雙秩蝶大厚雙秩蝶大厚LtMtNGVOCATIONALUhLlVEHSirY課程設(shè)計(jì)說明書題目： 液壓與氣動技術(shù) ——臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)■學(xué)號：1506240130系 別： 機(jī)電工程與自動化學(xué)院專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造班 級： 15機(jī)械1 指導(dǎo)教師： 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 22.1.1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 74.3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)——工進(jìn)——死擋鐵停留 快退——原位停止”?？爝M(jìn)行程長度為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?5X10m/s-3，采用平導(dǎo)軌，啟動時(shí)間為0.2s。要求動力部件可以手動調(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)——工進(jìn)——死擋鐵停留 快退——原位停止”。，1.2設(shè)計(jì)參數(shù)快進(jìn)行程長度為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)說明書工況分析2.1負(fù)載圖及速度圖2.1.1負(fù)載分析a.切削力：Fl=12000Nb.摩擦阻力：F廣f-七二O.2X10000=2000NFd=fd-%F.1X10000=1000Nc.慣性阻力日 FAv100000.1..F=ma=—g.~At二981"元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)械效率門二0.9。f.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=F/0.9N啟動f=ffs20002222加速F"'fd+Fm15101678快速f=ffd10001111工進(jìn)F=F+Ffd1300014444快退f=ffd10001111

2.1.2負(fù)載圖、速度圖。快進(jìn)速度v與快退速度V相等，即v=v=0.1m/s。行程分別為l=0.4m,l1 3 1 3 1 3=0.5m；工進(jìn)速度v=3x10-4~5、10一3m/s，行程l=0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。2.2工況分析圖。液壓缸工作循環(huán)中各動作階段的壓力、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2222——0.788—F+ApP— 2 2-加速1678P2=P1+△P二P1+0.5—1.100—iA-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2222——0.780—F+ApP1 A2q—A2V3P—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兩個(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)壓問題都已基本解決，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p1=2.849MPa。在出口節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡單，故進(jìn)油路壓力損失取Z斗=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力為ppjp1+￡△p「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ZAp「0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為P22=p1+Z△p1=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=17.1X1.2=20.52(L/min)P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q疽20.52(L/min)查設(shè)計(jì)手冊，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p=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85晝2=0.92kW門 60x0.75p查手冊選用功率為1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(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各閥的最大實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格見下表。序號液壓元件名稱通過的最大實(shí)際流量/(L/min)型號規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵YB-10/1210/12L/min1

6.3MPa2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/min100Rm113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」土=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=2Jq=2：22X10-3/60=0.0176?0.0306(m)=17.6?30.6(mm)、'兀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種管道皆為無縫鋼管。4.4確定郵箱容量按推薦公式V=(5?7)qp，取煬3=函5組成液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)圖、動作循環(huán)圖及電磁鐵動作循環(huán)5-1液壓系統(tǒng)圖1DT2DT3DT1(2A3XKYJ1XK快進(jìn)+—++—一—工進(jìn)+———+——快退—+———±—停止+5-2動作循環(huán)圖

5-3電磁鐵動作循環(huán)表6.液壓系統(tǒng)主要性能的估算5-3電磁鐵動作循環(huán)表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、排出流量和移動速度，已與題目原來所要求的數(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)移動速度/(m/min)快進(jìn)(差動)q=q+q=q+―^p—Apq-A2=22+22X28.5=44.23456.7-28.5q2=%-qp=44.234-22=22.234qv= P—iA-A1 222X10-3(56.7-28.5)X10-4=7.8工進(jìn)qj0.102?1.701Aq2=a-q1i28一5——x(0.102?1.701)56.7=0.051?0.855v2=0.018?0.3快退qjqp=22%=Aq1=迫X2228.5二43.77v=q3A2_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)、回油管道長度暫取l=12m估算。油液的運(yùn)動粘度取v=75X10-6m2/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)Pa421.5253vna.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=4q1/(兀dv)=4x44.234x10-3/(兀x12x10-3x75x10-6x60)=1043.5<2320,故進(jìn)油管的沿程壓力損失為124Ap=竺組X105=8X106X75X10-6X44.234X2X105=2.56X105(Pa124Z1 d4進(jìn)油管的局部壓力損失估取為Apg1=0.1A?=0.256x105Pa進(jìn)油路上，油液只經(jīng)過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=0.488x105Pa

v5 vnq 63由此得快進(jìn)時(shí)油路上的壓力損失為￡△〃=2.56x105x0.488x105=3.304x105(Pa)同理，可以判斷出回油管道中也是層流。Ap22=1.29x105(Pa)詢=0.129x105Pa￡2此時(shí)，回油經(jīng)過閥11和閥8,回油量為q2=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為SAp=Ap11+Ap8=2.77x105(Pa)由此可得快進(jìn)時(shí)回油路上的壓力損失為SAp=4.189x105(Pa)將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動快速時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為SAp1=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SAp=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SAp=5.26x105(Pa)整個(gè)回路的壓力損失為SAp1=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SAp1=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 144444 __ ，一、p=p1+SAp1=—+EAp1=%7頂+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￡kp、=14.36x105(Pa)(快進(jìn)時(shí)為￡、=5.41x105(Pa))。故快退時(shí)大流量泵的壓力出現(xiàn)最高值，即p=p+ZAp=―1111—+14.36x105=18.25X105(Pa)p1 1 28.5x10-4故閥3的調(diào)整壓力pV3應(yīng)為：28.59X105Pa>pv3>1