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目錄 1. 負(fù)載分析 .2 2. 繪制液壓工況（負(fù)載速度）圖 .3 3. 初步確定液壓缸的參數(shù) .3 3.1. 初選液壓缸的工作壓力： .3 3.2. 計(jì)算液壓缸尺寸： .4 3.3. 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率： .4 3.4. 繪制液壓缸工況圖 .5 4. 擬定液壓系 .5 4.1. 選擇液壓回路 .5 4.2. 液壓系統(tǒng)的組合 .5 5. 液壓元件的計(jì)算和選擇 .7 5.1. 確定液壓泵的容量及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率： .7 5.2. 液壓泵的流量 .7 5.3. 選擇電動(dòng)機(jī) .7 5.4. 元件選擇 .8 5.5. 確定管道尺寸 .8 5.6. 確定油箱容積： .8 6. 管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .9 6.1. 判斷油流狀態(tài) .9 6.2. 沿程壓力損失 .9 6.3. 局部壓力損失 .10 7. 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 .11 7.1. 液壓泵的輸入功率 .11 7.2. 有效功率 .11 7.3. 系統(tǒng)發(fā)熱功率 .11 7.4. 散熱面積 .11 7.5. 油液溫升 .11 8. 參考文獻(xiàn)： .12 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 1. 負(fù)載分析 1.切削力： Ft=16000N 2.導(dǎo)軌摩擦阻力 靜摩擦力： fsF = WS=0.2 20000 = 4000N 動(dòng)摩擦力： = d =0.1 20000 = 2000Nf 3.慣性阻力 （1）動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)慣性阻力 mF,動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)加速、反向啟動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)的加 速度相等， sv/15.0， st20.NtgwFm153.8.9 （2）動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)慣性阻力 mF ,動(dòng)力滑臺(tái)由于轉(zhuǎn)換到制動(dòng)是減速，取 smv/1074，st0. NtvgwFm 14.720.8.920 液壓缸各動(dòng)作階段負(fù)載列表如下： 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載F（N） 液壓缸推力 （ ）mF 啟動(dòng) F= WfS 5000 5556 加速 F = + dm6326 7029 快進(jìn) F= f 2500 2778 工進(jìn) F= +td18000 20000 制動(dòng) F = Wfm2483 2759 快退 F= d 2500 2778 制動(dòng) F = fm1326 1473 注：液壓缸機(jī)械效率： 。0.9 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 2. 繪制液壓工況（負(fù)載速度）圖 根據(jù)計(jì)算的液壓負(fù)載和各階段工作行程、速度，可繪制液壓缸的 FT 與 Vt 圖 快進(jìn) = =1vL0.527s 工進(jìn) = =tmax2in24.153s = =n2vax230.87 快退 = =t3L.45s 液壓缸負(fù)載圖和速度圖 3. 初步確定液壓缸的參數(shù) 3.1. 初選液壓缸的工作壓力： 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)工作壓力，一般為（3050） Pa,這里選 =44 Pa,為防止鉆5101P50 通孔時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)發(fā)生前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，背壓 =2 Pa。初步定快進(jìn)快退25 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 回油壓力損失 =5 Pa2P510 3.2. 計(jì)算液壓缸尺寸： 選定液壓缸前、后腔有效面積比為 2：1，則液壓缸無(wú)桿腔工作面積 1A = = 取 A1=501A20PF42508.106(4)m240m 液壓內(nèi)徑 D= =142.5 取標(biāo)準(zhǔn)值 D=8.0 m20 活塞桿直徑 d=0.7D 5.6 m21 液壓缸尺寸取標(biāo)準(zhǔn)值之后的有效工作面積 無(wú)桿腔面積 = = x(8.0 ) =391A42D20241 有桿腔面積 = = (8.0 )2d46.524106.50m 活塞桿面積 = - =13.43122m 3.3. 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率： 表中 為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力。 0F 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率見(jiàn)下表 工況 計(jì)算公式 （0F N） 2P （ Pa51 ） 1 （ Pa50 ） Q （ 31 /s）mP(N) 快 進(jìn) 啟動(dòng) 加速 快進(jìn) = +1P30AF2 Q= 1v P= Q 5556 7029 2778 0 5 5 41.4 57.4 25.7 0.2 0.514 510 工進(jìn) = +1P0AF2 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 Q= 1A2v P= QP 20000 6 57.2 0.12 0.686 510 快 退 啟動(dòng) 加速 快退 制動(dòng) = +2120AF 5556 7029 2778 -1473 0 5 21.7 27.4 15.8 -0.75 0.3 0.721 510 3.4. 繪制液壓缸工況圖 液壓缸工況圖 4. 擬定液壓系 4.1. 選擇液壓回路 （1）調(diào)速方式的選擇 鉆孔床工作時(shí)，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；速度負(fù)載性好，從圖 a 中可看出液壓缸快進(jìn)和工 進(jìn)時(shí)功率都較小，負(fù)載變化也較小，因此采用調(diào)速閥的的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為防止工 作負(fù)載突然消失（鉆通孔）引起前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。 （2）快速回路和速度換接方式的選擇 我們選用差動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)“快，慢，快”的回路。圖 b 進(jìn)口節(jié)流一次進(jìn)給回路。 （3）油源的選擇： 系統(tǒng)特點(diǎn)從圖 a 可看出快進(jìn)時(shí)低壓大流量時(shí)間短，工進(jìn)時(shí)高壓小流量時(shí)間長(zhǎng)。所以采用 雙聯(lián)葉片泵或限壓式變量泵。 4.2. 液壓系統(tǒng)的組合 選擇基本回路后，按擬定液壓系統(tǒng)圖的幾個(gè)注意點(diǎn)，可以組成一個(gè)完整的系統(tǒng)圖。圖中 為了使液壓缸快進(jìn)時(shí)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，工進(jìn)時(shí)主油路和回油路隔離，在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)單 向閥 11 及液控順序閥 8，在液壓泵和電磁換向閥 3 的出口處，分別增設(shè)單向閥 9 和 12， 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 以免當(dāng)液壓系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間不工作時(shí)，壓力油流回油箱，形成真空。為了過(guò)載保護(hù)或行程 終了利用壓力繼電器 13。 組合成液壓系統(tǒng)圖組合的液壓系統(tǒng)圖。如圖所示。 液壓系統(tǒng)圖 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 5. 液壓元件的計(jì)算和選擇 5.1. 確定液壓泵的容量及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率： （1） 、計(jì)算液壓泵的工作壓力與流量： 進(jìn)油壓力損失為 57.2 Pa，系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管壓力損失為 8510 Pa，由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大 5 Pa，50 10 所以泵的最高工作壓力為 551(57.28)106.2pPPa 這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)定） ，即溢流閥的調(diào)整工作壓力 液壓泵的公稱工作壓力 為n51.25.60.271np aPp 大流量泵只在快進(jìn)時(shí)向液壓缸輸出，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，這時(shí)壓力油 不通過(guò)調(diào)速閥，進(jìn)油路較簡(jiǎn)單，但流經(jīng)管道和閥的油流量較大，取進(jìn)油路壓力損失為 5 Pa，所以快退時(shí)，泵的最高工作壓力為510552(1.8)02.81p Pa 這是大流量泵的最高工作壓力，也是調(diào)整控順序閥 7 和 8 的參考數(shù)據(jù)。 5.2. 液壓泵的流量 由圖可知，最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為 30.21/ms3()max1.50/pQK 最小流量在工作時(shí)，其值為 0.12 ，為了保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢3/s 流閥有一定的最小流量，取最小溢流量為 0.077 ，所以小流量泵應(yīng)取 0.197310/ms 。310/ms 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，選用公稱流量為 0.2 ，0.15 ；公稱壓力為 803/s3/s 的雙聯(lián)葉片泵。5ap 5.3. 選擇電動(dòng)機(jī) 最大功率出現(xiàn)在快退階段 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 53212()0.81(.201)9717pPQW 最后選用功率為 的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)電機(jī)。3.W 5.4. 元件選擇 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量，選擇各液壓元件和輔助元件的規(guī)格。 5.5. 確定管道尺寸 由于系統(tǒng)采用液壓缸的差動(dòng)連接，油管內(nèi)通油量較大，實(shí)際流量 ，取允30.51/Qms 許流速 ，則主壓力油管 d 為5/vms3340.511.3.0()Qd mv 元整取 d=12cm，壁厚查表。 選用 的 10 號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。12 其它進(jìn)油管、回油管和吸油管，按元件連接口尺寸，測(cè)壓管選用 紫鋼管。43 5.6. 確定油箱容積： 33(57)1501nVQm 所選液壓元件的說(shuō)明 編 號(hào) 元件名稱 參數(shù)說(shuō)明 型號(hào) 葉片泵 510Pa 葉片泵 Pa 三位五通電磁閥 Lmin 調(diào)速閥 iA x Q F- E 1 0 B 溢流閥 i 背壓閥 Lmin 液動(dòng)順序閥 i 液動(dòng)順序閥 Lin 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 單向閥 Lmin 單向閥 i 單向閥 Lin 單向閥 mi 壓力繼電器 510Pa 壓力表開(kāi)關(guān) 5Pa 1 濾油器 公稱流量 Lmin 6. 管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于同類液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，所以一般不必驗(yàn)算壓力損失值。 下面僅驗(yàn)算工進(jìn)時(shí)管路壓力損失： 進(jìn)、回油管長(zhǎng)均為 L1.5m，油管內(nèi)徑 d= 。通過(guò)流量 Q=0.12 /s，選用3120m310m 20 號(hào)機(jī)械油，考慮最低工作溫度為 15 ，v=1.5 /sc2 6.1. 判斷油流狀態(tài) = =852320eRdvQ273.130 流動(dòng)狀態(tài)為層流 6.2. 沿程壓力損失 進(jìn)油路上 4.8/minL 514401.5.80212vQPPad 回油路上 （液壓缸 ）2./i1A5448.vL （如果采用沿程損失公式，結(jié)果是一樣的） 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 但由于是差動(dòng)油缸，所以回油路的壓力損失只有一半折合到進(jìn)油腔。 551(0.42.1)0.21P 6.3. 局部壓力損失 系統(tǒng)采用集成塊的液壓裝置，僅考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。下表為工進(jìn) 時(shí)油流通過(guò)各種閥的流量和壓力損失。 閥的流量和壓力損失 編 號(hào) 名稱 圖號(hào) 實(shí)際流量 Q /60 /s310m公稱流量 /60 /sn310m公稱壓力損失 PanP510 1 2 3 4 5 單向閥 三位五通電磁閥單 向行程調(diào)速閥液動(dòng) 順序閥 液動(dòng)順序閥 4.8 4.8 4.8 2.4 2.4 25 25 25 25 10 2 2 5 1.5 5 各閥局部壓力損失之和 222554.8.4()()0.51()0.618.4305vP Pa 取油流取油流通過(guò)集成塊時(shí)壓力損失 0.31Jp552(84.2)08.71Pa90 這個(gè)數(shù)值加上液壓缸的工作壓力和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高的壓力（取其值為 5 Pa） ，10 可作為溢流閥調(diào)整壓力的參考數(shù)據(jù)。 510p 式中 1液壓缸工進(jìn)時(shí)克服外負(fù)載所需壓力 = = 01FA45210 所以 p=(50+8.955+5) =63.955 pa55 這個(gè)數(shù)值比估算的溢流閥調(diào)整壓力值 稍小。因此，主油路上元件和油管直徑均710Pa 可不變 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 7. 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 由圖可知，該系統(tǒng)主要工作時(shí)間是工進(jìn)工況。主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱，所以按工進(jìn)工況 驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 7.1. 液壓泵的輸入功率 工進(jìn)時(shí)小流量泵的壓力 ，流量 ，小流量泵功率為5160.2pPa310.5/pQms1 2.7pPQ 工進(jìn)時(shí)大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失 ，即大流量泵的工作壓力51.0pPa ，流量 ，大流量泵功率 2p為521.0pPa320.15/Pms2 = = PpQ20.7 雙聯(lián)泵總輸入功率 = + =1202+30=1232i12 7.2. 有效功率 工進(jìn)時(shí)，液壓缸的負(fù)載 F=18000N ，取工進(jìn)速度 v= 31.670/ms 輸出功率 =FV=18000 x0.00167=30.060p 7.3. 系統(tǒng)發(fā)熱功率 = + = hi0123.0612 7.4. 散熱面積 A=0.065 =1.44732v 7.5. 油液溫升 如果采用風(fēng)冷、取散熱系數(shù) 205/TCWm013.2.47hTPA 設(shè)夏天室溫為 30 ，則油溫為 30+33.2=63.2 ，沒(méi)有超過(guò)最高允許油溫（50-70 C）0 0C 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 8. 參考文獻(xiàn)： 1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)：液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)，北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1983， 機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫(xiě)組編 2、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：?jiǎn)涡斜疽簤簜鲃?dòng)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1 成大先主編 3、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)：液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)，北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1983， 機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫(xiě)組編 4、液壓傳動(dòng)，哈爾濱：黑龍江教育出版社，1995.10，武華，米伯林主編 5、液壓傳動(dòng)輔導(dǎo)教材.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1986，中央電大液壓傳動(dòng)輔導(dǎo) 教材編寫(xiě)小組編 6、機(jī)床液壓傳動(dòng).哈爾濱工程大學(xué)出版社，1998.2，武華，米伯林主編 機(jī)床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12