畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
設(shè)計（論文）題目：
發(fā)動機箱體加工多孔鉆削組合機床液壓動力系統(tǒng)設(shè)
?
計--液壓站設(shè)計
學(xué)生姓名
?！ I(yè)
所在學(xué)院
指導(dǎo)教師
職 稱
發(fā)動機箱體加工多孔鉆削組合機床液壓動力系統(tǒng)設(shè)計--液壓站設(shè)計
摘要
液壓傳動運用流體成為工作介質(zhì)對動力進行運輸和把控。通過靈活運用液體的壓力來把控機械各種動作。和別的傳動對比，液壓傳動具有體積少，重量輕，慣性小等一系列優(yōu)勢。而且具有液壓傳動的設(shè)備類型繁多，雖然液壓系統(tǒng)可能各不一樣，但是的工作原理是一樣的。因此液壓傳動廣泛運用在各個機械行業(yè)中，并得到廣泛的喜愛。19世紀隨著石油工業(yè)的日漸成熟，液壓傳動系統(tǒng)技術(shù)得到井噴式發(fā)展，迅速運用于各個行業(yè)中。慢慢地，液壓系統(tǒng)技術(shù)得到不斷的改善和發(fā)展，對各行各業(yè)具有舉足輕重的地位。對社會的發(fā)展起到一個推動作用，解放了生產(chǎn)力。
關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；發(fā)動機箱體；動力系統(tǒng)；組合機床；多孔鉆削
目錄
The design of the hydraulic pressure station
Abstract
Hydraulic transmission using fluid as working medium for transport and power control. Through the flexible use of liquid pressure controls the machinery of a series of actions. Compared with other drive, hydraulic drive has small volume, less weight, small inertia, and a series of advantages. And with hydraulic transmission device type is various, although hydraulic system of each different, but the working principle of hydraulic transmission is the same. So hydraulic transmission is widely used in various machinery industry, and is widely loved. In the 19th century with the mature of oil industry, hydraulic transmission system has been developed blowout, used in various industries. Slowly, the continuous improvement and development of the techniques for hydraulic system, plays a decisive role in the from all walks of life. A boost to the development of the society, liberate the workforce.
Key words: hydraulic system; The engine casing; Power system; Combination machine tools; Porous drilling
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
一、緒論 1
（一） 原始參數(shù) 3
（二） 設(shè)計解決的問題 4
二、 液壓系統(tǒng)概述 5
（一） 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟 9
（二） 設(shè)計要求 9
三、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 8
（一） 液壓系統(tǒng)的基本組成 8
（二） 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 15
（三） 計算和選擇液壓件 19
1． 確定液壓泵的規(guī)格和電動機選擇 19
2． 確定其它元件及輔件 21
3． 檢驗液壓系統(tǒng)性能 22
四、 電氣及安全保護裝置 23
五、 結(jié)論 24
六、 致謝 25
七、 參考文獻 26
Ⅲ
緒論
1、 緒論
在二十世紀六十年代后，隨著核技術(shù)、三維技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓技術(shù)取得了空前的成功，使其擁有包括傳遞、把控、監(jiān)測的這樣一個全整的自動化技術(shù)，并且在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域起到了關(guān)鍵性的作用。液壓傳動是運用流體作為動力的傳遞，甚至液壓傳動在某些行業(yè)中起決定性作用。液壓驅(qū)動系統(tǒng)的主要優(yōu)點：（1）在一樣的功率下，體積少，體重小，架構(gòu)完美，液壓作用的壓力不僅能在8兆帕左右，而且也可以高達60兆帕。（2）不同元件的液壓傳動系統(tǒng)，可根據(jù)自身需要，方便靈活地進行裝飾和改動。（3）液壓（4）易于自動化（5）容易調(diào)整速度。（6）防止超負荷的風(fēng)險。在中國，液壓技術(shù)開始在1950年代，是目前在快速發(fā)展，提高階段。其產(chǎn)品開始主要用于機床和鍛造設(shè)備，其后還應(yīng)用到拖拉機和工程機械。從1965年開始，一些液壓元件的制造技術(shù)陸陸續(xù)續(xù)從外國引到國內(nèi)，同時進行液壓產(chǎn)品的設(shè)計。在80年代，中國就開始迅速從別的地方引入與借鑒更先進的成品和技術(shù)，通過學(xué)習(xí)，改進，完善，最后結(jié)合到本地的產(chǎn)品上，然而保證我國的液壓技術(shù)在生產(chǎn)質(zhì)量，產(chǎn)品利潤等等能追得上世界的行業(yè)水平或者能超越它們。由于工業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展，廠家為了保證產(chǎn)品的競爭力，陸陸續(xù)續(xù)都開始重視自家研發(fā)的實力，開始建立起科研中心和專業(yè)的設(shè)備，進而對液壓技術(shù)的研究并設(shè)計出創(chuàng)新的液壓產(chǎn)品，從而提升自身企業(yè)的競爭力。原來他們只能生產(chǎn)那些傳統(tǒng)的液壓元件，但現(xiàn)在不僅依然能生產(chǎn)傳統(tǒng)的液壓元件，還能對這些元件進行創(chuàng)新，讓它們發(fā)揮更大的價值，而且還能設(shè)計并生產(chǎn)許多新型的液壓元件。目前為止，液壓元件的生產(chǎn)已經(jīng)成為一個系列的產(chǎn)品，具有更高的專業(yè)性。如今，液壓技術(shù)向著高標準的方向高速的發(fā)展，其中包括效率，精度，性能。
因隨著計算機的飛速發(fā)展，計算機的應(yīng)用到各個行業(yè)中，當然液壓技術(shù)也不另外，與計算機的完美結(jié)合，讓液壓技術(shù)得到進一步的發(fā)展，并取得了驚人的成就。目前，液壓技術(shù)在很多方面都取得了顯著的成就，其中包括壓力、速度、功率、效率、噪音、耐用程度、集成等等。而且在比例、服務(wù)、數(shù)據(jù)等控制也取得許多進一步的成果。此外，此外,計算機輔助設(shè)計的發(fā)展,計算機仿真和優(yōu)化液壓元件和液壓系統(tǒng)和計算機控制的發(fā)展和其他方面發(fā)展的工作,展示了非凡的成就。液壓技術(shù)取得今天的成就離不開科學(xué)家們的努力專研與學(xué)習(xí)國外先進的技術(shù)，從而靈活運用到我國經(jīng)濟中，為我國改革作出了卓越的貢獻。就算到了今天，技術(shù)一直在發(fā)展，由于全球化的進一步，國際競爭力不斷加劇，我國同時又是新時代下的制造業(yè)大國，所以液壓技術(shù)對我國的生產(chǎn)、經(jīng)濟各個方面顯得尤為重要。所以液壓技術(shù)不能停滯發(fā)展，一定要跟上時代的發(fā)展，滿足人們的需求，因此我們必須把液壓技術(shù)的更個方面繼續(xù)改善，進一步提高性能，滿足市場的需要，增求企業(yè)的競爭力，解放生產(chǎn)力，讓生產(chǎn)更高效，質(zhì)量更好，經(jīng)濟效益更好，讓企業(yè)持續(xù)發(fā)展下去，國民生活才會進一步提高。它的形狀像一個軟管兩端接頭的軟管,用于訪問系統(tǒng)的時候,它將出現(xiàn)在徑向和軸向擴張,其總長度的15%——30%。在相同的條件下,力是普通氣缸的10倍。這個元素反污染,可以猶豫不決。在一些場合也使用徑向擴張夾緊工件,是一個非常有前途的組件,和微組件也被開發(fā)出來,如缸活塞與小直徑2.5毫米,寬10毫米閥及相關(guān)輔助組件已成為系列產(chǎn)品。因為這些組件可以在0.2 - -0.7 mpa的壓力下工作,它可以很容易地集成到標準的系統(tǒng)。實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊,運行可靠,維修方便,易于維護,操作方便。3、結(jié)合微電子,靈活。液壓技術(shù)在1970年后就開始于微電子行業(yè)接觸，并取得了初步性的成果，慢慢開始互相結(jié)合，互補。在之后的超過幾十年里，結(jié)合一直還在繼續(xù)，一直還在改善，從原來剛開始的簡單接觸一下，到現(xiàn)在可以做到更復(fù)雜的組裝，這一切都離不開人類的不斷進步，也離不開我們一直追求精致，追求進步。其中包括數(shù)碼液壓泵,數(shù)字閥、數(shù)字液壓缸,先進的形式開發(fā)編譯的過程中芯片和液壓控制組件,液壓執(zhí)行元件或能源設(shè)備,反饋檢測設(shè)備,數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備,集成電路沉入一個整體,水槽連接的只要一個微處理器或微計算機發(fā)送信息接收,將能夠完成預(yù)定的任務(wù)。
隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，人們進入了一個智能的時代，液壓技術(shù)同樣也進入了了一個智能化的時代，雖然剛開始結(jié)果產(chǎn)生的結(jié)果并不理想，但是并沒有放棄，因為這是一個必然經(jīng)歷的階段，慢慢的發(fā)現(xiàn)，成果一點點在積累中爆發(fā)，取得一些驚人的成績。折疊臂架，舉個例子，可以將汽車的斷路器類型的車，并裝入容器中，按最緊湊的排列位置堆放，最多時要裝八個單元。在斷路器配備了微機，可以預(yù)定程序控制八缸、傳感器與協(xié)調(diào)聯(lián)動相結(jié)合，把任務(wù)。當卸載操作協(xié)調(diào)其動作的相對順序時，為了使波音的民用噴氣機飛行員的訓(xùn)練不需要能體驗到神的搖擺運動的六度自由度座椅振動、彈跳著陸等一種運動感，并能對飛行員的操作做出真正的反應(yīng)?，F(xiàn)在已經(jīng)在海外的各種行業(yè)中工作，一般的智能組合的硬件，他們需要匹配的適當?shù)能浖梢酝瓿刹煌娜蝿?wù)，在不同的行業(yè)。其結(jié)果是，用戶的主要技術(shù)工作將簡單地被選中，適應(yīng)或編制計算程序。從上面的例子，我們可以看出液壓元件從性能、質(zhì)量、可靠性都有巨大的貢獻。液壓技術(shù)行業(yè)的地位在國民經(jīng)濟中是舉足輕重的，其作用也是巨大的，而且又是還可以代表一個國家的工業(yè)水平的發(fā)展程度的一個重要標準。雖然我國已成為世界的制造大國，但是與其它主要的發(fā)達國家相比，我國的液壓行業(yè)跟別的發(fā)達國家還有一定的差距，標準化工作還需要不斷完善，品種的工作必須講出來，智能化的工作只是處于在準備出發(fā)階段，因此必須要追趕，要趕上。因此可以預(yù)見，國民經(jīng)濟的發(fā)展離不開液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，液壓技術(shù)必須滿足市場需求，與別的行業(yè)結(jié)合起來，其應(yīng)用還能得到廣泛使用。我國作為世界大國，尤其我國是制造業(yè)大國，所以液壓系統(tǒng)技術(shù)在工業(yè)中起到的作用尤為重要，現(xiàn)在我國的液壓技術(shù)還跟別的工業(yè)國家有一定的差距，全球化的不斷進行，這給了更多的機遇，學(xué)習(xí)更先進的液壓技術(shù)，為國家的經(jīng)濟再添動力。
（1） 原始參數(shù)
該組合機床擬采用液壓驅(qū)動，單工位多孔鉆削加工。機床有10根主軸，其中5根用于鉆φ11.9mm的孔，5根用于鉆φ9.5mm的孔。機床的加工工作循環(huán)為：鉆頭快速接近工件——鉆頭以工進速度進行多孔鉆削——加工到位停留——快速退回原位——自動停止。被加工件材料為鑄鐵，硬度為HB240。運動部件總重量為9000N。加工中快進行程180mm，工進行程40mm，快進速度80mm/s，工進速度2mm/s。往復(fù)運動的等加速或等減速時間為0.25s。切削動力頭滑臺采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。
（2） 設(shè)計解決的問題
首先先了解液壓系統(tǒng)的基本知識，熟悉液壓系統(tǒng)各部分的功能與作用，從而明白液壓系統(tǒng)的原理后，才開始設(shè)計本次液壓站的設(shè)計。先對液壓件的計算與選擇，從而確定設(shè)計的方案，后續(xù)根據(jù)實際遇到的問題進行修改，最后畫出設(shè)計圖。
第 4 頁
畢業(yè)設(shè)計論文 液壓系統(tǒng)部件概述
第 26 頁
系統(tǒng)的概述
2、 液壓系統(tǒng)概述
（1） 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟
第一步：根據(jù)老師給的原始參數(shù)，查閱，參考相關(guān)資料，制定一個設(shè)計計劃
第二步：根據(jù)實際情況，大膽創(chuàng)新，確定自己的設(shè)計方案
第三步：明確液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件的形式
第四步：繪制工況圖，并進行分析，明確系統(tǒng)的主要參數(shù)
第五步：基本方案的落實，繪制液壓系統(tǒng)的原理圖
第六步：液壓元件的選擇
第七步：檢驗液壓系統(tǒng)的合理性
第八步：繪制設(shè)計圖
（2） 設(shè)計要求
設(shè)計要求是對每一個設(shè)計步驟設(shè)計的基本依據(jù)，在開始設(shè)計與計算之前，把設(shè)計要求和所以相關(guān)設(shè)計的內(nèi)容必須了解清楚。
目前，大部分的鉆床機床的卡盤，鉆頭都是由液壓系統(tǒng)來控制的。而他們的基本工作原理都是：通過液壓系統(tǒng)的回路，來做到對卡盤的固定，放開及對不同的零件類型來實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)的把控。而它們的工作循環(huán)大都為：
啟動快進工進停止快退
其中快進和卡緊的控制利用負載的增加來做到的，而保壓這一過程是利用換向閥來做到的，它具有保證卡緊力的作用，能使萬一意外情況發(fā)生下，人員不用受到傷害，不僅能保護設(shè)備還能保證人員的安全，這些我們設(shè)計時，必須考慮的。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
3、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算
（1） 液壓系統(tǒng)的基本組成
1 能源裝置——液壓泵。
2 執(zhí)行裝置——液壓機（液壓缸、液壓馬達）。
3 控制裝置——液壓閥。
4 輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等.
5 工作介質(zhì)——液壓油
（2） 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求
該組合機床擬采用液壓驅(qū)動，單工位多孔鉆削加工。機床有10根主軸，其中5根用于鉆φ11.9mm的孔，5根用于鉆φ9.5mm的孔。機床的加工工作循環(huán)為：鉆頭快速接近工件——鉆頭以工進速度進行多孔鉆削——加工到位停留——快速退回原位——自動停止。被加工件材料為鑄鐵，硬度為HB240。運動部件總重量為9000N。加工中快進行程180mm，工進行程40mm，快進速度80mm/s，工進速度2mm/s。
1 工作負載 工作負載即為切削阻力
Ft=26Df0.8(HB)0.6
Ft=Ft1+Ft2=5958+7464N=13422N
2 摩擦負載 摩擦負載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：
靜摩擦阻力 =0.2×9000=1800N
動摩擦阻力 =9000×0.1=900N
3 慣性負載
=ma==294N
執(zhí)行件進給液壓缸的負載計算
工況
計算公式
負載/N
液壓缸驅(qū)動力/N
啟動
=G
1800
1895
加速
=G+
1194
1257
快進
=G
900
947
工進
=G +
14322
15076
反向啟動
=G
1800
1895
加速
=G+
1194
1257
快退
=G
900
947
設(shè)液壓缸的機械效率=0.95
4 運動時間
快進 t1=2.25s
工進 t2=20s
快退 t3=2.75S
5 繪制工況圖
6 初選液壓缸工作壓力
由上圖分析可得，切削動力頭滑臺在工進時負載最大，從而可以確定其工作壓力，根據(jù)表3.1，可得初選液壓缸的工作壓力P1=3MPa。
7 確定液壓缸主要尺寸
鑒于組合機床工作時V1=V3，因此液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸（A1=2A2），快進時液壓缸選擇差動連接。分析可得，液壓缸的回油腔要有背壓，根據(jù)下表分析可以選擇背壓為P2=0.6MPa。
表3.1按負載選擇工作壓力
表3.2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力
表3.4按工作壓力選取d/D
由式得
則活塞直徑 A1==0.05m2
=63.7mm
參考表3.4及表3.5，得d0.707D =45mm，圓整后取標準數(shù)值
則 D=63mm， d=50mm。
由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為
=31x10-4m2
A2==10x10-4m2
液壓系統(tǒng)的實際工作壓力為：
=4.65x106Pa=4.65MPa
根據(jù)上述所計算的液壓缸的主要參數(shù)，匯總成表格，如3.6所列
\
表3.6液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值
工況
推力
F0/N
回油腔壓力
p2/MPa
進油腔壓力
p1/MPa
輸入流量
l/min
輸入功率
P/KW
計算公式
快進
啟動
1895
0
0.902
—
—
加速
1257
p1+Δp=1.098
0.598
—
—
恒速
947
p1+Δp
=0.951
0.451
10.1
0.46
工進
15076
0.6
4.86
0.372
0.180
快退
啟動
1895
0
1.895
—
—
加速
1257
0.6
1.257
—
—
恒速
947
0.6
0.947
48
0.624
根據(jù)上面表格繪制工況圖，如圖3.2所示
圖3.2 液壓缸工況圖
8 液壓系統(tǒng)原理圖
選擇基本回路
(1) 選擇調(diào)速回路 由圖3.2可知，設(shè)計的組合機床液壓系統(tǒng)的功率不大，切削動力頭滑臺的運動速度小，工作負載在工作中變化不大，因此選用進口節(jié)流調(diào)速回路。為防止孔鉆通時負載突然消失引起運動部件前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。
(2) 選擇油源形式 從工況圖分析可得，結(jié)合效率，經(jīng)濟，安全的各個方便考慮。最終選擇雙聯(lián)葉片泵。如圖3.2a所示。
(3) 選擇快速運動和換向回路 上述已經(jīng)選用差動連接和雙聯(lián)葉片泵來為本系統(tǒng)工作，結(jié)合回郵路的流量，選擇電磁換向閥式換向回路，為了實現(xiàn)差動連接，選用三位五通電磁換向閥，如圖3.2b所示。
(4) 選擇速度換接回路 經(jīng)過考慮，決定選用行程閥控制的換接回路，如圖3.2c所示。
(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 分析可得，功率損失比較小，不需設(shè)置載荷回路。
組成液壓系統(tǒng)
圖3.3
結(jié)合上述的設(shè)計，得出原理圖，如圖3.3所示
（3） 計算和選擇液壓件
1． 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率
1 計算液壓泵的最大工作壓力
小流量泵：由表3.6可知，工進時液壓缸的工作壓力最大，最大工作壓力為P1=4.86Mpa,進油路上的總壓力損失∑?p=0.7MPa。壓差pe=0.5Mpa,得出小流量泵的最大工作壓力是
大流量泵：由表3.6可知，快退時液壓缸的工作壓力為P1=1.895MPa，選進油路上的總壓力損失∑?p=0.5MPa，則大流量泵的最大工作壓力為
2 計算液壓泵的流量
由表3.6可得，最大流量為48L/min ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.2，則兩個泵的總流量為
由此得出，小流量泵的流量最少應(yīng)為3.8L/min
大流量泵的流量為57.6—3.8=53.8l/min
3 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率
由上述計算出的壓力和流量通過查閱產(chǎn)品樣本可得，選擇PV2R12-4/30型雙聯(lián)葉片泵，其中小流量泵和大流量泵的排量分別4ml/min和54ml/min,則液壓泵的實際輸出流量為
由液壓泵的驅(qū)動電動機功率為
當P=0.85kw時，通過查閱產(chǎn)品樣本，選擇規(guī)格為Y100L—6型電動機，額定功率P=1.0KW，額定轉(zhuǎn)速V=1430r/min。
2． 確定其它元件及輔件
1 確定閥類元件及輔件
查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表3.8所列。
表3.8液壓元件規(guī)格及型號
2 確定油管
如表3.9所列
表3.9各種管道允許流速推薦值
根據(jù)表3.6數(shù)值，按表3.9各種管道內(nèi)允許流速推薦值，
得出液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為
因此參照產(chǎn)品樣本選擇的管子內(nèi)徑為22mm,外徑為24mm的無縫鋼管。
(3) 確定油箱
油箱容量計算公式v=aqpn
a：經(jīng)驗系數(shù)，取a=5
3． 驗算液壓系統(tǒng)性能
1 驗算系統(tǒng)壓力損失
進、回油管道長為L=2m
油液的運動粘度取=1.5x10-4m2/s
油液的密度取=0.9174x103kg/m3
(1) 判斷流動狀態(tài)
分析三種工況，發(fā)現(xiàn)進，回油管路中所通過的流量以快退時回油流量最大，q2=87.3l/min,
油液流動的雷諾數(shù)
最大的雷諾數(shù)為842.5
由于最大的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)，因此得出液壓系統(tǒng)的流動狀態(tài)為層流
(2) 計算系統(tǒng)壓力損失
層流流動狀態(tài)沿程阻力系數(shù)
油液在管道內(nèi)流速
沿程壓力損失計算公式，得
沿程壓力損失的大小與流量成正比，由層流流動所決定的。
管道的局部壓力損失：
各工況下的閥類元件的局部壓力損失：
1．快進
快進過程中，在進油過程中，壓力損失計算為：
在回油過程中，壓力損失為
總的壓力損失為：
2．工進
滑臺工進時，在進油路過程中：
總的壓力損失為
在回油路過程中：
總的壓力損失為
得出液壓缸的回油腔壓力p2=0.66MPa，與初算時設(shè)計的基本吻合。
按表3.7的公式計算液壓缸的工作壓力為
此略大于表3.7的數(shù)值。
考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差