液压气动技术课程设计.docx

机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书编号：课程名称：液压与气动技术办学单位：阎良学习中心设计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计学生姓名卜建锋二T课程设讦目的与要求：目的：使学生综合运用液压与气动课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。要求：一台卧式单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进f工进f快退f停止。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为24000N；滑台移动部件总质量为510kg；力口、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,；快进行程为200mm,工进行程为IOOmnb快进与快退速度相等，均为3.5m/min,工进速度为3040mm/min。工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。二课程设计内容：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计三课程设计进度安排1 .宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集阅读有关设计资料0.5天2 .液压与气压系统的设计与计算：1天3 .详细细设计：2.5天4 ）液压系统原理图设计5 ）液压缸装配图设计及零件图设计6 .撰写设计、计算说明书0.5天指导教师签字办学单位意见教学班负责人签字、分校盖章年月日西安广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）液压与气动技术课程设计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设姓名：卜建锋学号：1361001268319专业：机械设计及其制造层次：年级：13秋学校：阎良学习中心工作单位：指导老师：完成时间：目录一、负载分析11.1 负载与运动分析11.2 负载图和速度图的绘制2二、设计方案拟定3«、*53.1液压缸参数计算53.2液压泵的参数计算103.3电动机的选择11IZi1.、yGI-121. 1确定阀类元件及辅件124. 3油箱容积的确定14五、液压系统性能验算145. 1验算系统压力损失145.2验算系统发热与温升16六、小结18七、参考文献18一、负载分析1.1 负载与运动分析1 .工作负载：工作负载即为轴向切削力Ff=24000o2 .摩擦负载：摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力Ffs=O.2×5100=1020.动摩擦阻力Ffd=O1.X5100=5103 .惯性负载：取重力加速度g=1°ms2,则有移动部件质量为m=510kg.Fm=M×v÷t=510×3.5÷60÷0.2=148.75N=149N取n=0.95O启动：F= Ffg= 102ON力U速：f = Ffd + Fm=1020+149=1169N快进:F = Ffd=5ION工进：F = Ffd+ F产 1020+25800=2451OON快退：F = Ffd=510N表1液压缸各阶段的负载和推力（液压缸的机械效率取H =0. 95）Ft=F/=1020/0.95=1073. 7NFt=F/=1169/0. 95=1230. 5NFt=F/n=510/0. 95536. 8NFt=F/ n=245100/0. 95=25800NFt=F/=510/0. 95=536. 8N工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力(Ft)F/n启动F=Ff810201073.7加速F=Ffd+Fm11691230.5快进F=Ffd510536.8工进F=Ffd+Ff24510025800快退F=Ffd510536.8注：不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。4 .2负载图和速度图的绘制负载图按表1中所示数据绘制，如下图1所示。图1负载循环图速度图按如下已知数值绘制：快进速度V1.与快退速度V3分别为：v1.=v2=3.5/min快进行程：1.1.=200mm工进行程：1.2=IOOnun快退行程：1.3=1.1.+1.2=300mm工进速度：v2=0.03"0.04mmin速度图如下图2所示图2速度循环图二、设计方案拟定1：确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油，调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀做定压阀。为防止孔钻通时负载突然消失引起运动部件前冲，在回路上加背压阀，初定背压值Pb=O.8Mpa.2选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1.等于有杆腔面积A2的二倍。3：快速运动回路和速度换接回路根据运动方式和要求，采用差动连接和双泵供油二种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，旦能实现自动化控制，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液压顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程阀与压力联合控制形式。4：换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换想阀的换向回路。为便于实现差动连接，所以选用三位五通电磁换向阀。为提高换向的位置精度，采用死挡铁铁和压力继电器的行程终点返程控制。5：组成液压系统绘原理图将上述选出的液压基本回路组合在一起，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图4-1所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处，背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。图2-1组合机床动力滑台液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2-2所示IY2Y3Y快进+一-工进+一÷快退-+一停止-一表2-2电磁铁动作顺序表三、参数计算（一）液压缸参数计算1：初选液压缸的工作压力,所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表2和表3初定液压缸的工作压力P1=40×IO5Pa0表2按负载选择工作压力、负载/KN<551010-2020-3030-50>50工作压力p/MPa<0.8-11.522.5-3344525表3液压常用设备的工作压力设备类型机床农业机械液压机、重磨床组合机床龙门刨床拉床或中型工程机械型机械、起重运输机械工作压力p/MPa0.8-235288-10101820322：确定液压缸的主要结构尺寸要求动力滑台的快进，快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动连接，并取无杆腔有效面积A1.等于有杆腔有效面积A?的二倍即A=2A?。为了防止在钻孔钻通时滑台突然前冲，在回油路中装有背压阀，按表8-2,初选背压阀打=8X10Ta°快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降尸存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取尸5x1.0'P*快退时回油腔中有背压，这时外也可按51.()5pa估算。表4执行元件背压的估计值系统类型背压力Pz/MPa中、低压系统08MPa简单系统和一般轻载的节流调速系统0.2-0.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.5-1.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统816MPa同上比中低压系统高50%IO0%高压系统1632MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计由前面的表格知最大负载为工进阶段的负载F=25800N,按此计算1.则=71.7、10一3加2液压缸直径F25800A=iP1-Ph40×IO5-×8×103由A1.=2A2,可知活塞杆直径D=y2d,d=0.707D=0.707×95.5mm=67.55mm按GB/T2348-1993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=IOOnund=70nm按标准直径算出A=-D2=-IO2CZW2=78.54c244A=-(D2-J2)=-(102-702)cw2=40.05Cm244按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量qmin=0.05min,因工进速度V=0.03mInin为最小速度，则有At=-2=16.67Cm2A1=78.54cm2>16.67cm2,满足最低速度的要求。3：计算液压缸各阶段的工作压力，流量和功率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R,=8X1.()5pa代入，快退时背压按P1F5×10Pa代人计算公式和计算结果于下表中工负进油压力Pj回油压力所需流量输入功率P作载FPbq循NPaPa1./minkw环p,F+PA1A-A2Pb=PjQ=V(A-A2)P=Pjq差Pj二+PP=6.65×IO5PaX13.475动536536.8N+O5Mpax4O.O5C病78.54cm2-4O.O5以=11.65×q=3.5m1./min快.8=6.65×IO5PaIO5min×=0.149kw进(78.54CW2-4O.O5)=13.4751./minp-÷P2q=VA1P=PjqAPb=8XP=36.9×105pa×0.314工258Pj=IO5Paq=0.03m1./min进OO25800+08WWX40.05。病78.5Wmin×=0.0193kw=36.9×IO5Pa78.54cw2=0.3141./min快if536.8PAA2Pj二536.8N+0.5珈7X78.54CMPb=5×IO5Paq=VA2q=3.5mmin×40.05加=14.01./minP=PjqP=I1.2×IO5Pa×14.01./min=0.2613kw40.05cm2=11.2×105Pa表3-1：液压缸所需的实际流量，压力和功率注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失4P=5X1.()5pa,而尼=Pj+Po2：快退时，液压缸有杆腔进油，压力为弓，无杆腔回油，压力为.退