3917.成型加工的液壓專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng) 銑床液壓設(shè)計(jì)

1、。液壓課程設(shè)計(jì) 成型加工的液壓專(zhuān)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(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 機(jī)設(shè)084班 學(xué) 號(hào) 成 績(jī) 指 導(dǎo) 教 師（簽 字） 機(jī)械工程學(xué)院 年 月 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一）設(shè)計(jì)一臺(tái)成型加工的液壓專(zhuān)用銑床，要求機(jī)床工作臺(tái)上一次可安裝兩只工件，并能同時(shí)加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夾緊及工作臺(tái)進(jìn)給由液壓系統(tǒng)完成。1) 機(jī)床的工作循環(huán)為：手工上料 工件自動(dòng)夾緊 工作臺(tái)快進(jìn) 銑削進(jìn)給(工進(jìn)) 工作臺(tái)快退 夾具松開(kāi) 手動(dòng)卸料。2)

2、機(jī)床的工作參數(shù)如下：參數(shù)一運(yùn)動(dòng)部件總重力g=25000n切削力fw=18000n快進(jìn)行程l1=300mm工進(jìn)行程l2=80mm快進(jìn)、快退速度v1=v3=5m/min工進(jìn)速度v2=100600mm/min啟動(dòng)時(shí)間t=0.5s夾緊力fj=30000n行程lj=15mm夾緊時(shí)間tj=1s靜摩擦系數(shù)fs=0.2動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1 3）機(jī)床自動(dòng)化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，速度換接無(wú)沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負(fù)荷。4）完成：按機(jī)床要求設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，繪出液壓系統(tǒng)圖。確定滑臺(tái)液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)。計(jì)算系統(tǒng)各參數(shù)，列出電磁鐵動(dòng)作順序表。選擇液壓元件型號(hào)，列出元件明細(xì)表。驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性

3、能。湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱(chēng)： 液壓與氣壓傳動(dòng) 題目名稱(chēng)： 成型加工的液壓專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng) 班 級(jí)：08 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 084班姓 名： 高 云 學(xué) 號(hào)： 08405100415 指導(dǎo)教師： 高佑芳 評(píng)定成績(jī)：教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)老師簽名： 2010 年 1月 15日成績(jī)?cè)u(píng)閱教師日期摘 要目前，液壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、建筑、航空等領(lǐng)域中，成為一種新型的動(dòng)力源。由于液壓元件的制造精度越來(lái)越高，再配合電信號(hào)的控制，使液壓系統(tǒng)在換向方面可以達(dá)到較高的頻率。不管是在重型機(jī)械和精密設(shè)備上都能滿足要求。液壓系統(tǒng)本身有較多的優(yōu)點(diǎn)，比如：在同等的體積下，液壓裝置產(chǎn)生的動(dòng)力更大；由于它

4、的質(zhì)量和慣性小、反映快，使液壓裝置工作比較平穩(wěn)；能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，特別是在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行調(diào)速；液壓裝置自身能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。但是它液壓傳動(dòng)對(duì)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(yīng)用在機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)和夾緊工件的循環(huán)控制起著重要的作用。對(duì)銑削類(lèi)組合機(jī)床，運(yùn)用液壓來(lái)控制運(yùn)動(dòng)循環(huán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所占空間小，而且能滿足較大的切削負(fù)載要求。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，運(yùn)用目 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油箱的設(shè)計(jì)107液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算11結(jié)論15參考文獻(xiàn)161 方案的確定1.1整體性分

5、析要求此液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：手工上料 工件夾緊 工作快進(jìn) 工作臺(tái)工進(jìn) 工作臺(tái)快退 工件松開(kāi) 手動(dòng)下料。運(yùn)動(dòng)部件重25000n，工作臺(tái)快進(jìn)、快退的速度5m/min，工進(jìn)的速度100600mm/min，工進(jìn)行程80mm。最大切削力18000n。夾緊缸行程15mm,夾緊力30000n。對(duì)于銑削專(zhuān)用機(jī)床的液壓系統(tǒng)而言，加工的零件需要精度高，定位準(zhǔn)確。所以整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求定位精度高，換向速度快。在設(shè)計(jì)閥的時(shí)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(shí)調(diào)速閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應(yīng)該比要求的工作行程大點(diǎn)，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(shí)際運(yùn)

6、用中。在壓力方面也要考慮到滿足最大負(fù)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(tái)的執(zhí)行元件為伸縮缸，工件的夾緊用單桿活塞缸；工作臺(tái)采用節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)出油口節(jié)流調(diào)速，用行程閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，在工進(jìn)回路上串接個(gè)背壓閥；為了防止工件在加工過(guò)程中松動(dòng)，在夾緊進(jìn)油路上串接個(gè)單向閥；工作臺(tái)的進(jìn)、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(tái)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(tái)采用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，采用壓力繼電器實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，工進(jìn)時(shí)，為了避免前沖現(xiàn)象，在回路上串接個(gè)

7、調(diào)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(guò)程中松動(dòng)；工作臺(tái)的進(jìn)、退換向采用電磁換向閥，工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)，采用差動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，易維護(hù)，而且也能滿足要求；調(diào)速閥的性能比節(jié)流閥穩(wěn)定，調(diào)速較好，用于負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中；采用出油口調(diào)速回路中油液通過(guò)節(jié)流閥產(chǎn)生的熱量直接排回油箱散熱。綜上比較選擇方案二較好。2 工況分析2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析首先根據(jù)主機(jī)要求畫(huà)出動(dòng)作循環(huán)圖（圖一）?？爝M(jìn)工進(jìn)快退放松夾緊圖一2.2動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算各階段的負(fù)載 工作負(fù)載：由已知條件可知切削力慣性負(fù)載： 阻力負(fù)載：靜摩擦

8、阻力 動(dòng)摩擦阻力表1 液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載值其中=0.95工況負(fù)載組成負(fù)載值（n）推力（n）夾緊31579快 進(jìn)起動(dòng)50005264加速2925.173080快進(jìn)25002632工進(jìn)工進(jìn)2050021579快退250026322.3負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)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(jì)算3.1.1工作壓力的確定：工作壓力可根據(jù)負(fù)載和主機(jī)類(lèi)型確定，由（書(shū)）表8-1得出：3.1.2計(jì)算液壓缸尺寸：由于銑床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使,快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，因管路中有壓力損失，快進(jìn)時(shí)回油路壓力損失取pa，快退時(shí)回

9、油路壓力損失亦取pa。工進(jìn)時(shí)，為使運(yùn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)值，得d=100mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù)gb/t2348-93就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值d=70mm。3.1.3缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積：無(wú)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/min =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(guò)類(lèi)比同類(lèi)機(jī)床，

10、取p=1.8mpa計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值活塞桿直徑，一般取。符合標(biāo)準(zhǔn)值=80mm3.3.2計(jì)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(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦值，取p2=0.8mpa，快進(jìn)時(shí)液壓缸雖做差動(dòng)連接，但油管中有壓降，取=0.5mpa?？焱藭r(shí)油腔中有背壓，這時(shí)可取=0.6mpa根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，可估算液壓缸在各個(gè)工作段中的壓力、流量和功率，如下表所示： 表2工況推力f/n回油腔壓力 進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式夾緊3157901.80.250.45快進(jìn)啟動(dòng)526401.81 加速30801.27恒速26321.1582

11、023.16工進(jìn)215790.62.990.80.2392快退啟動(dòng)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(lèi)型：4.1.1工作缸：根據(jù)銑床特點(diǎn)和要求，所以選用無(wú)桿腔面積等于兩倍的有桿腔面積的差動(dòng)液壓缸。4.1.2夾緊缸：由于結(jié)構(gòu)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(dòng)連接，應(yīng)采用兩位三通電液換向閥與壓力繼電器配合。三位四通換向閥的中位機(jī)能的選擇對(duì)保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，為了滿足本專(zhuān)機(jī)工作位置的調(diào)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(jī)能。4

12、.3調(diào)速方式的選擇在銑床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類(lèi)專(zhuān)機(jī)工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定的要求，因此決定采用調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)整。為了便于實(shí)現(xiàn)壓力控制，采用回油節(jié)流調(diào)速，同時(shí)為了滿足低速進(jìn)給時(shí)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(shí)現(xiàn)夾緊后才能讓工作臺(tái)快進(jìn)的順序動(dòng)作，和保證進(jìn)給系統(tǒng)工作時(shí)夾緊系統(tǒng)壓力始終不低于最小夾緊壓力，所以在夾緊回路上安裝個(gè)壓力繼電器實(shí)現(xiàn)順序控制。當(dāng)壓力繼電器動(dòng)作時(shí)，工作臺(tái)進(jìn)給。根據(jù)上述分析，畫(huà)出液壓系統(tǒng)草圖，如下圖所示：5 選擇液壓元件和確定輔助裝置5.

13、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(diào)速，進(jìn)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(dòng)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(cè)液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)選用yb-25型定量葉片泵。該泵額定排量為25ml/r,額定轉(zhuǎn)速960r/min。5.2電動(dòng)機(jī)的選擇 最大功率在快進(jìn)階段，如果取液壓泵的效率為為0.75，驅(qū)動(dòng)液壓泵最大輸入功率為：（w） (5-3)查電工手冊(cè)選取2.2kw的電動(dòng)機(jī)。5.3選擇閥類(lèi)元件各類(lèi)閥可通過(guò)最大流量和實(shí)際工作壓力選擇，閥的規(guī)格如

14、下表所示：表3序號(hào)元件名稱(chēng)額定流量l/min額定壓力mpa額定壓降mpa型號(hào)、規(guī)格1油箱2過(guò)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(diào)速閥0.05506.3qi10b7兩位三通電磁閥256.323d-25b8進(jìn)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256.334d-25bop13壓力繼電器dp1-6314兩位兩通63160.32we10o105.4確定油管尺寸5.4.1油管內(nèi)徑的確定由前面所得各數(shù)據(jù)，按照書(shū)中推薦的油液在壓油管中的流速取v=3

15、m/s,可得與液壓缸相連管道的最大內(nèi)徑可按下式計(jì)算：按22l/min計(jì)算：v取3m/s =13mm取標(biāo)準(zhǔn)值d=15mm的鋼管6 油箱的設(shè)計(jì)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(nèi)公稱(chēng)流量的57倍來(lái)確定，即油箱的容積v=（57 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得油箱的標(biāo)準(zhǔn)值為155l。 7 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 回路中壓力損失回路壓力損失計(jì)算應(yīng)在管道布置圖完成后進(jìn)行，必須知道管道的長(zhǎng)度和直徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=15mm,長(zhǎng)度在管道布置圖未完成前暫按進(jìn)油管、回油管均為l=2m估算。油液運(yùn)動(dòng)粘度取，在此設(shè)計(jì)工進(jìn)壓力損失最大。7.1.1工進(jìn)時(shí)壓力損失 工進(jìn)時(shí)管路中的流量?jī)H為0.8l/mi

16、n，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(jì)。這時(shí)進(jìn)油路僅考慮單向調(diào)速的壓力 ，進(jìn)油流量q1=19.24l/min=7.1.2 快退時(shí)壓力損失快退時(shí)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jīng)三位四通換向閥的壓力損失按下面公式計(jì)算 (6-3)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路總壓力損失： (6-4)工進(jìn)時(shí)回油路壓力損失：因回油管路流量為 (6-5) 液流狀態(tài)經(jīng)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(jīng)調(diào)速閥和三位四通換向閥時(shí)的壓力損失計(jì)算方法同上，即 (6-8)工進(jìn)時(shí)回油路總壓力損失 (6-9)將回油路中壓力損失折算到進(jìn)油路上，就可求出工進(jìn)時(shí)回路中整個(gè)壓力損失 7.2 確定液壓泵工作壓力 工進(jìn)時(shí)，負(fù)