双面镗孔组合机床液压系统油路块与泵站总成设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 双面镗孔组合机床液压系统 油路块与泵站总成设计 学院： 班级： 姓名： 指导老师： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本次毕业设计 的题目是 双面镗孔组合机床液压系统、油路块与泵站总成设计 ，设计过程包括：设计方案分析，负载与速度分析，确定液压系统主要参数，拟定液压系统原理图，计算和选择液压元件。 本 设计 首先介绍了液压系统的组成及工作原理，分析了液压技术的发展趋势及其优缺点，然后根据本设计的特点及要求，提出了设计方案，对设计要求及工况进行了分析，确定了液压系统的主要参数，选取了液压缸的工作压力，最后计 算了液压缸的尺寸。 在设计方案拟定的基础上，确定了液压系统原理图，其中包括几种基本回路，如：调速回路，夹紧回路和调压回路等。计算和选择了液压元件，如： 流量阀 和溢流阀 的选择 ，油管的选择， 确定液压泵的规格和电动机功率 ， 确定 了油箱容积。 最后进行了 液压系统性能的验算 ，其中包括几种工况情况下 压力损失的验算及泵压力的调整 ，整体 液压系统的发热与温升验算 。 关键 词 : 液压传动 液压泵 液压缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of is of up of of of to of In to of of of in on to so of of to of to of to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . I . 录 . 一章 绪论 . 1 压系统的组成及工作原理： . 1 . 1 1 2 1力的传递 . 2 1 2 2运动的传递 . 3 . 3 压系统的发展历史及发展趋势 . 4 压系统的发展历史 . 4 . 5 第二章 设计方案 . 6 . 6 2 2设计要求 . 6 2 3 工况分析 . 6 . 9 . 9 . 10 第三章 液压系统原理图 . 13 本回路的选择 . 13 速回路 . 13 3 . 13 . 17 夹紧回路 . 17 压回路 . 18 压系统回路 . 19 第四章 液压元件的计算和选择 . 23 格以及电动机功率 . 23 定液压泵的最大工作压力 . 23 . 23 . 24 类元件 . 25 量阀的选择 . 25 溢流阀的选择 . 25 单向阀及液控单向阀的选择 . 25 换向阀的选择 . 26 液压阀的配置形式 . 26 . 29 轴器的选择 . 29 择联轴器的原则 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 算联轴器的计算转矩 . 30 . 30 . 30 第五章 液压系统性能的验算及泵站总成 . 33 . 33 . 33 . 33 压系统的发热验算 . 35 . 35 结论 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一章 绪论 压系统的 组成及 工作原理： 液压传动系统主要由以下五 部分组成：（ 1）能源装置 （ 2）执行元件 （ 3）控制元件 （ 4）辅助元件 （ 5）工作介质 能源装置主要是 压站又称液压泵站，是系统的液压装置，它按驱动装置（主机）要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下。将液压站与主机上的执行机构（油缸和油马达）用油管相连，液压机械即可实现各种规定的动作、工作循环。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。 压传动的工作原理及特征 液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和 传递动力的。液压传动是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理大概就是：在密闭环境中，向液体施加一个力，这个液体会向各个方向传递这个力！力的大小不变！ 液压 传动就是利用这个物理性质，向一个物体施加一个力，利用帕斯卡原理使这个力变大！从而起到举起重物的效果！现以图 1示液压千斤顶来简述液压传动的工作原理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1液压千斤顶工作原理图 1 2 3 45 6由液压千斤顶的原理可知，小液压缸 1 与单向阀 2、 3 一起完成吸油与排油，将杠杆的机械能转换为油液的压力能输出，称为（手动）液压泵。大液压缸 6 将油液的压力能转换为机械能输出，抬起重物，称为（举升）液压缸。在这里大、小液压缸组成最简单的液压系统，实现了力和运动的传递。 1 2 1 力的传递 设液压缸活塞面积为 用在活塞上的负载力为 力在液压缸中所产生的液体压力为 2/据帕斯卡原理，“在密闭容 器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点”，液压泵的排油压力 等于液压缸中的液体压力，即 2=P,液压泵的排油压力又称为系统压力。为了克服负载力使液压缸活塞运动，作用在液压泵活塞上的作用力 为 12 (1式中 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在 2 一定时，负载力 大，系统中的压力 P 也越高，所需的作用力 系统压力与外负载密切相关。这是液压传动工作原 理的第一个特征：液压传动中工作压力取决于负载。 1 2 2 运动的传递 如果不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、管路的变形，液压泵排出的液体体积必然等于进入液压缸的液体体积。设液压泵活塞位移为 压缸活塞位移为 有 2 (1上式两边同时除以运动时间 t，得 q1= (1式中 液压缸活塞的平均运动速度； 由上述可见，液压传动是靠密闭工作容积变化相等的原则实现运动（速度和位移）传递的。调节进入液压缸的流量 q，即可调节活塞的运动速度 v，这是液压传动工作原理的第二个特征：活塞的运动速度只取决于输入流量的大小，而与外负载无关。 从上面的讨论还可以看出，与外负载力相对应的流体参数是流体压力，与运动速度相对应的流体参数是流体流量。因此，压力和流量是液压传动中两个最基本的参数。 压传动的优缺点 与机械传动和电力拖动 系统相比，液压传动与控制技术具有以下优点： 1）单位功率的重量轻，有利于机械设备及其控制系统的微型化、小型化，并进行大功率作业。 2）布局灵活方便。液压元件的布置不受严格的空间位置限制，容易按照机器的需要通过管道实现系统中的各部分的链接，布局安装具有很大的柔性，能够成用其他方法难以组成的系统。 3）调速范围大。通过控制阀，液压传动可以在运行过程中实现液压执行期大范围的无级调速，调速范围可达 2000. 4）工作平稳、快速性好。油液具有弹性，可吸收冲击，故液压传动传递运动均匀平稳；易于实现快速启动、制动和频繁换 向。 5）易于操纵控制并实现过载保护。液压系统操纵控制方便，易于实现自动控制、远距离遥控和过载保护；运转时可自行润滑，有利于散热和延长使用寿命。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6）易于实现自动化和机电液一体化。液压技术容易与电气、电子控制技术相结合，组成机电液一体化的复杂系统，实现自动工作循环。 7）易于实现直线运动。 8) 液压系统的设计、制造和使用维护方便。液压元件属于机械工业基础件，已实现标准化、系列化和通用化。 液压传动的缺点： 1） 传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。 2） 由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响，不能严格 保证定比传动。 3） 液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油基液压油作传动介质时还需要注意防火问题。 4） 液压元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。总的来说 液压传动的优点是主要的，其缺点将随科学技术的发展会不断得到克服。例如，将液压传动与气压传动、电力传动机械传动合理地联合使用，构成气液、电液（气）、机液（气）等联合传动，以进一步发挥各自的优点，相互补充，弥补某些不足之处。 压系统的发展历史及发展趋势 压系统的发展历史 液压传动和气压传动称为流体传动， 是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术， 1795 年英国约瑟夫布拉曼，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。 第一次世界大战后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁尼斯 克对能量波动传递所进行的理论及实际研究 ;1910 年对液力传动 (液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战期间 ,在美国机床中有 30%应用了液压传动。应该指出 ,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了 “液压工业会 ”。近 2030 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压技术的发展趋势 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、 可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。 综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1减少能耗 ,充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。 2主动 维护 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 3机电一体化 电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。 液压行业的发展趋势： 液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以 及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二章 设计方案 计 方案分析 双面镗孔组合机床的 液压系统 要求液压系统完成的工作循环是 手工安装夹紧油缸夹紧滑台快进滑台 1工进滑台 2工进滑台快退回转工作台升起回转工作台转位回转工作台下降锁紧滑台快进滑台 1工进滑台 2工进滑台快退夹紧油缸松开退料油缸升起退料退料油缸退回手工取下工件。 在设计过 程中要注意液压设计的注意事项：在滑台的速度变化较大，当滑台由工进转为快退时， 为减少液压冲击，须使用背压阀等。 方案： 选用单杆活塞缸来实现工作循环所要求的快进 以及 1 工进 2 工进 运动， 利用 液压缸 差动连接来实现快进、快退 ，而对于有大冲击，工作阻力不定对加工过程的影响， 使用在回油路上接背压阀和在进油路上用调速阀和行程阀的组合来实现。为减少热变形对加工精度的影响，减少热源，选用远离机床床身的开式油箱。对于 多缸运动 工况分段情况很大，借鉴同类机床多数采用双泵供油来节约能源 。 2 2 设计要求 要求设计 实现的工作循环是： 手工安 装夹紧油缸夹紧滑台快进滑台 1工进滑台 2 工进滑台快退回转工作台升起回转工作台转位回转工作台下降锁紧滑台快进滑台 1工进滑台 2工进滑台快退夹紧油缸松开退料油缸升起退料退料油缸退回手工取下工件 。 动力滑台的滑台油缸实现的循环是：快进 1工进 2工进快退。夹紧油缸的循环为：快进工进夹紧保压快退。退料油缸快进 快退。 主要性能参数与性能要求如下：切削阻力 4000N；运动部件所受重力 G=10000N；快进、快退速度 1=3m/ =4m/1工进速度 2=2工进速度3=进行程 051 工进行程 2 工进行程3L=4复运动的加速时间 t=力滑台采用平导轨，静摩擦系数 s=摩擦系数 d=压系统执行元件选为液压缸。 2 3 工况分析 工况分析主要指对执行元件进行工况分析，分析每个执行元件在各自工作过程中买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的速度和负载的变化规律。 1） 运动分析 运动分析就 是研究设备按工艺要求，以怎样的运动规律完成一个工作循环，并绘出速度循环图。 图 2 示为液压缸驱动组合机床动力滑台的动作循环图，工作台完成快进 1 工进 2 工进快退的工作循环。图 2示 为速度循环图，由图可以看出，液压缸在工作过程中经历了加速 、恒速（稳态）和减速制动等工况。另外速度循环图也是计算液压元件的惯性负载及绘制其负载循环图的依据。 图 2作循环图 图 2度循环图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2载循环图 2） 负载分析 负载分析是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各 执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。根据工艺要求，把执行元件在各阶段的负载用曲线表示出来，即形成负载循环图， 如图 2示。由图可直观的看出执行元件在运动过程中何时受力最大、何时受力最小等各种情况，以此为设计依据。 本例负载分析中，暂不考虑回油箱的背压负载，液压缸的密封圈产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑；因工作部件水平放置，重力的水平分力为零。因此，需要考虑的负载有：工作负载 阻力 、惯性负载 阻力 和 摩擦负载阻力 （ 1） 工作负载切削阻力 ，t=24000N （ 2） 惯性负载 惯性负载是运动部件在启动加速或减速制动过程中产生的惯性力，其值可按牛顿第二定律计算 )(4 6 0 0 0 （ 2 式中， t 时间内速度的变化量； t 般机械系统取 走机械 床运动系统取 床进给系统取 作部件较轻或运动速度较慢时取小值。 （ 3） 摩擦 阻力 摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构工作时所需克服的机械摩擦阻力。 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力 导轨的摩擦阻力，其值与导轨形状、安放位置、润滑条件及运动状态有关。 静摩擦阻力 f s s 0 . 2 1 0 0 0 0 2 0 0 0F G N （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动摩擦阻力 f d d 0 . 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0F G N (2各运动阶段 运动时间 快进 m 111 （ 2 1工进 m 222 （ 2 2工进 m 333 （ 2 快退 mi 9105(mi n)( 343214 （ 2 设液压缸的机械效率 出 滑台 液压缸在各工作阶段的负载和推力 表 2台液压缸各阶段的负载和推力 工况 负载组成 负载值 F/N 推力（ F/m） /N 启动 000 2105 加速 1460 1537 快进 1000 1052 工进 25000 26316 快退 1000 1052 定液压系统主要参数 选液压缸的工作压力 由表 2合机床在最大负载为 30000P =4文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 2负载选择压力 负载 /0 工作压力 / 1 2 3 3 4 4 5 5 表 2设备类型 选择系统工作压力 设备类型 机床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力/2 3 5 2 8 8 10 10 18 20 32 压缸的 主要 尺寸 的计算 选用单活塞杆式液压缸并在快进时作差动连接。工进时为防止负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参照表 2背 压为 2P = 表 2行元件背 压力 系统类型 背压力 /单系统或轻载节流调速系统 油路带调速阀的系统 油路设置有背压阀的系统 补油泵的闭式回路 油路较复杂的工程机械 回油路较短且直接回油 可忽略不计 根据所给数据：液压缸直径 D=80塞杆直径 d=55标准直径算出 22221 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2222222 )(4 按最低工进速度验算液压缸 尺寸，查液压产品样本手册，调速阀最小稳定流量m i . 0 5 / m i ，因 2工进速度 v=由式 m i nm i n m i 得， 2223m i nm i 005.0 本例 1A =2 5 满足最低速度的要求。 根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压 力、流量和功率，在计算工进时背压按P 6101 代入，快退时背压按5 1 0 p 代入计算公式和计算结果列入表 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 2液压缸所需的实际流量、压力和功率 工作循环 计算公式 负载 F 进油压力油压力需流量 输入功率 p N a L/W 差动快进 2 12（ ）153 5 0 0 进 P 12105 58 10 退 P 2253 0 55 10 ： 1. p 为液压缸差动连接时，回油口到进 油口之间的压力损失，取 p= pb= p。 2快退时，液压缸有杆腔进油，压力为 杆腔回油，压力为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第三章 液压系统原理图 本回路 的选择 速回路 节流调速是液压传动控制系统的重要组成部分 ,由于其回路结构简单、成本低、使用维护方便 ,在工程机械中得到了广泛的应用。 对调速回路的基本要求如下： 1） 在规定的调速范围内能灵敏、平稳地实现无极调速，具有良好的调节特性。 2） 负载变化时，工作部件速度变化小（在允许范围内），即具有良好的速度刚性。 3） 效率高，发热 少，具有良好的功率特性。 在液压系统采用定量泵供油时，因泵输出的流量 此要改变输入执行元件的流量 须在泵的出口旁接一条支路，将泵多余的流量溢回油箱 ,这种调速回路称为定量泵节流调速回路，它由定量泵、执行元件、流量控制阀（节流阀、调速阀等）和溢流阀等组成，其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。定量泵节流调速回路根据流量控制阀在回路中安放位置的不同分为进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速三种基本形式：（ 1）将节流阀串联在液压泵和液压缸之间，用它来控制进入液压缸的流量达到调速的 目的，为进油节流调速回路。（ 2）将节流阀串联在液压缸的回油路上，借助节流阀控制液压缸的排油流量来实现速度调节，为回油节流调速回路。（ 3）将节流阀装在液压缸并联的支路上，为旁路节流调速回路。 换向阀在液压系统中其主要功用为 :接通、切断或改变油液在液压系统中的流动方向。除此之外，在工程机械中还利用了它的一个特殊的功用 :就是能够起到节流的作用。 在工程机械中，节流调速回路的换向阀采用的是零封闭或负封闭的换向阀，它的结构主要是由阀芯和阀体两部分组成。在其阀芯台肩上切槽或磨出锥面，当阀芯相对阀体移动时，其节流口大小将 发生变化，从而改变流量达到节流调速的目的。 3 速 和速度换接回路 快速运动回路的功用是 使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充分利用功率。一般采用差动缸，双泵供油，充液增速和储能器来实现。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 速运动回路 如图 3向阀处于原位时，液压缸有杆腔的回油和液压泵的供油合在一起进入液压缸无杆腔，使活塞快速向右运动。这种回路结构简单，应用较多，但液压缸的速度加快有限，差动连接与非差动连接的速度比为 1 1 1 1 2v / v / ( )A A A ,有时仍不能满足快速 运动的要求，常常需要和其他方法联合使用。在差动回路中，泵的流量和液压缸有杆腔排除的流量合在一起流过的阀和管路应按合成流量来选则其规格，否则会导致压力过大，泵空载时供油压力过高 。 2采用储能器辅助供油快速运动回路 这种回路适用于短时间内需要大流量的场合，并可用小流量的液压泵使液压缸获得较大的快速运动速度。但系统在整个工作循环内需有足够的停歇时间，以使液压泵完成对储能器的充液工作。 3 双泵供油快速运动回路 如图 3压大流量泵 1和高压小流量泵 2组成的双联泵做动力源。外控顺序阀 3（卸载阀 ） 和溢流阀 5分 别设定双泵供油和小流量泵 2供油时系统的最高工作压力。换向阀 6处于图示位置，系统压力低于卸载阀 3调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；换向阀 6 处于右位，系统压力达到或超过卸载阀 3的调定压力，大流量泵 1通过阀 3卸载，单向阀 4自动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢速向右运动。卸载阀 3的调定压力至少应比溢流阀 5的调定压力低 10%大流量泵 1卸载减少了动力消耗，回路效率较高。常用在执行元件和工进速度相差较大的场合。 根据本系统的运动 方式和要求选定液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 1197