3917.成型加工的液壓專用銑床液壓系統(tǒng) 銑床液壓設計.DOC

1、湖南工業(yè)大學液壓課程設計。液壓課程設計 成型加工的液壓專用銑床液壓系統(tǒng) 起止日期： 2010 年 01月 5日 至 2010 年 01 月12日學 生 姓 名 班 級 機設084班 學 號 成 績 指 導 教 師（簽 字） 機械工程學院 年 月 日 4課程設計任務書1課程設計的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：液壓與氣壓傳動課程設計任務書（一）設計一臺成型加工的液壓專用銑床，要求機床工作臺上一次可安裝兩只工件，并能同時加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夾緊及工作臺進給由液壓系統(tǒng)完成。1) 機床的工作循環(huán)為：手工上料 工件自動夾緊 工作臺快進 銑削進給(工進) 工作臺快退

2、夾具松開 手動卸料。2) 機床的工作參數(shù)如下：參數(shù)一運動部件總重力g=25000n切削力fw=18000n快進行程l1=300mm工進行程l2=80mm快進、快退速度v1=v3=5m/min工進速度v2=100600mm/min啟動時間t=0.5s夾緊力fj=30000n行程lj=15mm夾緊時間tj=1s靜摩擦系數(shù)fs=0.2動摩擦系數(shù)fd=0.1 3）機床自動化要求：要求系統(tǒng)采用電液結合，實現(xiàn)自動循環(huán)，速度換接無沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負荷。4）完成：按機床要求設計液壓系統(tǒng)，繪出液壓系統(tǒng)圖。確定滑臺液壓缸的結構參數(shù)。計算系統(tǒng)各參數(shù)，列出電磁鐵動作順序表。選擇液壓元件型號，列出

3、元件明細表。驗算液壓系統(tǒng)性能。湖南工業(yè)大學課程設計說明書 課程名稱： 液壓與氣壓傳動 題目名稱： 成型加工的液壓專用銑床液壓系統(tǒng) 班 級：08 級 機械設計及其自動化 專業(yè) 084班姓 名： 高 云 學 號： 08405100415 指導教師： 高佑芳 評定成績：教師評語： 指導老師簽名： 2010 年 1月 15日成績評閱教師日期學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要摘 要目前，液壓系統(tǒng)被廣泛應用在機械、建筑、航空等領域中，成為一種新型的動力源。由于液壓元件的制造精度越來越高，再配合電信號的控制，使液壓系統(tǒng)在換向方面可以達到較高的頻率。不管是在重型機械和精密設備上都能滿足要求。液壓系統(tǒng)本身有較多的優(yōu)

4、點，比如：在同等的體積下，液壓裝置產生的動力更大；由于它的質量和慣性小、反映快，使液壓裝置工作比較平穩(wěn)；能夠實現(xiàn)無級調速，特別是在運動中進行調速；液壓裝置自身能實現(xiàn)過載保護；實現(xiàn)直線運動遠比機械傳動簡單。但是它液壓傳動對溫度的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度下工作。液壓系統(tǒng)應用在機床上，實現(xiàn)對工作臺和夾緊工件的循環(huán)控制起著重要的作用。對銑削類組合機床，運用液壓來控制運動循環(huán)，結構簡單，所占空間小，而且能滿足較大的切削負載要求。關鍵詞：液壓系統(tǒng)，運用 湖南工業(yè)大學液壓課程設計目 錄摘要1 方案的確定1 2工況分析23液壓缸尺寸和所需流量34擬定液壓系統(tǒng)圖55選擇液壓元件的確定輔助裝置76油箱

5、的設計10137液壓系統(tǒng)的性能驗算11結論15參考文獻161 方案的確定1.1整體性分析要求此液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的工作循環(huán)是：手工上料 工件夾緊 工作快進 工作臺工進 工作臺快退 工件松開 手動下料。運動部件重25000n，工作臺快進、快退的速度5m/min，工進的速度100600mm/min，工進行程80mm。最大切削力18000n。夾緊缸行程15mm,夾緊力30000n。對于銑削專用機床的液壓系統(tǒng)而言，加工的零件需要精度高，定位準確。所以整個系統(tǒng)的設計要求定位精度高，換向速度快。在設計閥的時候，考慮這些方面變的尤其重要，要考慮到工作在最低速度時調速閥的最小調節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應該比

6、要求的工作行程大點，包括工作行程、最大行程和夾緊缸行程，主要是考慮到在安全方面和實際運用中。在壓力方面也要考慮到滿足最大負載要求。而且在液壓系統(tǒng)能滿足要求的前提下，使液壓系統(tǒng)的成本較低。1.2 擬定方案方案一 液壓系統(tǒng)中工作臺的執(zhí)行元件為伸縮缸，工件的夾緊用單桿活塞缸；工作臺采用節(jié)流閥實現(xiàn)出油口節(jié)流調速，用行程閥實現(xiàn)工作臺從快進到工進的轉換，在工進回路上串接個背壓閥；為了防止工件在加工過程中松動，在夾緊進油路上串接個單向閥；工作臺的進、退采用電磁換向閥；夾緊缸的夾緊與放松用電磁閥控制。方案二 液壓系統(tǒng)中工作臺的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，工件的夾緊也采用單桿活塞缸；工作臺采用調速閥實現(xiàn)進油口節(jié)流調速

7、，采用壓力繼電器實現(xiàn)工作臺從快進到工進的轉換，工進時，為了避免前沖現(xiàn)象，在回路上串接個調速閥作為背壓；用中位為o型三位四通換向閥，避免工件在加工過程中松動；工作臺的進、退換向采用電磁換向閥，工作臺快進時，采用差動連接；夾緊缸的夾緊與放松用電磁閥控制。1.3比較方案并確定方案單桿活塞缸比伸縮缸結構簡單，價格便宜，易維護，而且也能滿足要求；調速閥的性能比節(jié)流閥穩(wěn)定，調速較好，用于負載變化大而運動要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中；采用出油口調速回路中油液通過節(jié)流閥產生的熱量直接排回油箱散熱。 湖南工業(yè)大學液壓課程設計綜上比較選擇方案二較好。2 工況分析2.1運動參數(shù)分析首先根據(jù)主機要求畫出動作循環(huán)圖（圖一）?？爝M工

8、進快退放松夾緊圖一2.2動力參數(shù)分析計算各階段的負載 工作負載：由已知條件可知切削力慣性負載： 阻力負載：靜摩擦阻力 動摩擦阻力表1 液壓缸在各個工作階段的負載值其中=0.95工況負載組成負載值（n）推力（n）夾緊31579快 進起動50005264加速2925.173080快進25002632工進工進2050021579快退25002632湖南工業(yè)大學液壓課程設計2.3負載圖和速度圖的繪制負載圖與速度圖按上面的數(shù)值繪制，如圖2所示。圖23 液壓缸尺寸和所需流量3.1液壓缸尺寸計算3.1.1工作壓力的確定：工作壓力可根據(jù)負載和主機類型確定，由（書）表8-1得出：3.1.2計算液壓缸尺寸：由于銑

9、床工作臺快進和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使,快進時采用差動連接，因管路中有壓力損失，快進時回油路壓力損失取pa，快退時回油路壓力損失亦取pa。工進時，為使運動平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值參照表8-2一般為pa,選取背壓pa。根據(jù),可求出液壓缸大腔面積為 (3-1) (3-2)根據(jù)gb2348-80圓整成就近的標準值，得d=100mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù)gb/t2348-93就近圓整成標準值d=70mm。3.1.3缸徑、桿徑取標準值后的有效工作面積：無桿腔有效面積 活塞桿面積 有桿腔有效面積 3.2確定液壓缸所需流量 =39.25l/min =19.24l/m

10、in =0.785l/min 3.3夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量確定3.3.1確定夾緊缸的工作壓力：根據(jù)最大夾緊力通過類比同類機床，取p=1.8mpa計算夾緊缸有效面積、缸徑和桿徑：夾緊缸面積 夾緊缸直徑 取標準值活塞桿直徑，一般取。湖南工業(yè)大學液壓課程設計符合標準值=80mm3.3.2計算夾緊缸的流量：液壓缸回油路上有背壓p2 ，保證速度平穩(wěn)。根據(jù)現(xiàn)代機械設備設計手冊中推薦值，取p2=0.8mpa，快進時液壓缸雖做差動連接，但油管中有壓降，取=0.5mpa?？焱藭r油腔中有背壓，這時可取=0.6mpa根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)，可估算液壓缸在各個工作段中的壓力、流量和功率，如下表所示： 表2工況推力

11、f/n回油腔壓力 進油腔壓力輸入流量輸入功率計算式夾緊3157901.80.250.45快進啟動526401.81 加速30801.27恒速26321.1582023.16工進215790.62.990.80.2392快退啟動526401.31加速30800.50.958恒速26320.50.6292015.284 擬定液壓系統(tǒng)圖4.1確定執(zhí)行元件類型：4.1.1工作缸：根據(jù)銑床特點和要求，所以選用無桿腔面積等于兩倍的有桿腔面積的差動液壓缸。4.1.2夾緊缸：由于結構上的原因和為了有較大的有效工作面積，也采用單桿活塞液壓缸。4.2換向方式確定為了便于組成差動連接，應采用兩位三通電液換向閥與壓力

12、繼電器配合。三位四通換向閥的中位機能的選擇對保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，為了滿足本專機工作位置的調整方便性和采用液壓夾緊的具體情況，決定采用“o”型中位機能。4.3調速方式的選擇在銑床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調速閥。根據(jù)銑削類專機工作時對低速性能和速度負載特性都有一定的要求，因此決定采用調速閥進行調整。為了便于實現(xiàn)壓力控制，采用回油節(jié)流調速，同時為了滿足低速進給時平穩(wěn)性，以及避免出現(xiàn)前沖現(xiàn)象。4.7夾緊回路的確定夾緊缸不用中間停留，故采用二位閥控制即可，這里采用三位四通電磁換向閥。為了實現(xiàn)夾緊后才能讓工作臺快進的順序動作，和保證進給系統(tǒng)工作時夾緊系統(tǒng)壓力始終不低于最小夾緊壓

13、力，所以在夾緊回路上安裝個壓力繼電器實現(xiàn)順序控制。當壓力繼電器動作時，工作臺進給。根據(jù)上述分析，畫出液壓系統(tǒng)草圖，如下圖所示：湖南工業(yè)大學液壓課程設計5 選擇液壓元件和確定輔助裝置5.1選擇液壓泵取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)k=1.1則液壓泵的最大流量，即=22l/min。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調速，進油路壓力損失選取，故液壓泵工作壓力為： 。 (5-1)考慮到系統(tǒng)動態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為： (5-2)根據(jù)、和已選定的單向定量泵型式，查手冊液壓傳動與控制手冊選用yb-25型定量葉片泵。該泵額定排量為25ml/r,額定轉速960r/min。5.2電動機的選擇 最大功率在快進

14、階段，如果取液壓泵的效率為為0.75，驅動液壓泵最大輸入功率為：（w） (5-3)查電工手冊選取2.2kw的電動機。5.3選擇閥類元件各類閥可通過最大流量和實際工作壓力選擇，閥的規(guī)格如下表所示：表3序號元件名稱額定流量l/min額定壓力mpa額定壓降mpa型號、規(guī)格1油箱2過濾器63160.02xu-63x80-j3定量泵244溢流閥 6316yf3-ea10b5三位四通電磁換向256.3 34d-25bop6調速閥0.05506.3qi10b7兩位三通電磁閥256.323d-25b8進給液壓缸 9壓力繼電器dp1-6310夾緊液壓缸11壓力繼電器 dp1-6312三位四通電磁閥256.334

15、d-25bop13壓力繼電器dp1-6314兩位兩通63160.32we10o105.4確定油管尺寸湖南工業(yè)大學液壓課程設計5.4.1油管內徑的確定由前面所得各數(shù)據(jù)，按照書中推薦的油液在壓油管中的流速取v=3m/s,可得與液壓缸相連管道的最大內徑可按下式計算：按22l/min計算：v取3m/s =13mm取標準值d=15mm的鋼管6 油箱的設計油箱容量的確定中壓系統(tǒng)中，油箱有效容積可按泵每分鐘內公稱流量的57倍來確定，即油箱的容積v=（57 查機械設計手冊得油箱的標準值為155l。 7 液壓系統(tǒng)性能的驗算 回路中壓力損失回路壓力損失計算應在管道布置圖完成后進行，必須知道管道的長度和直徑。管道直

16、徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=15mm,長度在管道布置圖未完成前暫按進油管、回油管均為l=2m估算。油液運動粘度取，在此設計工進壓力損失最大。7.1.1工進時壓力損失 工進時管路中的流量僅為0.8l/min，因此流速很小，所以沿程損和局部壓力損失都非常小，可以忽略不計。這時進油路僅考慮單向調速的壓力 ，進油流量q1=19.24l/min=7.1.2 快退時壓力損失快退時進油路的壓力損失：首先判別雷諾數(shù) (6-1)故為層流。同理判斷回油路亦為層流。 q=19.24l/min=在進油路上流速為管路沿層壓力損失： (6-2)在回油路上，流速為進油路上的一半即v=3.62m/s，則壓力損失為取管道局部損失油液流經三位四通換向閥的壓力損失按下面公式計算 (6-3)工進時進油路總壓力損失： (6-4)工進時回油路壓力損失：因回油管路流量為 (6-5) 液流狀態(tài)經判斷為層流，于是沿程壓力損失： (6-6)局部壓力損失： (6-7)回油路中油液流經調速閥和三位四通換向閥時的壓力損失計算方法同上，即 (6-8)工進時回油路總壓力損失 (6-9)將回油路中壓力損失折算到進油路上，就可求出工進時回路中整個壓力損失 7.2 確定液壓泵工作壓力 工進時，負載壓力 (6-17) 液壓泵工作壓力 (6-1