液压课程设计说明书1.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流液压课程设计说明书1.精品文档.课 程 设 计课程名称 液压课程设计 题目名称 卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置设计 学生学院 机电工程学院 专业班级 2010级机电(4)班 学 号 3110000170 学生姓名 林家平 指导教师 杨雪荣 2013 年 12 月 12 日目 录广东工业大学本科生课程设计(论文)任务书. 2前言. 41 液压系统的工况分析. 52 液压系统原理图.82.1 初定液压系统. 82.2 确定液压系统. 83 液压系统的计算和选择液压元件.113.1 液压缸主要尺寸的确定. 113.2 确定液压泵的流量、压力
2、和选择泵规格. 123.3 液压阀的选择. 133.4 确定管道尺寸. 143.5 液压油箱容积的确定.154 液压系统的验算. 164.1 压力损失的验算.164.2 系统的温升的验算.185 液压系统的实验验证.206 液压集成块结构与设计.216.1 液压集成回路设计.216.2 集成块设计.22设计总结.26参考文献. 27广东工业大学课程设计(论文)任务书题目名称卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置设计学生学院机电工程学院专业班级2010级机电(4)班姓 名林家平学 号3110000170一、课程设计(论文)的内容综合应用已学的课程,独立完成卧式半自动组合机床的液压系统的原理设计、
3、液压系统的设计计算、液压系统的元部件的选择、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等。二、课程设计(论文)的要求与数据1机床系统应实现的自动工作循环(手工上料) (手动启动) 工件定位(插销)夹紧工件动力头(工作台)快进慢速工进快退停止工件拔销松开工件(手工卸料)。要求工进完了动力头无速度前冲现象。工件的定位、夹紧应保证安全可靠,加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱,工件夹紧压力、速度应可调,工件加工过程中夹紧压力稳定。2工件最大夹紧力为Fj;工件插销定位只要求到位,负载力小可不予计算。3动力头快进、快退速度v1;工进速度为v2可调,加工过程中速度稳定;快进行程为L1,工进行程为L2;工件定位、
4、夹紧行程为L3,夹紧时间t=1s。4运动部件总重力为G,最大切削进给力(轴向)为Ft;5动力头能在任意位置停止,其加速或减速时间为t;工作台采用水平放置的平导轨,静摩擦系数为fs,动摩擦系数为fd。 设计参数表序号Fj(N)Ft(N)G(N)v1(m/min)v2(mm/min)L1(mm)L2(mm)L3(mm)t(s)fsfd1570003500060005204009035200.150.140.1三、课程设计(论文)应完成的工作(一) 液压系统设计根据设备的用途、特点和要求,利用液压传动的基本原理进行工况分析,拟定合理、完善的液压系统原理图,需要写出详细的系统工作原理,给出电磁铁动作顺
5、序表。再经过必要的计算确定液压有关参数,然后按照所得参数选择液压元件、介质、相关设备的规格型号(或进行结构设计)、对系统有关参数进行验算等。(二)液压装置结构设计主要是液压集成块的设计,包括集成回路设计和结构设计,进行结构设计时应考虑元件布局合理、紧凑、美观、外连管道少,装卸、调试方便,集成块中的油路尽可能简单、短、交叉少,加工容易、加工工作量尽可能少。(三)绘制工程图、编写设计说明书1. 绘制液压系统原理图 包括系统总油路图(A3图纸)、集成块液压集成回路图(A4图纸)2. 选画一个集成块的零件图(A3或更大)。3. 图纸必须按GB要求打印或用铅笔绘制。4. 编写设计说明书,排版、结构等须规
6、范。四、课程设计(论文)进程安排序号设计(论文)各阶段内容地点起止日期1分析工况和动作要求,确定并画出液压系统的原理图。12.112.32修改并绘制液压系统原理图,完成液压系统的设计计算和元部件选择12.412.63修改设计计算部分,完成液压装置的机构设计和工程图的绘制12.712.104修改液压装置的工程图纸,编写设计说明书。12.1112.125修改设计说明书,准备相关资料,准备答辩。12.1212.126答 辩工2-73112.13五、应收集的资料及主要参考文献1 李笑,吴冉泉.液压与气压传动M.北京:国防工业出版社,2006年03月2 杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册M.北京:机械
7、工业出版社,2003。3 雷天觉等. 液压工程手册M.北京:机械工业出版社,1990。4 博世力士乐公司.博世力士乐工业液压产品样本M. 5 任建勋,韩尚勇,申华楠等.液压传动计算与系统设计M.北京:机械工业出版社,19826 周士昌主编. 机械设计手册5 第43篇液压传动与控制M. 北京:机械工业出版社,20007 章宏甲,周邦俊. 金属切削机床液压传动M. 江苏科学技术出版社,1985发出任务书日期:2013年 12 月 2日 指导教师签名:计划完成日期: 2013年 12 月 13 日 基层教学单位责任人签章:主管院长签章:前言一部机器通常由原动机、传动装置和工作机构三部分组成。原动机的
8、作用是把各种形态的能量转变为机械能,是机器的动力源;工作机构的作用是利用机械能来改变材料或工件的性质、状态、形态或位置,以进行生产或达到其他预定目的;传动的类型有多种,按照传动所采用的机件或工作介质的不同可分为机械传动、电气传动和流体传动。流体传动又分为液体传动和气体传动,也分为液力传动和液压传动。液压与气压传动,又称液压气动技术,由于自身的特点重量轻、体积紧凑、能实现无级调速、便于实现频繁及平稳的换向、因而在现代化机械中使用得越来越多 ,是机械设备中发展速度最快的技术之一,特别是近年来,随着机电一体化技术的发展,与微电子、计算机技术相结合,液压与气压传动进入了一个新的发展阶段。液压与气压传动
9、是以流体(液压油液或压縮空气)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。主要由能源装置、执行元件、控制元件、辅助元件组成。液压与气压传动的应用和发展概况1)液压与气动技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济各行各业,是自动化技术不可缺少的手段。2)元件小型化、系统集成化、机电液(气)一体化是液压与气动技术的必然发展趋势;元件与系统的CAD/CAT 与计算机实时控制是当前的发展方向。1系统的工况分析动作要求及工作参数1机床系统应实现的自动工作循环为:(手工上料) (手动启动) 工件定位(插销)夹紧工件动力头(工作台)快进慢速工进快退停止工件拔销松开
10、工件(手工卸料)。要求:工进完了动力头无速度前冲现象。工件的定位、夹紧应保证安全可靠,加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱,工件夹紧压力、速度应可调,工件加工过程中夹紧压力稳定。2工件最大夹紧力为Fi=7000N;工件插销定位只要求到位,负载力小可不予计算。运动部件总重力为G=6000N,最大切削进给力(轴向)为Ft=35000N。动力头快进、快退速度v1=5m/min;工进速度为v2=20400mm/min可调,加工过程中速度稳定;快进行程为L1=90mm;工进行程为L2=35mm;工件定位、夹紧行程为L3=20mm。动力头能在任意位置停止,其加速或减速时间为t=0.15s,工作台采用水平放
11、置的平导轨,静摩擦系数为fs=0.14,动摩擦系数为fd=0.1。首先根据已知条件,绘制运动部件的速度循环图,如图1-1所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。液压缸所受外负载F包括三种类型,即F=Fw+Ff+Fa (1-1)式中 Fw工作负载,对于金属切削机床来说,即为沿活塞运动方向的切削力, 本设计中为35000N;Fa运动部件速度变化时的惯性负载;Ff导轨摩擦阻力负载,启动时为静摩擦阻力,启动后为动摩擦阻力,对于平导轨Ff可由下试求得Ff=f(G+FRn);G运动部件重力;FRn垂直于导轨的工作负载,本设计中为零;f导轨摩擦系数,静摩擦系数为0.14,动摩擦系数为0.1。则求得静摩擦阻
12、力 Ffs=0.146000N=840N (1-2)动摩擦阻力 Ffd=0.16000N=600NFa=(G/g)(V/t)(1-3) =(6000/9.8)(5/(0.1560)N=340N式中 g-重力加速度;t-加速或减速时间,一般为0.01-0.5s,本设计中为0.15s;V-在t时间内的速度变化量。本设计中V=5m/min。启动、加速时外负载为:F= Ffs + Fa =840+340=1180N快进、快退时外负载为:F= Ffa =600N工进时外负载为:F= Ffa + Ft =600+35000=35600N根据上述计算结果,列出个工作阶段所受的外负载(见表1-1)并画出如图1
13、-2所示的负载循环图。图1-1 速度循环图图1-2 负载循环图表1-1 工作循环各阶段的外负载工作循环外 负 载 F(N)工作循环外 负 载 F(N)启动、加速Ffs + Fa1180工进Ffa + Ft35600快进Ffa600快退Ffa6002.拟订液压系统原理图21、初定液压系统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;而且有快、慢速行程要求另外在快进、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。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。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。节流调速
14、方式结构简单。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、发热小和速度刚好的特点,并且调速阀装在回油路上,具有承受切削力的能力。3)速度换接方式的选择本系统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。4)夹紧回路的选择用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时,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,所以接入节流阀调节和单向阀保压。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。5)定位回路的选择用三位
15、四通电磁阀来控制插销、拔销换向动作时,考虑到当进油路压力瞬时下降时仍能保持插销力,所以接入单向阀保压。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。22、确定液压系统1)系统工作原理最后把所选择的液压回路组合起来,即可组合成图2-1所示的液压系统原理图。图2-1液压系统原理图2)工作循环过程:一 定位插销按启动按钮,电磁阀6YA得电,换向阀在左位,定位缸19无活塞腔进油,活塞杆向外运动定位插销,至触发行程开关5SQ;二 工件夹紧当定位完成后,触发行程开关5SQ,使得电磁铁1YA得电,换向阀在左位,夹紧缸9无活塞腔进油,活塞杆向右运动,工件夹紧;三 快进夹紧完成后,压力上升,压
16、力继电器BP发出信号,使电磁铁3YA、4YA得电,电磁,换向阀11处于左位,换向阀13处于右位,进给缸14左腔进油,右腔排油流向左腔,形成差动连接,实现快进;四 工进当进给缸活塞杆的挡块压下行程开关2SQ后,使电磁铁3YA失电,进给缸14的回油流回油箱,实现工进;五 快退当进给缸活塞杆的挡块压下行程开关1SQ后,电磁铁4YA失电,使电磁铁5YA得电,进给缸右腔进油,左腔流回油箱,实现快退;六 拔销当进给缸活塞杆的挡块压下行程开关3SQ后,使5YA失电,进给缸停止工作, 6YA失电,7YA得电,换向阀18处右位,定位缸16有活塞杆腔进油,无活塞腔腔的油液直接接回油箱,实现拔销。七 放松当定位缸活
17、塞杆的挡块压下行程开关4SQ后,1YA失电,7YA失电,2YA得电,夹紧缸9有活塞杆腔进油,无活塞杆腔经单向节流阀8流回油箱,实现放松。八 系统停止当夹紧缸活塞杆上的挡块压下行程开关6SQ后,电磁铁2YA失电,系统停止工作。3)电磁换向阀动作顺序表表2-1 电磁换向阀动作顺序表1YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA插销-+-夹紧+-+-快进+-+-+-工进+-+-+-快退+-+-拔销+-+放松-+-停止-3液压系统的计算和选择液压元件31、液压缸主要尺寸的确定(1)工作压力P的确定。工作压力P可以根据负载大小以及机器的类型来初步确定,现参阅参考文献2表2-1,取液压缸的工作压力
18、为4MP。(2)计算液压缸内径D和活塞杆直径d1)进给缸内径D和活塞杆直径d由负载图知道最大负载F为35600N,按参考文献2可取P2为0.6MP,cm为0.95,考虑到快进、快退速度相等,取d/D=0.707。将上述数据代入参考文献2式(2-3)(3-1)根据参考文献2表2-4,将液压缸内径圆整为标准系列直径D工作 =110mm;活塞杆直径d工作按参考文献1,取d/D=0.7,按参考文献2表2-5,活塞杆直径系列取d工作=80mm。2)夹紧缸内径D和活塞杆直径d按工作要求夹紧力由单个夹紧缸提供,考虑到夹紧力的稳定,夹紧缸的工作压力应该低于进给液压缸的工作压力,现取夹紧缸的工作压力为3.5MP
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