設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床的液壓系統(tǒng)

1、液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床的液壓系統(tǒng)分 院： 機(jī)電與能源工程分院 專業(yè)班級: 姓 名： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)日期： 目 錄一、工況分析11.1 摩擦阻力11.2 慣性負(fù)荷1二、繪制負(fù)載圖和速度圖2三、初步確定液壓缸的參數(shù)33.1 初選液壓缸的工作壓力33.2計(jì)算液壓缸尺寸33.3壓力、流量和功率的計(jì)算43.4液壓缸的工況分析5四、計(jì)算和選擇液壓件64.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率6五、擬定液壓系統(tǒng)圖75.1選擇液壓基本回路7六、選擇液壓元件86.1確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率86.2控制閥的選擇96.3確定油管直徑96.4確定油箱容積10設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床的液壓系統(tǒng)工作臺(tái)要求

2、完成“快進(jìn)工作進(jìn)給快退停止”的自動(dòng)工作循環(huán)。銑床工作臺(tái)重量4000N，工件和夾具重量為1500N，銑削阻力最大為9000N，工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度為4.5mmin，工作進(jìn)給速度為0.061mmin，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加、減速時(shí)間為0.05s工作采用平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為fs0.2，fd0.1，工作臺(tái)快進(jìn)行程為0.3m。工進(jìn)行程為0.1m。一、工況分析1.1 摩擦阻力 1.2 慣性負(fù)荷查液壓缸的機(jī)械效率，可計(jì)算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如下表表1所示： 表1 液壓缸各階段的負(fù)載情況工況負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載液壓缸推力/N啟動(dòng)11001222.22加速1390.981545.53快進(jìn)550611.

3、11工進(jìn) 955010611快退55060611二、繪制負(fù)載圖和速度圖根據(jù)工況負(fù)載和以知速度和及行程S，可繪制負(fù)載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：圖1(負(fù)載圖)圖2（速度圖）三、初步確定液壓缸的參數(shù)3.1 初選液壓缸的工作壓力查各類液壓設(shè)備常用工作壓力初選，3.2計(jì)算液壓缸尺寸選用差動(dòng)液壓缸，無桿腔與有桿腔的有效面積為；回油路上有背壓閥或調(diào)壓閥，取背壓;回油管路壓力損失。按JB218377取標(biāo)準(zhǔn)值 D=80mm活塞桿的直徑為：按JB218377取標(biāo)準(zhǔn)值 d=63mm由此求得液壓缸的實(shí)際有效工作面積3.3壓力、流量和功率的計(jì)算 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計(jì)算值如下表2所示：

4、表2 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率工況負(fù)載回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)1222.227.0加速1545.538.0恒速611.115.02140.07工進(jìn)10611824.25.20.30.086快退啟動(dòng)1222.2219.6加速1545.5321.3恒速611.1116.48.50.139第 10 頁 共 10頁3.4液壓缸的工況分析選擇調(diào)速回路 由圖1可知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。為防止銑完工作時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件前沖，在回油路上加被壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式

5、循環(huán)系統(tǒng)。（1）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(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比=0.4/(1.5810-2)25：其相應(yīng)的時(shí)間之比(t1+t2)/t2=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度看來，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(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時(shí)向液壓缸供油實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案。（2）選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 本系統(tǒng)已選擇

6、液壓缸差動(dòng)連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回油路流量較大，故選用換向時(shí)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(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接，所以選用三位五通電液換向閥。（3）選擇速度換接回路 由于本系統(tǒng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化大(v1/v2=4.5/0.145)，為減少速度換接時(shí)的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。（4）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(tái)工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另調(diào)壓回路。在滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過夜空順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，

7、但功率損失較小，故可不需要再設(shè)卸荷回路。將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理，為了解決滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥6。為了避免機(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，添置了一個(gè)單向閥13。增設(shè)一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)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(jì)算和選擇液壓件4.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率（1） 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，最大工作壓力為p1=3.86MPa,如

8、在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流閥調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失p=0.6 MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差pe=0.5MPa，則小流量泵的最高壓力估算為p1+p+=3.86+0.6+0.5=4.96 MPa大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表7可見，快退時(shí)液壓缸的工作壓力為，比快進(jìn)時(shí)大，考慮到快退時(shí)進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失，則大流量泵的最高工作壓力估算為（2） 計(jì)算液壓泵的流量 因此，泵的額定壓力可取Pr=1.25X48.8X105=61X105Pa工進(jìn)時(shí)所需最小流量是0.3L/min，設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5L/min,則小流量泵的流量

9、是,快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是8.5L/min，則泵的總流量是，即大流量泵的流量（3）確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)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。由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，若取液壓缸總效率，這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為根據(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(dòng)機(jī)，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。五、擬定液壓系統(tǒng)圖5.1選擇液壓基本回路從工況圖可知：該系統(tǒng)的流量、壓力較小，可選用定量泵和溢流閥組成的供油源，如圖a所

10、示。銑床加工有順銼和逆銼之分，宜采用出口節(jié)流調(diào)速，具有承受負(fù)切削的能力，如圖b所示?？紤]到工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載大、速度低，而快進(jìn)、快退行程中負(fù)載小、速度快，所以采用由換向閥聯(lián)通的差動(dòng)快速回路，如圖c所示。根據(jù)一般專用銑床的要求不高，采用電磁閥的快慢換接回路，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。選用簡便的電氣行程開關(guān)和擋鐵控制行程方式。為了實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快退選用具單向閥的調(diào)速閥，圖4為所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)圖。 六、選擇液壓元件6.1確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率 （1）液壓泵的工作壓力和流量計(jì)算。進(jìn)油路的壓力損失取，回路泄露系數(shù)取，則液壓泵的最高工作壓力和流量為：根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄，選用型定量葉片泵。（）確定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率。由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總效率0.75,則電動(dòng)機(jī)功率為：6.2控制閥的選擇根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實(shí)際流量，選取各元件規(guī)格，如表所示。格表3 各元件的規(guī)格序號元件名稱最大通流量/（L/min）型號規(guī)格1 定量葉片泵2溢流閥Y10B 3三位四通電磁閥34D10B4單向調(diào)速閥QI10B5二位三通電