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哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 I 雙面銑床液壓系統(tǒng)設計 摘 要 液壓系統(tǒng)是以電機提供動力基礎 使用液壓泵將機械能轉化為壓力 推動液壓油 通過控制各種閥門改變液壓油的流向 從而推動液壓缸做出 不同行程 不同方向的動作 完成各種設備不同的動作需要 液壓系統(tǒng)已 經在各個工業(yè)部門及農林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應用 而且愈 先進的設備 其應用液壓系統(tǒng)的部分就愈多 所以像我們這樣的大學生學 習和親手設計一個簡單的液壓系統(tǒng)是非常有意義的 進行液壓系統(tǒng)設計首 先要明確設計的目的和要求 收集所需的資料 然后進行工況分析 分析 工作負載 摩擦阻力 繪制負載圖等 其次還要進行油路的分析 繪制系 統(tǒng)圖 選擇液壓元件 計算液壓缸各項參數(shù) 確定液壓系統(tǒng)力等 最后還 要對液壓系統(tǒng)進行性能驗算 校核 本液壓系統(tǒng)設計 操作方便安全 生產效率高 設計上主要是對 液 壓缸 液壓系統(tǒng)的設計 其中主要是對液壓系統(tǒng)的設計 以保證工作的精 度和質量要求 關鍵詞 切削液壓傳動 穩(wěn)定性 液壓系統(tǒng) 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 II 目 錄 摘要 I 第 1 章 緒論 3 1 1 課題背景 3 1 1 1 課題來源 3 1 1 2 課題的研究的背景和意義 3 1 2 概述 3 1 2 1 設計的目的 3 1 2 2 設計的要求 4 第 2 章 工況分析 5 2 1 工作負載 5 2 2 摩擦阻力 5 2 3 慣性負載 5 第 3 章 繪制負載圖 速度圖 6 3 1 初步確定液壓缸的參數(shù) 7 3 2 計算液壓缸的尺寸 7 3 3 液壓缸工況 7 第 4 章 擬定液壓原理圖 10 4 1 選擇液壓基本回路 10 4 2 組成系統(tǒng)圖 11 第 5 章 選擇液壓元件 12 5 1 液壓傳動系統(tǒng) 12 5 2 液壓裝置的結構設計 繪制工作圖及編譯技術文件 12 5 3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 12 5 4 確定系統(tǒng)工作壓力 12 5 5 執(zhí)行元件控制方案擬定 13 5 6 確定執(zhí)行元件的主要參數(shù) 13 5 7 確定液壓泵的工作壓力和流量計算 13 5 8 控制閥的選擇 13 5 9 確定油箱直徑 14 第 6 章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 15 6 1 液壓系統(tǒng)的效率 15 6 2 液壓系統(tǒng)的溫升 15 結 論 16 參考文獻 17 致謝 18 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 3 第 1 章 緒論 1 1 課題背景 1 1 1 課題來源 本課題來源于指導老師指定眾多課題之一 1 1 2 課題的研究的背景和意義 目前 隨著電子 信息等高新技術的不斷發(fā)展及市場需求個性化與多 樣化 世界各國都把機械制造技術的研究和開發(fā)作為國家的關鍵技術進行 優(yōu)先發(fā)展 將其他學科的高技術成果引入機械制造業(yè)中 因此機械制造 業(yè)的內涵與水平已今非昔比 它是基于先進制造技術的現(xiàn)代制造產業(yè) 縱 觀現(xiàn)代機械制造技術的新發(fā)展 其重要特征主要體現(xiàn)在它的綠色制造 計 算機集成制造 柔性制造 虛擬制造 智能制造 并行工程 敏捷制造和 網絡制造等方面 近年來 我國的工程機械取得了蓬勃的發(fā)展 其中 液壓傳動技術起 到了至關重要的作用 而且 隨著液壓傳動技術的快速發(fā)展和廣泛應用 它已成為農業(yè)機械 工程建筑機械等行業(yè)不可缺少的重要技術 然而 盡管液壓技術在機械能與壓力能的轉換方而 已取得很大進 展 但它在能量損失和傳動效率上仍然存在著問題 因為 在液壓系統(tǒng)中 隨著油液的流動 有相當多的液體能量損失掉 這種能量損失不僅體現(xiàn)在 油液流動過程中的內摩擦損失上 還反映在系統(tǒng)的容積損失上 使系統(tǒng)能 量利用率降低 傳動效率無法提高 高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加 使性能達小到理想的狀況 給液壓技術的進一步發(fā)展帶來障 因此 探索 和研究高效液壓傳動技術 提高其綜合性能就成為了液壓技術領域研究的 重點之一 1 2 概述 1 2 1 設計的目的 液壓傳動系統(tǒng)設計是本設計的一個綜合實踐性教學環(huán)節(jié) 通過該教學 環(huán)節(jié) 要求達到以下目的 1 鞏固和深化已學知識 掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟 培養(yǎng)學生工程設計能力和綜合分析問題 解決問題能力 2 正確合理地確定執(zhí)行機構 選用標準液壓元件 能熟練地運用液壓 基本回路 組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng) 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 4 3 熟悉并會運用有關的國家標準 部頒標準 設計手冊和產品樣本等 技術資料 對學生在計算 制圖 運用設計資料以及經驗估算 考慮技術 決策 CAD 技術等方面的基本技能進行一次訓練 以提高這些技能的水平 1 2 2 設計的要求 1 設計時必須從實際出發(fā) 綜合考慮實用性 經濟性 先進性及操作 維修方便 如果可以用簡單的回路實現(xiàn)系統(tǒng)的要求 就不必過分強調先進 性 并非是越先進越好 同樣 在安全性 方便性要求較高的地方 應不 惜多用一些元件或采用性能較好的元件 不能單獨考慮簡單 經濟 2 獨立完成設計 設計時可以收集 參考同類機械的資料 但必須深 入理解 消化后再借鑒 不能簡單地抄襲 3 在設計的過程中 要隨時復習液壓元件的工作原理 基本回路及典 型系統(tǒng)的組成 積極思考 不能直接向老師索取答案 4 液壓傳動設計的題目均為中等復雜程度液壓設備的液壓傳動裝置設 計 具體題目由指導老師分配 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 5 第 2 章 工況分析 2 1 工作負載 計算液壓缸工作負載 動 靜摩擦因數(shù)為 0 2jf 1df1g 0 284 9168 20NjFf 2d 2 2 摩擦阻力 40154 80 9N9 806gGvt 12 F 2 3 慣性負載 查液壓缸的機械效率 可計算出液壓缸在各工作階段的Pap6102 負載情況 如下表 2 1 表 2 1 液壓缸各階段的負載情況表 工況 負載計算公式 液壓缸負載 FN液壓缸推力 N 啟動 fj 1100 1222 22 加速 Pap6102 1390 98 1545 53 快進 fd 550 611 11 工進 w 3960 46 4400 51 快退 fdF 550 611 11 40154 8 99 8gvt 哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 6 第 3 章 繪制負載圖 速度圖 根據(jù)工況負載和以知速度 和 及行程 S 可繪制負載圖和速度圖 1v2 如下圖所示 403210F Ns m4 5 圖 3 1 負載循環(huán)圖64 52031v min s 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 7 圖 3 2 速度循環(huán)圖 3 1 初步確定液壓缸的參數(shù) 查各類液壓設備常用工作壓力初選 apP10261 3 2 計算液壓缸的尺寸 選用差動液壓缸 無桿腔與有桿腔的有效面積為 回油路上12A 有背壓閥或調壓閥 取背壓 回油管路壓力損失52810Pap 510pPa 9 3 217 4521 mFA5 64 D 按 JB2183 77 取標準值 D 70mm 活塞桿的直徑 為 d4970 0 D 取標準值 d 50mm 由此求得液壓缸的實際有效工作面積 2221519 63cm4A 222 10 Dd 3 3 液壓缸工況 表 3 2 液壓缸各工作循環(huán)的負載 壓力 流量和功率數(shù)值表 工況 負載 FN 回油腔 壓力 510 pPa 進油腔 壓力 5 輸入流 量JQ L min 輸入功 率PkW 計算公式 哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 8 啟 動 1222 2 2 12 7 加 速 1545 5 3 1p 521 27 快 進 恒 速 611 11 p 11 56 4 33 0 08 21FAPp 1Qv 工進 4400 51 8 26 5 1 96 0 12 0 086 21FpA Qv1P 啟 動 1222 2 2 12 2 加 速 1545 5 3 5p 25 24 快 退 恒 速 611 11 5p15 91 4 5 0 119 211FpA 2Qv1P 哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 9 圖 2 1 工況圖 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 10 第 4 章 擬定液壓原理圖 4 1 選擇液壓基本回路 該系統(tǒng)由定位夾緊和滑臺加工兩部分構成 可完成定位 夾緊 快進 工進 死擋鐵停留 快退 松緊 拔銷 原位停留的自動工作循其元件動作循 環(huán)如圖 4 1 表 4 1 雙面銑床液壓系統(tǒng)動作元件動作順序 從工況圖可知 該系統(tǒng)的流量 壓力較小 可選用定量泵和溢流閥組 成的供油源 如圖 a 所示 銑床加工有順銼和逆銼之分 宜采用出口節(jié)流 調速 具有承受負切削的能力 如圖 b 所示 考慮到工作進給時負載大 速度低 而快進 快退行程中負載小 速度快 所以采用由換向閥聯(lián)通的 差動快速回路 如圖 c 所示 根據(jù)一般專用銑床的要求不高 采用電磁閥 的快慢換接回路 其特點是結構簡單 選用簡便的電氣行程開關和擋鐵控 制行程方式 如圖 d 所示 a b 哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 11 c d 定位夾緊 當工件到位后壓下啟動按鈕 電磁鐵 6DT 得電 大流量泵 3 終止卸荷 大 小流量泵同時給系統(tǒng)供油 同時電磁鐵 5DT 得電 換向 閥 11 左位進入系統(tǒng) 系統(tǒng)油路為 進油路 大流量泵 3 和小流量泵 4 單向閥 6 和 7 減壓閥 9 單向閥 10 換向閥 11 左位 定位缸下腔 回油路 定位缸上腔 換向閥 11 左位 郵箱 定位缸伸出對被加 工工件定位 定位結束后 回油壓力升高 當壓力升高到順序閥 12 的調定壓力時 打開順序閥 12 I 夾緊缸夾緊 夾緊后回路壓力再次升高 當壓力升高 到順序閥 13 的調定壓力時 打開順序閥 13 II 夾緊缸夾緊 其油路為 進油路 大流量泵 3 和小流量泵 4 單向閥 6 和 7 減壓閥 9 單向閥 10 換向閥 11 左位 定位后壓力升高打開順序閥 12 順序閥 12 夾緊 缸 I 下腔 夾緊后壓力繼續(xù)升高打開順序閥 13 順序閥 13 夾緊缸 II 下腔 回油路 夾緊缸 I 和夾緊缸 II 上腔 定位缸上腔 換向閥 11 左位 郵箱 快進 工件被夾緊后 油路壓力進一步升高 當壓力達到壓力繼電器 1YJ 的調定壓力時 壓力繼電器 1YJ 發(fā)出信號 是 1DT 和 3DT 得電 換 向閥 15 左位和換向閥 14 右位同時接入系統(tǒng) 進給缸實現(xiàn)快進 其油路為 進油路 液壓缸 3 和液壓泵 4 單向閥 6 和單向閥 7 換向閥 15 左 位 進給缸左腔 回油路 進給缸右腔 換向閥 15 左位 換向閥 14 右位 進 給缸左腔 進給缸構成差動連接回路 實現(xiàn)快進 刀具快速趨近工件 工進 當?shù)毒呖拷ぜr 滑臺壓下第一個行程開關 1XK 使 3DT 和 6DT 失電 換向閥 14 和換向閥 15 復位 使大流量泵卸荷 進給缸實 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 12 現(xiàn)工進 其油路為 進油路 小流量泵 4 單向閥 7 換向閥 15 左位 進給缸左腔 回油路 進給缸右腔 換向閥 15 左位 調速閥 17 單向閥 18 油箱 由調速閥 17 和單向閥 18 構成出油口節(jié)流調速回路 使進給缸進給速 度平穩(wěn) 進給缸的進給速度由調速閥 17 調節(jié) 同時由于大流量泵卸荷 只有小流量泵向系統(tǒng)供油 從而減少功率損失 死擋鐵停留 當進給缸工進到位碰到死擋鐵時 壓下第二個行程開關 2XK 若有延時繼電器 則在延時期間進給缸停留不動 這時液壓泵 4 的 壓力油全部在高壓下經溢流閥 8 回油箱 顯然 該停留時間不能太長 否 則能量損失過大 并導致系統(tǒng)過熱 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 13 4 2 組成系統(tǒng)圖 設計液壓系統(tǒng)圖 4 1 圖 4 1 液壓系統(tǒng)原理圖 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 14 第 5 章 選擇液壓元件 5 1 液壓傳動系統(tǒng) 液壓元件的選擇 主要是計算它們的主要參數(shù) 如壓力和流量 來確 定 一般先計算工作負載 再根據(jù)工作負載和工作要求的速度計算液壓缸 的注意啊尺寸 工作壓力和流量或液壓馬達的排量 然后計算液壓泵的壓 力 流量和液壓系統(tǒng)性能的驗算 確定了各個液壓元件之后 要對液壓系統(tǒng)進行驗算 驗算內容一般包 括系統(tǒng)的壓力損失 發(fā)熱溫度 運動平穩(wěn)性和泄露量等 5 2 液壓裝置的結構設計 繪制工作圖及編譯技術文件 根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖繪制正式工作圖 正式工作圖包括 1 液壓泵的型號 壓力 流量 轉速以及變量泵的調節(jié)范圍 執(zhí)行元件的運轉速度 輸出的最大轉矩或推力 工作壓力以及工作行 程等 2 所有執(zhí)行元件及輔助設備的型號及性能參數(shù) 3 管路元件的規(guī)格與型號 4 在繪制時 各元件的方向和位置 盡量與實際裝配時一致 5 設計該機床的液壓傳動系統(tǒng) 5 3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 對液壓系統(tǒng)進行分析 就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程 中的運動速度和負載的變化規(guī)律 這是滿足設備規(guī)定的動作要求和承載能 力所必須具備的 液壓系統(tǒng)承受的負載可由設備的規(guī)格規(guī)定 由樣機通過 實驗測定 也可以有理論分析確定 當用理論分析確定系統(tǒng)的實際負載時 必須仔細考慮它所有的組成項目 例如工作負載 切削力 擠壓力 彈性 塑性變形抗力 重力等 慣性負載和阻力負載 摩擦力 背壓力 等 并把它們繪制成圖 同樣地 液壓執(zhí)行元件在各動作階段內的運動速度也 須相應地繪制成圖 設計簡單的液壓系統(tǒng)時 這兩種圖可以省略不畫 5 4 確定系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設備類型 載荷大小 結構要求和技術水平而定 系 統(tǒng)工作壓力高 則省材料 機構緊湊 重量輕 是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向 但要注意泄露 噪音控制和可靠性問題的妥善處理 系統(tǒng)工作壓力可根據(jù) 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 15 負載來選取 也可根據(jù)設備類型選取 5 5 執(zhí)行元件控制方案擬定 根據(jù)已訂的液壓執(zhí)行元件 速度圖或動作線路圖 選擇適當?shù)膲毫?制 方向控制 速度換接 差動連接回路 以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的方向 出 力及速度的控制 需要無級調速或無級變速時 可選擇的方案 有級變速 比無級調速使用方便 適用于速度控制精度低 但要求速度能夠預置 以 及在動作循環(huán)過程中有多重速度自動變換的場合 具體參見基本回路一章 內容 完成上述的選擇 所需液壓泵的類型就基本確定了 5 6 確定執(zhí)行元件的主要參數(shù) 根據(jù)液壓系統(tǒng)載荷圖和已確定的系統(tǒng)工作壓力 計算出液壓缸內徑 活塞桿直徑 柱塞缸的柱塞直徑 柱塞桿直徑 根據(jù)液壓缸缸徑內徑 活 塞桿直徑 活塞桿直徑及行程的國家標準系列 確定主要參數(shù) 如采用液 壓馬達 還需計算出液壓馬達的排量 5 7 確定液壓泵的工作壓力和流量計算 進油路的壓力損失取 回路泄露系數(shù)取 則液壓5310Pap 1 K 泵的最高工作壓力和流量為 51 26 29 10aBp maxq 4 inL miQK 根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)查泵的產品目錄 選用 型定量葉片泵 5 8 控制閥的選擇 根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實際流量 選取各元件的規(guī)格 如表 5 1 所示 表 5 1 各元件的規(guī)格表 序號 元件名稱 最大通流量 L min 型號規(guī)格 1 定量葉片泵 63 2 溢流閥 Y 10B 10 3 三位四通電磁閥 34D 10B 4 單向調速閥 QI 10B 5 二位三通電磁閥 23D 10B 6 單向閥 I 10B 7 過濾器 XU B160 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 16 5 9 確定油箱直徑 進出液壓缸無桿腔的流量 在快退和差動工況時為 所以管道流量2Q 按 計算 取壓油管流速Q12 minL3m sv 取內徑為 的管道 q124 6 9 3dv 10 吸油管的流速 通過流量為 則 s6L in 取內徑為 管道 12 確定管道尺寸應與選定的液壓元件接口處的尺寸一致 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 17 第 6 章 液壓系統(tǒng)的性能驗算 6 1 液壓系統(tǒng)的效率 經計算 510 63Pap 52 610Pap 取泵的效率 液壓缸的機械效率 回路效率為 7 9G 1qCB211145553960 40 1 0 63 32PaFApPa 當工進速度為 時 1m in5 9640 297c 當工進速度為 時 i5 12 17860c9 0 96 12 6 2 液壓系統(tǒng)的溫升 只驗算系統(tǒng)在工進時的發(fā)熱和溫升 定量泵的輸入功率為 53q271kW0 60 6yBpP 工進時系統(tǒng)的效率 系統(tǒng)發(fā)熱量為 1 取散熱系數(shù) 油箱散熱面積32 15k mCK 時 32V O 06 計算出油液溫升的近似值 固合理 32 50 15HTA 哈爾濱理工大學專科生畢業(yè)論文 18 結 論 目前我國液壓技術缺少技術交流 液壓產品大部分都是用國外的液壓 技術加工回來的 所以發(fā)展國產液壓技術振興國產液壓系統(tǒng)技術 不管人們有沒有意識到 科學技術已經深深的影響著我們的日常生活 在經濟社會發(fā)展扮演著不可或缺的角色 科學技術在一定程度上也改變著 我們的生活方式 改變著我們的文化 正是因為科學技術具有如此的重要性 我們的國家領導人也在多種場 合提出大力發(fā)展科學技術 我國在改革開放以后取得了很大地進步 步入 了科技強國之林 但是 我們還應該認識到 我國很多技術都受限于發(fā)達 國家 所以 我們應該奮起直追 迎頭趕上 作為當前社會的一員 我們不僅應該認識到科技的重要性 還應該努 力學習科學技術 用科學技術來武裝我們的頭腦 具有獻身科學的勇氣和 決心 具有用科學技術來發(fā)展全人類的博大胸懷 更重要地是 我們還應 當教育我們的后代 要熱愛科學 尊重科學 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 19 參考文獻 1 丁樹模 陶偉明等 液壓傳動 機械工業(yè)出版社 2005 6 8 25 2 左健友 等 液壓與氣壓傳動 機械工業(yè)出版社 2002 3 17 35 3 張宏友 等 液壓與氣動技術 大連理工大學出版社 2004 6 47 51 4 楊培元 朱福元等 液壓系統(tǒng)設計簡明手 機械工業(yè)出版社 2007 16 21 5 張利平 等 液壓傳動設計指南 化學工業(yè)出版社 2008 9 55 63 6 游有鵬 等 液壓與氣壓傳動 科學出版社 2001 1 14 25 哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文 20 致謝 在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙 都在同學和老師的幫 助下度過了 尤其要強烈感謝我的論文指導老師 張寶海老師 他對我進 行了無私的指導和幫助 不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進 另外 在校圖書館查找資料的時候 圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持 與幫助 在此向幫助和指導過我的各位老師表示最忠心的感謝 感謝這篇論文所涉及到的各位學者 本文引用了數(shù)位學者的研究文獻 如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā) 我將很難完成本篇論文的寫 作 感謝我的同學和朋友 在我寫論文的過程中給予了我很多相關素材 還在論文的撰寫和排版的過程中提供熱情的幫助 哈爾濱理工大學榮成學院 專科生畢業(yè)設計 論文 任務書 學生姓名 于洪正 學號 1030310101 學 院 榮成學院 專業(yè) 機械設計與制造 任務起止時間 2013 年 02 月 25 日至 2013 年 06 月 21 日 畢業(yè)設計 論文 題目 雙面銑床液壓系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計工作內容 1 實際調研 收集相關資料 1 3 周 2 結合生產實際 設計雙面銑床液壓系統(tǒng) 3 設計雙面銑床液壓系統(tǒng)原理圖 4 7 周 4 設計液壓缸的結構圖 8 11 周 5 設計所有零件的工作圖 12 13 周 6 撰寫畢業(yè)設計論文 準備答辯 14 16 周 注 要求全部用計算機繪圖和打印文稿 交打印件和電子稿 資料 1 液壓與氣壓傳動 2 液壓與氣壓傳動設計手冊 3 非標設計手冊 4 相關的技術資料 指導教師意見 簽名 2013 年 2 月 24 日 系主任意見 簽名 2013 年 2 月 25 日