双面镗孔组合机床液压系统 油路块与泵站总成设计.doc
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1、双面镗孔组合机床液压系统油路块与泵站总成设计学院:机电工程学院班级:070102班姓名:冯丽指导老师:田彦摘要 本次毕业设计的题目是双面镗孔组合机床液压系统、油路块与泵站总成设计,设计过程包括:设计方案分析,负载与速度分析,确定液压系统主要参数,拟定液压系统原理图,计算和选择液压元件。本设计首先介绍了液压系统的组成及工作原理,分析了液压技术的发展趋势及其优缺点,然后根据本设计的特点及要求,提出了设计方案,对设计要求及工况进行了分析,确定了液压系统的主要参数,选取了液压缸的工作压力,最后计算了液压缸的尺寸。 在设计方案拟定的基础上,确定了液压系统原理图,其中包括几种基本回路,如:调速回路,夹紧回
2、路和调压回路等。计算和选择了液压元件,如:流量阀和溢流阀的选择,油管的选择,确定液压泵的规格和电动机功率,确定了油箱容积。 最后进行了液压系统性能的验算,其中包括几种工况情况下压力损失的验算及泵压力的调整,整体液压系统的发热与温升验算。关键词: 液压传动 液压泵 液压缸Abstract The subject of the graduation project is double-sided boring machine tool hydraulic system and oil blocks and pump station assembly design, including: desig
3、n scheme analysis, load and velocity analysis, confirming the main parameters of the hydraulic system, draw up hydraulic system diagram, calculation and selection of hydraulic components. Firstly, this design introduced the hydraulic system structure and working principle, analyzes the development t
4、rend of the technology of hydraulic and their advantages and disadvantages, then according to the characteristics and requirements of the project, this paper puts forward the design plan. In the scheme, the requirements and working conditions were analyzed to determine the main parameters of the hyd
5、raulic system, select the working pressure of the hydraulic cylinder, and finally calculate the size of the hydraulic cylinder. Programming in the design, based on the diagram to determine the hydraulic system, including several basic circuit, such as: speed loop, clamping circuit and the voltage re
6、gulator circuit and so on. Calculation and selection of hydraulic components, such as: the choice of flow valve and pressure relief valve, tubing choice, to determine the specifications of hydraulic pump and motor power to determine the tank volume. Finally, the performances of the hydraulic system
7、are checked, which includes several conditions to testing the pressure loss and adjusting the pump pressure , and checking the heating and temperature rise of the overall hydraulic system Keywords: hydraulic hydraulic cylinder hydraulic pump目录 摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1 液压系统的组成及工作原理:11.2液压传动的工作原理及
8、特征1121力的传递2122运动的传递31.3液压传动的优缺点31.4 液压系统的发展历史及发展趋势41.4.1 液压系统的发展历史41.4.2液压技术的发展趋势5第二章 设计方案62.1设计方案分析622设计要求623 工况分析62.4确定液压系统主要参数92.4.1初选液压缸的工作压力92.4.2液压缸的主要尺寸的计算10第三章 液压系统原理图133.1 基本回路的选择133.1.1 调速回路1331.2快速和速度换接回路133.1.3卸荷回路173.1.4 夹紧回路173.1.5 调压回路183.2 液压系统回路19第四章 液压元件的计算和选择234.1确定液压泵的规格以及电动机功率23
9、4.1.1 确定液压泵的最大工作压力234.1.2确定液压泵的流量234.1.3电动机的选择244.2 阀类元件254.2.1 流量阀的选择254.2.2 .溢流阀的选择254.2.3 .单向阀及液控单向阀的选择254.2.4 换向阀的选择264.2.5 液压阀的配置形式264.3油管的选择294.4 联轴器的选择294.4.1 选择联轴器的原则294.4.2 计算联轴器的计算转矩304.4.3确定联轴器的型号304.5油箱容积的确定30第五章 液压系统性能的验算及泵站总成335.1压力损失的验算及泵压力的调整335.1.1.工进时压力损失验算和小流量泵压力调整335.1.2.快退时压力损失验
10、算和大流量泵卸载压力调整。335.2 液压系统的发热验算355.3泵站总成设计35结论37致谢38参考文献39第一章 绪论1.1 液压系统的组成及工作原理:液压传动系统主要由以下五部分组成:(1)能源装置 (2)执行元件 (3)控制元件 (4)辅助元件 (5)工作介质能源装置主要是压站又称液压泵站,是系统的液压装置,它按驱动装置(主机)要求供油,并控制油流的方向、压力和流量,它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下。将液压站与主机上的执行机构(油缸和油马达)用油管相连,液压机械即可实现各种规定的动作、工作循环。液压站是由泵装置、集成块或阀组合、油箱、电气盒组合而成。1.2液压传动的工作原理
11、及特征液压传动的基本原理是在密闭的容器内,利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。液压传动是利用帕斯卡原理!帕斯卡原理大概就是:在密闭环境中,向液体施加一个力,这个液体会向各个方向传递这个力!力的大小不变! 液压传动就是利用这个物理性质,向一个物体施加一个力,利用帕斯卡原理使这个力变大!从而起到举起重物的效果!现以图1-1所示液压千斤顶来简述液压传动的工作原理。图1-1 液压千斤顶工作原理图 1-小液压缸 2-排油单向阀 3-吸油单向阀 4-油箱 5-截止阀 6-大液压缸 由液压千斤顶的原理可知,小液压缸1与单向阀2、3一起完成吸油与排油,将杠杆的机械能转换为油液的压力能输出,
12、称为(手动)液压泵。大液压缸6将油液的压力能转换为机械能输出,抬起重物,称为(举升)液压缸。在这里大、小液压缸组成最简单的液压系统,实现了力和运动的传递。121力的传递设液压缸活塞面积为A2,作用在活塞上的负载力为F2。该力在液压缸中所产生的液体压力为P2=F2/A2。根据帕斯卡原理,“在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点”,液压泵的排油压力P1应等于液压缸中的液体压力,即P1=P2=P,液压泵的排油压力又称为系统压力。为了克服负载力使液压缸活塞运动,作用在液压泵活塞上的作用力F1应为 F1=P1A1=P2A1=PA1 (1-1)式中 A1-液压泵活塞面积。在A1,A
13、2一定时,负载力F2越大,系统中的压力P也越高,所需的作用力F1也越大,即系统压力与外负载密切相关。这是液压传动工作原理的第一个特征:液压传动中工作压力取决于负载。122运动的传递如果不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、管路的变形,液压泵排出的液体体积必然等于进入液压缸的液体体积。设液压泵活塞位移为S1,液压缸活塞位移为S2,则有 S1A1=S2A2 (1-2)上式两边同时除以运动时间t,得 q1=v1A1=v2A2=q2 (1-3)式中 v1、v2-液压泵活塞和液压缸活塞的平均运动速度; q1、q2-液压泵输出的平均流量和液压缸输出的平均流量。由上述可见,液压传动是靠密闭工作容积变化相等的原则
14、实现运动(速度和位移)传递的。调节进入液压缸的流量q,即可调节活塞的运动速度v,这是液压传动工作原理的第二个特征:活塞的运动速度只取决于输入流量的大小,而与外负载无关。从上面的讨论还可以看出,与外负载力相对应的流体参数是流体压力,与运动速度相对应的流体参数是流体流量。因此,压力和流量是液压传动中两个最基本的参数。1.3液压传动的优缺点与机械传动和电力拖动系统相比,液压传动与控制技术具有以下优点:1)单位功率的重量轻,有利于机械设备及其控制系统的微型化、小型化,并进行大功率作业。2)布局灵活方便。液压元件的布置不受严格的空间位置限制,容易按照机器的需要通过管道实现系统中的各部分的链接,布局安装具
15、有很大的柔性,能够成用其他方法难以组成的系统。3)调速范围大。通过控制阀,液压传动可以在运行过程中实现液压执行期大范围的无级调速,调速范围可达2000.4)工作平稳、快速性好。油液具有弹性,可吸收冲击,故液压传动传递运动均匀平稳;易于实现快速启动、制动和频繁换向。5)易于操纵控制并实现过载保护。液压系统操纵控制方便,易于实现自动控制、远距离遥控和过载保护;运转时可自行润滑,有利于散热和延长使用寿命。6)易于实现自动化和机电液一体化。液压技术容易与电气、电子控制技术相结合,组成机电液一体化的复杂系统,实现自动工作循环。7)易于实现直线运动。8) 液压系统的设计、制造和使用维护方便。液压元件属于机
16、械工业基础件,已实现标准化、系列化和通用化。液压传动的缺点:1) 传动过程中,能量需经两次转换,传动效率偏低。2)由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响,不能严格保证定比传动。3) 液压传动性能对温度比较敏感,不能在高温下工作,采用石油基液压油作传动介质时还需要注意防火问题。 4)液压元件制造精度高,系统工作过程中发生故障不易诊断。总的来说液压传动的优点是主要的,其缺点将随科学技术的发展会不断得到克服。例如,将液压传动与气压传动、电力传动机械传动合理地联合使用,构成气液、电液(气)、机液(气)等联合传动,以进一步发挥各自的优点,相互补充,弥补某些不足之处。1.4 液压系统的发展历史及发展趋势
17、1.4.1 液压系统的发展历史液压传动和气压传动称为流体传动,是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,1795年英国约瑟夫布拉曼,在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。 第一次世界大战后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克对能量波动传递所进行的理论及实际研究
18、;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献,使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近2030 年间,日本液压传动发展之快,居世界领先地位。1.4.2液压技术的发展趋势由于液压技术广泛应用了高技术成果,如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料,使传统技术有了新的发展,也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此,走向二十一世纪的液压技术不可能有惊
19、人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见,其主要的发展趋势将集中在以下几个方面:1减少能耗,充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面,已取得很大进展,但一直存在能量损耗,主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用,则将使能量转换过程的效率得到显著提高。2主动维护液压系统维护已从过去简单的故障拆修,发展到故障预测,即发现故障苗头时,预先进行维修,清除故障隐患,避免设备恶性事故的发展。要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究。另外,还应开发液压系统自补偿系统,包括自调整、自润滑、自校
20、正,在故障发生之前,进市补偿,这是液压行业努力的方向。3机电一体化电子技术和液压传动技术相结合,使传统的液压传协与控制技术增加了活力,扩大了应用领域。液压行业的发展趋势:液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展;向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展;开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件;积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 第二章 设计方案2.1设计方案分析双面镗孔组合机床的液压系统要求液压系统完成的工作循环是手工安装夹紧油缸夹紧滑台快进滑台1工进滑台2工进滑台快退回转工作台升起回转工作台转位回转工作
21、台下降锁紧滑台快进滑台1工进滑台2工进滑台快退夹紧油缸松开退料油缸升起退料退料油缸退回手工取下工件。在设计过程中要注意液压设计的注意事项:在滑台的速度变化较大,当滑台由工进转为快退时,为减少液压冲击,须使用背压阀等。方案:选用单杆活塞缸来实现工作循环所要求的快进以及1工进2工进运动,利用液压缸差动连接来实现快进、快退,而对于有大冲击,工作阻力不定对加工过程的影响,使用在回油路上接背压阀和在进油路上用调速阀和行程阀的组合来实现。为减少热变形对加工精度的影响,减少热源,选用远离机床床身的开式油箱。对于多缸运动工况分段情况很大,借鉴同类机床多数采用双泵供油来节约能源。22设计要求要求设计实现的工作循
22、环是:手工安装夹紧油缸夹紧滑台快进滑台1工进滑台2工进滑台快退回转工作台升起回转工作台转位回转工作台下降锁紧滑台快进滑台1工进滑台2工进滑台快退夹紧油缸松开退料油缸升起退料退料油缸退回手工取下工件。动力滑台的滑台油缸实现的循环是:快进1工进2工进快退。夹紧油缸的循环为:快进工进夹紧保压快退。退料油缸快进快退。主要性能参数与性能要求如下:切削阻力FL=24000N;运动部件所受重力G=10000N;快进、快退速度1=3m/min =4m/min,1工进速度2=0.2m/min;2工进速度=0.1m/min 快进行程L1=105mm,1工进行程L2=9mm;2工进行程=4mm;往复运动的加速时间t
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