液压系统在组合机床上的应用

毕业设计I液压系统在组合机床上的应用摘 要液压以其独特的优点在机械设计中占有重要地位。它以通用部件为基础，根据工件加工需要，配以少量的专用部件组成一种机床，它具有低成、高效率的优点。以现在的发展趋势来看，液压车床的多工位加工如果加入柔性系统则发展成今天的加工中心。在今天的发展趋势中，一台液压车床如果不能完成全部的工艺过程，这时往往把几台机床布置成流水线，大大缩短了加工时间。而液压系统在组合机床上的应用更使其呈现出了新的春天。液压传动的优点很多：在同等的体积下液压装置能比电气产生更大的动力：液压装置工作比较平稳；液压装置能在大范围内实现无级调速，它还可以在运转中进行调速；液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制；液压装置易于实现过载保护；液压元件实现了标准化、系列化和通用化；用液压传动实现直线运动比用机械传动简单。关键词：液压； 液压缸，液压油箱毕业设计II英文题目ABSTRACTThe abstract hydraulic pressure occupies important position with its unique merit in machinery design. It takes the component being applied or used universally as basis , basis workpiece treating needs, match it with a little special-purpose component composition one kind of machine tool , its have low Cheng , high efficiency merit. Regarding developing trend now, hydraulic pressure develops the treating centre becoming today if adding flexibility system the lathe multistation treating. In developing trend today, one hydraulic pressure lathe accomplishes all procedure if unable, at this time sometimes have arranged several machine tools to become a production line , curtailing greatly to process time. But, the systematic hydraulic pressure application on combination machine tool has made the person display new spring more. The hydraulic drive merit many: Driving force that the hydraulic pressure device can under equal volume are bigger than electric creation: Hydraulic pressure device job comparison is stable; The hydraulic pressure device can realize stepless speed regulating within big range , it can carry out speed regulation in the travel; Hydraulic drive is prone pressure , rate of flow or mobile direction to carry out adjustment on liquid or control; The hydraulic pressure device is apt to be realized overload protection; The hydraulic pressure component has realized normalizing , be seriated and be applied or used universally-rization; Using hydraulic drive to realize linear motion is simpler than using mechanical drive. KEY WORDS: Hydraulic pressure; Hydraulic pressure jar , hydraulic pressure fuel tank; 毕业设计III目 录前 言 .1第 1 章 液压传动概述 .21.1 什么是液压传动 .21.2 液压传动系统及其组成 .21.3 液压传动的特点 .31.4 液压传动技术的发展状况 .3第 2 章 液压系统的设计 .52.1 液压系统的设计要求 .52.1.1 液压系统的工况分析 .52.1.2 拟定液压系统原理图 .72.2 确定液压缸的主要参数 .92.2.1 液压主要尺寸的确定 .92.2.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 .122.2.3 液压阀的选择 .152.2.4 确定管道尺寸 .162.2.5 液压油箱容积的确定 .162.3 液压系统的验算 .172.3.1 压力损失的验算 .172.3.2 系统温升的计算 .19第 3 章 液压缸的设计 .213.1 液压缸主要尺寸的确定 .213.1.1 液压缸壁厚和外径的计算 .213.1.2 液压缸工作行程的确定 .223.1.3 最小导向长度的确定 .223.1.4 缸体长度的确定 .233.2 液压缸的结构设计 .243.2.1 缸体与缸盖组件 .243.2.2 活塞杆与活塞组件 .26毕业设计IV3.1.3 活塞杆导向部分的结构 .26结 论 .30谢 辞 .32参考文献 .33外文资料翻译 .34毕业设计1前 言液压传动是在流体力学、工程力学和机械制造技术的基础上发展起来的一门应用技术。 近二十年来液压传动与操作在机械上的应用获得了迅速发展。普及这方面的知识，对机械的使用来说是十分重要的。一些国家生产了较稳定的液压元件设备的年增长率远远大于其它设备的年增长率，其原因是由于液压传动在许多领域是机械传动无法取代的。液压传动能实现低速大吨位运动；采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分均匀稳定；使用伺服、仿形、调速等机构可使执行元件的运动精度达到很高，可以微米计；液压系统各部分间是用管道连接的，其布局安装有很大的灵活性，而其体积重量比却比机械传动小得多，因此能够成用其它方法难以组成的复杂系统；液压传动可以用很小的功率控制速度、方向；液压元件体积小、重量轻，标准化程度高，便于集中大批量生产。由于采用集成、叠加、插装技术，使装配容易，造价低，比起机械传动来，它是一种最经济的选择。近年来微电子技术应用到工程机械中，实现了智能化和自动化，静液压传动装置替代了传统的液压便矩齿轮箱传动，使传统技术有了新的发展。总之，液压技术在各行业中得到了广泛的发展和应用。为适合液压技术的发展，设计完成了这篇论文。本论文采用液压技术，运用了大学三年所学的综合知识，结合即便从事这项工作的实际，设计了挖掘机的液压系统。由于自己的实践水平有限，设计过程难免出现纰漏，敬请各位评委老师不吝赐教，提出宝贵的意见。以便可以改正，并能找到目标和方向。毕业设计2第 1 章 液压传动概述1.1 什么是液压传动液压传动是以研究有压流体为传动介质来实现各种机械的传动和控制的学科。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，主要利用流体的压力能来进行能量传递和控制的传动方式，它实现传动和控制的方法是利用各种元件组成具有所需功能的基本回路，在有若干基本回路有机组合成传递的控制系统，从而实现能量的转换、传递和控制。因此，了解穿传动介质的基本物理特性及力学特性，研究各类元件的结构、工作原理和性能，以及各种回路的性能和特点，并在此基础上形成对传动及控制系统的分析、设计和使用，这就是本学科研究的对象。液压传动所用的介质是液体（主要是矿物油） 。液压传递动力大（液体工作压力高） ，运动平稳，但液体粘性较大，流动过程阻力损失大因而不宜做远距离的传动和控制。综上所述，可归纳出液压传动的基本特征是：以液压为工作介质，依靠处于密封工作容积内的液体压力能来传递力量；压力的高低取决于负载；负载速度的传递是按容积变化相等的原则进行的，速度的大小取决于流量；压力和流量是液压传动中最基本、最重要的两个参数1.2 液压传动系统及其组成液压系统是为了完成某种工作任务而由各具特定功能的液压元件组成的整体。任何一个液压系统总是由以下四部分组成：动力元件 液压泵。其功能是将原动机输出的机械能转换成油压的压力能，作为系统的能源。执行元件 液压缸、液压马达（又称液动机） 。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或旋转运动。控制元件 压力、流量和方向控制阀等液压阀类。它们的作用是控制和调节系统中液体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩） 、运动速度和运动方向。毕业设计3辅助元件 保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或贮气罐、过滤器和指示仪表1.3 液压传动的特点液压传动与其他传动形式相比有如下主要优点：易于实现小型大功率传递，即较小的重量和尺寸的液压件可传递较大的功率。例如，液压马达和同功率的电机相比其外型尺寸仅为后者的 12%13%，重量为后者的 10%20%。易获得很大的输出力或力矩；可在大范围内实现无级调速，且调节方便。调速范围一般可达 100：1，甚至高达 2000：1。操纵控制方便，与电子技术结合更易于实现各种自动控制和云距离操纵。由于体积小、重量轻，因而惯性小，响应速度快，启动、制动和换向迅速。如一个中等功率的电动机起动需要几秒钟，而液压马达只需 0.1s。执行元件的多样性（如液压缸、液压马达等）和各元件之间仅靠管路连接。使得机器的结构简化，布置灵活方便。易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作介质，自润性好。液压元件易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。液压传动与其他传动相比尚存在下述缺点：液压传动系统中存在的泄漏和油液的压缩性，影响了传动的准确性，不易在温度变化较大的场合工作。由于油液粘度随温度变化，容易引起工作性能的变化，所以液压传动不宜在温度变化范围较大的场合工作。由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不高。1.4 液压传动技术的发展状况液压传动的应用始于 18 世纪末，从 1795 年英国制成第一台水压机起至今已有 200 年的历史。19 世纪末，德国制造了液压龙门刨床，美国制造了液压六角车床及液压磨床。但当时尚无成熟的液压元件，液压技术未能得到普遍应用。随着生产力的发展，20 世纪 30 年代一些国家生产了较稳定的液压元件，并普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，毕业设计4出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线，从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。特别是 20 世纪 60 年代以来，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展，并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高速、高压、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，最初只应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。尽管如此，我国的液压元件与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类上、在规格上仍存在着较大的差距。我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，大力开展产品国产化工作。我国的液压技术在 21 世纪必将获得更快的发展。毕业设计5第 2 章 液压系统的设计2.1 液压系统的设计要求现设计一台钻镗两用组合机床，要求液压系统完成的工作循环是：快速前进第一次工作进给第二次工作进给死挡块停留快退原位停止。运动部件的重力为 25000，快进、快退速度为 5m/min,工进速度为 1001200min,最大行程为 360mm,其中工进行程为 180mm,最大切削力为 18000，采用平面导轨，夹紧缸的行程为 20mm,夹紧力为 30000N。启动换向时间为 1s。2.1.1 液压系统的工况分析首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图 2-1 所示。然后计算各阶段的负载并绘制负载图。图 2-1 速度循环图液压缸所受外负载 F 包括三种类型，即毕业设计6（2-1）wfaF工作载荷，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在wF本例中 为 18000N运动部件速度变化时的惯性负载a导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于f平导