(整理)河南机电高等专科液压传动课程设计

精品文档精品文档一、液压传动课程设计的目的1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。4、提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PRO/E等）进行实际工程设计的能力。二、液压课程设计题目题目（一）设计一台卧式单面多轴钻镗两用组合机床液压系统，要求完成如下的动作循环：夹紧——快进——工进——死挡铁停留——快退——松开——原位停止；机床有16个主轴，钻削加工￠13.9mm的孔14个，￠8.5mm的孔2个，工件材料为铸铁，硬度HB240。动力滑台采用平导轨，工进速度要求无级调速，如用高速刚钻头进行加工，其他参数如下表所示。数参据数数据IIIIIIIVV运动部件自重（N）9810100009990950011000快进快退速度（m/min）77.56.57.88快进行程（mm）10012011095120工进行程（mm）5060657060工进速度（mm/min）30~9030~9030~9030~9030~90静摩擦系数fg0.20.150.20.180.15动摩擦系数fd0.10.080.090.120.14启动制动时间t（s）0.20.250.210.230.3试完成以下工作：1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图（A3）。3、计算液压系统，选择标准液压元件。4、绘制液压缸装配图（A1）。5、编写液压课程设计说明书。机床加工示意图如下：精品文档精品文档图1卧式动力滑台加工示意图精品文档精品文档目录第1章组合机床工况分析……………………………………………11.1工作负载分析…………………………………………………11.2阻力负载分析…………………………………………………11.3惯性负载分析…………………………………………………11.4工进速度选择…………………………………………………11.5根据以上分析计算各工况负载……………………………21.6负载图和速度图的绘制………………………………………2第2章液压缸的主要参数的确定………………………………42.1初定液压缸工作压力…………………………………………42.2液压缸尺寸的计算…………………………………………4第3章拟定液压系统图……………………………………………73.1选择液压回路………………………………………………73.2液压系统工作分析…………………………………………7第4章液压缸的机构设计…………………………………………104.1液压缸各元件的材料及连接配合方式…………………104.2液压缸设计需要注意的事项……………………………114.3液压缸主要零件的材料和技术要求………………………114.4液压缸主要尺寸的计算……………………………………13参考资料…………………………………………………………………15附录A……………………………………………………液压系统原理图附录B………………………………………………………液压缸结构图精品文档精品文档第1章组合机床工况分析1.1工作负载分析工作负载即为切削阻力。1.计算切削阻力铸铁钻孔时，其轴向切削力可用以下公式计算6.08.05.25硬度DSFc式中，D—钻头直径(mm)S—每转进给量(mm/r)钻￠13.9mm的孔时，主轴转速min/3601rn，每转进给量rmms/147.01,钻￠8.5mm孔时，主轴转速min/5502rn，每转进给量rms/096.01,则NSDSDFc30468240096.05.85.252240147.09.135.25145.2525.25146.08.06.08.06.08.0226.08.011硬度硬度1.2阻力负载分析液压缸驱动工作部件时要克服机床导轨处的摩擦阻力，它与导轨形状、安放位置及工作台的运动状态有关。摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力NGfFgg15001000015..0动摩擦阻力NNGfFdd8001000008..01.3惯性负载分析NtgvGmaFi2.5106025.08.95.7100001.4工进速度选择工进速度v=1ns1=53mm/min精品文档精品文档1.5根据以上分析计算各工况负载(见表1-1)表1-1液压缸在各工作阶段的负载值工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F/ηm/N启动GfFg15001666.7正向加速tgvGGfFd1310.21455.8快进GfFd800888.9工进GfFFdc3130034777.8快退GfFd800888.9注:表中取液压缸的机械效率ηcm=0.91.6负载图和速度图的绘制负载图按上面数值绘制，如图所示。速度图按已知数值m/min7vv21、mm100l1，mml502、快退行程mmlll150213和工进速度2v等绘制如图。速度图精品文档精品文档负载图第2章液压缸的主要参数的确定2.1初定液压缸工作压力根据上述工况要求和动力滑台的结构安排，应采用液压缸为执行元件。液压缸选用单杆式的，缸筒固定在床身上。由于要求快进与快退的速度相等，为减少液压泵的供油量，决定采用差动型液压缸。由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，选MPap41,本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，取背压Pap52106，为使快进快退速度相等，选用212AA，但由于油管中有压降存在，有杆腔压力大于有杆腔，估算时快进取PaP5107。快退也按PaP52107。精品文档精品文档2.2液压缸尺寸的计算由式cmApApF)(2211得2232521194104.91026409.0313002cmmmppFAcm液压缸直径cmAD9.1094441取标准直径mmD110因为212AA，所以mmDd802则，液压缸有效面积22221954114cmcmdA2222454cmdDA液压缸的流量计算：min/855.0109095q4max1LvA工进min/5.37105.7)4595(2121LvAAq快进：min/75.33105.745212LvAq快退精品文档精品文档液压缸工作腔压力：MpaAPAFpm95.3/122工进MpaAAPAFpm72.0/212快进MpaAPAFPm27.1/221快退根据上述D和d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力，流量和功率。如下图A-A,并据此会出工况图A-BA-A液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率工作阶段负载N/F/m回油腔压力MPap/2工作腔压力MPap/2输入流量qmin/L输入功率kwP/快进888.91.550.7237.50.30工进34777.80.63.950.8550.05快退888.90.71.2733.750.77精品文档精品文档流量工况图压力工况图液压缸的工况图精品文档精品文档第3章拟定液压系统图3.1选择液压回路1首先选择调速回路。由以上数据可得，这台机床属于小功率，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流调速，为了解决进口节油调速回路在钻孔时的滑台突然前冲现象，回路上设置背压阀。由于液压系统选用了节流调速的方法，系统中油液循环必然是开式的。根据以上数据可知，在液压系统工作循环内，液压缸交替的要求提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量和最小流量之比约等于70，而快进快退所需的时间比工进所需时间少的多，因此从提高工作效率，节省能量的角度看，采用单个定量泵是不合适的。宜采用双泵供油。由于快进快退速度较大，为保证换向平稳，且该系统采用差动连接，采用三位五通Y型电液换向阀实现运动换向，并实现差动连接。为保证夹紧力可靠，且能单独调节，在支路上串联单向阀和减压阀。为保证加紧厚进油缸才动作，在加紧进油缸装一压力继电器，只有当加紧里达到压力继电器的调节压力时，才发出信号，使进油缸油路的三位五通电液换向阀电磁铁通电，进给缸才开始快进。2拟定液压系统图根据上述分析和所拟定方案，将各回路合理的组合成为机床液压系统原理图（如附图）3.2液压系统工作分析工件夹紧：电液换向阀处于中位状态，液压泵输出的压力油进入夹紧缸的左腔，右腔回油，活塞杆向右移动，将工件夹紧。夹紧后，液压缸左腔的压力升高，当油压超过压力继电器的调定值时，压力继电器发出信号指令使电磁铁1YA通电，液压缸动作。快速前进：精品文档精品文档电磁铁1YA通电，电液换向阀左位接入系统，溢流阀7因系统压力不高仍处于关闭状态，这时液压缸作差动连接，液压泵1输出最大量。系统中油液流动的情况为：进油路：液压泵1→单向阀10→换向阀2（左位）→行程阀3（下位）→液压缸右腔回油路：液压缸左腔→换向阀2→单向阀6→行程阀3→液压缸右腔工进阶段：工进在滑台前进到预定位置，挡块压下行程阀3时开始，这时系统压力升高，溢流阀7打开，液压泵单泵供油，系统中油液流动情况为：进油路：液压泵1→单向阀10→换向阀2左位→调速阀4→液压缸右腔回油路：液压缸左腔→换向阀2（左位）→单向阀6→调速阀4→液压缸右腔停留阶段：停留在工进行进到碰上死挡块不再前进时开始，并在系统压力进一步升高，压力继电器14发出信号后终止。快退阶段：快退在压力继电器14发出信号后，电磁铁1YA断电、2YA通电时开始，油路换向，系统中油液的流动情况为：进油路：液压泵1→单向阀10→换向阀2（右位）→液压缸左腔回油路：液压缸右腔→左腔单向阀5→换向阀2（右位）→油箱松开：松开在挡块压下终点开关时3YA通电，夹紧缸松开。其油液流动情况为：精品文档精品文档进油路：液压泵1→减压阀15→单向阀16→换向阀17（右位）→夹紧缸下腔回油路：夹紧缸上腔→单向阀18→换向阀17→油箱停止停止在滑台快速退回到原位，挡块压下终点开关，电磁铁2YA断电、换向阀2处于中位，液压泵卸荷，滑台停止运动。油路：液压泵1→单向阀10→溢流阀7→油箱第4章液压缸的结构设计4.1液压缸各元件的材料及连接配合方式为满足本题目中液压系统快进—工进—快退的使用要求，选用双作用单杆活塞缸。1）液压缸的组成：液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。2）液压缸组件的连接方式：缸筒与缸盖的连接形式，因法兰连接结构简单，容易加工，也易拆卸，故采用法兰连接，缸筒与缸底的连接形式也用法兰连接。活塞杆与活塞的连接方式选用螺纹连接，其结构简单，安装方便可靠。活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。3）活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择O型的密封圈。4）液压缸的缓冲装置精品文档精品文档液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。采用圆柱环状间隙节流缓冲装置。5）液压缸排气装置这里对液压缸的要求高，故设置排气装置，使用放气阀。6）密封装置的选择选0形密封圈，因为其具有良好的密封性能，且结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜等优点。4.2液压缸设计需要注意的事项1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧