2022年控制数控车床液压卡盘夹紧与松开的液压站的设计 .pdf
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1、济源职业技术学院毕业设计权设计任务书设计题目:控制数控车床液压卡盘夹紧与松开地液压站设计题目控制数控车床液压卡盘夹紧与松开地液压站设计系别机电工程系专业机电一体化班级机电 1102班姓名学号指导教师日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 30 页设计要求:设计进度要求:第一周:学习毕业设计有关文件,学校下达任务书请教辅导老师确定课题.在图书馆,网上了解设计地相关要求技巧翻阅各类课题或本专业相关地外文资料第二周:阅读文献,收集资料,实验室现场考察参观,设计计算,完成论文(设计 )初稿,并交给指导教师审阅第三周:根据指导教师提出
2、地修改意见对论文(设计 )进行修改,完成论文地最终定稿,交指导教师和评阅教师评阅,并准备论文 (设计 )答辩指导教师(签名):摘要对于平时我们地实习,总是用手动扳手来夹紧工件,在该过程中对零件地定位仅仅是靠三抓卡盘地字定心功能,当工件外表面不是纯粹地圆柱形时,所夹紧地零件地轴心线不在定位轴心线上,且有很大地偏差,而产生甩动,而且在夹紧地过程中还费时费力,而如果我们不管卡盘,用两只手来抓着工件,是卡盘自动夹紧,这样起夹紧零件地轴心线跟定位轴心基本是同一条直线了,本设计就专门为解决这一问题而做出了一下措施,采用液压站控制液压卡盘地夹紧与松开.关键词:液压元件;液压站地结构;液压站地常见故障及维修精
3、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 30 页目录摘要 . 3第一章液压站概述. 61.1 液压系统概述.61.2 液压站 . .61.3 液压站地工作原理:.7第二章液压站设计地目地和意义.7第三章 液压站设计地内容步骤与注意事项.1031 液压元件地选用.1132 泵和驱动电机地选择:.1333 滤油器.1634 液压泵与电动机地连接.1835 油箱地选用.193.6 压力控制阀及其作用.213.7 实现夹紧松开地过程.22第四章 液压站结构形式.22精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
4、 - - - -第 3 页,共 30 页4.1 液压控制装置集成方式地选择.224.2 液压动力源装置地结构选择.254.3 按照泵装置分为.264.4 按油箱形式分为.274.5 根据常用液压缸地结构形式.27第五章液压站结构设计.28第六章 液压系统常见故障诊断与排除.296.1 简易故障诊断法.306.2 液压系统原理图分析法.306.3 其它分析法 .30总结 .31致谢 .32参考文献 .33精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 30 页第一章液压站概述1.1 液压系统概述液压系统主要有以下几部分组成:(1)能源装置
5、把机械能转换成流体压力能地装置,一般最常见地是液压泵或空气压缩机 .(2)执行装置把流体地压力能转换成机械能地装置,一般指做直线运动地液压缸、做回转运动地液压马达等.(3)控制调节装置对液压系统图中流体地压力、流量和流动方向进行控制和调节地装置 .如溢流阀、节流阀、换向阀等.( 4)辅助装置指除以上三种以外地其他装置,如邮箱、过滤器、分水过滤器、油雾器、蓄能器等,它们对保证液压系统可靠和稳定地工作起重大作用.(5)传动介质传动能量地流体,即液压油或压缩空气.1.2 液压站液压站又称液压泵站,是独立地液压装置,它按驱动装置(主机 )要求供油,并控制油流地方向、压力和流量,它适用于主机与液压装置可
6、分离地各种液压机械下.使用者只需将液压站与主机上地执行机构(油缸和油马达 )用油管相连,液压机械即可实现各种规定地动作、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 .各部件功用如下:泵装置上装有电机和油泵,它是液压站地动力源,将机械能转化为液压油地动力能 . 集成块是由液压阀及通道体组合而成. 它对液压油实行方向、压力、流量调节 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 30 页阀组合是板式阀装在立板上,板后管连接,与集成块功能相同. 油 箱是钢板焊地半封闭容器,上还装有滤油网、空气滤清器等,它用来储油
7、、油地冷却及过滤. 电器盒分两种形式 . 一种是外接引线地端子板;一种是配置了全套控制电路 . 1.3 液压站地工作原理:电机带动油泵旋转,泵从油泵中吸油后打油,将机械能转化为液压油地压力能,液压油通过集成块(或阀组合)液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械地油缸或油马达中,从而控制了液动机方向地变换、力量地大小及速度地快慢,推动各种液压机械做功.第二章 液压站设计地目地和意义设计数控车床液压卡盘地夹紧与松开是学习完液压与气压传动课程理论教案以后进行地重要实践环节,本课程地学习目地在于使学生综合运用液压与气压传动课程及其他选修课程地理论知识和生产实际知识,进行液压传动地设计
8、实践,是理论知识和生产实际知识紧密结合起来,从而使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展.并运用所学专业技术理论知识设计优化地液压系统、并运用有关国家标准、设计手册等技术资料选取满足系统基本性能要求地液压元件.通过设计实际训练,是自己提高液压系统地设计能力,为解决以后工程问题打下良好地基础.液压传动课程设计是一项全面地设计训练,它不仅可以巩固所学地理论知识,也可以为以后地设计工作打好基础.在设计过程中必须严肃认真,刻苦专研,一丝不苟,精益求精.本设计是用来控制液压卡盘地夹紧与松开,设计中需要明确所要控制地对象地性能.液压站设计中所需地液压缸地规格选用P23 125x35 如下图:精选学习资料 -
9、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 30 页规格活 塞 有效 面 积平 房 厘活 塞 行程最 大 使用 压 力MPa 极 限 转速 r/min 最 大 推拉力 KN 推荐动力卡盘净重 kg 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 30 页M P23100X26 66 20 3.5 5000 20 K52460 ,k55160 13 P23125X35 103 25 3.5 4000 32 K52,k55( 160 ,200)16 P23160X52 162 30 3.5 350
10、0 51 K52,k55( 200 ,250)30 P23200X65 261 30 3.5 3000 82 K52,k55( 250 ,315)42 液压缸性能参数规 格D 楔心套行程爪行程直径许 用推 拉力KN 最 大加 紧力KN 极 限转 速r/min 加紧范围撑紧范围推 荐气 缸P21 推 荐油 缸P23 净 重kg 160 17 9 15 30 3000 12-14(160)60( 30 ) -140(160)160 100 125 11.5 200 20 10 25 50 2500 16-180(200)75( 36 ) -180(200)160 125 160 19.5 250
11、25 13 35 75 2000 25-230(250)96( 45 ) -230(250)200 160 200 30.4 315 25 13 48 100 1500 40-280(315)110( 60)-280(315)250 200 50 400 30 16 58 120 1000 40-370(400)150(60)-370(400) - 200 - 540 30 16 100 220 700 ( 120) -(540)(140)-(540) - 300 - 630 30 16 130 289 500 50-630 70-630 - 300 - 液压卡盘性能参数K52 楔式通孔动力卡
12、盘选用地是D200 地其尺寸最大长度是H=137液压卡盘选用K52 D200 地液压卡盘 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 30 页第三章 液压站设计地内容步骤与注意事项液压站原理图1 油箱 2 变量泵 3 可调式减压阀 4 溢流阀 5 压力继电器 6 压力表 7 三位四通换向阀 8 液压缸 9 单向阀 10 滤油器图中,油箱地容积1、泵 2 地功率下面通过计算可以得到,采用可调式减压阀3 地目地是为了通过压力表6地读数,来调节其大小,溢流阀4 起系统保压地作用,压力继电器5 地作用是防止液压缸压力过大时改变其运动方向,
13、三位四通换向阀7 地作用可以控制液压缸左右移动,断电地时候不会夹紧或松开,液压缸8是执行元件,单向阀9 地作用是防止回流,滤油器10 地作用是过滤系统中地杂质.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 30 页31 液压元件地选用各种泵地介绍(1)齿轮泵是液压系统中广泛采用地一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而外啮合齿轮泵应用最广.(2)叶片泵地结构较齿轮泵复杂,但其工作压力较高,且流量脉动小,工作平稳,噪声较小,寿命较长.所以它被广泛应用于机械制造中地专用机床、自动线等中低压液压系统
14、中,但其结构复杂,吸油特性不太好,对油液地污染也比较敏感.叶片泵根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数地不同可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵.(3)柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞帮两种代表性地结构形式;由于径向柱塞泵属于一种新型地技术含量比较高地高效泵,随着国产化地不断加快,径向柱塞泵必然会成为柱塞泵应用领域地重要组成部分;液压泵地选用:在设计液压系统时,应根据设备液压系统地工作情况和其所需要地压力、流量、工作稳定性等来确定液压泵地类型和具体规格.类型工程齿轮泵双 作 用 叶片泵限 压 式 变量叶片泵轴 向 柱 塞泵径 向 柱 塞泵螺杆泵工 作 压 力/MPa206.3 21720 3
15、510 2010转速/(r?min1 )300 7000500 4000500 2000600 6000700 18001000 18000容积效率0.7 0.950.8 0.950.8 0.90.9 0.980.85 0.950.75 0.95总效率0.6 0.850.75 0.850.7 0.850.85 0.950.75 0.920.7 0.85功 率 重 量比中中小大小中流 量 脉 动率大小中中中很小自吸特性好较差较差较差差好精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 30 页对 有 污 染地敏感性不敏感敏感敏感敏感敏感不
16、敏感噪声大小中中中很小寿命较短较长较短长长很小单 位 功 率造价最低中等较高高高较高应用范围机 床 、 工程 机 械 、农 机 、 矿机 、 起 重机机 床 、 注射 机 、 液压 机 、 起重 机 械 、工程机械机 床 、 注射机工程机械 、 锻 压机 械 、 矿山 机 械 、冶金机械 、 起 重运输机械、船舶 、 飞 机等机 床 、 液压 机 、 船舶机械精密机床 , 精 密机 械 , 食品、化工、石油 、 纺 织机械一般负载小、功率小地液压设备,可用齿轮泵或双作用式定量叶片泵;精度较高地中、小功率地也有设备,可用螺杆泵或双作用式定量叶片泵;负载较大并有快速和慢速工作行程地也有设备,可选用
17、限压式变量叶片泵;负载大、功率大地液压设备,可选用径向柱塞泵或轴向柱塞泵;机械设备辅助装置地液压系统,如送料、定位、夹紧、转位等装置地液压系统,可选用造价较低地齿轮泵. 定量泵地选用:(1)若系统采用节流调速回路,或通过改变原动机地转速调节流量,或系统对速度无调节要求,可选用定量泵或手动变量泵.此时手动变量泵不宜在小排量工况下工作,因小排量工况不仅效率低,而且工作不稳定.( 2)若系统要求高效节能,应选用变量泵恒变量泵适用于要求恒压源地系统,如液压伺服系统;限压式变量泵和恒功率变量泵适用于要求低压大流量、高压小流量地系统. 32 泵和驱动电机地选择:1)确定液压泵地工作压力液压泵地最大工作压力
18、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 30 页 Pp=P1+P =3.5+0.3=3.8MPa ( 1.1)式中 P1-执行元件地最大工作压力;P-液压泵出口到执行元件入口之间地压力损失.初算时按经验数据选取:管路简单、流速不大地取P=0.2 0.5MPa:管路复杂、流速较大地取P=0.51.5MPa.由上式可得出所选液压泵为中低压泵,综合考虑下来,在此设计中,选用双作用叶片泵来做为液压站地动力源.2)确定液压泵地流量Qp有以下三种情况多液压缸(液压马达)同时动作液压泵地流量要大于同时动作地几个液压缸(液压马达)所需地最大流
19、量,并要考虑到系统地漏损和液压泵磨损后容积效率地下降,即QpK (q )max (1.2)式中 K- 系统泄漏系数,一般取1.11.3;大流量取小值;小流量取大值;(q )max-同时动作地液压缸(液压马达)地最大总流量,从qt 图上查得;对于工作过程始终用节流调速地系统,在确定流量时,需加上溢流阀地最小溢流量,一般取 23L/min.采用差动液压缸回路时液压泵所需流量为QpK (A1-A2 ) max (1.3)式中 A1、A2 液压缸无杆腔、有杆腔地有效面积; max 活塞地最大移动速度.当系统使用蓄能器时液压泵流量按系统在一个循环周期中地平均流量选取,即z ViKQp - (1.4)精选
20、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 30 页 i=1 Ti式中 Vi- 液压缸(液压马达)在工作周期中地总耗油量; Ti- 机器地工作周期;Z-液压缸(液压马达)地个数.综上,由原理图得出该链接为差动链接,估算液压泵所需流量: Q=1.2x103cm 2x0.5m/min=6.18 L/min3)选择液压泵地规格按照系统中拟定地液压泵地形式,根据其最大工作压力和流量,参考产品样本就可选择液压泵地规格.按式( 1.1)确定地Pp 是系统地静态压力.系统工作过程中存在过渡过程中地动态压力,其最大值往往比静态压力要大很多.所以选取液
21、压泵地额定压力时应比系统最高压力大25%60%,使液压泵有一定地压力储备.高压系统地压力储备宜取小值,中、低压系统地压力储备应取大值;最高压力出现时间较短,压力储备可取小些;反之,压力储备应取大些.液压泵地流量按系统所需最大流量选取.在此选用额定压力P额=1.4xPp=1.4x3.8=5.32MPa4)确定驱动液压泵地功率工作循环中,液压泵地压力和流量比较恒定,即工况图 p t 、qt 曲线变化比较平稳时,则液压泵地驱动功率 PpQq Pp=-=3.8x6.18/0.8=29.355kW(1.5)p式中 Pp-液压泵地最大工作压力;Qq- 液压泵地流量;p-液压泵地总功率.液压泵地总效率即是液
22、压泵地容积效率与其机械效率之乘积.各类液压泵地总效率可参考表 1.1 中地数值估取,液压泵规格大取较大值;规格小取小值;变量泵一般取较小值.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 30 页液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.6 0.80.650.850.70.850.80.9表 1.1 液压泵地总效率33 滤油器液压油中往往含有颗粒状杂质,会造成液压元件相对运动表面地磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞,使系统工作可靠性大为降低.在系统中安装一定精度地滤油器,是保证液压系统正常工作地必要手段.滤油器地过滤精度是指滤芯能够滤除地
23、最小杂质颗粒地大小,以直径 d 作为公称尺寸表示,按精度可分为粗滤油器(d 100 )普通滤油器 (d10 ),精滤油器(d5 ),特精滤油器(d1 ).一般对滤油器地基本要求是:(1)能满足液压系统对过滤精度要求,即能阻挡一定尺寸地杂质进入系统 . (2)滤芯应有足够强度,不会因压力而损坏. (3)通流能力大,压力损失小. (4)易于清洗或更换滤芯.滤油器地类型特点:(1)网式滤油器网式滤油器,其滤芯以铜网为过滤材料,在周围开有很多孔地塑料或金属筒形骨架上,包着一层或两层铜丝网,其过滤精度取决于铜网层数和网孔地大小.这种滤油器结构简单,通流能力大,清洗方便,但过滤精度低,一般用于液压泵地吸油
24、口. (2)线隙式滤油器线隙式滤油器,用钢线或铝线密绕在筒形骨架地外部来组成滤芯,依靠铜丝间地微小间隙滤除混入液体中地杂质.其结构简单,通流能力大,过滤精度比网式滤油器高,但不易清洗,多为回油滤油器. (3)纸质滤油器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 30 页纸质滤油器,其滤芯为平纹或波纹地酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成地纸芯,将纸芯围绕在带孔地镀锡铁做成地骨架上,以增大强度.为增加过滤面积,纸芯一般做成折叠形.其过滤精度较高,一般用于油液地精过滤,但堵塞后无法清洗,须经常更换滤芯. (4)烧结式滤油器烧结式滤油器,其滤芯用
25、金属粉末烧结而成,利用颗粒间地微孔来挡住油液中地杂质通过 .其滤芯能承受高压,抗腐蚀性好,过滤精度高,适用于要求精滤地高压、高温液压系统.滤油器地安装(1)泵入口地吸油粗滤器用来保护泵,使其不致吸入较大地机械杂质,根据泵地要求,可用粗地或普通精度地滤油器,为了不影响泵地吸油性能,防止发生气穴现象,滤油器地过滤能力应为泵流量地两倍以上,压力损失不得超过0.010.035MPa. (2)泵出口油路上地高压滤油器这种安装主要用来滤除进入液压系统地污染杂质,一般采用过滤精度1015mm 地滤油器.它应能承受油路上地工作压力和冲击压力,其压力降应小于0.35MPa,并应有安全阀或堵塞状态发讯装置,以防泵
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