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鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計 Special milling machine hydraulic system design 系 名： 機械系 專業(yè)班級： 機電W071 學生姓名： 束汝堅 學 號： 070108120 指導教師姓名： 戴月紅 指導教師職稱： 講師 二○一二 年 六 月 目 錄 引 言 5 第一章 概述 6 1.1 設(shè)計的目的 6 1.2 設(shè)計的要求 6 1.3 設(shè)計題目 7 第二章 工況分析 8 2.1 工作負載 8 2.2 摩擦阻力 8 2.3 慣性負載 8 第三章 繪制負載圖、速度圖和動作循環(huán)圖 9 第四章 初步確定液壓缸的參數(shù) 11 4.1初步確定液壓缸的參數(shù) 11 4.2 計算液壓缸的尺寸 11 4.3 液壓缸工況 11 第五章 擬定液壓原理圖 14 5.1選擇液壓基本回路 14 5.2 組成系統(tǒng)圖 16 第六章 選擇液壓元件 18 6.1液壓傳動系統(tǒng) 18 6.2 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制工作圖及編譯技術(shù)文件 18 6.3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 18 6.4 確定系統(tǒng)工作壓力 19 6.5執(zhí)行元件控制方案擬定 19 6.6確定執(zhí)行元件的主要參數(shù) 19 6.7確定液壓泵的工作壓力和流量計算 20 6.8控制閥的選擇 20 6.9確定油箱直徑 20 第七章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 21 結(jié) 論 23 致 謝 24 參考文獻： 25  專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級：機電WO71 學生姓名：束汝堅 指導教師：戴月紅 職稱：講師 摘要 液壓系統(tǒng)是以電機提供動力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機械能轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)用，而且愈先進的設(shè)備，其應(yīng)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(shè)計一個簡單的液壓系統(tǒng)是非常有意義的。 關(guān)鍵詞 液壓傳動、穩(wěn)定性、液壓系統(tǒng) Special milling machine hydraulic system design Abstract The special milling machines, hydraulic system design in the design programme and the hydraulic system shall be able to finish the work into fast forward, and backed out when the milling machine architecture to understand and grasp for the hydraulic knowledge on the basis of from a given conditions, and the value analysis of the theory with practice, the work of drawing in autocad software diagram of the hydraulic system, the principle of the assembly drawing and analyzing the parts, the process, Set down to a time too short, the time of the short, at the start of the larger, slow down a short time will result in oscillatory too much, so damage to equipment, make failure of the jug, the main argument is based on innovation innovation power, the motor drivers head first, revolution speed and work in the process of the maximum load and the itinerary for design calculations. Friction factor is also a need to think of it. although friction of the relatively small, but will also be affected. the design of the difficulty is mainly the principle of the analysis and design purpose is to achieve appropriate control, and to choose a relative rationality, high precision, economically affordable hydraulic components, and design talents widely used. Key words hydraulic transmission, control system, hydraulic system. 引 言 目前，隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展及市場需求個性化與多樣化，世界各國都把機械制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進行優(yōu)先發(fā)展，將其他學科的高技術(shù)成果引入機械制造業(yè)中。 因此機械制造業(yè)的內(nèi)涵與水平已今非昔比，它是基于先進制造技術(shù)的現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)?？v觀現(xiàn)代機械制造技術(shù)的新發(fā)展，其重要特征主要體現(xiàn)在它的綠色制造、計算機集成制造、柔性制造、虛擬制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)制造等方面。 近年來，我國的工程機械取得了蓬勃的發(fā)展，其中，液壓傳動技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。而且，隨著液壓傳動技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它已成為農(nóng)業(yè)機械、工程建筑機械等行業(yè)不可缺少的重要技術(shù)。 然而，盡管液壓技術(shù)在機械能與壓力能的轉(zhuǎn)換方而，已取得很大進展，但它在能量損失和傳動效率上仍然存在著問題。因為，在液壓系統(tǒng)中，隨著油液的流動，有相當多的液體能量損失掉，這種能量損失不僅體現(xiàn)在油液流動過程中的內(nèi)摩擦損失上，還反映在系統(tǒng)的容積損失上，使系統(tǒng)能量利用率降低，傳動效率無法提高。高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加，使性能達小到理想的狀況，給液壓技術(shù)的進一步發(fā)展帶來障。因此，探索和研究高效液壓傳動技術(shù)，提高其綜合性能就成為了液壓技術(shù)領(lǐng)域研究的重點之一  第一章 概述 1.1 設(shè)計的目的 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計是本設(shè)計的一個綜合實踐性教學環(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(shè)計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學生工程設(shè)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(gòu)，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(guān)的國家標準、部頒標準、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對學生在計算、制圖、運用設(shè)計資料以及經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能進行一次訓練，以提高這些技能的水平。 1.2 設(shè)計的要求 1.設(shè)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(diào)先進性。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(yīng)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(shè)計。設(shè)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.在設(shè)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.液壓傳動設(shè)計的題目均為中等復雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動裝置設(shè)計。具體題目由指導老師分配，題目附后； 5.液壓傳動設(shè)計一般要求學生完成以下工作： （1）液壓系統(tǒng)原理圖及速度循環(huán)圖，負載圖，電磁發(fā)動工作循環(huán)表 一張A1 （2）液壓缸裝配圖 一張A1 （3）液壓缸主要零件的零件圖 五張（A3） （4）設(shè)計計算說明書，字數(shù)不少于5000字 （5）以上資料打印稿和電子版（圖紙用AutoCAD2004版本存盤，說明書及任務(wù)書用Word2003存盤）各一份。 1.3 設(shè)計題目 一臺專用銑床的銑頭驅(qū)動電機的功率N= 7.5KW ，銑刀直徑D=120mm，轉(zhuǎn)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60～1000mm/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(shè)計其液壓控制系統(tǒng)。  第二章 工況分析 2.1 工作負載 2.2 摩擦阻力 2.3 慣性負載 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，如下表所示： 　液壓缸各階段的負載情況表 工　況 負載計算公式 液壓缸負載 液壓缸推力/N 啟　　動 1100 1222.22 加　　速 1390.98 1545.53 快　　進 550 611.11 工　　進 3960.46 4400.51 快　　退 550 611.11 第三章 繪制負載圖、速度圖和動作循環(huán)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，如下圖所示： 負載循環(huán)圖 速度循環(huán)圖 動作循環(huán)圖 第四章 初步確定液壓缸的參數(shù) 4.1初步確定液壓缸的參數(shù) 查各類液壓設(shè)備常用工作壓力初選， 4.2 計算液壓缸的尺寸 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(diào)壓閥，取背壓;回油管路壓力損失。 按JB2183—77取標準值 D=70mm 活塞桿的直徑為： 取標準值 d=50mm 由此求得液壓缸的實際有效工作面積 4.3 液壓缸工況 液壓缸各工作循環(huán)的負載、壓力、流量和功率數(shù)值表 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 1222.22 — 12.7 — 加速 1545.53 21.27 — 恒速 611.11 11.56 4.33 0.08 工進 4400.51 8 26.5 1.96～0.12 0.086 快退 啟動 1222.22 — 12.2 — 加速 1545.53 25.24 — 恒速 611.11 15.91 4.5 0.119 繪制液壓缸的工況圖 工況圖 第五章 擬定液壓原理圖 5.1選擇液壓基本回路 從工況圖可知：該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，如圖a所示。銑床加工有順銼和逆銼之分，宜采用出口節(jié)流調(diào)速，具有承受負切削的能力，如圖b所示?？紤]到工作進給時負載大、速度低，而快進、快退行程中負載小、速度快，所以采用由換向閥聯(lián)通的差動快速回路，如圖c所示。根據(jù)一般專用銑床的要求不高，采用電磁閥的快慢換接回路，其特點是結(jié)構(gòu)簡單。選用簡便的電氣行程開關(guān)和擋鐵控制行程方式，如圖d所示。 （a） (b) (c) (d) 按下SB1→工作臺快進→壓下2→工作臺工進→壓下SP1→工作臺快退→壓下1S→工作臺停止。 電液聯(lián)合控制如下： （1）工作臺快進 按下按鈕SB1，中間繼電器K1得電動作并自鎖，其常開觸點閉合，使電磁鐵YV1得電。YV1得電使三位五通電液換向閥左位動作，工作臺向前快進移動。 （2）電磁鐵YV1得電。YV1得電使三位五通電液換向閥左位動作， 工作臺向前快速移動。 （3）工作臺工進 當工作臺快進到2檔被擋塊壓下時，其常開觸點閉合，使中間繼電器K2得電并自鎖，K2的常閉觸點斷開，二位二通機械換向閥關(guān)閉油液經(jīng)過調(diào)速閥實現(xiàn)工進。 （4）工作臺快退 當工作臺工進到壓力繼電器壓下SP1閉合，其常開觸點閉合，使K3得電動作并自鎖。K3的常閉觸點斷開，工作臺停止工進；其常開觸點閉合，使YV2得電。二位五通電液換向閥右位工作，工作臺快速退回。 （5）循環(huán)動作 當工作臺退到行程開關(guān)1S接通時，其常開觸點閉合，使K3斷開，YV1得電，工作臺停止。 電磁鐵動作順序表圖如下 電磁鐵動作順序表 5.2 組成系統(tǒng)圖 為了實現(xiàn)工作臺快退選用具單向閥的調(diào)速閥，圖為所設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖。 27 液壓系統(tǒng)原理圖  第六章 選擇液壓元件 6.1液壓傳動系統(tǒng) 液壓元件的選擇，主要是計算它們的主要參數(shù)（如壓力和流量）來確定。一般先計算工作負載，再根據(jù)工作負載和工作要求的速度計算液壓缸的注意啊尺寸、工作壓力和流量或液壓馬達的排量，然后計算液壓泵的壓力，流量和液壓系統(tǒng)性能的驗算。 確定了各個液壓元件之后，要對液壓系統(tǒng)進行驗算。驗算內(nèi)容一般包括系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫度、運動平穩(wěn)性和泄露量等。 6.2 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制工作圖及編譯技術(shù)文件 根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖繪制正式工作圖。正式工作圖包括 a. 液壓泵的型號、壓力、流量、轉(zhuǎn)速以及變量泵的調(diào)節(jié)范圍。 執(zhí)行元件的運轉(zhuǎn)速度，輸出的最大轉(zhuǎn)矩或推力、工作壓力以及工作行程等。 b. 所有執(zhí)行元件及輔助設(shè)備的型號及性能參數(shù)。 c. 管路元件的規(guī)格與型號。 d. 在繪制時，各元件的方向和位置，盡量與實際裝配時一致。 e. 設(shè)計該機床的液壓傳動系統(tǒng) 6.3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 對液壓系統(tǒng)進行分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負載的變化規(guī)律。這是滿足設(shè)備規(guī)定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統(tǒng)承受的負載可由設(shè)備的規(guī)格規(guī)定，由樣機通過實驗測定。也可以有理論分析確定。當用理論分析確定系統(tǒng)的實際負載時，必須仔細考慮它所有的組成項目，例如工作負載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負載和阻力負載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪制成圖，同樣地，液壓執(zhí)行元件在各動作階段內(nèi)的運動速度也須相應(yīng)地繪制成圖，設(shè)計簡單的液壓系統(tǒng)時，這兩種圖可以省略不畫。 6.4 確定系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，則省材料，機構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向；但要注意泄露、噪音控制和可靠性問題的妥善處理。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)負載來選取，也可根據(jù)設(shè)備類型選取。 6.5執(zhí)行元件控制方案擬定 根據(jù)已訂的液壓執(zhí)行元件、速度圖或動作線路圖，選擇適當?shù)膲毫刂?、方向控制、速度換接、差動連接回路，以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的方向、出力及速度的控制。需要無級調(diào)速或無級變速時，可選擇的方案。有級變速比無級調(diào)速使用方便，適用于速度控制精度低，但要求速度能夠預(yù)置，以及在動作循環(huán)過程中有多重速度自動變換的場合。具體參見基本回路一章內(nèi)容。完成上述的選擇，所需液壓泵的類型就基本確定了。 6.6確定執(zhí)行元件的主要參數(shù) 根據(jù)液壓系統(tǒng)載荷圖和已確定的系統(tǒng)工作壓力，計算出液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑，柱塞缸的柱塞直徑、柱塞桿直徑；根據(jù)液壓缸缸徑內(nèi)徑、活塞桿直徑、活塞桿直徑及行程的國家標準系列，確定主要參數(shù)。如采用液壓馬達，還需計算出液壓馬達的排量。 6.7確定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ＹＢ－６型定量葉片泵。 6.8控制閥的選擇 根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實際流量，選取各元件的規(guī)格，如表所示。 各元件的規(guī)格表 序號 元件名稱 最大通流量/（L/min） 型號規(guī)格 1 定量葉片泵 ６ ＹＢ－６　 2 溢流閥 ６ Y—10B 3 三位四通電磁閥 ６ 34D—10B 4 單向調(diào)速閥 ６ QI—10B 5 二位三通電磁閥 ６ 23D—10B 6 單向閥 ６ I—10B 7 過濾器 ６ XU—B 6.9確定油箱直徑 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(yīng)與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。  第七章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 7.1 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， 7.2 液壓系統(tǒng)的溫升 （只驗算系統(tǒng)在工進時的發(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。 結(jié) 論 目前我國液壓技術(shù)缺少技術(shù)交流，液壓產(chǎn)品大部分都是用國外的液壓技術(shù)加工回來的，所以發(fā)展國產(chǎn)液壓技術(shù)振興國產(chǎn)液壓系統(tǒng)技術(shù)。 不管人們有沒有意識到，科學技術(shù)已經(jīng)深深的影響著我們的日常生活，在經(jīng)濟社會發(fā)展扮演著不可或缺的角色?？茖W技術(shù)在一定程度上也改變著我們的生活方式，改變著我們的文化。 正是因為科學技術(shù)具有如此的重要性，我們的國家領(lǐng)導人也在多種場合提出大力發(fā)展科學技術(shù)。我國在改革開放以后取得了很大地進步，步入了科技強國之林。但是，我們還應(yīng)該認識到，我國很多技術(shù)都受限于發(fā)達國家。所以，我們應(yīng)該奮起直追，迎頭趕上。 作為當前社會的一員，我們不僅應(yīng)該認識到科技的重要性，還應(yīng)該努力學習科學技術(shù)，用科學技術(shù)來武裝我們的頭腦，具有獻身科學的勇氣和決心，具有用科學技術(shù)來發(fā)展全人類的博大胸懷。更重要地是，我們還應(yīng)當教育我們的后代，要熱愛科學，尊重科學！  致 謝 在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導老師—戴月紅老師，她對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過我的各位老師表示最忠心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學和朋友，在我寫論文的過程中給予了我很多相關(guān)素材，還在論文的撰寫和排版的過程中提供熱情的幫助。  參考文獻： [1] 《液壓傳動》 丁樹模主編 機械工業(yè)出版社 [2] 《液壓與氣壓傳動》 左健友主編 機械工業(yè)出版社 [3] 《液壓與氣動技術(shù)》 張宏友主編 大連理工大學出版社 [4] 《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手》 楊培元、朱福元主編 機械工業(yè)出版社 [5] 《液壓傳動設(shè)計指南》 張利平主編 化學工業(yè)出版社 [6] 《液壓與氣壓傳動》 游有鵬主編 科學出版社