2022年液压系统的课程设计说明书.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录引 言 . 2第一章 明确液压系统的设计要求 . 2其次章 负载与运动分析 . 3第三章 负载图和速度图的绘制 . 4第四章 确定液压系统主要参数 . 4确定液压缸工作压力 . 错误 . 未定义书签;运算液压缸主要结构参数 . 4第五章 液压系统方案设计 . 7选用执行元件 . 7速度掌握回路的挑选 . 7挑选快速运动和换向回路 . 8速度换接回路的挑选 . 8组成液压系统原理图 . 8系统图的原理 . 9第六章 液压元件的挑选 . 11确定液压泵 . 11确定其它元件及辅件 . 12主要零件强度校核 . 13第七章 液压系统性能验算 .
2、 15验算系统压力缺失并确定压力阀的调整值 . 15油液温升验算 . 17设计小结 . 18参考文献 . 191 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 引 言液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用,而且越先进的设备,其应用 液压系统的部门就越多;液压传动是用液体作为来传递能量的,液压传动有以下优点:易于获得较大的 力或力矩,功率重量比大,易于实现往复运动,易于实现较大范畴的无级变速,传递运动平稳,可实现快速而且无冲击,与机械传动相比易于布局和操纵,易于 防止过载事故,自动润滑、元件寿命较长,易于实现标准化、系列化;
3、液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量,而液压介质的能量是由其所 具有的压力及力流量来表现的;而全部的基本回路的作用就是掌握液压介质的压 力和流量,因此液压基本回路的作用就是三个方面:掌握压力、掌握流量的大小、掌握流淌的方向;所以基本回路可以依据这三方面的作用而分成三大类:压力控 制回路、流量掌握回路、方向掌握回路;第一章 明确液压系统的设计要求要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统;要求实现的动 作次序为:启动快进工进快退停止;液压系统的主要参数与性能要求如下:轴向切削力Ft=20000N,移动部件总质量G10000N;快进行程 l 1=100mm,工进行程 l 2=50
4、mm;快进、快退的速度为5m/min,工进速度 m/min;加速减速时间t=0.15s ;静摩擦系数 f s0.2 ;动摩擦系数 f d0.1 ;该动力滑台采纳水平放置的 平导轨,动力滑台可在任意位置停止;2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 负载与运动分析负载分析中,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:夹紧力,导轨摩擦力,惯性力;在对液压系统进行工况分析时,本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载
5、、惯性负载和机械摩擦阻力负载,其他负载可忽视;1工作负载 Ft工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情形而产生的负载,对于金属切削机床液压系统来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载,即Ft=20000N 2摩擦阻力 Ff阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力,分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分;导轨的正压力等于动力部件的重力,设导轨的静摩擦力为 fF ,就静摩擦阻力 Ffs 0 2. 10000 2000 N动摩擦阻力 Ffd 0 . 1 10000 1000 N3惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度,其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行运算;已知启动换向时间为
6、0.05s ,工作台最大移动速度,即快进、快退速度为4.5m/min ,因此惯性负载可表示为Fmmv10000605. 15N566.3Nt9 .810假如忽视切削力引起的力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率 W=0.9 ,依据上述负载力运算结果,可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情形,如表1 所示;N推力 F/ W/N 表 1 液压缸总运动阶段负载表单位:工况负载组成负载值 F/N 启动F=Ffs2000 加速F=Ffd +Fm快进F=Ffd1000 工进F=Ffd +Ft21000 反向启动F=Ffs2000 加速F=Ffd +Fm快退F=Ffd1000 制动F
7、=Ffd -F m3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 负载图和速度图的绘制依据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图F-t如图;第四章 确定液压系统主要参数由表 2 和表 3 可知,组合机床液压系统在最大负载约为 表 2 按负载挑选工作压力17000 N 时宜取 3MP;负载 / KN 50 工作压力 /MPa 0.81 1.52 2.53 34 45 5运算液压缸主要结构参数由于工作进给速度与快速运动速度差异较大,且快进、快退速度要求相等,从降低总流量需求考虑,应确定采纳单杆双作用液压缸的差
8、动连接方式;通常利 用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件,最好采纳活 塞杆固定,而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式;这种情形下,应把液压缸设计成无杆腔工作面积A 1是有杆腔工作面积A2两倍的形式, 即活塞杆直径 d与缸筒直径 D 呈的关系;工进过程中,当孔被钻通时,由于负载突然消逝,液压缸有可能会发生前冲的现象, 因此液压缸的回油腔应设置肯定的背压 背压值为 p2;通过设置背压阀的方式 ,选取此快进时液压缸虽然作差动连接即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接,但连接管路中不行防止地存在着压降p,且有杆腔的压力必需大于无杆腔,估算时取 ;快退时回油腔中也是有背压的,这时
9、选取被压值 p2;工进时液压缸的推力运算公式为F=/ m=A1p1-A2p2=A1p1-A1/2p2式中: F 负载力m 液压缸机械效率 A 1 液压缸无杆腔的有效作用面积 A 2 液压缸有杆腔的有效作用面积 p1液压缸无杆腔压力 p2液压有无杆腔压力 因此,依据已知参数,液压缸无杆腔的有效作用面积可运算为4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - F 2100A1p1mp230 .9 06.8642mm222液压缸缸筒直径为D4A1104 .89 mm由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系,d = 0.707D
10、 ,因此活塞杆直径为 d=0.707 =mm,依据 GB/T23481993 对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定,圆整后取液压缸缸筒直径为 d=80mm;此时液压缸两腔的实际有效面积分别为:D=110mm,活塞杆直径为A2A1D242)8659mm22(-mmD2d44239工作台在快进过程中,液压缸采纳差动连接,此时系统所需要的流量为q快 进A1-A2v122.1Lmin工作台在快退过程中所需要的流量为q快 退A2v321.2Lmin工作台在工进过程中所需要的流量为 q 工进 =A1 v 1=0.87 L/min 依据上述液压缸直径及流量运算结果,进一步运算 段中的压力、流量和
11、功率值,如表 4 所示;液压缸在各个工作阶名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 3 各工况下的主要参数值快工况F推力 F /N 回油腔压力进油腔压力-1 输入功率运算p1FA2pA 1A2P2/MPa P1/MPa P/Kw p1公式2启动0 FA2pA1AqA1A2v1加速Pp1q进快退快速F/m;0 p1p2p1p1Fp2A2A工进qA1v2Pp1qP 12起动Fp2A1A加速qA2v3快退Pp1q制动注:6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - -
12、- - - 第五章 液压系统方案设计依据组合机床液压系统的设计任务和工况分析,所设计机床对调速范畴、低速稳固性有肯定要求,因此速度掌握是该机床要解决的主要问题;速度的换接、稳固性和调剂是该机床液压系统设计的核心;此外,与全部液压系统的设计要求 一样,该组合机床液压系统应尽可能结构简洁,成本低,节约能源,工作牢靠;选用执行元件因系统运动循环要求正向快进和工进,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A 1 等于有杆腔面积A 2 的两倍;速度掌握回路的挑选工况图说明,所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率 较小,系统的效率和发热问题并不突出
13、,因此考虑采纳节流调速回路即可;虽然 节流调速回路效率低,但适合于小功率场合,而且结构简洁、成本低;该机床的进给运动要求有较好的低速稳固性和速度-负载特性,因此有三种速度掌握方案可以挑选,即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调 速;钻镗加工属于连续切削加工,加工过程中切削力变化不大,因此钻削过程 中负载变化不大,采纳节流阀的节流调速回路即可;但由于在钻头钻入铸件外表 及孔被钻通时的瞬时,存在负载突变的可能,因此考虑在工作进给过程中采纳具有压差补偿的进口调速阀的调速方式,且在回油路上设置背压阀;由于选定了节流调速方案,所以油路采纳开式循环回路,以提高散热效率,防止油液温升
14、过高;从工况图中可以清晰地看到,在这个液压系统的工作循环内,液压要求油源交替地供应低压大流量和高压小流量的油液;而快进快退所需的时间1t 和工进所需的时间2t 分别为10006040071000s6st1l1v1l3v3603007t2l2v2601000.051000s120s亦即t220t1因此从提高系统效率、节约能量角度来看,假如选用单个定量泵作为整个系 统的油源,液压系统会长时间处于大流量溢流状态,从而造成能量的大量缺失,这样的设计明显是不合理的;假如采纳一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方式,由双7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学
15、习资料 - - - - - - - - - 联泵组成的油源在工进和快进过程中所输出的流量是不同的,此时液压系统在整 个工作循环过程中所需要消耗的功率估大,除采纳双联泵作为油源外,也可选用 限压式变量泵作油源;但限压式变量泵结构复杂、成本高,且流量突变时液压冲 击较大,工作平稳性差,最终确定选用双联液压泵供油方案,有利于降低能耗和 生产成本,如图 3 所示;挑选快速运动和换向回路依据本设计的运动方式和要求,采纳差动连接与双泵供油两种快速运动回路来 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;本设计采纳二位二通电磁阀的速度换接回路,掌握由快进转为工进;与采纳 行程阀相比,电磁阀可
16、直接安装在液压站上,由工作台的行程开关掌握,管路较 简洁,行程大小也简洁调整,另外采纳液控次序阀与单向阀来切断差动油路;因 此速度换接回路为行程与压力联合掌握形式;速度换接回路的挑选所设计多轴钻床液压系统对换向平稳性的要求不高,流量不大,压力不高,所以选用价格较低的电磁换向阀掌握换向回路即可;为便于实现差动连接,选用 三位五通电磁换向阀;为了调整便利和便于增设液压夹紧支路,应考虑选用 Y 型 中位机能;由前述运算可知,当工作台从快进转为工进时,进入液压缸的流量由 23.07 以削减速度换 L/min 降为 0.318 L/min,可选二位二通行程换向阀来进行速度换接,接过程中的液压冲击,选用双
17、作用叶片泵双泵供油,调速阀进油节流阀调速的开 式回路,溢流阀做定压阀;为了换速以及液压缸快退时运动的平稳性,回油路上 设置背压阀,初定背压值 Pb;组成液压系统原理图选定调速方案和液压基本回路后,再增加一些必要的元件和配置一些帮助性 油路,如掌握油路、润滑油路、测压油路等,并对回路进行归并和整理,就可将液压回路合成为液压系统,即组成如图5 所示的液压系统图;为便于观看调整压力,在液压泵的进口处,背压阀和液压腔进口处设置测压 点,并设置多点压力表开关,这样只需一个压力表即能观看各压力;要实现系统的动作,即要求实现的动作次序为:启动加速 快进 减速 工进快退停止;就可得出液压系统中各电磁铁的动作次
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- 2022 液压 系统 课程设计 说明书
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