壓系統(tǒng)來說，工作介質(zhì)的泄漏會(huì)使系統(tǒng)調(diào)壓不高、效率下降及污染外界外界環(huán)境；外界污染物的入侵會(huì)造成對液壓系統(tǒng)的污染，從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作發(fā)生故障。所以，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須正確設(shè)計(jì)和合理選用密封裝置和密封元件，提高液壓系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。1.影響密封性能的主要因素A.密封裝置和密封件密封性能；B.密封裝置的結(jié)構(gòu)和形式；C.密封部位的表面加工質(zhì)量與密封間隙的大小；D.密封件與結(jié)合面的裝配質(zhì)量和偏心程度；E.液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的種類、特性和黏度；F.液壓系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力；G