■雙硬嗦大厚■雙硬嗦大厚LEMtKGVOCATIONALUWIVEMSITY課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目： 液壓與氣動(dòng)技術(shù) ——臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 鄭義強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 1506240130系別： 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 班級(jí)： 15機(jī)械1 指導(dǎo)教師： 陳佳彬 黎明職業(yè)大學(xué)2017年6月27日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù) 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)要求 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)參數(shù) 1\o"CurrentDocument"1.3主要內(nèi)容 1\o"CurrentDocument"工況分析 2\o"CurrentDocument"2.1負(fù)載圖及速度圖 2\o"CurrentDocument"2.1.1負(fù)載分析 2\o"CurrentDocument"2.1.2負(fù)載圖、速度圖 3\o"CurrentDocument"2.2工況分析圖 4\o"CurrentDocument"方案確定 5\o"CurrentDocument"3.1選擇液壓回路。 5\o"CurrentDocument"3.1.1調(diào)速回路及油源形式 5\o"CurrentDocument"3.1.2快速回路及速度換接回路 5\o"CurrentDocument"3.1.3換向回路 6\o"CurrentDocument"3.1.4行程終點(diǎn)的控制方式 6\o"CurrentDocument"計(jì)算和選擇液壓元件 6\o"CurrentDocument"4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率 6\o"CurrentDocument"4.1.1壓泵工作壓力的計(jì)算 6\o"CurrentDocument"4.2液壓閥的選擇 7\o"CurrentDocument"4.3確定管道尺 8\o"CurrentDocument"4.3.1壓油管道 8\o"CurrentDocument"4.3.3回油管道 9\o"CurrentDocument"4.4確定郵箱容量 9\o"CurrentDocument"組成液壓系統(tǒng)圖 9\o"CurrentDocument"液壓系統(tǒng)主要性能的估算 10\o"CurrentDocument"6.1液壓缸的速度 10\o"CurrentDocument"6.2系統(tǒng)的效率 11\o"CurrentDocument"6.2.1回路中的壓力損失 12\o"CurrentDocument"6.2.2液壓泵的工作壓力 13\o"CurrentDocument"6.2.3順序閥的調(diào)整壓力 13\o"CurrentDocument"6.3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 14設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時(shí)最大切削力為12000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一，快退一一原位停止”?？爝M(jìn)行程長(zhǎng)度為0.4m，工進(jìn)行程為0.1m?？爝M(jìn)和快退速度為0.1m/s,X進(jìn)速度范圍為3X10T?5X10m/s-3，采用平導(dǎo)軌，啟動(dòng)時(shí)間為0.2s。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。1.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時(shí)最大切削力為12000N，工作循環(huán)為:“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一，快退一一原位停止”。，1.2設(shè)計(jì)參數(shù)快進(jìn)行程長(zhǎng)度為0.4m， 工進(jìn)行程為0.1m快進(jìn)和快退速度為0.1m/s 工進(jìn)速度范圍為3X10-4?5X10-3m/s1.3主要內(nèi)容1、 進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖，繪制電磁鐵動(dòng)作表3、 計(jì)算液壓系統(tǒng)及有關(guān)元件參數(shù)，選擇液壓元件4、 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書工況分析2.1負(fù)載圖及速度圖2.1.1負(fù)載分析切削力：fl=12000N摩擦阻力：F廣f-Fg二0.2X10000=2000NFd=fd-F二0.1X10000=1000N慣性阻力「 FAv100000.1TF=ma=—g.―^=981?^^N=510N重力阻力因工作部件是臥式安置，故重力阻力為零。密封阻力將密封阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去，去液壓缸機(jī)械效率門m=0.9o背壓阻力背壓力p2查表選取。根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動(dòng)作階段中的負(fù)載，見下表。工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F/門m=F/0.9N啟動(dòng)F=Ffs20002222加速F=Ffd+Fm15101678快速F=Ffd10001111工進(jìn)F=F+「扭1300014444

快退F=%100011112.1.2負(fù)載圖、速度圖?？爝M(jìn)速度v]與快退速度v3相等，即v]=v3=0.1m/s。行程分別為11=0.4m,13=0.5m；工進(jìn)速度v2=3xl°一4~5xl。-3皿八，行程匕二0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。2-1負(fù)載圖

2-2速度圖2.2工況分析圖。液壓缸工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值，見下表。工況負(fù)載F/N液壓缸計(jì)算公式回油壓力P2/MPa輸入流量q/(L/min)進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入功率P/kW快進(jìn)啟動(dòng)2222——0.788—F+ApP— 22加速1678P2=P1+△P=P1+0.5—1.100—七A-A1 2q—(A-A)vP—pq1恒速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.102~1.7012.8490.005~0.081F+App— i Aiq—Av12P—pq快退啟動(dòng)2222——0.780—F+App1 A12q—AvP—pq1加速16780.5—1.584—恒速111117.11.3850.395根據(jù)上表可繪制液壓缸的工況圖，如下圖所示。2-3工況圖方案確定3.1選擇液壓回路。3.1.1調(diào)速回路及油源形式。由工況圖可知，該機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，速度較低；鉆鏜加工為連續(xù)切削，切削力變化小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，為防止當(dāng)工件鉆通時(shí)工作部件突然前沖，采用調(diào)速閥的出口節(jié)流調(diào)速回路。由工況圖還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成。其最大流量與最小流量之比為q/q.=17.1/(0.102~1.701)=10.05~167.65,而相應(yīng)的時(shí)間之比為t工/1快二(20?333)/9=2.22?37。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供油。3.1.2快速回路及速度換接回路。

因系統(tǒng)要求快進(jìn)，快退的速度相等，故快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接的方式，以保證快進(jìn)、快退時(shí)的速度基本相等。由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大，為減小速度換接時(shí)的液壓沖擊，采用行程閥控制的換接回路。3.1.3換向回路。由工況圖可看出，回路中流量較小，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向回路。在雙定量泵供油的油源形式確定后，卸荷和調(diào)壓?jiǎn)栴}都已基本解決，即工進(jìn)時(shí)，低壓泵卸荷，高壓泵工作并由溢流閥調(diào)定其出口壓力。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，高壓泵雖未卸荷，但功率損失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。3.1.4行程終點(diǎn)的控制方式。在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。上述選擇的液壓回路，如下圖所示。3-1雙泵油源3-2調(diào)速及速度換接回路 3-3換向回路計(jì)算和選擇液壓元件4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。4.1.1壓泵工作壓力的計(jì)算。a.確定小流量泵的工作壓力pp1。小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時(shí)都向系統(tǒng)供油。最大工作壓力為p=2.849MPa。在出口節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡(jiǎn)單，故進(jìn)油路壓力損失取￡詢、=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力為ppjp1+^Ap1=2.849+0.5=3.349MPab.確定大流量泵的工作壓力pp2。大流量泵只有在快進(jìn)、快退中供油。由工況圖可知，最大工作壓力為p1=1.385MPa。若取此時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為^Ap1=0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為pp2=p1+^Ap1=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2液壓泵流量計(jì)算。由工況圖知，液壓缸所需最大流量為17.1L/min，若取泄漏折算系數(shù)K=1.2，則兩個(gè)泵的總流量為q廣17.1X1.2=20.52(L/min)因工進(jìn)時(shí)的最大流量為1.701L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量(3L/min)，故小流量泵的流量最少應(yīng)為4.701L/min。4.1.3液壓泵規(guī)格的確定。按式pp=pp1X[1+(25~60)%]=3.349X[1+(25~60)%]=4.186~5.358MPa及qp=20.52(L/min)查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取YB-10/12型雙聯(lián)葉片泵，額定壓力為6.3MPa。4.1.4電機(jī)功率的確定。由工況圖得知，液壓缸最大功率Pmax=0.395kW，出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、流量為17.1L/min的快退階段，這時(shí)泵站輸出壓力為1.885MPa，流量為22L/min。若取泵的總效率為門p=0.75，則電機(jī)所需功率為P=也=技85x22=0.92kW門60x0.75P查手冊(cè)選用功率為1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。4.2液壓閥的選擇。根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各閥的最大實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格見下表。

序號(hào)液壓元件名稱通過(guò)的最大實(shí)際流量/(L/min)型號(hào)規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵YB-10/1210/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa?1213順序閥12XY-25B25L/min6.3MPa?1214單向閥12I-25B25L/min6.3MPa?1215三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min6.3MPa?1816調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa?1217、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa?1228二位三通機(jī)動(dòng)換向閥2223C-25B25L/min6.3MPa?1219壓力繼電器—DP1-63B調(diào)壓范圍1~6.3MPa?11111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min6.3MPa?12112濾油器22XU-40X10040L/min100pm113壓力表開關(guān)—K-6B6.3MPa?41選擇液壓元件時(shí)，在滿足要求的條件下，應(yīng)盡量選擇使各元件的接口尺寸相一致，以便管道的選擇和安裝方便。4.3確定管道尺寸4.3.1壓油管道由式(5-12)有d=2里=2：22x10「3/60=0.0098?0.0137(m)=9.8?13.7(mm)、'兀v\兀(2.5?5)按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mm4.3.2吸油管道d=2、:里=2,'22x10~3/60=0.0176?0.0306(m)=17.6?30.6(mm)腥v 、，兀(0.5?1.5)取d=25mm4.3.3回油管道d=2」也=2,,22x10~3/60=0.0193?0.025(m)=19.3?25(mm)\nv 、，兀(1.5?2.5)取d=25mm3種管道皆為無(wú)縫鋼管。4.4確定郵箱容量按推薦公式V=(5?7)qp，取V=6X22=132L5組成液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)圖、動(dòng)作循環(huán)圖及電磁鐵動(dòng)作循環(huán)5-1液壓系統(tǒng)圖

5-3電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表6.液壓系統(tǒng)主要性能的估算6.1液壓缸的速度在液壓系統(tǒng)各個(gè)組成元件確定之后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)的輸入、排出流量和移動(dòng)速度，己與題目原來(lái)所要求的數(shù)值不盡相同，故需要重新估算。估算結(jié)果如表。輸入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移動(dòng)速度/(m/min)

快進(jìn)（差動(dòng)）q=q+q=q+―%—ApA1-A 2” 22x28.5 ..__.=22+ =44.23456.7-28.5q2=q1―qp=44.234-22=22.234qv=p—1A-A1 222x10-3(56.7-28.5)x10-4=7.8工進(jìn)q1=0.102?1.701Aq2=a2q1128.5——x(0.102?1.701)56.7=0.051?0.855v2=0.018—0.3快退q=q=22Aq2=才q1256.7”=——x2228.5=43.77v=q3A2二22x10-328.5x10-4=7.726.2系統(tǒng)的效率6.2.1回路中的壓力損失管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=12mm，回路中進(jìn)、回油管道長(zhǎng)度暫取l=12m估算。油液的運(yùn)動(dòng)粘度取v=75x10一6m2/s。系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25BAp/(x105)Pa421.5253快進(jìn)時(shí)的回路壓力損失快進(jìn)時(shí)進(jìn)油管中的流態(tài)為層流，即Re=vd/v=4q/（兀dv）=4x44.234x10-3/（兀x12x10一3x75x10一6x60）=1043.5<2320,1故進(jìn)油管的沿程壓力損失為8X1°6明x105=8X1°6婦5X1。-6X44.234x2、皿=登6x105(Pa)11 d4 124進(jìn)油管的局部壓力損失估取為Apg1=0.1AP^1=0.256x105Pa進(jìn)油路上，油液只經(jīng)過(guò)1個(gè)三位四通電磁換向閥5,參照表8.11，該閥上的局部壓力損失為Ap=Ap(%)2=4X105X(22)2=0.488x105Pav5 vnq 63由此得快進(jìn)時(shí)油路上的壓力損失為￡Ap=2.56x105x0.488x105=3.304x105(Pa)同理，可以判斷出回油管道中也是層流。Ap〔2=1.29x105(Pa)Ap=0.129x105Pa82此時(shí)，回油經(jīng)過(guò)閥11和閥8，回油量為q2=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為ZAp=Ap11+Ap8=2.77x105(Pa)由此可得快進(jìn)時(shí)回油路上的壓力損失為ZAp=4.189x105(Pa)將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動(dòng)快速時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為ZAp1=5.41x105(Pa)這個(gè)數(shù)值的精確值是閥3的調(diào)整壓力的下限參考之一。工進(jìn)時(shí)的回路壓力損失同理,計(jì)算工進(jìn)時(shí)的進(jìn)油路上的最大壓力損失為ZAp=0.48x105(Pa)回油路上的最大壓力損失(取調(diào)速兩端最小壓差為5x105pa)為ZAp=5.26x105(Pa)整個(gè)回路的壓力損失為￡Ap1=3.12x105(Pa)快退時(shí)的回路壓力損失快退時(shí)整個(gè)回路壓力損失為ZApi=14.36x105(Pa)6.2.2液壓泵的工作壓力。小流量泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力可按式(8-14)求出，但此時(shí)液壓缸的工作壓力p1需要從新計(jì)算，即F 144444p=p1+EAp1=—+￡△"= +3.12x105=28.59X105(Pa)1此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。6.2.3順序閥的調(diào)整壓力順序閥在快進(jìn)、快退時(shí)關(guān)閉，工件時(shí)打開，其調(diào)整壓力必須保證關(guān)得住，開得及時(shí)。由表8.8知，液壓缸在快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相同，但回路中的壓力損失不同，快退時(shí)為EAp1=14.36x105(Pa)(快進(jìn)時(shí)為EA^=5.41x105(Pa))。故快退時(shí)大流量泵的壓力出現(xiàn)最高值，即pP=p1+EAp1=28"o+14.