某立式組合機床的動力滑臺液壓傳動系統(tǒng),立式,組合,機床,動力,液壓,傳動系統(tǒng) 液壓課程設(shè)計任務(wù)書 一.設(shè)計題目： 某立式組合機床的動力滑臺采用液壓傳動，已知切削負(fù)載28500N滑臺工進速度50mm/min，快進、快退速度6m/min，滑臺（包括滑臺上的動力頭）的質(zhì)量1500kg，滑臺對導(dǎo)軌的法向作用力1500N，往復(fù)運動的加、減速時間0.05s，滑臺采用平面導(dǎo)軌，靜動摩擦系數(shù)分別為0.2和0.1，快速行程為100mm，工進行程為180mm，設(shè)計該組合機床的液壓系統(tǒng)和液壓缸。 二.課程設(shè)計目的 本課程設(shè)計是學(xué)生學(xué)完《液壓與氣動技術(shù)》基礎(chǔ)專業(yè)課程之后進行的一個綜合性和實踐性很強的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過課程設(shè)計,能綜合運用所學(xué)基本理論以及學(xué)到的實踐知識進行的基本訓(xùn)練，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計的思維和方法，專用元件和通用元件的參數(shù)確定。通過給定設(shè)計題目，初步掌握確定壓力，進行缸的主要參數(shù)的初步確定，按系列要求確定缸體和活塞桿的直徑。然后確定其他元件的參數(shù)，最后進行效核。通過液壓課程設(shè)計，提高學(xué)生分析和解決實際液壓問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究和工程技術(shù)工作打下較堅實的基礎(chǔ)。 三.課程設(shè)計內(nèi)容 (一)對題目進行分析,初步計算確定缸體和活塞的直徑 (二)繪制液壓缸裝配圖(2A) (三)2個零件圖(3A) (四)說明書一份 四.課程設(shè)計的基本要求 (一)課程設(shè)計要求 1.要有勤于思考刻、苦鉆研的學(xué)習(xí)精神和嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、精益求精的態(tài)度。 2.學(xué)生必須獨立完成設(shè)計任務(wù)，嚴(yán)禁抄襲、剽竊他人成果或找人代做等行為，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按舞弊行為論處。 3.掌握相關(guān)課程的基本理論與基本知識，概念清楚，設(shè)計計算正確，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實驗數(shù)據(jù)可靠，繪圖符合標(biāo)準(zhǔn)，說明書撰寫規(guī)范。 4.課程設(shè)計期間學(xué)生的考勤與紀(jì)律按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。要嚴(yán)格遵守學(xué)習(xí)紀(jì)律，遵守作息時間，不得遲到、早退和曠課。因事、因病不能參加設(shè)計，需履行請假手續(xù)，否則按曠課論處。 5.課程設(shè)計期間要愛護公物、搞好環(huán)境衛(wèi)生，保證設(shè)計場所整潔、文明、安靜。嚴(yán)禁在設(shè)計場所嬉戲或開展其他休閑娛樂活動。 (二)通過本課程設(shè)計,應(yīng)使學(xué)生在以下幾方面得到鍛煉： 1.能正確地理解和應(yīng)用液壓知識解決實際問題，進行簡單的系統(tǒng)計算。 2.學(xué)會使用手冊及圖標(biāo)資料.掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱及用途,做到熟練運用。 3.學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)內(nèi)容，利用計算機進行輔助設(shè)計，設(shè)計資料符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 (三)在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)完成以下任務(wù): 1.裝配圖(規(guī)格A2) 2.零件圖二張（規(guī)格A3圖紙） 3設(shè)計說明書一份(參見說明書寫格式) 4.設(shè)計資料裝訂格式： (1)設(shè)計說明書封面(見設(shè)計說明書封面樣板) (2)設(shè)計任務(wù)書 (3)目錄 (4)設(shè)計說明書 (5)總結(jié) 五.成績評定內(nèi)容 1.成績評定應(yīng)綜合以下因素：設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙的質(zhì)量，獨立工作能力及設(shè)計過程的表現(xiàn)。 2.課程設(shè)計的成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。 3.五級評分制的評定標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)秀：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案先進，計算正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述透徹，圖面整潔，體現(xiàn)一定的創(chuàng)新能力。設(shè)計過程中表現(xiàn)好，無違紀(jì)現(xiàn)象。 良好：能獨立完成課程設(shè)計工作，方案合理，計算正確。設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述清楚，圖面清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀(jì)現(xiàn)象。 中等：能完成課程設(shè)計工作，達到要求，計算基本正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述比較清楚，圖面基本清晰。設(shè)計過程中表現(xiàn)較好，無違紀(jì)現(xiàn)象。 及格：能完成課程設(shè)計工作，基本達到要求，計算基本正確，設(shè)計符合規(guī)范要求，說明書敘述基本清楚，圖面基本清晰。設(shè)計過程表現(xiàn)一般，無違紀(jì)現(xiàn)象。 不及格：課程設(shè)計達不到基本要求；說明書敘述不清楚。 六.課程設(shè)計的時間 課程設(shè)計一周時間集中安排,每人一題。先計算確定缸的尺寸后繪制裝配圖和零件圖。最后寫說明書。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院液壓課程設(shè)計說明書 目 錄 1．工況分析………………………………………………………………………………1 2．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………………………………2 3．液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 ……………………………………………………7 3.1液壓缸主要尺寸的確定……………………………………………………………3 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格………………………………………4 3.3液壓閥的選擇………………………………………………………………………5 3.4確定管道尺寸………………………………………………………………………7 3.5液壓油箱容積的確定………………………………………………………………7 1．工況分析 首先根據(jù)已知條件，繪制運動部件的速度循環(huán)圖，如圖1.5所示，然后計算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。 液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即 Fw為工作負(fù)載，對于金屬切削機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在本例中為18000N； Fa—運動部件速度變化時的慣性負(fù)載； Ff—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動摩擦阻力，對于平導(dǎo)軌可由下式求得 G—運動部件重力； FRn—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，事例中為零； f—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。求得： Ffs=0.2*1500kg*9.8N/kg=2940N Ffa=0.1*1500kg*9.8N/kg=2500N 上式中Ffs為靜摩擦阻力，F(xiàn)fa為動摩擦阻力。 g—重力加速度； △t—加速度或減速度，一般△t=0.01～0.5s △v—△t時間內(nèi)的速度變化量。在本例中 根據(jù)上述計算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載(見表1.4)，并畫出如圖1.5所示的 負(fù)載循環(huán)圖。 圖1.1 速度與負(fù)載循環(huán)圖 表1.4 工作循環(huán) 外界負(fù)載F/N 工作循環(huán) 外界負(fù)載F/N 啟動加速 F=Ffs+Fa 4470 工進 F=Ffs+Fw 29970 快進 F=Ffs 1470 快退 F=Ffs 1470 2．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖 (1)確定供油方式 考慮到該機床在工作進給時負(fù)載較大，速度較低，而快進、快退時負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱等方面考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。先采用具有壓力反饋功能的限壓式變量泵。 (2)調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機床工作時對低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。 (3)背壓方式的選擇 由于該機床采用立式，所以選擇液控單向順序閥構(gòu)建平衡回路。 (4)速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁換向閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。 最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖1.2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1.2 液壓系統(tǒng)原理圖 3．液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 3.1液壓缸主要尺寸的確定 1)工作壓力p的確定。工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機器的類型來初步確定，表1.1取液壓缸工作壓力為4.5MPa。 2)計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知最大負(fù)載F=31547N，按表1.2取p2為0.5Mpa，ηcm為0.95，考慮到快進、快退速度相等，取d／D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式可得 根據(jù)指導(dǎo)書表2.1，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=100mm；活塞桿直徑d，按d／D= 0.7及表2.2活塞桿直徑系列取d=70mm。 按表2.1及表2.2液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊液壓缸的D和d分別為100mm及70mm。 按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式可得 式中qmin是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L／min。 本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實際面積，即 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達到所需低速。 3)計算在各工作階段液壓缸所需的流量 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1)泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 pp—液壓泵最大工作壓力； p1—執(zhí)行元件最大工作壓力； ∑△p—進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5～1.5MPa，本例取0.5MPa。 上述計算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn≥(1.25～1.6) pp。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本例中pn =1.25 pp=6.25MPa。 2)泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 qp—液壓泵的最大流量； (∑q)min同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2～3L／min； KL—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.1～1.3，現(xiàn)取KL=1.2。 3)選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的pp和qp，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YBX-25限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量16mL／r，泵的額定壓力6．3MPa，電動機轉(zhuǎn)速1450r／min，容積效率0.85，總效率0.7。 3) 與液壓泵匹配的電動機的選定。首先分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的功率急劇降低，一般當(dāng)流量在0.2～1L／min范圍內(nèi)時，可取η＝0.03～0.14。同時還應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點時不致停轉(zhuǎn)，需要進行驗算，即 　　　　　　　　　　　 Ｐｎ－所選電動機額定功率； ＰＢ－限壓式變量泵的限定壓力； ｑｐ－壓力為ＰＢ時，泵的輸出流量。 首先計算快進時的功率，快進時的外負(fù)載為1547Ｎ(考慮機械效率后)，進右路的壓力損失為0.3Ｍｐａ，由公式可得 　　　　 快進所所需電動機的功率為 　　　　　 　　工進時所需電動機功率 　　　　　　　　　　　　　　　 查閱電動機產(chǎn)品樣本，選用Ｙ９０L－４型電動機，其額定功率為1.5ＫＷ，額定轉(zhuǎn)速1400r/min. 根據(jù)產(chǎn)品樣本可查的ＹＢＸ－25的流量壓力特性曲線。再有已知的快進時流量為28.8L／min，工進是的流量0.39Ｌ／ｍｉｎ，壓力為 5 ＭＰａ，做出泵的實際工作時的流量壓力特性曲線，如 圖所示，查得該曲線拐點處的流量為28.8Ｌ／ｍｉｎ，壓力為3.3ＭＰａ，該工作點對應(yīng)的功率為 　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　所選電動機滿足要求，拐點處能正常工作。 3.3液壓閥的選擇 本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。方案一：控制液壓缸部分選用力士樂系列的閥，其夾緊部分選用疊加閥。方案二：均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表1.5所示。 表1.5 液壓元件明細表 序 號 元 件 名 稱 通過流量/L·min-1 型 號 1 過濾器 28.8 XU-B32×100 2 變量葉片泵 28.8 YBX-16 3 單向閥 28.8 AF3-EA10B 4 三位四通電磁閥 24 34EF30-E10B 5 二位三通電磁閥 24 23EF3B-E10B 6 單向行程調(diào)速閥 24 AQF3-E10B 7 二位二通電磁閥 24 8 單向順序閥 0.39 HC※T03B422 9 單向閥 9.4 AF3-EA10B 10 二位四通電磁閥 9.4 24EF3-E10B 11 壓力繼電器 9.4 DP1-63B 12 單向節(jié)流閥 9.4 ALF-E10B 3.4確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)主油路流量為差動時流量q=48L／min，壓油管的允許流速取u=4m／s，則內(nèi)徑d為 若系統(tǒng)主油路流量按快退時取q=24L／min，則可算得油管內(nèi)徑d=11.27mm。 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。吸油管同樣可按上式計算(q=24L／min、v=1.5m／s)，現(xiàn)參照YBX-16變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為25mm。 3.5液壓油箱容積的確定 本例為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5～7倍來確定，現(xiàn)選用容量為160L的油箱。 9