[畢業(yè)設(shè)計精品]設(shè)計一臺專用銑床液壓系統(tǒng)

1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄目 錄1、設(shè)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(shù)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(tǒng)圖 6 4.1 選擇液壓回路 6 4.1.1 調(diào)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(tǒng)合成 85、選擇液壓元件 85.1 選擇液壓泵和驅(qū)動電機 85.2 選擇控制元件95.3 選用輔助元件 106、液壓系統(tǒng)性能驗算106.1 回路中壓力損失 10

2、6.1.1 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(tǒng)的效率 136.4 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗算13 參考文獻14附錄 （液壓系統(tǒng)圖） （液壓油缸圖）18本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 設(shè)計題目1 設(shè)計題目1.1設(shè)計題目設(shè)計一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機的功率為6.8千瓦，銑刀直徑為120mm，轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，如工作臺質(zhì)量為450公斤，工件和夾具的質(zhì)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(fù)運動的加速（減速）時間為0.05秒，工作臺用平導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)，動摩擦系數(shù)，

3、試設(shè)計該機床的液壓系統(tǒng)。2 工況分析2.1負載分析根據(jù)給定條件，先計算工作臺運動中慣性力，工作臺與導(dǎo)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(qū)動電機功率可以求得銑削最大負載阻力： 其中所以， (2-4)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(shè)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12001333加速15171686快進600667工進36944104反向起動1

4、2001333反向加速15171686快退600667圖2-1負載循環(huán)圖2.2運動分析根據(jù)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(shè)計（論文） 3 確定液壓缸參數(shù) 圖2-2 速度循環(huán)圖3 確定液壓缸的參數(shù)3.1初選液壓缸的工作壓力根據(jù)液壓缸推力為4014n（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，因管路中有壓

5、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(jù),可求出液壓缸大腔面積為 (3-1) (3-2)根據(jù)gb2348-80圓整成就近的標準值，得d=90mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù)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） 表3-1 各階段的壓力、流量和功率的計算值工況(n)液壓缸papan(w)快進（差動）起動133309.40.225162加速1686510.6恒

6、速66757.2工進410469.840.0060.15.998.4快退起動133300.225274.5加速1686515.6減速667512.23.4繪制液壓缸工況圖根據(jù)表10-3計算結(jié)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(shè)計（論文） 4 擬定液壓系統(tǒng)圖 4 擬定液壓系統(tǒng)圖4.1選擇液壓回路4.1.1調(diào)速回路由工況圖3-1可知，該銑床液壓系統(tǒng)功率小，因此選用節(jié)流調(diào)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(diào)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

7、。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)。考慮到銑削加工中有順銑和逆銑兩種工況，宜采用調(diào)速閥來保證速度穩(wěn)定，并將調(diào)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(tǒng)滑臺由快進轉(zhuǎn)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(diào)速回路。 (a) (a)圖4-1 調(diào)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(qū)動。由工況圖可知，系統(tǒng)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(guān)配合實現(xiàn)

8、自動換向，如圖4-2b所示4.1.3 快速運動回路為實現(xiàn)工作臺快速進給，選用二位三通電磁換向閥構(gòu)成液壓缸的差動連接。這種差動連接的快速運動回路，結(jié)構(gòu)簡單，也比較經(jīng)濟，如圖4-2a所示。在圖4-2a-b中結(jié)構(gòu)復(fù)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(xiàn)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(tǒng)流量很小，銑床工作臺工作進給時，采用回油路節(jié)流調(diào)速，故選用定量泵供油比較、經(jīng)濟，如圖4-1a所示.調(diào)壓回路采用先導(dǎo)式溢流閥維持液壓泵出口

9、壓力恒定。當(dāng)換裝工件時，工作臺停止運動，液壓泵卸荷回路采用小型二位三通電磁閥控制先導(dǎo)型溢流閥，實現(xiàn)液壓泵的卸荷。而從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用雙聯(lián)葉片泵油源顯然是不合理的，如圖4-3b所示，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制也復(fù)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(shè)計（論文） 5 選擇液壓元件4.2 液壓系統(tǒng)合成根據(jù)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(diào)速液壓系統(tǒng)圖。圖4-2 液壓系統(tǒng)合成5 選擇液壓元件5.1 選擇液壓泵和驅(qū)動電機取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)k=1.1則液壓泵的最大流量，即=14.88l/min。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流

10、調(diào)速，進油路壓力損失選取，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，查手冊書（二）選用型定量葉片泵。該泵額定排量為16ml/r,額定轉(zhuǎn)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(qū)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(jù)系統(tǒng)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 選擇各種閥件的規(guī)格序號控制元件名稱型號規(guī)格技術(shù)數(shù)據(jù)實際流量額定流量時壓力損失1溢流閥y1-25

11、b卸荷壓力2三位四通電磁換向閥34d-25b23單向調(diào)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(shè)計（論文） 6液壓系統(tǒng)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(shù)k=6，q=12l/min,則有 (5-4)根據(jù)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(tǒng)性能驗算6.1 回路中壓力損失回路壓力損失計算應(yīng)在管道布置圖完成后進行，必須知道管道

12、的長度和直徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，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(shè)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(shù) (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(jīng)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(guān)數(shù)據(jù)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(jīng)判斷為層流（，于是沿程壓力損失： (6-6)局部壓力損失： (6-

13、7)回油路中油液流經(jīng)二位三通換向閥、調(diào)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(jīng)檢查都是層流，進油路壓力損失為： (6-11)進油路中油液流經(jīng)單向閥、三位四通換向閥、單向調(diào)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

14、油路中的整個壓力損失： (6-16)這個數(shù)值比原來估計的數(shù)值大，因此系統(tǒng)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(jù)，則溢流閥調(diào)整壓力取。6.3 液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)效率,取液壓泵效率，液壓缸效率取，于是 (6-24)6.4 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗算液壓系統(tǒng)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(tǒng)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