銑床液壓系統(tǒng)設計

1、四川師范大學工學院設計說明書液壓傳動課程設計專用銑床液壓系統(tǒng)設計學生劉暢院系工學院專業(yè)學號2008180220指導教師隆泗答辯日期目錄一、題目 (1)專用銑床動力滑臺的設計 (1)二、 液壓系統(tǒng)設計計算 (1)(一) 設計要求及工況分析 (1)1 、設計要求 (1)2、負載與運動分析 (1)(1) 工作負載 (1)(2) 摩擦負載 (1)(3) 慣性負載 (1)(4) 運動時間 (1)(二) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) (2)1 、初選液壓缸工作壓力 (3)2 、計算液壓缸主要尺寸 (3)(三) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 (5)1 、選擇基本回路 (5)(1) 選擇調(diào)速回路 (6)(2) 選擇油源形式 (

2、6)(3) 選擇快速運動和換向回路 (6)(4) 選擇速度換接回路 (6)(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 (6)2 、組成液壓系統(tǒng) (7)(四) 計算和選擇液壓元件 (8)1 、確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率 (9)(1) 計算液壓泵的最大工作壓力 (9)(2) 計算液壓泵的流量 (9)(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率 (9)三、 附錄與附圖附表 (10)四、 總結(jié) (14)五、 參考文獻 (15)2 負載與運動分析(1) 工作負載(2) 摩擦負載靜摩擦阻力FfsSG0.255001100N一、題目專用銑床動力滑臺液壓系統(tǒng)設計二、液壓系統(tǒng)設計計算(一) 、設計要求及工況分析1設計要求要求設計一專

3、用銑床，其動力滑臺實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進一工進一快退 一停止。主要參數(shù)與性能要求如下：切削阻力FL=30kN;運動部件所受重力G=5500N 快進、快退速度 1=3=4.5m/s，工進速度 2 =60-1000mm/min快進行程Li=250mm工進行程L2=150mm往復運動的加速、減速時間 t =0.05s ; 工 作臺采用平導軌，靜摩擦系數(shù)卩s=0.2，動摩擦系數(shù)卩d=0.1。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件 選為液壓缸。工作負載即為切削阻力Fl=30000M 摩擦負載即為導軌的摩擦阻力：動摩擦阻力FfddG0.15500550N(3)慣性負載F.IGg t55009.84 5N 842N0 .05 X

4、 60(4)運動時間快進t1L1V1250 10 33.3s4.5/60工進t2L2150 10 390sV20.1/60快退t.L1L240010 34.5/605.3S設液壓缸的機械效率n cm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負載和推力，如 表1所列。表1液壓缸各階段的負載和推力工況負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力 Fo=F/ n cn/N啟動FFfs11001222加速FFfdFi13921547快進FFfd550611工進FFfdFl3055033944反向啟動FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611F-t根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負載和運動

5、時間，即可繪制出負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖-t，如下圖所示。s/rwft液壓缸的速度圖（二）確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)1初選液壓缸工作壓力所設計的動力滑臺在工進時負載最大，在其它工況負載都不太高，參考表2和表3,初選液壓缸的工作壓力pi=4MPa2 計算液壓缸主要尺寸鑒于動力滑臺快進和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液 壓缸（Ai=2A2）,快進時液壓缸差動連接。工進時為防止車銑時負載突然消失發(fā) 生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應有背壓，參考表 4選此背壓為p2=0.6MPa。表2按負載選擇工作壓力負載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.

6、522.533445> 5表3各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機液壓機 大中型挖掘 機重型機械 起重運輸機 械磨床組合機 床龍門刨 床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計表5按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa< 5.05.07.0> 7.0d/D0.50.550.620.7

7、00.7表6按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：i 無桿腔進油時活塞運動速度;PiAi由式p2 A2Fcm得30550則活塞直徑FAm(4°6)1060.108mm292108 mm10 4m22有桿腔進油時活塞運動速度。D=110mm d =80mm參考表5及表6，得d 0.71 D=77mm圓整后取標準數(shù)值得 由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為D244295 10 m0.112 2m42 2 2 2 2 4 2A2 -(D2 d2)(0.1 12 0.82)m2 44.7 10 4 m244根據(jù)

8、計算出的液壓缸的尺寸，可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如表7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖 2所示。表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力Fa/N回油腔壓 力p2/MPa進油腔壓力pMPa輸入流量 qx 10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式啟動1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 進加速1547p1+ Ap0.75q (A A2) 1P P2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工進339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q啟動1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速1

9、5470.51.41一一A2A2 3P2qp恒速6110.51.200.340.41注：1. Ap為液壓缸差動連接時，回油口到進油口之間的壓力損失，取4）=0.5MPa。2.快退時，液壓缸有桿腔進油，壓力為pi,無桿腔回油，壓力為 p2。（三）擬定液壓系統(tǒng)原理圖1選擇基本回路k p/HCPa講油腔壓力功率b s/nun400輸入流量 (1) 選擇調(diào)速回路 由圖1可知，這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，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(diào)速回路。為防 止銑完工件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(tǒng) 選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。(

10、2) 選擇油源形式 從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油 源提供快進、快退行程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmaJ qmin=0.4心.58 X 10j25 ;其相應的時間之比(t i+t 3)/ 12=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然 是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。考慮到前者流量 突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時向液壓缸供油實現(xiàn)快速 運動，最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案，如圖2a所示。(3)

11、 選擇快速運動和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩 種快速運動回路實現(xiàn)快速運動。考慮到從工進轉(zhuǎn)快退時回油路流量較大， 故選用 換向時間可調(diào)的電液換向閥式換向回路， 以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差 動連接，所以選用三位五通電液換向閥，如圖2b所示。(4) 選擇速度換接回路由于本系統(tǒng)滑臺由快進轉(zhuǎn)為工進時，速度變化大(i/ 2=4.5/0.145)，為減少速度換接時的液壓沖擊， 選用行程閥控制的換接回路，如圖2c所示。(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都 已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定， 無需另設調(diào)壓回路。在滑

12、臺工進和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷， 高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設卸荷回路。國2選揮的基本回路2 組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起， 并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的 液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺工進時進、回油路 串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設了單向閥 6。為了避免機床停止工作時回 路中的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了 一個單向閥13。圖中增設了一個壓力繼電器14。當滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓 力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。(四) 計算和選擇液壓件1.確定液壓泵

13、的規(guī)格和電動機功率(1) 計算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進和工進時都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進時工作壓力最大，最大工作壓力為p=3.86MPa如在調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路中， 選 取進油路上的總壓力損失刀？p=0.6MPa考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差 Pe=0.5MPa則小流量泵的最高工作壓力估算為pp1 p1 ppe 3.86 0.6 0.5 4.96MPa大流量泵只在快進和快退時向液壓缸供油， 由表7可見，快退時液壓缸的工 作壓力為p1=1.41MPa比快進時大?？紤]到快退時進油不通過調(diào)速閥， 故其進油 路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進油路上的總壓力損失刀 ？p=0.3MP

14、a則大流量泵的最高工作壓力估算為Pp2p1p (1.41 0.3)MPa 1.71MPa(2) 計算液壓泵的流量由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.4 X 10-3 mVs，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個泵的總流量為qp Kq11.1 0.4 10 30.44 10 3m3/s 26.4L/min考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進時的流量為1.58 X 10-5 m3/s=0.95L/min，則小流量泵的流量最少應為 3.95L/min 。(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動機功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/33

15、型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為 6mL/r和33mL/r，當液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時，其理論流量分別為5.6 L/min 和31L/min，若取液壓泵容積效率n v=0.9，則液壓泵的實際輸出流量為qp qp1 qp26 940 0.9/1000 33 940 0.9/1000 L/min5.1 27.9 L/min 33L/min由于液壓缸在快退時輸入功率最大，若取液壓泵總效率n p=0.8，這時液壓泵的驅(qū)動電動機功率為Ppqpp1.73 106 33 10 360 0.8 103KW1.19KW根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L-6型電動機，其額定

16、功率為1.5KW 額定轉(zhuǎn)速為940r/min 。三、附表與附圖表1液壓缸各階段的負載和推力工況負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力 Fo=F/ n cn/N啟動FFfs11001222加速FFfdFi13921547快進FFfd550611工進F Ffd Fl3055033944反向啟動FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611表2按負載選擇工作壓力負載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.533445> 5表3各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿

17、巖機液壓機 大中型挖掘 機重型機械 起重運輸機 械磨床組合機 床龍門刨 床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計表5按工作壓力選取d/D工作壓力/MPaw 5.05.07.0> 7.0d/D0.50.550.620.700.7表6按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.6

18、20.71表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓 力p2/MPa進油腔壓力p仃 MPa輸入流量 qx 10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式啟動1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 進加速1547p1+ Ap0.75q (A A2) 1PP2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工進339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q啟動1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速15470.51.41一一A2A2 3P1qqp恒速6110.51.200.340.41液壓缸負載、速度循環(huán)圖h p/MPaP/KWAq山43.曲MPa進油腔壓力功率0.0612501.2服工34p sfnun4000.41液壓徂工況圖IMr、T四、總結(jié)這次課程設計花了四五天，通過這段時間的設計，認識到自己的很多不足，自己知識的很多盲點和漏洞，知識和實踐的差距，所以說通過這次設計我深刻的認識到理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。在這