[畢業(yè)設計精品]銑床液壓系統設計

1、本科畢業(yè)設計（論文） 1 目錄目 錄1、設計題目12、工況分析12.1 負載分析22.2 運動分析23、確定液壓缸參數33.1 初選液壓缸的工作壓力 33.2 確定液壓缸尺寸33.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率計算值 43.4 繪制液壓缸工況圖 44、擬定液壓系統圖 6 4.1 選擇液壓回路 6 4.1.1 調速回路 6 4.1.2 換向回路和卸荷回路 6 4.1.3 快速運動回路64.1.4 壓力控制回路7 4.2 液壓系統合成 85、選擇液壓元件 85.1 選擇液壓泵和驅動電機 85.2 選擇控制元件95.3 選用輔助元件 106、液壓系統性能驗算106.1 回路中壓力損失

2、106.1.1 工進時壓力損失106.1.2 快退時壓力損失116.2 確定液壓泵工作壓力126.3 液壓系統的效率 126.4 液壓系統的發(fā)熱溫升驗算13 參考文獻14附錄 （液壓系統圖） （液壓油缸圖）18本科畢業(yè)設計（論文） 1 設計題目1 設計題目1.1設計題目設計一臺專用銑床，銑頭驅動電機的功率為7.0千瓦，銑刀直徑為120mm，轉速350轉/分，如工作臺質量為480公斤，工件和夾具的質量為150公斤，工作臺的行程為400mm，工進行程為100mm，快進快退速度為4.5米/分，工進速度為601000毫米/分，其往復運動的加速（減速）時間為0.05秒，工作臺用平導軌靜摩擦系數，動摩擦系

3、數，試設計該機床的液壓系統。2 工況分析2.1負載分析根據給定條件，先計算工作臺運動中慣性力，工作臺與導軌的動摩擦阻力和靜摩擦阻力（n） (2-1)(n) (2-2)(n) (2-3)其中，(n)(n)(n)由銑頭的驅動電機功率可以求得銑削最大負載阻力： (2-4)其中所以，同時考慮到液壓缸密封裝置的摩擦阻力（取液壓缸的機械效率），工作臺的液壓缸在各工況階段的負載值列于表2-1中，負載循環(huán)圖如圖2-1所示。本科畢業(yè)設計（論文） 2 工況分析表2-1 各階段負載值工況負載計算公式液壓缸負載f(n)液壓缸推力（n）起動12601400加速15931770快進630700工進38154239反向起動

4、12601400反向加速15931700快退630700 圖2-1負載循環(huán)圖2.2運動分析根據給定條件，快進、快退速度為0.075m/s，其行程分別為300mm和400mm，工進速度為601000m/s（即0.0010.0167m/s），工進行程100mm，繪出速度循環(huán)圖如圖2-2所示。本科畢業(yè)設計（論文） 3 確定液壓缸的參數 圖2-2 速度循環(huán)圖3 確定液壓缸的參數3.1初選液壓缸的工作壓力根據液壓缸推力為4239n（表2-1）,按表11-2（書）的推薦值，初選工作壓力為pa.3.2 確定液壓缸尺寸由于銑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

5、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，背壓力值一般為pa,選取背壓pa。根據,可求出液壓缸大腔面積為 (3-1) (3-2)根據gb2348-80圓整成就近的標準值，得d=90mm，液壓缸活塞桿直徑，根據gb2348-80就近圓整成標準值d=63mm，于是液壓缸實際有效工作面積為 (3-3) (3-4)3.3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值（見表3-1）工況(n)液壓缸papan(w)快進（差動）起動140009.70.225164.3加速1770510.9恒速70057.3工進4239611

6、.070.0060.16.6110.7快退起動114000.225276.8加速1770515.9減速700512.33.4繪制液壓缸工況圖根據表3-1計算結果，分別繪制p-l、q-l和n-l圖，如圖3-1所示 p-l圖q-l圖n-l圖圖3-1 -l、q-l和n-l圖本科畢業(yè)設計（論文） 4 擬定液壓系統圖4 擬定液壓系統圖4.1選擇液壓系統圖4.1.1調速回路由工況圖3-1可知，該銑床液壓系統功率小，因此選用節(jié)流調速方式，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故可選用進口節(jié)流調速回路。為防止孔鉆通時負載突然消失引起運動部件前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統選用節(jié)流調速方式，系統必

7、然為開式循環(huán)系統。考慮到銑削加工中有順銑和逆銑兩種工況，宜采用調速閥來保證速度穩(wěn)定，并將調速閥裝在液壓缸回油路上起阻力作用，使工作臺低速運動時比較平穩(wěn)，如圖4-1(a)和4-1（a）所示,由于本系統滑臺由快進轉為工進時，速度變化不大，為減少速度換接時的液壓沖擊，從節(jié)約成本考慮，選用如圖4-1(a)所示的調速回路。 (a) (a)圖4-1 調速回路4.1.2 換向回路和卸荷回路銑床工作臺采用單活塞桿液壓缸驅動。由工況圖可知，系統壓力和流量都不大，同時考慮工作臺工作一個循環(huán)后裝夾具時間比較長，為方便工作臺的手動，選用三位四通u型電磁換向閥，并由電氣行程開關配合實現自動換向，如圖4-2b所示4.1.

8、3 快速運動回路為實現工作臺快速進給，選用二位三通電磁換向閥構成液壓缸的差動連接。這種差動連接的快速運動回路，結構簡單，也比較經濟，如圖4-2a所示。在圖4-2a-b中結構復雜不利于控制，所以選擇4-2a所示的回路，一起同4-2b組成的快速、換向回路，同樣可以實現差動連接。同時驗算回路的壓力損失比較簡便，所以不選用圖4-2a-b所示的回路。 (a) (b) (a-b)圖4-2 快速和換向回路4.1.4 壓力控制回路由于液壓系統流量很小，銑床工作臺工作進給時，采用回油路節(jié)流調速，故選用定量泵供油比較、經濟，如圖4-1a所示.調壓回路采用先導式溢流閥維持液壓泵出口壓力恒定。當換裝工件時，工作臺停止

9、運動，液壓泵卸荷回路采用小型二位三通電磁閥控制先導型溢流閥，實現液壓泵的卸荷。而從提高系統效率、節(jié)省能量角度來看，選用雙聯葉片泵油源顯然是不合理的，如圖4-3b所示，其結構復雜，控制也復雜，所以不適宜選用此方案。 (a) (b)圖4-3 壓力控制回路本科畢業(yè)設計（論文） 5 選擇液壓元件4.2 液壓系統合成根據以上選擇的液壓基本回路，合成為圖4-2所示的定量泵-回油路節(jié)流調速液壓系統圖。 圖4-2 液壓系統合成5 選擇液壓元件5.1 選擇液壓泵和驅動電機取液壓系統的泄漏系數k=1.1則液壓泵的最大流量，即=14.88l/min。根據擬定的液壓系統是采用回油路節(jié)流調速，進油路壓力損失選取，故液壓

10、泵工作壓力為： 。 (5-1)考慮到系統動態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為：. (5-2)根據、和已選定的單向定量泵型式，查手冊書（二）選用型定量葉片泵。該泵額定排量為16ml/r,額定轉速960r/min，其額定流量為，由工況圖知，最大功率在快退階段，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750w的電動機。5.2 選擇控制元件根據系統最大工作壓力和通過控制元件的最大流量，選用各類閥的規(guī)格見表5-1.表5-1 選用各類閥的規(guī)序號控制元件名稱型號規(guī)格技術數據實際流量額定流量時壓力損失1溢流閥y1-25b卸荷壓力2三位四通電磁換向閥34d

11、-25b23單向調速閥q1-25b反向時2最小壓差54二位三通電磁換向閥23d-25b15單向閥1-25b1.5本科畢業(yè)設計（論文） 6 液壓系統性能驗算5.3 選用輔助元件濾油器：液壓泵吸油口需裝粗濾油器，選用xu-16100j線隙式100進口濾油器，流量q=16l/min=0.267.油箱容量：由下式計算有效容積v，取系數k=6，q=12l/min,則有 (5-4)根據書（二）標準，可取油箱的容積v=75l，油箱見附圖1，管道尺寸由選定的標準元件連接口尺寸確定。6 液壓系統性能驗算6.1 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。管道直徑按選定元件的

12、接口尺寸確定，即d=12mm,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，在此設計中主要驗算工進和快退工況時的壓力損失。6.1.1 工進時壓力損失進油管路壓力損失：首先判別進油管液流狀態(tài)，由于雷諾數 (6-1)故為層流。管路沿層壓力損失： (6-2)取管道局部損失油液流經單向閥和三位四通換向閥的壓力損失按下面公式計算，有關數據見表5-1 （pa） (6-3)工進時進油路總壓力損失：(pa) (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)回油路中油液流經二位三通換向閥、

13、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 (6-10)6.1.2 快退時壓力損失快退時進油路和回油路中經檢查都是層流，進油路壓力損失為： (6-11)進油路中油液流經單向閥、三位四通換向閥、單向調速閥（反向時）以及二位三通換向閥時壓力損失計算方法同前 (6-12)快退時進油路總壓力損失： (6-13)快退時回油路中壓力損失：由于,則有 (6-14) 回油路總壓力損失： (6-15)將回油路中的壓力損失折算到進油路上去，可得到快推時回油路中的整個壓力損失： (6-16)這

14、個數值比原來估計的數值大，因此系統中元件規(guī)格和管道直徑不宜再減小。6.2 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 (6-18)快退時，負載壓力： (6-19)液壓泵的工作壓力： (6-20)根據，則溢流閥調整壓力取。6.3 液壓系統的效率由于在整個工作循環(huán)中，工進占用時間最長，因此，系統的效率可以用工進時的情況來計算。工進速度為，則液壓缸的輸出功率為 (6-21)液壓泵的輸出功率： (6-22)工進時液壓回路效率： (6-23)液壓系統效率,取液壓泵效率，液壓缸效率取，于是(6-24)6.4 液壓系統的發(fā)熱溫升驗算液壓系統總發(fā)熱功率計算液壓泵輸入功率： (6-25)液壓缸有效功率： (6-26)系統總發(fā)熱功率：或 (6-27)油箱散熱面積： (6-28)油液溫升：，取，則（） (6-29)溫升沒有超出允許范圍的范圍，液壓系統中