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钻镗两用组合机床液压系统的设计

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-03-03 09:18
tags:

-

2021年3月3日发(作者:hare)



钻、镗两用组合机床液压系统的设计




摘要



液 压传动是以液压油为工作介质,通过动力元件将原动机的机械能变为液压油的


压力能,再 通过控制元件,然后借助执行元件将压力能转换成机械能,驱动负载实现直线


或回转运动 。液压系统是液压设备的重要组成部分,它与设备主体的关系密切,两者的设


计通常需要 同时进行。本次设计介绍了液压系统的设计过程,具体讲解了设计的步骤,分


析了液压系 统的功能设计、需求分析所达到的目的,介绍总体设计方案的拟定方法、液压


系统原理图 的拟定过程、液压元件的选择方法及液压系统性能验算方法。液压系统设计原


则是:深入 调研,充分认识设备应具有的功能,从而分解出液压系统的详细设计需求;同


时应注意设 备的特殊性,吸取国内外先进技术,力求设计出的系统有质量轻、体积小、效


率高、结构 简单等优点。



关键词



液压传动



功能设计



液压系统原理图



性能验算



?





Drilling and boring amphibious combination machine tools hydraulic system design


Abstract



Hydraulic system is an important part of hydraulic equipment, It with equipment subject


closely, both the design usually need to simultaneously. Introduced the design of hydraulic systems


design process, explain in detail the design steps, analyzes the functional design of hydraulic system,


which


achieved


the


goal


of


needs


analysis,


introduces


the


overall


design


scheme,


the


proposed


method, the hydraulic system diagram formulating process, hydraulic components selection method,


and


hydraulic


system


performance


calculating


method.


Hydraulic


system


design


principle


is:


the


in-depth


research,


fully


realize


the


equipment


should


have


the


function


of


the


hydraulic


system,


thereby decomposition of detailed design demand; And should also pay attention to the particularity


of equipment, draw domestic and international advanced technology, and strive to design a system


has light quality, small volume, high efficiency, simple structure, etc


.


Key


words



Functional


design



hydraulic


system


diagram



performance


checked


?





目录



引言


.................................................. .................................................. .................................................. ............. 3



第一章



设计任务


....................... .................................................. .................................................. ........ 5



1.1


要求



.


...................................... .................................................. .................................................. .......... 5



1.2


功能分析、需求设计



.


............................... .................................................. ................................... 5



第二章



工况分析


....................... .................................................. .................................................. ........ 6



2.1


运动参数分析


....... .................................................. .................................................. ....................... 6



2.2


动力参数分析


....... .................................................. .................................................. ....................... 6



第三章



计算液压缸尺寸和所需流量



.


.......................................... .............................................. 8



3.1


工作压力的确定



............................................. .................................................. ............................... 8



3.2


计算液压缸的尺寸


..... .................................................. .................................................. ................ 8



3.3


确定液压缸所需的流量


... .................................................. .................................................. ....... 10



3.4


夹紧缸 的有效工作面积、工作压力和流量的确定


.................... ........................................ 10



第四章



液压系统图的拟定


................... .................................................. ....................................... 12



4.1


确定执行元件的类型



.


............................... .................................................. ................................. 12



4.2


换向方式确定


....... .................................................. .................................................. ..................... 12



4.3


调速方式的选择



............................................. .................................................. ............................. 12



4.4


快进转工进的控制方式的选择



.


........................... .................................................. ................... 12



4.5


终点转换控制方式的选择



.


............................. .................................................. .......................... 12



4.6


实现快速运动的供油部分设计



.


........................... .................................................. ................... 13



4.7


夹紧回路的确定



............................................. .................................................. ............................. 13



第五章



选择液压元件



.

................................................ .................................................. .................... 15



5.1


选择液压泵


........ .................................................. .................................................. ......................... 15



5.2


选择阀类元件


....... .................................................. .................................................. ..................... 16



5.3


确定油管尺寸


..................... .................................................. .................................................. ...... 16



5.4


确定邮箱容量


....... .................................................. .................................................. ..................... 17



第六章



计算压力损失和压力阀的调整值


............. .................................................. ............. 19



6.1


沿程压力损失


....... .................................................. .................................................. ..................... 19



6.2


局部压力损失


....... .................................................. .................................................. ..................... 19



6.3


总的压力损失


....... .................................................. .................................................. ..................... 20



结论


......................... .................................................. .................................................. .................................... 21



致谢


......................... .................................................. .................................................. .................................... 22



参考文献


....................... .................................................. .................................................. ........................... 23



?








< /p>


制造业的历史可追溯到几百万年前的旧石器时代。猿进化成人的一个重要的标志就是


工具的。社会的制造。可见,工具的制造对人类的影响是极其巨大的。从某种程度上说,


工具的先进水平决定着生产力的高低发展与变革,是伴随着劳动工具的发展与变革。制造


业是任何一个发达国家的基础工业,是一个国家综合国力的重要体现。而在制造业中,液


压系统又是制造业的基础,得到了各个国家的高度重视。尤其在今天以知识为驱动的全球


化经济浪潮中,


由于激烈的市场竞争,


夹具工 业的内涵、


深度和广度都发生着深刻的变化,


各种新的液压系统 、制造加工方法不断出现,推动着我们的社会不断的向前发展。



液压系统是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的


竞 争力。随着我国加入“


WTO


”步伐的日益加快。


“入世”将对我国夹具工业产生重大而深


远的影响,经济全球化的趋势日益明 显,同时世界众多知名公司不断进行结构调整,国内


市场的国际性进一步显现,该行业的 将经受更大的冲击,竞争也会更加剧烈。在如此严峻


的行业背景下,我国的技术人员经过 不断的改革和创新使得我国的模具水平有了较大的提


高,大型、复杂、精密、高效和长寿 命的液压又上了新台阶。



液压是每个机制制造方面目前普遍用 的,它可以大批量生产,节省人力物资,效率相


对高,操作方便,结构合理,它的成本低 廉,适合广大人群所承受的能力。



毕业设计的意义:



毕业设计是学生从 学习向工作过度的综合锻炼,也是一次提高和再学习的机会。毕业


设计从准备到设计结束 几乎要花去一个学期的时间,最后要形成一整套的文档资料。毕业


设计也是对学生最后的 综合考核,因此,扎实认真高质量的完成毕业设计任务,具有重要


意义!



1.


通过毕业设计的准备工作,进一步提高我们独立 调研能力以及专业业务素质。并通


过文献查阅、现场收集资料等工作。锻炼解决液压系统 的问题的能力。



2.


能巩固深化扩 充我们的专业知识,并通过毕业设计中对涉及到的问题的分析研究,


提出我们自己的见解 和观点。



3.


通过毕业设计,树立良 好的工作思想和细致、严谨、科学的工作态度,为一个未来


的工程师奠定基础!



这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实 习中学到的实


践经验知识,独立的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程 度零件(输出


?





轴)的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟 订液压设计方案,完成液压


结构设计的能力,为未来从事的工作打下良好的基础。



由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师 多加指教。



?





第一章



设计任务



液压系统的设计是整个机器 设计的一部分,


它的任务是根据机器的用途、


特点和要求,


利用液压传动的基本原理,拟定出合理的液压系统原理图,再经过必要的计算来确定液压


系统的参数,然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。



1.1


要求


< p>
液压系统完成快进—工进—死挡铁停留—快退—原位停止的工作循环,并完成工作的


定位与夹紧。机床的快进速度为


5m/min


,快退速 度与快进速度相等。工进要求是能在


20-100mm/min


范围内无级调速。最大行程为


500mm,


工进行程为


300mm


。最大切削力为


12000N


运动部件自重为


20000N


。导轨水平放置 。工件所需夹紧力不得超过


6500N


,最小不


低于


4000N



夹紧缸的行 程为


50mm



由松开到夹紧的时间△


t1=1s



启动换向时间△


t2=0.2s




1.2


功能分析、需求设计



1.


设备用途、操作过程、周期时间、工作特点、性能指标和 作业环境的要求。



2.


液压系统必 须完成的动作、运动形式、执行元件的载荷特性、行程和对速度的要


求。



3


动作的顺序、控制精度、自动化程度和连锁要求。



4


防尘、防寒、噪爆、噪声控制要求。



5


效率、成本、经济性和可靠性要求等。




?





第二章



工况分析



2.1


运动参数分析




根据主机要求画出动作循环图,如图

< br>1


所示;然后根据动作循环图和速度要求画出速



v


与行程


s


的工况图 ,


2



a


)所 示。




2.2


动力参数分析



2.2.1


计算各阶段的负载




①启动和加速阶段的负载


Fq


从静止 到快速的启动时间很短,


故以加速过程进行计算,


但摩擦阻力仍 按静摩擦阻力考虑。



Fq


?


Fj


?


Fg


?


Fm



式中


Fj< /p>


—静摩擦阻力,计算时,其摩擦系数可取


0.16



0.2




Fg


—惯性阻力,可按牛顿第二定律求出:


< br>Fg


?


ma


?

< br>G


?


v


20000


?


5


/


60


?


?


849


.


47


N



g

< br>?


t


2


9


.


81


?


0


.


2


Fm


—密封产生的阻力。按经验可 取


Fm



0.1Fq

< br>,所以



Fq


?


Fj


?


Fg


?


Fm


?


0


.

< br>16


?


20000


?

< p>
849


.


47


?


0


.


1


Fq

< p>


?







Fq


?



②快速阶段的负载


Fk


3200


?


849


.


47< /p>


?


4499


.


4 1


N



0


.< /p>


9


Fk


?


Fdm


?


Fm



式中


Fdm


—动摩擦阻力,取其 摩擦系数为


0.1




Fm


—密封阻力,取

< br>Fm



0.1Fk


,所以



Fk



Fdm



Fm



0.1< /p>


?


20000



0.1Fk





Fk


?


2000


?


2222


.


22

< br>N



0.9


Fgj



Fdm



Fqx



Fm




③工进阶段的负载


Fgj


式中


Fdm


—动摩擦阻力,取 其摩擦系数为


0.1





Fqx


—切削力﹔



Fm


—密封阻力,取


Fm


< p>
0.1Fgj


,所以



F gj



Fdm



Fqx



Fm


0.1


?


20000


< p>
12000



0.1Fgj





Fgj

?


2000


?


12000


?


15555


.


56< /p>


N



0


.


9


其余制动负载及快退负载等也可按上面类似的方法计算。

< p>


2.2.2


绘制工况图



根据上述计算得出的负载,可初步绘制出负载


F


与行程


S


的工况图,如图


2< /p>


所示。




?




图2 工况图



第三章



计算液压缸尺寸和所需流量



3.1


工作压力的确定



工作压力可根据负载来确定。现按有关要求,取工作压力



P



3Mpa


。< /p>



3.2


计算液压缸的尺寸


< p>
3.2.1


液压缸的有效工作面积


A1

< p>
(如图


3


所示)





3


液压缸工作示意图



F


15555


.


56


?


6


2


2



?


?


5185


.

< p>
19


?


10


m

< p>
?


5185


mm


6


P


3


?


10



A1


?


液压缸内径 为



D


?


4< /p>


A


1


?


?


4


?


5185


?


81


.


27


mm< /p>



3


.


14


根据有关要求,取标准值


D=80mm


。< /p>



?





3.2.2


活塞杆直径



要求快进与快退的速度相等,故用差动连接的方式,所以取


d=0.7D=5 6mm


,再取


标准值为


d=55mm< /p>




3.2.3


缸径、杆径取标准值后的有效工作面积



无杆腔有效工作面积为



A

< p>
1


?


?


4


D


2


?


3

.


14


?


80

2


?


5024


mm


2



4


活塞杆面积为




A


3


?


?


4


d


2


?


3


.


14

< p>
?


55


2


?


2375


mm


2



4


有杆腔有效工作面积为



A


2


?


A


1


?


A


3

< br>?


5024


?


2375


?


2649


mm


2





4



4


液压缸



内径尺寸系列(


GB2348-80



(mm)


8


40


125


320


10


50


(140)


400


12


63


160


500


16


80


(180)


630


20


(90)


200



25


100


(220)



32


(110)


250



注:括号内的数值为非优先选用值。





4



5


活塞杆直径尺寸系列




mm




4


20


56


160



?




5


22


63


180


6


25


70


200


8


28


80


220


10


32


90


250


12


36


100


280


14


40


110


320


16


45


125


136


18


50


140


400



3.3


确定液压缸所需的流量



快进流量


qkj




qkj


?


A


3


v


k


?


237 5


?


10


?


6


?


5


?


12< /p>


?


10


?


3


m


3


/


min


?


12


L


/


min


快退流量


qkt





q


k t


?


A


2


v< /p>


k


?


2649


?


10


?


6


?< /p>


5


?


13


?


10


?


3


m


3


/


min


?


13


L


/


min



工进流量


q


gj




q


gj< /p>


?


A


1


v


g


?


5024


?


10


?


6


?


0


.


1


?

< p>
0


.


5


?


10


?


3


m

< br>3


/


min


?

< br>0


.


5


L


/


min



3.4

< br>夹紧缸的有效工作面积、工作压力和流量的确定



3.4.1


确定夹紧缸的工作压力


< /p>


根据最大夹紧力,参考第四章内容,取工作压力


Pj=1.8Mp a




3.4.2

计算夹紧缸有效面积、缸径、杆径



夹紧缸有效面积


Aj




A


J


?


夹紧缸直径


Dj< /p>




Fj


650 0


?


6


2


2< /p>


?


?


3611


.


11


?


10


m


?


3611


mm



6


Pj


1


.


8


?


10


D


j


?


4


A


j


?


?


4


?


3611


?


67


.


82


mm



3


.


14


取标准值 为


Dj=70mm


,则夹紧缸有效面积为



A


j


?


活 塞杆直径


dj



?


2


3


.


14


D


j


?


?


70


2


?


38 46


.


5


mm


2



4


4


d< /p>


j


?


0


.


5


D


j


?

< p>
35


mm



夹紧缸在最小夹紧力时的工作压力为



p


j


min


?


Fj


4000


?


?

1


.


04


?


10


6


pa


?


1


Mpa



?


6


Aj


3846


.

< br>5


?


10


3.4.3

< p>
计算夹紧的流量


qj


?





50


?< /p>


10


?


3


q


j


?


A


j


V


j


?


A


j


?


?


3846

< p>
.


5


?


10


?


6


?


50


?


10


?


3

< br>?


t


1


?


0


.


19


?


10


?


3


m


3


/


s


?


11< /p>


.


4


L


/


min



?



-


-


-


-


-


-


-


-



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