专用钻床液压系统设计快进工进死档铁停留快退原位停止

1、蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书蚌埠学院任务要求快进-工进-死档停留-快退-原位停止机电工程学院液压与气压传动课程设计说明书课题名称：专用钻床的液压系统设计学生姓名： 学号： 20100607208专 业： 机械设计制造及其 自动化 班级: 10机电2成 绩：指导教师签字：2013 年 6 月 20 H目录1设计题目及其要求错误!未定义书签。2工况分析2. 1动作要求分析12. 2负载分析22. 3负载图和速度图的绘制52. 4液压缸主要参数确定63液压系统设计设计3.1液压系统图的拟定错误!未定义书签。03.2液压系统的工作原理错误!未定义书签。23. 3液压元件的选择134验算性能完成设

2、计错误!未定义书签。65总结错误!未定义书签。03蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书1蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书一，设计题目及要求:试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进- 工作-快退-停止(卸荷)”的工作循环.题目及要求静摩擦系数fs0. 2动摩擦系数fd0. 1快进、快退速度V (m/min)4. 8往复运动加减速时间At (S)0. 15工进速度V2 (m/min)20工进行程s 1 ( mm )138快进行程s2 ( mm )400切削阻力N14000工作部件重量N10000机械效率

3、 m0. 95#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书二，工况分析2.1动作要求分析动作要求分析根据主机动作要求画出动作循环图如图1-1快进 快退图1-1动作循环图#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书3蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书2. 2负载分析#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书(1)工作负】#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书Fl=13412NFfs 二 1078NFfd 二 539NFal

4、 二206. 04NFa2=203.29N工作负载与设备的工作情况有关，在机床 工作负载上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作 负载。Fl 二13412N(2)摩擦负载:摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以 摩擦负载及运动状态有关。静摩擦负载 Ffs二fsG 二(0.2*5390)二 1078N动摩擦负载 Ffd二fdG 二(0. 1*5390)二539N(3)惯性负载：惯性负载是运动部件的速度变化是，由其 惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。惯性负加速Fal二载m*al= (5390/9. 81) *(0. 075/0. 2)=206. 04

5、N减速Fa2 =m*a2= (5390/9. 81)*(0. 074/0. 2)=203. 29N设计内容计算说明结论制动 Fa3 = m*a3二(5390/9. 81) * (0. 001/0. 2) =2. 75N反向加速 Fa4 = Fal = 206. 04N反向制动 Fa5 = Fa4 =206. 04N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦里 的影响，并设液压缸的机械效率n,=o. 85,则液 压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表Fas二2. 75 NFal=206.04N工况计算公式总负载F/N缸推力F/X启动Ffs10781268.23加速Ff d + Fal745846

6、. 47快进Ffd539634. 12减速Ffd - Fa2336395. 29工进Fl + Ffd1395116412. 94制动巩+Ffd -Fa313948. 2516409. 7反向加速-Ffd 一 Fal745. 04876. 52快退- Ffd539634. 12制动 -Ffd+ Fa5 332.96391.725蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书负载图 和速度 图的绘 制v(m/mln)16412.94634.12395.12bH2 SKI的遽IHB及负

7、-391.72 -634.12 -肘媲23负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的各个阶段的速度，由于行程是400mm,设定快进时的行程 Ll=300mm,工进时的行程L2=100mnio可绘出负 载图(F-7)和速度图(r-7),见图1-2&、bo 横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为 液压缸退回时的曲线。l-2a,b#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书F nx 16412 .94max p 3xl06=54.71 x IO-4 m27蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书初选液

8、压缸的工作 压力液压缸尺寸魏F(kN)50励 p (MPa)5H0表2按负载选择执行元件工作压力3MPa液压缸主24、液压缸主要参数确定要参数确(1)、初选液压缸的工作压力定按负载大小根据表2选择液压缸工作压力根据最大负载F二19412N,初选液压缸的工作压力为3MPa(2)、计算液压缸尺寸按最大负载Fmax计算缸筒面积A得4A计算缸筒内径D得D=83mm4X54.71X10-4 nn2Q x 二 0.083m 二 S3 mm713.14159按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。表3液压缸内径和活塞杆直径标准系列(GB/T23481993) mmJ、5U恥佻呱血佩肌#蚌埠学院机电工程学院课程

9、设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书SfgilJ JJJ5JJ.fi J8JJ. B11.按标准取D二90mm (壁厚5mm,单重11. 17kg/m) 根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在 快进时釆用差动连接。设活塞杆直径为d,于是 有4q _ 4qc ,it(D2-d2)D7 (D-d)二 1.3d二43. 23mm按标准取d二45mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔的面积Ai=l/4 *n*D二1/4* nA】二 63.59cm2A2=47.69cm2*9=63. 59cm2有杆腔的面积 A2=l/4 * jt * (D2-d2) = 1/4* n*&一4.52) =47

10、. 69cm2#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书（3 ）活塞杆稳定性校核活塞杆稳活塞杆的总行程为400 mm ,而活塞杆的直#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书定性校核径为 45mm , 1/d =400/45=8. 8910不用稳定性校核流量计算压力计算功率计算（4）、计算液压缸流量、压力和功率1）流量计算4 5q 快进=(6359_ 47.69)x1 Ox 詬= 1.19xl04m5/5=7.155L/mmq m = A.v = 63.59x10- x- = 5.3xlO5m3 / j = 3.1L/mill 兔压力计算 60= 3.5xl04m3 /

11、5 = 21.4L/miii609 快退=A2v3 =47.59x10_4x634.12P快进 _ A】 企 (63.59 47.69)x107=0.40x10% = 0.4MPcp =幻遒= 412 94 二 2.58xl0_10一 = 0.13旳皿P快进=P快进q快进=04x 10& x= 47.7WP m = Pgq 工进=2.58X X= 133.3W214x10“P快退=p快退q快退=013 X106 X60二46.4W不用稳定性校4、绘制工况图工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。由表绘制液压缸的工况图如图3所示。工况压力p (MPa)流量q (I/min)功率P (W

12、)快进0.47J5547.7工进3.11333快退0.1321.446.40.42,58p(MPa )H0.1工况图q(Umin)7.1521.4A t(S)47.7133.快进匸讲46.4Ks)11蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书图3 液压缸的工况 图#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论#蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书三，液压系统设计3. 1、液压系统图的拟定1、选用执行元件由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做选用执行为执行元件。根据快进和快退速度相等的要求，元件拟定在快进时采用差动连接，因此

13、应使无杆腔有釆用差效面积为有杆腔有效面积的两倍。动连接2、确定供油方式由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；而在工进时确定供油所需流量较小，但持续时间较长。因此从提高系双作用方式统效率，节省能源的角度考虑，系统供油方式不叶片泵宜采用单个定量泵，而宜采用双泵或变量泵。因双泵供此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油油方式。3、调速方式选择调速方式由工况图可知，快进和快退时有速度要求，调速阀选择因此在有杆腔油口处统一釆用调速阀调速。工进进油节时速度低，考虑到系统负载变化小，所以采用调流调速速阀进油节流调速回路。回路。蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书速度换接选择4

14、、速度换接选择快进和工进之间速度需要换接，为便于对换 接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通行 程阀来实现速度的换接。另外采用液控顺序阀与 单向阀来切断差动回路。因此速度换接回路为行行程与压力联合控制换向方式程与压力联合控制形式。形式选择5、换向方式选择采用三位五通电磁阀进行换向，以满足系统挡块和对换向的各种要求。选用三位阀的中位机能为M压力继型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。为电器的提高换向的位置要求，拟采用止挡块和压力继电行程终器的行程终点返回控制。点返回6、其它选择为便于观察调整压力，在液压泵的出口处 和液压缸的两接口处均设置测压点，并配置多 点压力表开关，以便利用一个压力表即能

15、观测各 点压力。完成以上各项选择后，作出拟定的液压系统 原理图和各电磁铁的动作顺序表如图4所示。3.2、液压系统的工作原理控制11蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书快进工进1、快进按下起动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换 向阀8的阀芯右移，换向阀工作在左位，实现快 进，油路为：进油路：泵2-换向阀8左位一行程阀13 下位一液压缸左腔；回油路：液压缸右腔一调速阀14 -换向 阀8左位一单向阀9-行程阀13下位一液压缸 左腔，形成差动连接。2、工进当滑台快速运动到给定位置时，滑台上的 撞块压下行程阀13阀芯，切断通道，使压力油 经调速阀10进入液压缸左腔。由于油液流经调 速阀，系统压力上升，打开液控

16、顺序阀7,此时 单向阀9关闭，切断液压缸差动回路，实现工进， 油路为：进油路：泵2-换向阀8左位一调速阀10 -液压缸左腔；回油路：液压缸右腔调速阀14换向阀 8左位一顺序阀7-背压阀6 -油箱。蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书快退液压泵压力3、快退当滑台工进完毕之后，停留在止挡块处，系 统压力升高，直到压力继电器12的调整值时， 压力继电器动作，2YA通电，电磁换向阀8工作 在右位，滑台快退返回。快退油路为：进油路:泵2 -调速阀14换向阀8右位 -液压缸右腔；回油路:液压缸左腔一单向阀11-换向阀8 右位f油箱。3. 3、液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率1）计算液压泵压力估

17、算压力损失经验数据：一般节流调速和管路简单的系统取 pl=O. 20. 5MPa,有调速阀和管路较复杂的系统 取 EApl=0. 51.5MPao液压缸在整个工作循环中最大工作压力为 2. 58MPa,由于系统有调速阀，但管路简单，所 以取压力损失EApl=0. 5MPa,计算液压泵的工 作压力为pp二p+EApl二2. 58+0. 5=2. 63MPa2. 63MPa所需液压泵流量选用液压泵2）计算所需液压泵流量考虑泄漏的修正系数K： K二液压缸在整个工作循环中最大流量为 21.4L/mino取回路泄漏修正系数K二1. 1,计算 得所需两个液压泵的总流量为qp二 1. 1 X21. 4=23

18、. 54L/min由于溢流阀最小稳定流量为3L/min,工进 时液压缸所需流量为0.4L/min,所以高压泵的 流量不得少于3. 4L/min。3）选用液压泵1、单泵 Single pump23. 54L/minYBl 10/16型的双联叶片型号排量压力转速容积效率YB1 446.3960M85YB1 25256.3960M902 双泵：Double PumpLL1L2L3BB1HSD1D2dd25510638144452014511090dc12820d1由3第5卷P158选用YB1 10/16型的双 联叶片泵。液压泵额定压力为6.3MPa,排量分别为 lOmL/r 和 16mL/r,取容积

19、效率 nPV=0.85，总 效率n =0.8 ,额定转速分别为1450T/min和选用电动机960i7miii.4）选用电动机拟选Y系列三相异步电动机，满载转速 960r/min ,按此计算液压泵实际输出流 qp=（ 10+16） X 10 - 3 X960 X0.85=21.22L/inin 计算所需电动机功率为泵。p=PA=2.63xl06x21.22xl0-3=116xl()3wz 由3常何卷P569Y132S-6电动机。Y132S电动机额定功率为3KW,满载转速为-6电动960i7miiio机2、选择阀类元件及辅助元件标准件1）标准件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量

20、，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表5所示。2）非标件油管a）油管内径为油管尺寸根据实际流量类比确定，采用内径6mm,为16mm,外径为20mm的紫铜管。外径为油箱b）油箱20mm油箱容积计算如下V= （57） qp= （57） X21.22=106.1 148.54LV=150取 V=150LoL表5 液压元件型号及规格序号名称通过流量qmax(Dmin)型号及规格1滤油器24.96XU-C32X100B2双联叶片泵21.22YB110/163溢流阀&11Y-10B4单向阀13.61I-25B5顺序阀13.61X-B25B6溢流阀8.37Y-10B7顺序阀8.37XB-25B8三位五通电

21、磁换向阀21.2235D-25BM9单向阀8.37I-25B10调速阀16.20Q-25B11单向阀16.80I-25B12压力继电器DP-25B13二位二通行程阀24.5722D-25B14调速阀21.22Q-25B15压力表开关K-3B16压力表Y-100T17电动机Y132S-6, 验算性能完成设计压力损失4.1、液压系统的性能验算验算1、压力损失验算按液压泵的实际输出流量估算压力损失。1)油液在油管中的流速进油管流速bv qp 21.22x10-3x4 A 60xl62xl0-6 =5.52m / s15蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书沿程压力损失APf回油沿程压力损失总沿程压回油管

22、流速V”7、=口 疋=4006x5.52 =2.81m/sA】78.54层流状态：Xl=75/Rel=75/552=0.142）沿程压力损失APf设系统采用L-HM32液压油，室温为20C时粘度为v =1.0X10-4 in2/sa）进油沿程压力损失APflPe _ d _ 5.52xlOx 10-3 _ o300i层漏狀态:1也归炉Re 1 =7 3/5 32=6.14取油液的密度为P =890kg/m3,进、回油管长度均为2m,得进油沿程压力损失为A. 1 pv,2 介 “2890x5.522AP11 X1 d 2 一 侮 10x10-3 %2b）nvnd 2.81X10X10-3“Re,

23、 =4=281 2300层流状态:V入2=75感聲/281=0.27c）总沿程压力损失蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书力损失局部压力损失APt890x28F2= 1.9xlO5Pa = O.19MPa3）局部压力损失局部压力损失包括液压阀的压力损失及管 道和管接头的压力损失。液压阀的损失很小，可 以忽略不计。管道和管接头压力损失一般取沿程 压力损失的10%计算，于是总压力损失LApApi-10% Apf0.1X0.48=0.05MPa4）总压力损失EAp工 Ap= E Apft- S Api-0.48+0.05=0.53MPa原设EAp=0.5MPa,与计算结果非常接近。2、调定压力的确定双

24、联泵系统屮卸荷阀的调定值为调定压力的确定二 33x10% 二 3.ZMPa溢流阀的调定值应大于卸荷阀调定压力0.30.5MP。取p 溢=4.5MP“顺序阀的调定值应为p 顺=0.29+工p=0.29+0.95=1.24MPa背压阀的调定值取为p背=0.3MPa系统温升验算H_ 803.63x10- 一3、系统fe価輩辺0入1.835人沁附峥蟹企摘勰碍占的肘 1闻比例达87%,所以系统温升可按工进计算。工进时液压缸的有效功率为工进时大流量泵卸荷，卸荷压力为0050.3MPa =卩2际畫浆在轄胎划師卞稠两个泵的总输出功率为n _PpiqP1+PpiqPiPi -q裁錢滁翹畅谢制毁粥r= 824WH

25、璽取響待尘魅程加.3炖8為.耀#内，计算散热面积为按通风良好取散热系数h=15X10 - 3kW/47(1065师1 液侃06 卿 1502 = 1.835m2总结设室温tl=20C,得油液温度t2为热平衡计算在允许范围内。t2 = t!4-At = 20 + 29.20= 49.20C 65C 五，总结液压是一们机械专业十分重要的专业基础 课。同时液压在实际生产的应用上也发挥了契机 巨大的作用。在工业生产的各个部门应用液压传 动技术。工程机械，矿上机械，压力机械和航天 工业中，常常采用液压传动，因为其结构简单， 体积小，重量轻，输出力大；机床上采用液压传 动是取其能在工作过程中方便的实现无级

26、调速， 易于实现频繁的换向，易于实现自动化；在电子 工业，包装机械，印染机械，食品机械等方面应 用气压传动主要是取其操作方便，无油，无污染。 由此可见，液压的应用很广泛，发挥的作用也十 分巨大。液压课程设计是是对液压课程所学理论知 识的一次具体的应用和实践，增强学生所学知识 以及具体方法的实际应用有很大的帮助。通过这 次课程设计,使我对于液压系统设计有了一个更 加形象和直观的认识与掌握。这个过程中锻炼了热平衡 计算在 允许范 围内。我分析解决问题，应用和查阅相关机械资料进行 设计的能力。由于这次课程设计是在教学的过程中进行 的，刚刚学过的理论知识印象还很深刻，但要在 在短短的几周时间做好液压课程是不是一件容 易的事，做课程设计又需要很多的相关的知识， 这次课程设计又相当于让自己再次温固了一遍 课程。真正做到理论与实践的相统一。做好一个