一臺專用銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、 大學(xué)課程設(shè)計專用紙no 30目 錄一設(shè)計題目2二負(fù)載工況分析21. 工作負(fù)載22. 摩擦阻力23. 慣性負(fù)荷2三繪制負(fù)載圖和速度圖 3四初步確定液壓缸的參數(shù) 41初選液壓缸的工作壓力42計算液壓缸尺寸.43液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值如下表.54繪制液壓缸的工況圖（圖3）6五擬定液壓系統(tǒng)圖6六選擇液壓元件71確定液壓泵的容量及電動機(jī)功率 72. 控制閥的選擇 83確定油管直徑 84確定油箱容積 8七 液壓系統(tǒng)的性能驗算9液壓系統(tǒng)的效率 9液壓系統(tǒng)的溫升 103 液壓缸主要尺寸的確定11八. 總結(jié) 14參考文獻(xiàn) 15一設(shè)計題目 設(shè)計一臺專用銑床的液壓系統(tǒng)，銑頭驅(qū)動電機(jī)的功率

2、p= 7.5kw ，銑刀直徑d=120mm，轉(zhuǎn)速n=350rpm，若工作臺、工件和夾具的總重量為g=6000n，工作臺行程l=350mm，快進(jìn)、快退速度為4.5m/min，工進(jìn)速度為601000mm/min，加速、減速時間均為t=0.05s，工作臺用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。設(shè)計該機(jī)床的液壓傳動系統(tǒng)。二負(fù)載工況分析1. 工作負(fù)載2. 摩擦阻力fff=fs·g=0.2×6000n=1200nffd=fd·g=0.1×6000n=600n3. 慣性負(fù)載fg=(gg)·(vt)=(60009.81)·4.5(0

3、.05×60)n=917.43n查液壓缸的機(jī)械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如下表表1所示：工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載液壓缸推力/n啟動12001333.33加速-1517.431686.03快進(jìn)600666.67工進(jìn)4010.464456.07快退600666.67表1 液壓缸各階段的負(fù)載情況三繪制負(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，如下圖所示：四初步確定液壓缸的參數(shù)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2計算液壓缸尺寸。選用差動液壓缸，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。

4、a1=f（p1-0.5p）=4456.07【（30-0.5×8）×105】=17.13m ²d=(4a1) ½=4.67m按jb218377取標(biāo)準(zhǔn)值 d=50mm活塞桿的直徑為：d=0.7d=35mm,取d=36mm.由此求得液壓缸的實際有效工作面積a2=/4(d ²-d ²)=9.45cm ²3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值如下表表2所示：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算公式快進(jìn)啟動1333.3313.86加速1686.0322.73恒速666.6712.134.330.09工進(jìn)4456.

5、06826.781.960.120.087快退啟動1333.3313.3加速1686.0326.65恒速666.6716.474.50.123表2 液壓缸所需的實際流量、壓力和功率4繪制液壓缸的工況圖（圖3）五擬定液壓系統(tǒng)圖 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，其特點是結(jié)構(gòu)簡單。選用簡便

6、的電氣行程開關(guān)和擋鐵控制行程方式，如圖d所示。（a） (b)(c) (d)六選擇液壓元件1確定液壓泵的容量及電動機(jī)功率（1） 液壓泵的工作壓力和流量計算。pb=p1+p=(26.78+3) ×105pa=29.78×105pa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)動電動機(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,則電動機(jī)功率為：p=pb·qb=(16.47+3) ×105×6÷60×10-3 103×

7、0.75kw=0.26kw控制閥的選擇根據(jù)泵的工作壓力和通過各閥的實際流量，選取各元件的規(guī)格，如表所示。序號元件名稱最大通流量/（l/min）型號規(guī)格1 液壓泵2液壓泵62.5*cy14-1b3單向閥i10b4順序閥fx3-10b5溢流閥y10b 6三位四通電磁閥34d10b7單向調(diào)速閥qi10b8二位三通電磁閥23d10b表3 各元件的規(guī)格3確定油管直徑進(jìn)出液壓缸無桿腔的流量，在快退和差動工況時為，所以管道流量按計算。取壓油管流速，取內(nèi)徑為的管道。吸油管的流速，通過流量為，則，取內(nèi)徑為管道。確定管道尺寸應(yīng)與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。4確定油箱容積七 液壓系統(tǒng)的性能驗算 液壓系統(tǒng)的效率已

8、知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)經(jīng)均為10mm，各段管道的長度分別為：ab=0.3m,ac=1.7m,ad=1.7m,de=2m.選用l-hl32液壓油，考慮到有的最低溫度為15º，查的15º是該液壓油的運(yùn)動粘度=150cst=1.5cm²/s,油的密度=920kg/m.壓力損失計算：工作進(jìn)給時進(jìn)油路壓力損失：工作進(jìn)給時的最大流量q=d²v/4=8.843l/minv1=q/(d²/4)=188m/s管道流動雷諾數(shù)為rel=v1·d /=125<2300可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，氣焰程阻力系數(shù)1=75/rel=0.68.進(jìn)油管道的

9、沿程壓力損失為：p1-1=1(l/d)( v ²/2)=0.2mpa查的換向閥4we6-61/g12的壓力損失p1-2=0.05 mpa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失為：p1=p1-1+p1-2=0.25 mpa工作進(jìn)給時回油路的壓力損失：由于選用單活塞液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管的二分之一，則v2=v1/2=94.re2=v2·d /=62.72=75/re2=1.2回油管路的沿程成壓力損失為：p2-1=2(l/d)( v ²/2)=0.15mpa查的換向閥3we650/

10、g24的壓力損失p2-2=0.025 mpa,換向閥4we6-61/g12的壓力損失p2-3=0.025 mpa，調(diào)速閥2frm5-10的壓力損失p2-4=0.5 mpa回油管路總壓力損失為：p2=p2-1+p2-2+p2-3+p2-4=0.6 mpa 液壓系統(tǒng)的溫升（只驗算系統(tǒng)在工進(jìn)時的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為： 工進(jìn)時系統(tǒng)的效率，系統(tǒng)發(fā)熱量為： 取散熱系數(shù)，油箱散熱面積時，計算出油液溫升的近似值：，固合理。3. 液壓缸主要尺寸的確定1) 液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布

11、規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑d與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 設(shè) 計 計 算 過 程式中 液壓缸壁厚(m)； d液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍； 缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管：。=1.5×25=37.5則pyd/2=0.068m在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進(jìn)行

12、校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為d1d+2=186mm2) 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>p12表2-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選 =350mm.缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。無孔時 有孔時 式中 t缸蓋有效厚度(m)； 缸蓋止口內(nèi)徑(m)； 缸蓋孔的直徑(m)。液壓缸：無孔時 t0.433×36×10-3 ×(37.5/110) ½= 9.1mm 取 t=10mm

13、有孔時t0.433×0.5×10-3 ×(37.5×50/110(50-36) ½=3mm取 t=3mm3)最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離h稱為最小導(dǎo)向長度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度h應(yīng)滿足以下要求：設(shè) 計 計 算 過 程 式中 l液壓缸的最大行程； d液壓缸的內(nèi)徑?；钊膶挾萣一般取b=(0.6-10)d；缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑d而定；當(dāng)d

14、<80mm時，取；當(dāng)d>80mm時，取。為保證最小導(dǎo)向長度h，若過分增大和b都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套k來增加h的值。隔套的長度c由需要的最小導(dǎo)向長度h決定，即滑臺液壓缸：最小導(dǎo)向長度： hl/20+d/2=42.5mm取 h=50mm活塞寬度：b=0.6d=30mm缸蓋滑動支承面長度：l1=0.6d=21.622mm隔套長度： c=h-(l1+b)/2=3 所以有隔套。液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。液壓缸：缸體內(nèi)部長度l=b+l=380mm當(dāng)液壓缸支承長

15、度lb(10-15)d時，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計算。本設(shè)計不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗算.總結(jié)這次課程設(shè)計花了四五天時間，通過這段時間的設(shè)計，認(rèn)識到自己的很多不足，自己知識的很多盲點和漏洞知識和實踐的差距。所以說通過這次設(shè)計我深刻的認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的能力還需提高液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作。完成各種設(shè)備不同的動作需要。液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農(nóng)林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，而且愈先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就愈多。所以像我們這樣的大學(xué)生學(xué)習(xí)和親手設(shè)計一個簡單的液壓系統(tǒng)是非常有意義的。本次設(shè)計涉及了液壓傳動大部分知識，還有就是cad作圖和word文檔的處理。也使我們很好的將課本上的知識與實際結(jié)合起來，收獲頗多，特別是手機(jī)資料和信息的能力。這也是我們大學(xué)期間一次難得的機(jī)會，總之是受益匪淺。參考文獻(xiàn)1.許賢良，王傳禮.液壓傳動.北京：國防工業(yè)出版社，2006.2.張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計.北京：化工工業(yè)出版社，2005.3.王守城，段俊勇. 液壓元件及選用. 北京：化工工業(yè)出版社，2007.4.左健民.液壓與氣壓傳動.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2007.5.周士昌.液壓系