液壓與氣壓課程設計專用銑床液壓系統(tǒng)課程設計

1、 合肥工業(yè)大學液壓與氣動課 程 設 計題 目： 專用銑床液壓系統(tǒng)設計 專業(yè)班級：姓 名： 學 號： 指導教師： 2 0 1 3年 7月 2 0日 合肥工業(yè)大學課程設計任務書設 計題 目專用銑床液壓系統(tǒng)的設計成績主要內(nèi)容某臺專用銑床，驅動銑頭的電動機功率為7.5kw，銑刀（盤形）直徑為120mm，轉速為350r/min。假定工作平臺重量為4×103N，工件和夾具的最大重量為1.5×103N，工作臺行程為400mm，其中快進行程300mm，工進行程100mm；快進速度為4.5m/min，工進速度為0.061m/min，其往復運動的加速（減速）時間為0.05s，工作臺用平導軌，其

2、靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fu=0.1，試設計銑床的液壓系統(tǒng)。指導教師意見簽名： 200 年 月 日目錄摘 要2一設計目的、要求及題目3設計的目的3設計的要求3（3）設計題目3二負載工況分析41. 工作負載42. 摩擦阻力43. 慣性負荷4三繪制負載圖和速度圖5四初步確定液壓缸的參數(shù)61 初選液壓缸的工作壓力。62計算液壓缸尺寸。63液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值如下表7五制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)圖91選擇液壓基本回路92組成系統(tǒng)圖10六選擇液壓元件111確定液壓泵的容量及電動機功率11控制閥的選擇113確定油管直徑124確定油箱容積12七 液壓系統(tǒng)的性能驗算

3、12 液壓系統(tǒng)的效率12 液壓系統(tǒng)的溫升13八、液壓集成塊結構與設計1. 液壓集成回路設計 2. 液壓集成塊及其設計3. 集成塊基塊的設計致謝14參考文獻14摘 要 液壓系統(tǒng)是以電機提供動力基礎，使用液壓泵將機械能轉化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作。完成各種設備不同的動作需要。液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農(nóng)林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應用，而且愈先進的設備，其應用液壓系統(tǒng)的部分就愈多。所以像我們這樣的大學生學習和親手設計一個簡單的液壓系統(tǒng)是非常有意義的。一設計目的、要求及題目設計的目的 液壓傳動課程設計是本課程的一個綜合實踐

4、性教學環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： 1.鞏固和深化已學知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題能力； 2.正確合理地確定執(zhí)行機構，選用標準液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 3.熟悉并會運用有關的國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術資料。對學生在計算、制圖、運用設計資料以及經(jīng)驗估算、考慮技術決策、CAD技術等方面的基本技能進行一次訓練，以提高這些技能的水平。設計的要求1.設計時必須從實際出發(fā)，綜合考慮實用性、經(jīng)濟性、先進性及操作維修方便。如果可以用簡單的回路實現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過分強調先進

5、性。并非是越先進越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經(jīng)濟；2.獨立完成設計。設計時可以收集、參考同類機械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡單地抄襲；3.在課程設計的過程中，要隨時復習液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。4.液壓傳動課程設計的題目均為中等復雜程度液壓設備的液壓傳動裝置設計。具體題目由指導老師分配，題目附后；5.液壓傳動課程設計一般要求學生完成以下工作：設計計算說明書一份； 液壓傳動系統(tǒng)原理圖一張（3號圖紙，包括工作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表）。（3）設計題目 一臺

6、專用銑床的銑頭驅動電機的功率N= 7.5KW ，銑刀直徑D=120mm，轉速n=350rpm，工作臺重量G1=4000N，工件及夾具重量G2=1500N，工作臺行程L=400mm，（快進300mm，工進100mm）快進速度為4.5m/min，工金速度為601000mm/min，其往復運動和加速（減速）時間t=0.05s，工作臺用平導軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。設計其液壓控制系統(tǒng)。二負載工況分析1. 工作負載2. 摩擦阻力3. 慣性負荷查液壓缸的機械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負載情況，如下表表1所示：表1 液壓缸各階段的負載情況工況負載計算公式液壓缸負載液壓缸推力

7、/N啟動11001222.22加速1390.981545.53快進550611.11工進3960.464400.51快退550611.11三繪制負載圖和速度圖根據(jù)工況負載和以知速度和及行程S，可繪制負載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：圖1(負載圖)圖2（速度圖）四初步確定液壓缸的參數(shù)1 初選液壓缸的工作壓力。查各類液壓設備常用工作壓力初選，2計算液壓缸尺寸。選用差動液壓缸，無桿腔與有桿腔的有效面積為；回油路上有背壓閥或調壓閥，取背壓;回油管路壓力損失。按JB218377取標準值 D=50mm活塞桿的直徑為：由此求得液壓缸的實際有效工作面積3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值

8、如下表2所示：表2 液壓缸所需的實際流量、壓力和功率工況負載回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率計算公式快進啟動1222.2212.7加速1545.5321.27恒速611.1111.564.330.08工進4400.51826.51.960.120.086快退啟動1222.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914.50.119五、制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖1. 制訂液壓回路方案油源型式及壓力控制 工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用電動機驅動的單定量泵供油油源和溢油閥調壓方案，如圖3-10所示。調速回路 銑床加工零件時，有順銑和逆銑兩種工作狀態(tài)

9、，故選用單向調速閥的回油節(jié)流調速回路（見圖3-11）。由于已選用節(jié)流調速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)。換向回路與快速運動回路及換接方式 換向回路選用三位四通“O”型中位機能的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進退和停止（見圖3-12）。采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進時的差動連接（見圖3-13）。由于本機床工作部件終點的定位精度無特殊要求，故采用行程控制方式即活動擋塊壓下電氣行程開關，控制換向閥電磁鐵的通斷電以及死擋鐵即可實現(xiàn)自動換向和速度換接。輔助回路 在液壓泵進口設置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設一單向閥以保護液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設一壓力表及其開關，以便液壓閥調壓和觀測（見圖3

10、-14）。在制定各液壓回路方案的基礎上，經(jīng)整理所組成的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-15所示。由電磁鐵動作順序表（圖中附表）容易了解系統(tǒng)的工作原理及各工況下的油液流動路線。圖4為所設計的液壓系統(tǒng)圖。工況電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3YA快進+_工進+_+快退_+ +工作臺停止_六選擇液壓元件1確定液壓泵的容量及電動機功率液壓泵的工作壓力和流量計算。進油路的壓力損失取，回路泄露系數(shù)取，則液壓泵的最高工作壓力和流量為：根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄，選用型定量葉片泵。（）確定驅動電動機功率。由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動機功率為：控制閥的選擇根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實際流

11、量，選取各元件規(guī)格，如表所示。格表3 各元件的規(guī)格序號元件名稱最大通流量/（L/min）型號規(guī)格1 定量葉片泵2溢流閥Y10B 3三位四通電磁閥34D10B4單向調速閥QI10B5二位三通電磁閥23D10B6過濾器XUB3確定油管直徑進出液壓缸無桿腔的流量，在快退和差動工況時為，所以管道流量按計算。取壓油管流速，取內(nèi)徑為的管道。吸油管的流速，通過流量為，則，取內(nèi)徑為管道。確定管道尺寸應與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。4確定油箱容積七 液壓系統(tǒng)的性能驗算 液壓系統(tǒng)的效率 （經(jīng)計算，）取泵的效率，液壓缸的機械效率，回路效率為： 當工進速度為時， 當工進速度為時， 液壓系統(tǒng)的溫升（只驗算系統(tǒng)在工進

12、時的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為： 工進時系統(tǒng)的效率，系統(tǒng)發(fā)熱量為： 取散熱系數(shù)，油箱散熱面積時， 計算出油液溫升的近似值： ，固合理。八、液壓集成塊結構與設計 1. 液壓集成回路設計 1）把液壓回路劃分為若干個單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回路T，這樣的的單元回路稱為液壓單元集成回路。設計液壓單元集成回路時。優(yōu)化選用通用液壓集成回路，以減少集成塊設計工作量，提高通用性。 2）把各液壓元件回路連接起來，組成液壓集成回路。一個完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向控制回路、調速回路、頂蓋、及測壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設計完

13、成后，要和液壓回路進行比較和分析工作原理是否相同；否則說明液壓集成回路出了差錯。 2.液壓集成塊及其設計 根據(jù)系統(tǒng)圖確定各液壓元件集成安裝位置，劃分為底板、方向調速塊、壓力塊、和頂蓋四部分。由四個緊固螺栓連接起來，再由四個螺釘緊固在液壓油箱上，液壓泵通過油管與底板連接，組成液壓站，液壓元件分別固定在集成塊上，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。 （1）底板及供油塊設計 其作用是連接集成塊組，液壓泵供應的壓力油由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回路油及泄露經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。 （2）頂蓋及測壓塊設計 是封閉主油路，安裝壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力。設計頂蓋時要充分利用頂蓋的有效空間，也可把測壓回

14、路、卸荷回路以及定位夾緊回路等布置在頂蓋上。 （3）集成塊設計 若液壓單元集成塊回路中液壓元件較多或者不好安排時，可以采用過渡板把閥與集成塊連接起來。 集成塊設計步驟： 1）制作液壓元件樣板。方法與油路板相同。 2）決定通道孔徑。由液壓泵流量決定，直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細牙螺紋或英制管螺紋。 3）集成塊上液壓元件的布置。把制作好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應以連接板為準。 電磁閥應布置在集成塊的前后面上，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵

15、與其他部分相碰。液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為好。液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍，否則要鉆中間孔道。集成塊前后與左右連接的孔道應互相垂直，不然也要鉆中間孔道。 設計專用集成塊時，要注意其高度應比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm，以避免上下集成塊的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。 4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道孔分三層進行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液

16、壓元件可有上下左右移動一段距離。 5）集成塊零件圖的繪制 集成塊的六個面都是加工面，其中三個側面要裝液壓元件，一個側面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯、層次多，需要多個視圖和兩三個剖視圖才能表達清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸、公差及表面粗糙度應標注清楚，技術要求也應說明。集成塊的視圖比較復雜，視圖應盡可能少用虛線表達。 為了便于檢查和裝配集成塊，應把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置簡圖繪制在旁邊。而且應將各孔道編號，列表說明各個孔的尺寸、深度以及與哪些孔徑相交等情況。 3.集成塊基塊的設計其作用是連接集成塊組，液壓泵供應的壓力油由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回路油及泄露經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。集成塊基塊結構見零件圖系統(tǒng)圖基塊局部 基塊三維圖致謝 一個星期的時間，課程設計終于完成了。在這個過程中我對書本有了更深的了解，學到了很多有價值東西，能達到這樣的效果是所有曾經(jīng)指導過我的老師，幫助過我的同學，一直支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結果。我要在這里對他們表示深深的謝意！ 感謝我的室友及班級好友，因為有你們的幫助，我的課