專用鑽床液壓系統設計

課程設計說明書

姓名：學號:班級：

專業：機械設計製造及其自動化

學院：蚌埠學院

指導教師：李培

蚌埠學院機械與電子工程系

液壓傳動課程設計說明書

班級：12機械設計製造及其自動化

指導教師：李培

一、課程設計時間：2023年6月8日至2023年6月14日

二、課程設計任務要求（包括課程**、型別、目的和意義、基本要求、完成時間、主要參考資料等）：

1.目的：

（1）鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統設計計算的一般步驟和方法；

（2）正確合理的確定執行機構，運用液壓基本迴路組合成滿足基本效能要求的高效的液壓系統；

（3）熟悉並運用有關國家標準，設計手冊和產品樣本等技術資料。

2設計題目：

試設計乙個專用鑽床的液壓系統，要求液壓系統完成的工作迴圈是：快進-工進-快退-停止（卸荷）。系統設計引數如下表：

3 設計要求：

液壓系統圖擬定時需要提供2種以上的設計方案的選擇比較。從中選擇你認為更好的一種進行系統元件選擇計算。

4 工作量要求

（1）液壓系統圖1張

（2）液壓缸裝配圖1張

（3）設計計算說明書1份目錄

一、前言 4

二、鑽床的液壓系統工況分析 5

三、液壓系統的原理圖擬定及設計 7

3.1供油方式 7

3.2速度換接方式的選擇 8

3.3調速方式的選擇 8

3.4繪製液壓系統原理圖 10

四、液壓系統的計算和液壓元件的選擇 11

4.1工作壓力p的確定11

4.2液壓缸的主要尺寸的確定 11

4.3穩定速度的驗算 14

4.4計算在各工作階段液壓缸的所需流量 15

4.5液壓幫浦的選擇 16

4.6電動機的選擇 17

4.7液壓閥的擇18

4.8液壓油管的設計18

4.9油箱容量的選擇19

五、液壓系統效能驗算 19

5.1壓力損失的驗算19

5.2系統溫公升的驗算21

六、液壓缸轉配圖 22

七、總結及感想 23

八、參考文獻 23

一、前言

液壓傳動是以液壓液作為工作介質對能量進行傳遞和控制的一種傳動形式，相對於機械傳動來說，它是一門新技術。但如從2023年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，2023年開始英國將帕斯卡原理先後應用於液壓起重機、壓力機等算起，也有二三百年的歷史了。而液壓傳動在工業上的真正推廣使用，則是在20世紀中葉以後的事。

近十年來，隨著微電子和計算機技術的迅速發展，且滲透到液壓技術中並與之密切結合，使其應用領域遍及到各個工業部門，已成為實現生產過程自動化、提高勞動生產率等必不可少的重要手段之一。

現今，採用液壓傳動的程度已成為衡量乙個國家工業水平的重要標誌之一。液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低雜訊以及液壓元件和系統的經久耐用，高度整合化等方面取得了重大進展。將液壓傳動技術應用到鑽床中，使它具有成本低、效率高、機構簡單、工作可靠、使用和維修方便等特點。

專用鑽床是應用液壓技術較廣泛的領域之一。採用液壓傳動技術與控制的工具機，可在較寬範圍內進行無級調速，具有良好的換向及速度換接效能，易於實現自動工作迴圈，對提高生產效率，改進產品質量和改善勞動條件，都起著十分重要的作用。

我國的液壓技術最初應用於工具機和鍛壓裝置，後來又用於拖拉機和工程機械。從國外引進一些液壓元件、生產技術的同時，也進行自行研製和設計，液壓元件現已形成了系列，並在各種機械裝置上得到了廣泛的應用。本文是對專用鑽床液壓系統進行設計

2．鑽床的液壓系統工況分析

根據所給設計引數繪製運動部件的動作迴圈圖和速度迴圈圖，分別如圖2-1（a）、（b）所示，然後計算各階段的外負載並繪製圖。

圖2-1（a）動作迴圈圖

圖2-1（b）速度迴圈圖

1、工作負載：

工作負載與裝置的工作情況，在工具機上，與運動件的方向同軸的切削力的分量是工作負載。即： =17000 n

2、摩擦負載：

摩擦阻力是指運動部件與支撐面間的摩擦力，它與支撐面的形狀，放置情況，潤滑條件以及運動狀態有關。

靜摩擦阻力 = 0.212000=2400 n

動摩擦阻力 = 0.112000=1200 n

3、慣性負載：

慣性負載是運動部件的速度變化，由其慣性產生的負載，可用牛頓第二定律計算。

加速 =（12000/10）（0.093/0.3）= 372 n

減速 =（12000/10）（0.077/0.3）= 308 n

制動 =（12000/10）（0.017/0.3）= 68 n

如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導軌摩擦力的影響，並設液壓缸的機械效率 =0.9，則液壓缸在各工作階段的總機械負載可以算出，根據上述計算結果，列出各工作階段所受的外負載，見表2-1，並畫出如圖2-2所示的負載迴圈圖

表 2-1 工作迴圈各階段的外負載

圖2-2 負載迴圈圖

三．液壓系統的原理圖擬定及設計

3.1供油方式

方案一採用雙幫浦供油

方案二採用限壓式變數葉片幫浦

依據該鑽床的實際工作情況：工進時負載較大，速度較低；而在快進、快退時負載較小，速度較高。從節省能量、減少發熱考慮，幫浦源系統可選用雙幫浦供油或變數幫浦供油。

綜合經濟因素考慮我決定採用帶壓力反饋的限壓式變數葉片幫浦。

3.2速度換接方式的選擇

方案一採用行程閥切換的速度換接迴路

方案二採用電磁閥控制的速度換接迴路

電磁閥控制的快慢速度換接迴路的特點是結構簡單、調節行程比較方便，閥的安裝也比較容易，但速度換接的平穩性較差。行程閥切換的速度換接迴路的特點是速度換接平穩性較好。該鑽床的速度換接有：

快慢速度換接、慢快速度換接。綜合鑽床的功能要求和實際情況，本液壓系統採用電磁閥控制的速度換接迴路。

3.3調速方式的選擇

調速方案對液壓系統的效能起到決定性的作用。調速方案有三種：方案一節流調速；方案二容積調速；方案三容積－節流調速。

節流調速系統一般用定量幫浦供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓幫浦的供油量要大於系統的需油量，多餘的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制並穩定油源壓力的作用。

容積調速系統多數是用變數幫浦供油，用安全閥限定系統的最高壓力。

油液的淨化裝置是液壓源中不可缺少的。一般幫浦的入口要裝有粗過濾器，進入系統的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾，為防止系統中雜質流回油箱。

選擇調速方案時，應根據液壓執行元件的負載特性、液壓缸活塞桿的運動情況和調速範圍以及經濟效能因素，最後選出合適的調速方案。需考慮到系統本身的效能要求和一些使用要求以及負載特性，參照表3-1，根據工作功能要求該鑽床系統選用容積—節流調速，且使用變數葉片幫浦供油。

表3-1 三種調速迴路主要效能比較

3.4繪製液壓系統原理圖

圖3-4 液壓系統原理圖

1—雙作用液壓缸 2—二位三通電磁換向閥 3—單向調速閥 4—三位四通電磁換向閥 5—壓力表6—溢流閥 7—液壓幫浦 8—電動機 9—油箱

表3-2電磁鐵動作順序表

注：「+」表示得電，「—」表示失電。

四、液壓系統的計算和液壓元件的選擇

4.1工作壓力的確定。

表4.1 負載條件下的工作壓力

表4.2 背壓壓力

工作壓力可根據負載大小查表4.1，本設計取液壓缸工作壓力為3。在鑽孔加工時，液壓缸回油路上必須具有背壓p2，以防止孔鑽通時滑台突然前衝。

查表4.2取p2=0.5mpa。

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