銑床的液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙一、設(shè)計(jì)流程圖液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整機(jī)設(shè)計(jì)是親近聯(lián)系的，設(shè)計(jì)步驟的一般流程執(zhí)明行確元液件壓運(yùn)系動(dòng)統(tǒng)與的負(fù)設(shè)載計(jì)分要析求液確立履行元件主要參數(shù)壓擬定液壓系統(tǒng)原理圖CAD選擇液壓元件驗(yàn)標(biāo)液壓系統(tǒng)性能否能否經(jīng)過？是繪制工作圖，編制技術(shù)文件否能否符合要求？結(jié)束是下邊將依據(jù)這一流程圖來進(jìn)行本次液壓課程設(shè)計(jì)。1沈陽(yáng)理工大學(xué)2沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙二、設(shè)計(jì)依據(jù)：設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床的液壓系統(tǒng)，銑頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率N=7.5KW，銑刀直徑為D=100mm，轉(zhuǎn)速為n=300rpm，若工作臺(tái)重量400kg，工件及夾具最大重量為150kg，工作臺(tái)總行程L=400mm，工進(jìn)為100mm，快退，快進(jìn)速

2、度為5m/min，工進(jìn)速度為501000mm/min，加快、減速時(shí)間t=0.05s，工作臺(tái)用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。設(shè)計(jì)此專用銑床液壓系統(tǒng)。沈陽(yáng)理工大學(xué)3沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙三、工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對(duì)液壓履行元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析，目的是查明每個(gè)履行元件在各自工作過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確立系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。負(fù)載分析（一）外負(fù)載Fw=1000P/V=600001000P/3.14Dn=4774.65N（二）阻力負(fù)載靜摩擦力：Ffj=（G1+G2）fj此中Ffj靜摩擦力NG1、G2工作臺(tái)及工件的

3、重量Nfj靜摩擦系數(shù)由設(shè)計(jì)依據(jù)可得：Ffj=（G1+G2）fj=(4500+1500)X0.2=1200N動(dòng)摩擦力Ffd=（G1+G2）fd此中Ffd動(dòng)摩擦力Nfd動(dòng)摩擦系數(shù)同理可得：Ffd=（G1+G2）fd=(4500+1500)X0.1=600N（三）慣性負(fù)載機(jī)床工作零件的總質(zhì)量m=（G1+G2）/g=6000/9.81=611.6kg沈陽(yáng)理工大學(xué)4沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙慣性力Fm=ma=1019.37N此中：a履行元件加快度m/s2utu0atut履行元件末速度m/s2u0履行元件初速度m/s2t履行元件加快時(shí)間s所以，履行元件在各動(dòng)作階段中負(fù)載計(jì)算以下表所示：（查液壓缸的機(jī)械效率

4、為0.96，可計(jì)算液壓缸各段負(fù)載，以下表）工況油缸負(fù)載（N）液壓缸負(fù)載（N）液壓缸推力（N）啟動(dòng)F=Ffj12001250加快F=Ffd+Fm1619.371686.84快進(jìn)F=Ffd600625工進(jìn)F=Ffd+Fw5374.655598.60快退F=Ffd600625按上表的數(shù)值繪制負(fù)載以以下列圖。關(guān)于速度而言，設(shè)計(jì)依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明，所以依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)繪制如沈陽(yáng)理工大學(xué)5沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙V(m/min)5L/mm-5圖1-1銑床液壓缸速度圖F/N1101017L/mm-550-1100圖1-2銑床液壓缸負(fù)載圖沈陽(yáng)理工大學(xué)6沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙四、初步確立油缸參數(shù)，繪制工

5、況圖1、初選油缸的工作壓力、由上可以知道，銑床的最大負(fù)載F=3580N，依據(jù)下表可得：表按負(fù)載選擇液壓履行元件的工作壓力載荷/（kN）50工作壓力（Mpa）=571選系統(tǒng)的工作壓力P1=2Mpa。由設(shè)計(jì)要求可知，導(dǎo)軌要求快進(jìn)、快退的速度相等，故液壓缸采納單活塞桿式的，快進(jìn)時(shí)采納差動(dòng)連結(jié)，且液壓缸活塞桿直徑d0.7D?？爝M(jìn)和工進(jìn)的速度換接用三位四通電磁閥來實(shí)現(xiàn)。銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作靠譜，決定采用定量泵供油。考慮到銑床可能遇到負(fù)值負(fù)載，故采納調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路，所以回油路上擁有背壓P2，取背壓P2=0.5Mpa。、計(jì)算油缸尺寸可依據(jù)油缸的構(gòu)造及連結(jié)方式計(jì)算

6、油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計(jì)算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整，此后再計(jì)算油缸的面積：此時(shí)由工進(jìn)時(shí)的負(fù)載值按計(jì)算公式計(jì)算液壓缸面積：=0.00109沈陽(yáng)理工大學(xué)沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙=0.002116=0.0512=0.0362在將這些直徑依據(jù)國(guó)標(biāo)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：D=0.09m,d=0.07m由此就求得液壓缸兩腔的實(shí)質(zhì)有效面積為=0.0063，=0.002512。3、油缸各工況的壓力、流量、功率的計(jì)算（1）、工進(jìn)時(shí)油缸需要的流量Q工進(jìn)m3/minQ工進(jìn)=A1U工進(jìn)=28.261040.30.0008m3/minA1:工進(jìn)時(shí)油壓作用的面積m2U工進(jìn)工進(jìn)時(shí)油缸的速度mm/min(2)、快進(jìn)時(shí)油缸

7、需要的流量Q快進(jìn)m3/min差動(dòng)連結(jié)時(shí):Q快進(jìn)=(A1-A2)U快進(jìn)=（）10450.0063m3/minA1、A2分別表示油缸活塞腔、活塞桿截面積m2U快進(jìn)油缸快進(jìn)時(shí)的速度mm/min、快退時(shí)油缸需要的流量Q快退,m3/minQ快退=A2U快退=15.710450.0078m3/min7沈陽(yáng)理工大學(xué)8沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙快退油缸退回時(shí)的速度,mm/min、工進(jìn)時(shí)油缸的壓力p1(F/mp2A2)/A11.60MPaP2為工進(jìn)時(shí)回油腔的背壓,上邊已經(jīng)采納為0.5Mpa。（5）、快進(jìn)時(shí)油缸壓力p啟動(dòng)(F/p加快(F/p迅速(F/m（A1）0.96MPaVpA2)/A2m（A1）1.26MPa

8、VpA2)/A2m（A1）0.86MPaVpA2)/A2這里：F分別表示迅速啟動(dòng)、加快、迅速時(shí)油缸的推力，P分別表示迅速啟動(dòng)、加快、迅速時(shí)油缸的壓力。p表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?.3Mpa。（6）、快退時(shí)油缸壓力P啟動(dòng)（F/P加快（F/mP2A1)/A20.77MPamP2A1)/A21.61MPaP快退（F/mP2A1)/A21.28MPaF分別表示迅速啟動(dòng)、加快、迅速時(shí)油缸的推力，P分別表示迅速啟動(dòng)、加快、迅速時(shí)油缸的壓力。P2的值為0.5MPa油缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量、功率實(shí)質(zhì)值如表2所示：表2液壓缸在不一樣樣工作階段的壓力、流量和功率值沈陽(yáng)理工大學(xué)沈陽(yáng)理工大學(xué)課程

9、設(shè)計(jì)專用紙回油腔壓進(jìn)油腔輸入流量輸入工況負(fù)載力壓力q/功率F/NP2/MPaP/MPa3P/kW1快進(jìn)啟動(dòng)120000.96(差動(dòng))加快1619P1P1.26快進(jìn)6000.860.00630.09工進(jìn)85800.51.600.00080.021啟動(dòng)120000.77快退加快16190.51.61快退6001.280.00780.166由以上所計(jì)算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖以下所示：9功率壓力流量圖3液壓缸工況圖沈陽(yáng)理工大學(xué)10沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙五、確立液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)原理圖(一)確立油源及調(diào)速方式由以上的計(jì)算可以知道，銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負(fù)載的變化狀況很小，所以，為使系統(tǒng)

10、構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作靠譜，決定采納定量泵供油。考慮到銑床可能遇到負(fù)值負(fù)載，故采納回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并采納開式循環(huán)。從工況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油源供給的流量變化其實(shí)不是很大，所以工進(jìn)和快進(jìn)的過程中，所需流量差異較小。故我們采納定量單液壓泵供油。（二）選擇基本回路選擇換向回路及速度換接方式沈陽(yáng)理工大學(xué)11沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙由設(shè)計(jì)依據(jù)可以知道，設(shè)計(jì)過程中不考慮工件夾緊這一工序，而且從快進(jìn)到工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不是很大，所以采納電磁換向閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)啟動(dòng)

11、和換向。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)能在隨意地點(diǎn)停止，泵不卸載，故電磁閥必然選擇O型機(jī)能的三位四通閥，以以下列圖所示：因?yàn)橐蠊ぷ髋_(tái)快進(jìn)與快退速度相等，故快進(jìn)時(shí)采納差動(dòng)連結(jié)來實(shí)現(xiàn)迅速運(yùn)動(dòng)回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d0.7D。（三）選擇調(diào)壓回路設(shè)計(jì)過程中，在油源中采納溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，所以調(diào)壓?jiǎn)栴}基本上已經(jīng)在油源中解決，不用在其他設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時(shí)還可以起到安全閥的作用。1、組合成液壓系統(tǒng)圖將上邊所選的液壓基本回路組合在一同，即可獲得以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時(shí)電磁鐵的動(dòng)作次序表以下：沈陽(yáng)理工大學(xué)12沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙表3液壓專用銑床電磁鐵動(dòng)作次序表圖4專用銑床液壓系統(tǒng)原理圖

12、沈陽(yáng)理工大學(xué)13沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙六、選擇液壓元?dú)饧ㄒ唬┮簤罕玫倪x擇由以上的設(shè)計(jì)可以獲得，液壓缸在整個(gè)工作過程中的最大壓力是1.61Mpa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.4Mpa，則此時(shí)液壓泵的最大工作壓力是Pp=1.61+0.4=2.01Mpa。由以上的計(jì)算可得，液壓泵供給的最大流量是7.8L/min,因?yàn)橄到y(tǒng)較為簡(jiǎn)單，取泄露系數(shù)Kl1.1，則兩個(gè)液壓泵的實(shí)質(zhì)流量應(yīng)為：qp8.58L/min因?yàn)橐缌鏖y的最小堅(jiān)固溢流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)輸入到液壓缸的流量是3.8L/min，由流量液壓泵獨(dú)自供油，所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為6.8L/min。依據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手

13、冊(cè)，最后采納YB1-6.3型單葉片液壓泵，其排量大小為6.3ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，該液壓泵的理論流量為9.14L/min。取液壓泵的容積效率為v0.9，則液壓泵的實(shí)質(zhì)流量大小為：qp6.8L/min沈陽(yáng)理工大學(xué)14沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙因?yàn)橛梢陨系挠?jì)算過程中，我們知道了液壓缸在快退時(shí)的輸入功率最大，此時(shí)液壓泵的工作壓力是1.28+0.4（進(jìn)油路上的壓力損失）=1.68Mpa，流量為6.8L/min，查表可得，取液壓泵的總效率p0.7，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為ppqpP0.3kW600.7依據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)采納Y801型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為0.55kW

14、，額定轉(zhuǎn)速為1200r/min。（二）閥類元?dú)饧皡f(xié)助元?dú)饧倪x擇依據(jù)閥類及協(xié)助元?dú)饧谟吐返淖畲蠊ぷ鲏毫徒?jīng)過的最大實(shí)質(zhì)流量，可選擇這些器件的型號(hào)和規(guī)格以下表：表4元?dú)饧男吞?hào)及規(guī)格序元件名稱額定流量額定壓力質(zhì)量型號(hào)號(hào)（L/min）(Mpa)(kg)1單葉片泵9.26.35.5YB1-6.32三位四通256.334D-25BOP電磁閥3二位三通256.323D-25B電磁閥沈陽(yáng)理工大學(xué)15沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙4單向調(diào)速0.05（最3.2QI-10B閥?。?溢流閥201.7Y-10B6壓力繼電0.7DP1-63B器7濾油器162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256.322D-

15、25B（三）確立油管直徑因?yàn)橐簤罕迷谶x定今后液壓缸在各個(gè)工作階段的進(jìn)、出流量已與本來的數(shù)值不一樣樣，所以要從頭計(jì)算，計(jì)算以下表4所示：表5液壓缸的出入、流量快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量q1Aq1p/(A1A2)q10.8q1qp6.8(28.266.8)/(28.2615.7)15.3L/min）沈陽(yáng)理工大學(xué)16沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙輸出流量(L/min)運(yùn)動(dòng)速度(m/min)q2A2q1/A1q2A2q1/A1q2Aq11/A2(15.715.3)/28.2615.70.8/28.2628.266.8/15.78.50.4412.24u1qp/(A1A2)u2q1/A1u3q1/A26.810/

16、(28.2615.7)0.810/28.266.810/15.75.40.284.33由上表中的數(shù)值，依據(jù)書中介紹的油液在壓油管的流速u=3m/s可得，液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：d2q/(u)2(6.8106/60)/3.1431036.94mmd2q/(u)2(15.3106/60)/3.14310310.4mm兩根油管按YB23164采納外徑為13mm，壁厚為1.2mm的冷拔無縫鋼管。（四）油箱的設(shè)計(jì)對(duì)油箱容積我們進(jìn)行預(yù)計(jì)，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)7，故其容積為：Vqp76.8L47.6L取靠其近來的標(biāo)準(zhǔn)值V=50L沈陽(yáng)理工大學(xué)17沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙七、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能油液溫升的驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比率是很長(zhǎng)的，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進(jìn)時(shí)的工況來計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率是PeFu235800.281030.0167kW60由以上的計(jì)算可知，液壓泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力為p=1.6+0.4(進(jìn)油路上的壓力損失)=2Mpa,流量為6.8L/min,所以液壓泵的輸入功率為：Ppppq26.8/600.227kW所以可得，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：PPpPe0.21kW油箱的散