專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)計講解

1、目錄1 前言12 設(shè)計技術(shù)要求及參數(shù)13 確定執(zhí)行元件14 系統(tǒng)工況分析14.1 動力分析14.2 運動分析35 計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖35.1 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力35.2 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸35.3 編制液壓缸的工況圖46 制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖76.1 制訂液壓回路方案76.2 擬定液壓系統(tǒng)圖87 計算并選擇液壓元件97.1 液壓泵的計算與選定97.2 電機的選定107.3 液壓控制閥和液壓輔助原件的選定118 驗算118.1 液壓系統(tǒng)的效率118.2 液壓系統(tǒng)的溫升11設(shè)計總結(jié)13參考文獻14專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)計1 前言作為一種高效率的專用銑床，在日常生

2、活中，廣泛在大批量機械加工生產(chǎn)中應(yīng)用。本次課程設(shè)計是以專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)為例，介紹該組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法及設(shè)計步驟，其中包括工作臺液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗算等。?液壓傳動?課程設(shè)計是整個教學(xué)過程中最后一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以讓我們了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，提高我們運用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。能根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，按照正確的設(shè)計步驟，擬定出液壓系統(tǒng)。2 設(shè)計技術(shù)要求及參數(shù)一臺專用銑床的工作臺擬采用單桿液壓缸驅(qū)動。已知條件如下：銑刀驅(qū)動電機功率為P=7.5KW,銃刀直徑為De=120mm

3、,轉(zhuǎn)速n=350r/min。工作臺質(zhì)量m1=400kg,工件及夾具最大質(zhì)量為m2=150kg。工作總行程為Lz=400mm,其中工進行程為Lg=100mm。快進和快退速度均為vk=4.5m/min,工進速度范圍為vg=601000mm/min,往復(fù)運動時加、減速時間均為At=0.05so工作臺水平放置，導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)為nS=0.2,動摩擦系數(shù)為仙d=0.1,以下為該銃床工作臺進給運動的半自動液壓系統(tǒng)設(shè)計。3 確定執(zhí)行元件液壓系統(tǒng)的動力原件是定量葉片泵，執(zhí)行元件確定為液壓缸（主要運動是往復(fù)直線運動）。4 系統(tǒng)工況分析4.1 動力分析銑床工作臺液壓缸在快進階段，啟動時的外負載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力；加速

4、的外負載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和慣性力；恒速時是動摩擦阻力；在快退階段的外負載是動摩擦阻力，由圖3-4可知：銃刀銃床工作臺液壓缸在工進階段的外負載是工作負載，即刀具銃削力及動摩擦阻力靜摩擦負載Ffs=p(m1+m2)g=0.2x(400+150)g=1078(N)動摩擦負載Ffs=n(m1+m2)g=0.1x(400+150)g=539(N)慣性負載Fi=(m1+m2)=(400+150)x4.5=825(N)t0.05x60利用銃削力計算公式：Fi=T(其中，T為負載轉(zhuǎn)矩，T=)。算得工作負載為：De/22ttn3LTP/2unP7.5M10Fe=飛1De/2De/2uDennx120M10x35

5、060圖3-5液壓缸FL圖1515表3-7銃床工作臺液壓缸外負載和推力計算結(jié)果工況外負裁F/N推力（F/4m）/N計算公式結(jié)果快進啟動F=Fst10781198加速F=Ffd+Fi13641515恒速F=Ffd539599工進F=Fe+Ffd39494388快退啟動F=Fst10781198加速F=Ffd+Fi13641515恒速F=Ffd5395994.2 運動分析根據(jù)設(shè)計要求，可直接畫出液壓缸的速度循環(huán)圖（v-l圖），如圖3-65計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖5.1 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力專用銃床也歸屬半精加工機床，參考表1,預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力P1=3MPa。5.2 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸由

6、于設(shè)計要求工作臺快速進退速度相等，故選用單桿差動連接液壓缸，使缸的無桿腔與有桿腔的有效面積人與A2保持關(guān)系A(chǔ)=2A2,即桿d和缸徑D滿足d=0.707D。經(jīng)查表3,取背壓為0.8MPa。從滿足最大推力出發(fā)，可算得液壓缸無桿腔的有效面積：A1=FO=4388m2-1.69106.9cm210.86F-2P2)(3-2)10液壓缸內(nèi)徑：D =m = 0.0464m = 46.4mm按GB/T2348-1993(表2),將液壓缸內(nèi)徑圓整為D=50mm=5cm。徑圓整為d=36mm=3.6cm。則液壓缸實際有效面積為:2A 二 DAI 二4一，一23.14502、=1963(mm)44227t22.,

7、2、A2=(Dd)=x(50-36)=946(mm)二4A=A-A2=1017(mm2)5.3編制液壓缸的工況圖魅_三工迸、原位W根據(jù)上述條件，經(jīng)計算液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率如下:壓力a、快進階段的液壓缸壓力啟動時，P=F+A2Ap=1198+0=1.18(MPa)A1017加速時，P=FPJ515；：；6、0.5="5(MPa)(-般取被壓為0.5Mp)恒速時，Pi=FA?'599946x0.5=1.05(MPa)A1017b、工進階段的液壓缸力FA2Pz=4388946、0")A11017c、快退階段的液壓缸壓力FAB11980后動時，P=1.2

8、7(MPa)A946FAP215151963x0.5力口速時，P=_2_d。八=2.64(MPa)A946FA1P25991963x0.5怛速時，P=1.67(MPa)A946流量a、快進(恒速時)階段的流量q=Avk=1017x4.5x10x10=4.58(L/min)b、工進階段的流量qmax=A1vg=1963x1000x10"=1.96(L/min)qmin=A1vg=1963x60x10=0.12(L/min)c、快退(恒速時)階段的流量q=A2vk=946x4.5x10x10=4.26(L/min)功率a、快進(恒速時)階段的功率P=P1q=1.05x4.58x103/6

9、0=80.2(W)b.工進(最高速度時)階段的功率P=P1q=2.62x1.96x103/60=85.6(W)c.快退(包速時)階段的功率P=P1q=1.67x4.26x103/60=118.6(W)由上述計算結(jié)果編制出的液壓缸工況圖3-73-9P1/10p/w2004OOL/mm118.66制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖6.1 制訂液壓回路方案油源型式及壓力控制工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用電動機驅(qū)動的單定量泵供油油源和溢油閥調(diào)壓方案，如圖3-10所示。調(diào)速回路銃床加工零件時，有順銃和逆銃兩種工作狀態(tài)，故選用單向調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路（見圖3-11）。由于已選用節(jié)流調(diào)

10、速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)。換向回路與快速運動回路及換接方式換向回路選用三位四通“O”型中位機能的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進退和停止（見圖3-12）。采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進時的差動連接（見圖3-13）。由于本機床工作部件終點的定位精度無特殊要求，故采用行程控制方式即活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷電以及死擋鐵即可實現(xiàn)自動換向和速度換接。輔助回路在液壓泵進口設(shè)置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一單向閥以保護液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設(shè)一壓力表及其開關(guān)，以便液壓閥調(diào)壓和觀測（見圖3-14）。6.2 擬定液壓系統(tǒng)圖在制定各液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所組成

11、的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-15所示由電磁鐵動作順序表（圖中附表）容易了解系統(tǒng)的工作原理及各工況下的油液流動路線圖3-15專用銃床液壓系統(tǒng)原理圖工況電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3YA快進十十工進一快退十工作臺原為停止附表系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表1-過濾器；2-單向定量泵；3-電動機；4-溢流閥；5-壓力表開關(guān)；6-單向閥；7-三位四通電磁換向閥；8-單向調(diào)速閥；9-二位三通電磁換向閥；10-液壓缸7計算并選擇液壓元件7.1 液壓泵的計算與選定液壓泵的最高工作壓力的計算由工況3-2可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在快退階段，即p1=2.64MPa,由于進油路原件較少，故泵至缸間的進油路壓力損失取為Ap=0.

12、3MPao則液壓泵的最高工作壓力pp為：pp=2.64+0.3=2.94(MPa)液壓泵的流量計算泵的供油量qp按液壓缸的快進(包速時)階段的流量q=4.58L/min進行估算。由于系統(tǒng)流量較小，故取泄漏系數(shù)K=1.3,則液壓泵供油量qp應(yīng)為：qp>qv=Kqlmax=1.3X4.58=5.95(L/min)確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為n1=1450r/min,泵的容積效率刀v=0.8,根據(jù)式(2-37)可算得泵的排量參考值為：Vg=1000qv=10005.95=5.13(mL/r)n1v14500.8根據(jù)以上計算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的YB1-6型葉

13、片泵，泵的額定壓力為pn=6.3MPa,泵的額定轉(zhuǎn)速為n=1450r/min,容積效z率4p=0.80。倒推算得泵的額定流量為：qp=Vn4v=6X1450X0.80=6.96(L/min)比系統(tǒng)流量稍大。確定液壓泵驅(qū)動功率由功率循環(huán)圖3-9可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為4p=0.80,則液壓泵快退所需的驅(qū)動功率為：=4=已上曳pp(1.670.3) 6 145030.80 60 10 3=0.357 (KW)7.2 電機的選定查表得，選用Y系列(IP44)中規(guī)格相近的Y801-4型臥式三相異步電動機，具額定功率為0.55kw,轉(zhuǎn)速為1390r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，泵

14、的實際輸出流量為6.67L/min,仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。表3-8專用銃床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助原件的型號規(guī)格序號名稱通過流量/(L/min)額定流量/(L/min)額定壓力/MPa型號1過濾器6.67162.5XU-B16X1002Ab里葉片泉6.6766.3YB-63父流異步電動機Y801-44溢流閥6.67636.3YF3-10B5壓力表開關(guān)6.3AF6EP30/Y636單向閥P6.678016AF3-Ea10B7三位四通電磁換向閥4.5861634DF3-E4B8單向調(diào)速閥4.266.36.3AQF3-6aB9二位三通電磁換向閥P4.26106.323D-10B10液壓缸

15、自行設(shè)計說明單向調(diào)速閥8中調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量為0.01L/min，小于系統(tǒng)工進速度時的回油量qmin=A2vg=946X60X10VX10-6=0.057(L/min)7.3 液壓控制閥和液壓輔助原件的選定根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助原件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的原件型號規(guī)格見表3-8,其中液壓缸需自行設(shè)計。管件尺寸由選定的標準件油口尺寸確定。本系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，取經(jīng)驗系數(shù)a=5,得油箱容量為：V=apq=5X6.67L=33.3533L8驗算8.1 液壓系統(tǒng)的效率(經(jīng)計算£Ap1=0.63105Pa,工Ap2=2.625Ml05Pa)取泵的效率=0.75,液

16、壓缸的機械效率兀=0.9,回路效率為：PlF A2 42A1PlPQpBQB3960.46=(一6.26510.0110 4 10 519.631050.6310 )Pa5=24105Pa當工進速度為1m/min時,1.66；4；00:。29當工進速度為60mm/ min時,一 一 一 一 50.12 24 106 27 105= 0.0178=0.750.9(0.290.0178)=0.1960.0128.2 液壓系統(tǒng)的溫升（只驗算系統(tǒng)在工進時的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為:PpyQBn一一 5 一27 105 60.75 60 103kW = 0.36kW工進時系統(tǒng)的效率"=0

17、.012,系統(tǒng)發(fā)熱量為:h=P,(1-)=0.36(1-0.012)kW=0.36kW取散熱系數(shù) K =15父10學(xué)kW/m2 C油箱散熱面積A=0.0653獷m后計算出油液溫升的近似值：H0.356103T=-C=33.5C<5055C,故合理。KA150.0653362設(shè)計總結(jié)這次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計，是我們第一次較全面的液壓知識的綜合運用，通過這次練習(xí)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個較為系統(tǒng)全面的認識，加深了對所學(xué)知識的理解和運用，將原來看來比較抽象的內(nèi)容實現(xiàn)了具體化，初步掊養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用相關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計方面的知識。通過制訂設(shè)計方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的