立式组合机床液压系统设计论文课程设计--学士学位论文.doc
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1、攀枝花学院本科课程设计(论文) 液压课程设计 立式组合机床液压系统设计学生姓名: * 学生学号: * 院(系): 机械工程学院 年级专业: 09 级 机 制1 班 指导教师: * 副教授 二一二年六月攀枝花学院本科课程设计(论文) 目录课程设计任务书题目组合机床液压系统设计1、课程设计的目的在完成液压传动课程学习的基础上,运用所学的液压基本知识,理论联系实际,把知识运用到实际生产时实践中来,设计一台专用铣床液压系统。2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)要求此液压系统实现的工作循环是: 工作快进 工作台工进 工作台快退 工作台原位停止 工件松开 液压泵卸荷。动力滑台采用
2、平面导轨,其静摩擦系数为f =0.2,动摩擦系数为f=0.1,往复运动的加(减速)的时间=0.05,系统的参数如下:滑台的重量为120350N 快进快退的速度6.3米分滑台工进速度50 mm/s 快进行程129mm工进行程66mm 切削负载为26452N3、主要参考文献1 王积伟液压传动北京:机械工业出版社,20102 俞启荣机床液压传动北京:机械工业出版社,19833 席伟光机械设计课程设计北京:高等教育出版社,20034 李壮云中国机械设计大典南昌:江西科学技术出版社,20025 王文斌机械设计手册北京:机械工业出版社,20044、课程设计工作进度计划内容学时明确主机对液压系统的要求,进行
3、工作过程分析2初步确定液压系统的参数,进行工况分析和负载图的编制12确定液压系统的方案,拟定液压系统图8确定液压系统零件的类型,并选择相应的液压元件,确定辅助装置8液压系统的性能验算2油箱的结构设计和制图及编制技术文件8合计1周指导教师(签字)日期年 月 日教研室意见:年 月 日学生(签字): 接受任务时间: 年 月 日课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律,工作刻苦努力,具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务,工
4、作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计(实验)能力,方案的设计能力5能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据正确、可靠;研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力;能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力(综合分析能力、技术经济分析能力)10具有较强的数
5、据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图(或图纸)质量、篇幅、设计(论文)规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求;规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书(论文)质量30综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破,或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名: 年月日目 录摘要ABSTRACT目录 11 方案的确定 1 1.1整体性分析1 1.2拟定方案1 1.3比较方案并确定方案22工况分析32.1运动参数分析32.2动力参数分析32.3负载图和速度图的绘制43液压缸尺寸和所需流量53.1液压缸尺寸计算5
6、3.2确定液压缸所需流量54拟定液压系统图74.1确定执行元件类型74.2换向方式确定74.3调速方式的选择115选择液压元件的确定辅助装置125.1选择液压泵125.2电机的选择125.3选择阀类元件125.4确定油管尺寸146油箱的设计15 6.1油箱容量的确定 1532 6.2估算油箱的长、宽、高16 6.3确定油箱壁厚16 6.4确定液位计的安装尺寸16 6.5隔板尺寸的计算 16 6.6油箱结构的设计17 6.7辅助元件的选择18 6.8油箱其他附件的选择187液压系统的性能验算207.1回路中压力损失20 7.2确定液压泵工作压力22 7.3 液压系统的效率 227.4 液压系统的
7、发热温升验算 23总结24参考文献26致 谢 27题目五:组合机床液压系统设计试设计立式组合机床的液压系统。已知切削负载为26452牛,滑台工进速度为50毫米/分,快进和快退速度为6.3米/分,滑台(包括动力头)的重量为120350牛,往复运动的加速(减速)的时间为t=0.05秒,滑台用平面导轨,静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1,快进行程为129毫米,工进行程为66毫米。1 方案的确定1.1整体性分析要求此液压系统实现的工作循环是: 工作快进 工作台工进 工作台快退 工作台原位停止 工件松开 液压泵卸荷。滑台的重量为120350N,快进快退的速度6.3米分,滑台工进速度50 mm
8、/s 快进行程129mm,工进行程66mm ,切削负载为26452N.对于立式组合机床的液压系统而言,加工的零件需要精度高,定位准确。所以整个系统的设计要求定位精度高,换向速度快。在设计阀的时候,考虑这些方面变的尤其重要,要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。在行程方面,应该比要求的工作行程大点,包括工作行程、最大行程和夹紧缸行程,主要是考虑到在安全方面和实际运用中。在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。而且在液压系统能满足要求的前提下,使液压系统的成本较低。1.2 拟定方案方案一 液压系统中工作台的执行元件为伸缩缸,工件的夹紧用单杆活塞缸;工作台采用节流阀实现出油口节流调
9、速,用行程阀实现工作台从快进到工进的转换,在工进回路上串接个背压阀;为了防止工件在加工过程中松动,在夹紧进油路上串接个单向阀;工作台的进、退采用电磁换向阀;夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。方案二 液压系统中工作台的执行元件为单杆活塞缸,工件的夹紧也采用单杆活塞缸;工作台采用调速阀实现进油口节流调速,也采用行程阀实现工作台从快进到工进的转换,工进时,为了避免前冲现象,在回路上串接个背压阀;夹紧缸上串接个蓄能器和单向阀,避免工件在加工过程中松动;工作台的进、退换向采用电液换向阀,工作台快进时,采用差动连接;夹紧缸的夹紧与放松用电磁阀控制。1.3比较方案并确定方案单杆活塞缸比伸缩缸结构简单,价格便宜
10、,易维护,而且也能满足要求;调速阀的性能比节流阀稳定,调速较好,用于负载变化大而运动要求稳定的系统中;采用出油口调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接排回油箱散热;攀枝花学院本科课程设计(论文) 工况分析夹紧缸进油口处串接蓄能器,更好的保证工件的夹紧力,使工件在加工过程中始终在夹紧状态。电液换向阀的信号传递快,配合液压动力的输出力大、惯性小、反映快的优点使控制灵活、精度高、快速性好。综上比较选择方案二较好。2 工况分析2.1运动参数分析首先根据主机要求画出动作循环图(图一)。图一2.2动力参数分析计算各阶段的负载 工作负载:由已知条件可知切削力=26452N。惯性负载:=25789.3N(参考
11、机床的工作台加速时间,取=0.05s)阻力负载:静摩擦阻力 动摩擦阻力(滑动导轨:铸铁对铸铁启动低速时,v0.16m/s)表1 液压缸在各个工作阶段的负载值其中=0.9工况负载组成负载值(N)推力(N)夹紧25789快进起动2407026744加速3782442027快进1203513372工进工进3848742763快退1203513372攀枝花学院本科课程设计(论文) 液压缸尺寸和所需流量2.3负载图和速度图的绘制负载图按上面的数值绘制,如图2所示。速度图按已知数值,工进的速度。3 液压缸尺寸和所需流量3 液压缸尺寸和所需流量3.1液压缸尺寸计算3.1.1工作压力的确定:工作压力可根据负载
12、和主机类型确定,由(书)表113得出:3.1.2计算液压缸尺寸:由于立式组合机床工作台快进和快退速度相同,因此选用单杆活塞式液压缸,并使,快进时采用差动连接,因管路中有压力损失,快进时回油路压力损失取Pa,快退时回油路压力损失亦取Pa。工进时,为使运动平稳,在液压缸回路油路上须加背压阀,背压力值一般为,选取背压Pa。根据,可求出液压缸大腔面积为 (3-2)根据GB2348-80圆整成就近的标准值,得D=220mm,液压缸活塞杆直径,根据GB2348-80就近圆整成标准值d=160mm。3.1.3缸径、杆径取标准值后的有效工作面积:无杆腔有效面积 活塞杆面积 有杆腔有效面积 3.2确定液压缸所需
13、流量 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 选择液压原件的确定辅助装置根据上述计算数据,可估算液压缸在各个工作段中的压力、流量和功率,如下表所示: 表2工况推力F/N回油腔压力 进油腔压力输入流量输入功率计算式快进起动2674401.776 加速420272.537恒速133721.111126.61.405工进427630.81.51.8992.849快退起动2674401.494加速420270.62.948恒速133720.61.347112.81.519攀枝花学院本科课程设计(论文) 拟定液压系统图4 拟定液压系统图液压传动系统的草图是从液压系统的工作原理和结构组成上来具体体现设计任务所提出
14、的各项要求,它包括三项内容:确定液压传动系统的类型、选择液压回路和组成液压系统。确定液压传动系统的类型就是在根据课题提供的要求下,参照立式组合机床液压系统的具体特点,选择适合的系统类型。选择液压回路就是在根据课题提供的要求和液压传动系统具体运动特点,选择适合本课题的液压回路。组成液压系统就是在确定各个液压回路的基础上,将各个液压回路综合在一起,根据课题的实际要求,对液压系统草图进行适当的调整和改进,最终形成一个合理有效、符合课题设计要求的液压传动系统原理图。4.1 确定液压传动系统的类型液压传动系统的类型究竟采用开式还是采用闭式,主要取决于它的调速方式和散热要求。一般的设计,凡具备较大空间可以
15、存放油箱且不另设置散热装置的系统,要求尽可能简单的系统,或采用节流调速或容积-节流调速的系统,都宜采用开式。在开式回路中,液压泵从油箱吸油,把压力油输送给执行元件,执行元件排出的油则直接流回油箱。开式回路结构简单,油液能得到较好的冷却,但油箱的尺寸大,空气和赃物易进入回路;凡容许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统,对工作稳定和效率有较高要求的系统,或采用容积调速的系统都宜采用闭式。在闭式回路中,液压泵的排油管直接与执行元件的进油管相连,执行元件的回油管直接与液压泵的吸油管相连,两者形成封闭的环状回路。闭式回路的特点是双向液压泵直接控制液压缸的换向,不需要换向阀及其控制回路,液压元
16、件显著减少,液压系统简单,用油不多而且动作迅速,但闭式回路也有其缺点,就是回路的散热条件较差,并且所用的双向液压泵比较复杂而且系统要增设补、排油装置,成本较高,故应用还不普遍。本课题设计的液压传动系统类型采用开式液压系统,系统的结构简单。4.2 液压回路的选择液压机械的液压系统虽然越来越复杂,但是一个复杂的液压系统往往是由一些基本回路组成的。液压基本回路就是由有关液压元件组成,能够完成某一特定功能的基本回路。在本设计中选择五种回路,分别为调压回路、调速回路、平衡回路、换向回路和卸荷回路。4.2.1 调压回路调压回路的功用在于调定或限制液压源的最高工作压力,也就是说能够控制系统的工作压力,使它不
17、超过某一预先调定好的数值,或使工作机构在运动过程中的各个阶段具有不同的工作压力。调压控制回路包括连续调压回路、多级调压回路、恒压控制回路等。液压源工作压力级的多少,压力在调节、控制或切换方式上的差异,是这种回路出现多种结构方案的原因,也是对它进行评比、选择时要考虑的因素。该设计选择溢流阀单级调压回路,溢流阀开启压力可通过调压弹簧调定,如果调定溢流阀调压弹簧的顶压缩量,便可设定供油压力的最高值。系统的实际工作压力有负载决定,当外负载压力小于溢流阀调定压力时,溢流阀处无溢流流量,此时溢流阀起安全阀作用。图示4-1油路可靠,价格便宜。 图4-1 调压回路4.2.2 调速回路调速阀调速回路由调速阀、溢
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