液压.docx
- 文档编号:11185487
- 上传时间:2023-02-25
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:388.39KB
液压.docx
《液压.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液压.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
液压
湖北文理学院
课程设计说明书
课程名称:
液压与气压传动
题目名称:
设计卧式双面铣削组合机床的液压系统
班 级:
2012 级 汽车服务 专业1211班
姓 名:
邵良杰
学 号:
2012139145
指导教师:
邬国秀老师
目录
第一章任务书
一、设计的目的和要求:
3
二、设计的内容及步骤3
三、进度安排5
第二章课程设计
一、设计课题6
二、工况分析6
1.负载分析6
2.绘制液压缸负载图和速度图7
3.初步确定液压缸参数7
三、拟定液压原理图11
1、确定供油方式11
2、调速方式的选择11
3、速度换接方式的选择11
4、夹紧回路的选择11
四、液压元件计算与选型13
1、液压泵的选择13
2、选择液压控制阀14
3、确定油管直径及管接头15
4、确定油箱容量16
五、液压系统验算16
1、压力损失16
2、液压系统的发热与温升17
六、设计小结18
七.参考文献19
第一章任务书
一、设计的目的和要求:
㈠设计的目的
液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节,通过该教学环节,要求达到以下目的:
1.巩固和深化已学知识,掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤,培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力;
2.正确合理地确定执行机构,选用标准液压元件;能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统;
3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。
对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练,以提高这些技能的水平。
㈡设计的要求
1.设计时必须从实际出发,综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。
如果可以用简单的回路实现系统的要求,就不必过分强调先进性。
并非是越先进越好。
同样,在安全性、方便性要求较高的地方,应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件,不能单独考虑简单、经济;
2.独立完成设计。
设计时可以收集、参考同类机械的资料,但必须深入理解,消化后再借鉴。
不能简单地抄袭;
3.在课程设计的过程中,要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成,积极思考。
不能直接向老师索取答案。
4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。
具体题目由指导老师分配,题目附后;
5.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作:
⑴设计计算说明书一份;
⑵液压传动系统原理图一张(3号图纸,包括工作循环图和电磁铁动作顺序表)。
二、设计的内容及步骤
设计内容
1.液压系统的工况分析,绘制负载和速度循环图;
2.进行方案设计和拟定液压系统原理图;
3.计算和选择液压元件;
4.验算液压系统性能;
设计步骤
以一般常规设计为例,课程设计可分为以下几个阶段进行。
1.明确设计要求
⑴阅读和研究设计任务书,明确设计任务与要求;分析设计题目,了解原始数据和工作条件。
⑵参阅本书有关内容,明确并拟订设计过程和进度计划。
2.进行工况分析
⑴做速度-位移曲线,以便找出最大速度点;
⑵做负载-位移曲线,以便找出最大负载点。
液压缸在各阶段所受的负载需要计算,为简单明了起见,可列表计算;
工况
计算公式
缸的负载F
缸的推力F/ηcm
启动
加速
快进
工进
快退
注:
ηcm——缸的机械效率,取ηcm=0.9
⑶确定液压缸尺寸
确定液压缸尺寸前应参照教材选择液压缸的类型,根据设备的速度要求确定d/D的比值、选取液压缸的工作压力,然后计算活塞的有效面积,经计算确定的液压缸和活塞杆直径必须按照直径标准系列进行圆整。
计算时应注意考虑液压缸的背压力,背压力可参考下表选取。
系统类型
背压力(MPa)
回路上有节流阀的调速系统
0.2~0.5
回路上有背压阀或调速阀的进给系统
0.5~1.5
采用辅助泵补油的闭式回路(拉床、龙门刨等)
1~1.5
⑷绘制液压缸工况图
液压缸工况图包括压力循环图(p-s)、流量循环图(q-s)和功率循环图(P-s),绘制目的是为了方便地找出最大压力点、最大流量点和最大功率点。
计算过程可列表计算。
各阶段压力、流量和功率值
工况
负载F(N)
液压缸
计算公式
回油腔压力
流入流量
进油腔压力
输入功率
快进(差动)
启动
加速
恒速
工进
快退
启动
加速
恒速
3.进行方案设计和拟定液压系统原理图
方案设计包括供油方式、调速回路、速度换接控制方式、系统安全可靠性(平衡、锁紧)及节约能量等性能的方案比较,根据工况分析选择出合理的基本回路,并将这些回路组合成液压系统,初步拟定液压系统原理图。
选择液压基本回路,最主要的就是确定调速回路。
应考虑回路的调速范围、低速稳定性、效率等问题,同时尽量做到结构简单、成本低。
4.计算和选择液压组件
⑴计算液压泵的工作压力
⑵计算液压泵的流量
⑶选择液压泵的规格
⑷计算功率,选择原动机
⑸选择控制阀
⑹选择液压辅助元件
5.验算液压系统性能
⑴验算液压系统的效率
⑵验算液压系统的温升
6.绘制正式工作图,编制课程设计计算说明书
⑴液压传动系统原理图一张(3号图纸,包括工作循环图和电磁铁动作顺序表)
⑵整理课程设计计算说明书
液压系统原理图的标题栏如下所示:
图 名
比例
图 号
件数
设计
日期
重量
共张
第张
指导
日期
襄樊学院
审核
日期
三、进度安排
按教学计划安排,液压传动课程设计总学时数为1周,其进度及时间大致分配如下:
序号
设计内容
天数(约占比例)
1
设计准备
0.5(约占10%)
2
液压系统的工况分析,绘制负载和速度循环图
0.5(约占10%)
3
进行方案设计和拟定液压系统原理图
1.5(约占30%)
4
计算和选择液压组件
1(约占20%)
5
验算液压系统性能
0.5(约占10%)
6
绘制正式工作图,编制课程设计说明书
0.5(约占10%)
7
设计总结
0.5(约占10%)
总计
5
第二章课程设计
一、设计课题
设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。
机床的加工对象为铸铁变速箱箱体,动作顺序为夹紧缸夹紧——工作台快速趋近工件——工作台进给——工作台快退——夹紧缸松开——原位停止。
工作台移动部件的总质量为400kg,加、减速时间为0.2s。
采用平导轨,静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1,夹紧缸行程为30mm,夹紧力为800N。
工作台快进行程为100mm,快进速度为3.5m/min,工进行程为200mm,工进速度为80~300m/min,轴向工作负载为12000N,快退速度为6m/min。
要求工作台运动平稳,夹紧力可调并保压。
二、工况分析
1.负载分析
负载分析中,暂不考虑回油腔的背压力,液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。
因工作部件是卧式放置,重力的水平分力为零,这样需要考虑的力有:
切削力,导轨摩擦力和惯性力。
导轨的正压力等于动力部件的重力,设导轨的静摩擦力为Ffs,动摩擦力为Ffd,则
工作负载Fl=12000N
静摩擦阻力Ffs=0.2*4000=800N
动摩擦阻力Ffd=0.1*400*9.8=400N
惯性负载Fa=400*3.5/(60*0.2)=117N
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率
,则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出
液压缸各运动阶段负载表
工作循环
负载组成
负载值F/N
推力
起动
800
888N
加速
517
574N
快进
400
444N
工进
12400
13777N
快退
400
444N
2.绘制液压缸负载图和速度图
根据负载计算结果和已知的各阶段的速度,可绘制出负载图(F-s)和速度图(v-s)
3.初步确定液压缸参数
组合机床液压系统的最大负载约为14000N,初选液压缸的设计压力P1=3MPa,为了满足工作台快速进退速度相等,并减小液压泵的流量,这里的液压缸可选用单杆式的,并在快进时差动连接,则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2(即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足:
d=0.707D。
为防止铣削后工件突然前冲,液压缸需保持一定的回油背压,暂取背压为0.5MPa,并取液压缸机械效率
。
则液压缸上的平衡方程
故液压缸无杆腔的有效面积:
液压缸内径:
按GB/T2348-1980,取标准值D=80mm;因A1=2A2,故活塞杆直径d=0.707D=56mm(标准直径)
则液压缸有效面积为:
差动连接快进时,液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1,其差值估取P2-P1=0.5MPa,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动,此时△P=0;另外取快退时的回油压力损失为0.5MPa。
根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率,并可绘出其工况图
液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
工作阶段
计算公式
推力
F(N)
回油腔压力
P2(MPa)
工作腔压力
P1(MPa)
输入流量
q(L/min)
输入功率
P(KW)
快进启动
888
0
0.35
——
——
快进加速
574
1.25
0.75
——
——
快进恒速
444
1.2
0.70
8.617
0.450
工进
13777
0.5
3.761
0.4~1.5
0.15~0.43
快退启动
888
0
0.34
——
——
快退加速
574
0.3
0.809
——
——
快退恒速
444
0.3
0.758
8.967
0.680
注:
1.差动连接时,液压缸的回油口到进油口之间的压力损失
。
2.快退时,液压缸有杆腔进油,压力为
,无杆腔回油,压力为
液压缸的工况图:
三、拟定液压原理图
1、确定供油方式
考虑到该机床在工作进给时负载较大,速度较低。
而在快进、快退时负载较小,速度较高。
从节省能量、减少发热考虑,泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。
现采用限压式变量叶片泵。
2、调速方式的选择
在中小型专用机床的液压系统中,进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。
根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点,决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。
这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点,并且调速阀装在回油路上,具有承受负切削力的能力。
3、速度换接方式的选择
本系统采用电磁阀的快慢速换接回路,它的特点是结构简单、调节行程比较方便,阀的安装也较容易,但速度换接的平稳性较差。
若要提高系统的换接平稳性,则可改用行程阀切换的速度换接回路。
4、夹紧回路的选择
用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时,为了避免工作时突然失电而松开,应采用失电夹紧方式。
考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力,所以接入节流阀调速和单向阀保压。
在该回路中还装有减压阀,用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。
最后把所选择的液压回路组合起来,即可组合成下图所示的液压系统原理图。
动作顺序表
动作名
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
7YA
夹紧力1
+
-
-
-
-
-
-
夹紧力2
+
-
+
-
-
-
-
夹紧力3
+
-
-
+
-
-
-
快进
+
-
-
+
+
工进
+
-
-
+
-
快退
+
-
+
-
-
松开
-
+
-
-
-
-
-
停止
-
-
-
-
-
-
-
集成块分配
四、液压元件计算与选型
1、液压泵的选择
(1)泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失,所以泵的工作压力为
pp——液压泵最大工作压力;
p1——执行元件最大工作压力;
∑△p——进油管路中的压力损失,初算时简单系统可取0.2~0.5MPa,复杂系统取0.5~1.5MPa,本例取0.5MPa。
上述计算所得的pp是系统的静态压力,考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。
另外考虑到一定的压力贮备量,并确保泵的寿命,因此选泵的额定压力pn应满足pn≥(1.25~1.6)pp。
中低压系统取小值,高压系统取大值。
在本例中pn=1.25pp=3.75MPa。
(2)泵的流量确定液压泵的最大流量应为
qp——液压泵的最大流量;
(∑q)min同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。
如果这时溢流阀正进行工作,尚须加溢流阀的最小溢流量2~3L/min;
KL——系统泄漏系数,一般取KL=1.1~1.3,现取KL=1.2。
(3)选择液压泵的规格根据以上算得的pp和qp,再查阅有关手册,现选用YB1—20限压式变量泵,该泵的基本参数为:
每转排量q=20L/r,泵的额定压力pn=6.3MPa,电动机转速nH=1450r/min,容积效率
≥0.9,总效率
0.78,驱动功率2.6KW
2、选择液压控制阀
根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量,可以选出这些液压元件的型号及规格见表
液压元件选择列表
序号
元件名称
额定流量/L·min-1
型号
2
过滤器
16
WU-16*80
3
溢流阀
40
YF-120B
4
变量叶片泵
18
YB1-20
5
三位四通电磁阀
30
24D-B20C
6.7
单向减压阀
30
JF3-10B
8
单向节流阀
30
SRC-T-06
10
溢流阀
40
YF-120B
11
三位四通电磁阀
30
24D-B20C
12
溢流阀
40
YF-120B
13
溢流阀
40
YF-120B
14
三位四通电磁阀
30
24D-B20C
15
单向行程调速阀
18
AQF3-E10B
16
二位四通电磁阀
30
23D-B20H-7
18
流量表
2——8MP
LC12
19
流量表
2——8MP
LC12
3、确定油管直径及管接头
各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定,液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量计算。
由于液压泵的具体选定之后液压缸在各阶段的进、出流量已与原定数值不同,所以要重新计算如表所示
液压缸的进、出流量和运动速度
流量、速度
快进
工进
快退
输入流量/(L/min)
排出流量/(L/min)
运动速度/(m/min)
由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。
由表可知,该系统中最大压力小于3MPa,油管中的流速取3m/s。
所以按公式
可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为:
查表JB827—66(5—2),同时考虑制作方便,选18
2(外径18mm,壁厚2mm)的10号冷拔无缝钢管(YB23_70)
4、确定油箱容量
油箱容积按《液压传动》式(7-8)估算,当取
为7时,求得其容积
按JB/T7938-1999规定,取标准值V=250L。
五、液压系统验算
1、压力损失
(1)快进
滑台快进时,液压缸差动连接,进油路上油液通过单向阀10的流量是22L/min,通过电液换向阀2的流量是27.1L/min,然后与液压缸的有杆腔的回油汇合,以流量55.30L/min通过行程阀3并进入无杆腔。
因此进油路上的总压降为
此值不大,不会使压力阀开启,故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。
回油路上,液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀2和单向阀6的流量都是
28.2L/min,然后与液压泵的供油合并,经行程阀3流入无杆腔。
由此可算出快进时有杆腔压力P2和无杆腔压力P1之差。
此值小于原估计值0.5Mpa,所以是偏安全的。
(2)工进
工进时,油液在进油路上通过电液换向阀2的流量为0.4~1.5L/min,在调速阀4处的压力损失为0.5Mpa;油液在回油路上通过换向阀2的流量为0.20~0.76L/min,在背压阀8处的压力损失为0.5MPa,通过顺序阀7的流量为22.2~22.76L/min,因此这时液压缸回油腔压力
为
此值大于原估计值0.5Mpa,则重新计算工进时液压缸进油腔压力
与原计算数值3.761MPa相近。
考虑到压力继电器可靠动作需要压差
,故溢流阀9的调压
(3)快退
快退时,油液在进油路上通过单向阀5的流量为22L/min,通过换向阀2的流量为27.1L/min;油液在回路上通过单向阀5、换向阀2和单向阀13的流量都是53.14L/min。
一次进油路上的总压降为:
此值较小,所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。
回油路上的总压降是
所以,快退时液压泵的最大工作压力:
,因此主泵卸荷的顺序阀7调压应大于0.891Mpa。
2、液压系统的发热与温升
工进在整个工作循环中所占的时间比例达95%,所以系统发热和油液温升可用工进的情况来计算。
工进时液压缸的有效功率为:
此时主泵通过顺序阀7卸荷,辅助泵在高压下供油,所以两个泵的总输入功率为:
由此得液压系统的发热量为:
温升近似值如下:
温升没有超出范围,液压系统中不需设置冷却器。
六、设计小结
本设计分为两个部分,首先对于液压系统进行设计,其次对于系统进行分块集成设计。
系统部分进行了对任务书要求的力学、运动学分析,液压原理图设计(包括进给机构和加紧机构)、元件参数设计、元件挑选和参数验算;产生负载行程图、速度行程图、系统原理图和电磁阀动作顺序表。
分块集成设计进行了液压系统原理图的分块集成设计、集成块建模和集成块装配;产生系统分块集成原理图、各元件零件图、各块零件图、装配爆炸图、各块工程图和配合体爆炸图。
在这不到一周的课程设计中,能学到的东西真的很有限,但是不能说一点收获都没有,我想我知道了一般机床液压系统的设计框架而且我也掌握了设计一个液压系统的步骤,我想本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试,是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。
在本次课程设计中,我独立完成了自己的设计任务,通过这次设计,弄懂了一些以前书本中难以理解的内容,加深了对以前所学知识的巩固。
在设计中,通过老师的指导,使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。
七.参考文献
1.《液压与气压传动》.曾亿山.合肥工业大学出版社
2.《液压传动》.王积伟.章宏甲.机械工业出版社
3.《液压系统设计元器件选型手册》.周恩涛.机械工业出版社
4.《新编实用液压技术手册》.张岚.人民邮电出版社
5.《液压阀原理、使用与维护》.张利平.化学工业出版社
6.《液压阀和气动阀选型手册》.杨帮文.化学工业出版社
7.《液压阀使用手册》.陆一心.化学工业出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液压