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1、液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,设计任务布置,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,一、设计题目 设计题目：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计。 设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统设计。动力滑台的工作循环是：快进工进快退停止，并且可以随时在中途停止运动。利用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。其余参数与性能要求如下： 1）轴向切削力Ft=21 kN； 2）移动部件总重力G=10 kN； 3）快进行程l1=100mm，快进速度v1=4.2m/min； 4）工进行程
2、l2=20mm，工进速度v2= 0.05 m/min； 5）加速和减速时间t=0.2s； 6）快退速度v3=v1=4.2m/min。,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,二、设计任务及要求 1、液压系统原理图（图中应附有液压元件明细表，各执行元件的动作顺序工作循环图和电器元件动作顺序表） ； 2、液压缸装配图1张（A1） ； 3、液压缸相应零件图1张（A3） ； 4、设计计算说明书一份。,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,（1）工程图中的标题栏，应遵守GB/T 10609.1-2008中的有关规定。 （2
3、）每张工程图均应配置标题栏，并应配置在图框的右下角。,图纸中标题栏、明细栏按国标要求填写：,（3）标题栏一般由更改区、签字区、其他区、名称及代号区组成，工程图中标题栏的格式见下图。,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,（4）工程图中的明细栏应遵守GB/T 10609.2-1989中的有关规定，工程图中的装配图上应配置明细栏。,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,封面设计任务书目录说明书正文心得体会参考文献,1）设计说明书装订顺序,2）设计说明书封面（见附页）,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期
4、六,湖南工程学院液压与气压传动,三、设计进度安排 课程设计时间总共为3周。,液压与气压传动课程设计,四、参考资料1、机械设计手册 单行本 液压传动与控制机械设计手册编委会 ，机械工业出版社，2007.32、液压气动密封与泄漏防治黄迷梅，机械工业出版社，2003年3、机械设计手册 : 单行本 , 密封件、密封与润滑机械设计手册编委会，机械工业出版社，2007年4、机械设计手册:单行本.第1516篇,减(变)速器电机与电器机械设计手册编委会 ，机械工业出版社，20075、机械设计手册 : 单行本 , 连接与紧固机械设计手册编委会 ，机械工业出版社，2007,2022年11月5日星期六,湖南工程学院
5、液压与气压传动,6、液压元件及选用王守城等，化学工业出版社，20077、液压站设计与使用张利平，海洋出版社，20048、液压系统设计图集周士昌，机械工业出版社，20039、液压元件林建亚等，机械工业出版社，1989.1010、液压元件与系统李壮云等，机械工业出版社，199911、液压元件与系统设计李玉琳，北京航空学院出版社，1991.12,液压与气压传动课程设计,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统设计。动力滑台的工作循环是：快进工进快退停止，
6、并且可以随时在中途停止运动。利用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。其余参数与性能要求如下：1）轴向切削力Ft=21 kN；2）移动部件总重力G=10 kN；3）快进行程l1=100mm，快进速度v1=4.2m/min；4）工进行程l2=20mm，工进速度v2= 0.05 m/min； 5）加速和减速时间t=0.2s； 6）快退速度v3=v1=4.2m/min。,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,一、明确系统设计的要求,组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。动力滑台是组合机床用来实现进给运
7、动的通用部件，配置动力头和主轴箱对工件完成各种孔等的加工等工序。根据加工要求，钻头旋转由动力头带到多轴箱来实现，动力头由电动机驱动；主轴头沿导轨中心线方向的“快进一工进快退停止”工作循环拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。 为了自动实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度，拟采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,二、液压系统设计,2.1 分析液压系统工况,2.1.1 运动分析作动作循环图如图1所示。,图1 动力滑台动作循环图,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2.1.2
8、 负载分析2.1.2.1 负载计算1）工作负载FL FL=Ft= 21kN 2）摩擦负载Ff 静摩擦负载 Ffs=fsG=0.210=2kN 动摩擦负载 Ffd=fdG=0.110=1kN,液压与气压传动课程设计举例,3）惯性负载Fa,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,4）各阶段总负载F 计算液压缸各阶段中的总负载F和液压缸推力F 。考虑密封等阻力，取m=0.9，则 F=F/m 计算结果见表1所示。,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,表1 液压缸各中的负载,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学
9、院液压与气压传动,2.1.2.2 作一个工作循环的负载位移曲线如图2b）所示。,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2.2 确定液压缸主要参数2.2.1 初选液压缸的工作压力 按负载大小根据表2选择液压缸工作压力。,表2 按负载选择执行元件工作压力,由表2初定液压缸工作压力p=3.0MPa。2.2.2 计算液压缸主要参数 按最大负载Fmax计算缸筒面积A得,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,计算缸筒内径D得,液压与气压传动课程设计举例,按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。,表3 液压缸内径和活塞
10、杆直径标准系列（GB/T23481993） mm,按标准取：D=100mm。 根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d，于是有,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。,计算得,按标准取：d=70mm。 计算液压缸有效作用面积为,液压与气压传动课程设计举例,2.2.3 各工作阶段的时间计算 1）快进阶段,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,3）快退阶段,2）工进阶段 工进阶段制动加速度很小，制动行程很
11、短，可忽略不计。,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2.2.4 计算液压缸流量、压力和功率1）流量计算,液压与气压传动课程设计举例,2）压力计算,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,3）功率计算,2.2.5 绘制工况图 工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。 由表绘制液压缸的工况图如图3所示。,表4 液压缸各阶段压力、流量和功率,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2.3 液压系统图
12、的拟定2.3.1 选用执行元件 由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。根据快进和快退速度相等的要求，拟定在快进时采用差动连接，因此应使无杆腔有效面积为有杆腔有效面积的两倍。2.3.2 确定供油方式 由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；而在工进时所需流量较小，但持续时间较长。因此从提高系统效率，节省能源的角度考虑，系统供油方式不宜采用单个定量泵，而宜采用双泵或变量泵。因此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油方式。,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,2.3.3 调速方式选择 由工况图可知，快进和快退
13、时有速度要求，因此在有杆腔油口处统一采用调速阀调速。工进时速度低，考虑到系统负载变化小，所以采用调速阀进油节流调速回路。,液压与气压传动课程设计举例,2.3.4 速度换接选择 快进和工进之间速度需要换接，为便于对换接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通行程阀来实现速度的换接。另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动回路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。2.3.5 换向方式选择 采用三位五通电磁阀进行换向，以满足系统对换向的各种要求。选用三位阀的中位机能为M型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。为提高换向的位置要求，拟采用止挡块和压力继电器的行程终点返回控制。,2022年11月5日星期
14、六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,2.3.6 其它选择 为便于观察调整压力，在液压泵的出口处和液压缸的两接口处 均设置测压点，并配置多点压力表开关，以便利用一个压力表即能观测各点压力。 完成以上各项选择后，作出拟定的液压系统原理图和各电磁铁的动作顺序表如图4所示。,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,图4 液压系统原理图,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,液压与气压传动课程设计举例,2.4 计算与选择液压元件2.4.1 确定液压泵的型号及电动机功率1）计算液压泵压力 估算压力损失经验数据： 一般节流
15、调速和管路简单的系统取pl=0.20.5MPa，有调速阀和管路较复杂的系统取pl=0.51.5MPa。 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为3.11MPa，由于系统有调速阀，但管路简单，所以取压力损失pl=0.5MPa，计算液压泵的工作压力为 pp=p+pl=3.11+0.5=3.61MPa,2）计算所需液压泵流量 考虑泄漏的修正系数K：K=1.11.3。 液压缸在整个工作循环中最大流量为16.8L/min。取回路泄漏修正系数K=1.1，计算得所需两个液压泵的总流量为,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,qp=1.116.8=18.48L/min 由于溢流阀最小稳定流量为3
16、L/min，工进时液压缸所需流量为0.4L/min，所以高压泵的流量不得少于3.4L/min。 3）选用液压泵 由3第5卷P158选用YB110/16型的双联叶片泵。 液压泵额定压力为6.3MPa，排量分别为10mL/r和16mL/r，取容积效率pV=0.85，总效率=0.8，额定转速分别为1450r/min和960r/min. 4）选用电动机 拟选Y系列三相异步电动机，满载转速960r/min，按此计算液压泵实际输出流量为 qp=（10+16）103 960 0.85=21.22L/min,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,计算所需电动机功率
17、为,由3第4卷P569选用Y132S-6电动机。 电动机额定功率为3KW，满载转速为960r/min。2.4.2 选择阀类元件及辅助元件 1）标准件 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表5 所示。 2）非标件 a）油管 油管尺寸根据实际流量类比确定，采用内径为16mm，外径为20mm的紫铜管。,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,表5 液压元件型号及规格,液压与气压传动课程设计举例,2022年11月5日星期六,湖南工程学院液压与气压传动,b）油箱 油箱容积计算如下 V=（57）qp=（57）21.22=106.1148.54L 取V=150L。,液压与气压传动课程设计举例,2.5 验算液压系统的主要性能 由于该液压系统比较简单，所以压力损失验算可以忽略。该系统采用双泵供油方式，在工进阶段，大流量泵卸荷，功率使用合理，同时油箱容量可以取较大值，系统发热温升不大，故省略了系统温升验算。,
