銑床液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上測(cè)控技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（表210）姓 名： 黃 覺(jué) 鴻 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 譚宗柒 2012年 2 月 10 日至 2012 年 2 月 14 日目 錄一、明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析1、設(shè)計(jì)要求2、工況分析（工作臺(tái)液壓缸）（1）運(yùn)動(dòng)分析（2）動(dòng)力分析二、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖1、計(jì)算液壓缸系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)尺寸（1）工作臺(tái)液壓缸（2）夾緊液壓缸2、主要參數(shù)的計(jì)算（1）工作臺(tái)液壓缸（2）夾緊液壓缸3、編制工況圖三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1、制定液壓回路方案2、擬定液壓系統(tǒng)圖四、計(jì)算和選擇液壓

2、元件1、液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算和選定2、液壓控制閥和液壓輔助元件的選定五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能1、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失2、估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升一、明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析1、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床，工作循環(huán)：手工上料自動(dòng)夾緊工作臺(tái)快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺(tái)快退夾具松開手工卸料。設(shè)計(jì)參數(shù)由表2-10 查得如下：工作臺(tái)液壓缸負(fù)載力（KN）：FL=22 夾緊液壓缸負(fù)載力（KN）：Fc =5.5 工作臺(tái)液壓缸移動(dòng)件重力（KN）：G=5.5 夾緊液壓缸負(fù)移動(dòng)件重力（N）：Gc=90 工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度（m/min）：V1=V3=5.2 夾緊液壓缸行程（mm）：Lc=15 工

3、作臺(tái)工進(jìn)速度（mm/min）：V2=45 夾緊液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間（S）：tc=1 工作臺(tái)液壓缸快進(jìn)行程（mm）：L1=180 導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.2工作臺(tái)液壓缸工進(jìn)行程（mm）：L2=150 導(dǎo)軌面動(dòng)摩擦系數(shù)：d=0.1工作臺(tái)啟動(dòng)時(shí)間（S）：Dt=0.5 2、工況分析（1）動(dòng)力分析銑床工作臺(tái)液壓缸在快進(jìn)階段，啟動(dòng)時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦阻力和慣性力，恒速時(shí)是動(dòng)摩擦阻力；在快退階段的外負(fù)載是動(dòng)摩擦阻力；由圖可知，銑床工作臺(tái)液壓缸在工進(jìn)階段的外負(fù)載是工作負(fù)載，即刀具銑削力及動(dòng)摩擦阻力。靜摩擦負(fù)載 動(dòng)摩擦負(fù)載 慣性負(fù)載 工作臺(tái)液壓缸的負(fù)載 取液壓缸的機(jī)械效率，可算的

4、工作臺(tái)在各個(gè)工況下的外負(fù)載和推力，一并列入表中，繪制出工作臺(tái)液壓缸的外負(fù)載循環(huán)圖（F-L圖）。（2）運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可直接畫出工作臺(tái)液壓缸的速度循環(huán)圖（v-L圖）。二、確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖1、計(jì)算液壓缸系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)尺寸專用銑床也歸屬于半精加工機(jī)床，參照1表2-4，預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力為=3MPa。（1）工作臺(tái)液壓缸由于設(shè)計(jì)要求工作臺(tái)快速進(jìn)退的速度相等，故選用單干差動(dòng)連接液壓缸，使缸的無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積和的關(guān)系為=2，即桿d和缸徑D滿足d=0.707D。按1表2-5取背壓0.8MPa。 銑床工作臺(tái)液壓缸外負(fù)載和推力計(jì)算結(jié)果工 況外負(fù)載F/N推力（）計(jì)算公式結(jié)果快進(jìn)啟動(dòng)1

5、1001222加速645.3 717恒速 550 611 工 進(jìn) 22550 25056 快退啟動(dòng) 1100 1222加速 645.3 717恒速 550 611從滿足最大推力出發(fā)，可計(jì)算的液壓缸的無(wú)桿腔的有效面積液壓缸內(nèi)徑按GB/T234819931表28，將液壓缸內(nèi)徑圓整為D=100mm=10cm?；钊麠U直徑為d=0.707D=0.707*100=70.7mm。按GB/T234819931表28，將活塞桿直徑圓整為d=70mm=7cm。則液壓缸的實(shí)際有效面積為（2）夾緊液壓缸夾緊液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度液壓缸內(nèi)腔面積為液壓缸內(nèi)徑為按GB/T234819931表28，將液壓缸內(nèi)徑圓整為D=50mm=

6、5cm?；钊麠U直徑為d=0.707D=0.707*50=35.35mm。按GB/T234819931表28，將活塞桿直徑圓整為d=36mm=3.6cm。則液壓缸的實(shí)際有效面積為2、主要參數(shù)的計(jì)算根據(jù)上述條件經(jīng)過(guò)液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率如下（1） 工作臺(tái)液壓缸速度:根據(jù)已知條件可作出工作臺(tái)液壓缸的vL圖P/WV1V20L/mm330V3壓力：a、快速階段的液壓缸的壓力啟動(dòng)時(shí)，加速時(shí)，恒速時(shí)，b、工進(jìn)階段的液壓缸壓力c、快退階段的液壓缸壓力啟動(dòng)時(shí)，加速時(shí)，恒速時(shí)，1.160.680.3200.71液壓缸的p-L圖3.6330L/mm0.311.13流量：a、快進(jìn)（恒速時(shí)）階段的流量

7、b、工進(jìn)階段的流量c、快退（恒速時(shí)）階段的流量液壓缸的qL圖20 0.350L/mm33020.8功率：a、快進(jìn)（恒速時(shí)）階段的功率b、工進(jìn)（最高速度時(shí)）階段的功率c、快退（恒速時(shí)）階段的功率L/mm330液壓缸的P-L圖P/W226.721391.70（2）夾緊液壓缸壓力P：流量q：3、編制工況圖三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1、制定液壓回路方案（1）調(diào)速回路 工況圖表明，液壓系統(tǒng)的功率較小，負(fù)載為阻力負(fù)載并且工作中變化較小故采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。并設(shè)置回油路的背壓。（2）油源形式及壓力控制 工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單定量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓方案，如圖所示。（

8、3）換向與速度換接回路 系統(tǒng)已定位差動(dòng)回路作為快速回路，同時(shí)考慮到工進(jìn)快退時(shí)回油的流量較大，為保證換向平穩(wěn)，故選用三位五通、“Y”型中位機(jī)能的電液換向閥作為主換向閥并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。采用行程控制方式為活動(dòng)擋塊壓下電器行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。（4）定位夾緊回路 為了保證工作夾緊力可靠且能單獨(dú)調(diào)節(jié)，在該回路上串接減壓閥和單向閥；為保證手工上料的安全和方便，單獨(dú)設(shè)立一個(gè)電磁換向閥控制油路的通斷。（5）輔助回路 在液壓泵進(jìn)口設(shè)置一過(guò)濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)置壓力表及其開關(guān)，以便各壓力控制元件的調(diào)壓和觀測(cè)。2、擬定液壓系統(tǒng)圖在制定各液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)

9、整理所組成的液壓系統(tǒng)原理如圖所示，圖中附表是電磁鐵及行程閥的動(dòng)作順序表。結(jié)合附表容易看出系統(tǒng)在各工況下的油液流動(dòng)路線。 銑床液壓系統(tǒng)原理圖附表 系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥動(dòng)作順序表工況電磁鐵及行程閥的狀態(tài)1YA2YA3YA4YA行程閥上料+夾緊 +快進(jìn)+下位工進(jìn)+上位快退+上位滑臺(tái)原地靜止+下位松開下料 +四、計(jì)算和選擇液壓元件1、液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算和選定（1）液壓泵的最高工作壓力的計(jì)算 由工況圖可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即P1=3.6MPa，由于進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為P=0.3MPa。則液壓泵的最高工作壓力為（2）液壓泵的流量計(jì)算 泵的供油量按液壓缸

10、的快退階段的流量q=20.8L/min進(jìn)行估算。由1根據(jù)式（232），由于系統(tǒng)流量較小，故取泄漏系數(shù)K=1.3，則液壓泵供油量流量應(yīng)為（3）確定液壓泵的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為n1=1450r/min，泵的容積效率為，根據(jù)1式（237）可算得泵的排量參考值為根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的CB32型齒輪泵，泵的額定壓力為=10MPa，泵的排量為V=32.5ml/r；泵的額定轉(zhuǎn)速為n=1450r/min，容積效率為=0.80，總效率為=0.80。倒推算得泵的額定流量為比系統(tǒng)的流量稍大。（4）確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電機(jī)的規(guī)格、型號(hào) 由功率循環(huán)圖知，最大的功率出現(xiàn)在快退

11、階段，已知泵的總效率為=0.80，則液壓泵快退所需的驅(qū)動(dòng)功率為由1查表213，選用Y90L4型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率1.5KW，轉(zhuǎn)速為1400r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，泵的實(shí)際輸出流量為36.4L/min，滿足要求。2、液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和持續(xù)時(shí)間工作階段流量/（L/min）速度/（m/s）時(shí)間/s無(wú)桿腔有桿腔快進(jìn)工進(jìn)快退根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過(guò)各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號(hào)規(guī)格見(jiàn)下表。 銑床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號(hào)規(guī)格序號(hào)名稱通過(guò)流量/（L/min）額定流量/（L/min）額定（最

12、高）壓力/MPa型號(hào)1過(guò)濾器36.4406.18XU-40×200B2定量泵36.437.710CB323電動(dòng)機(jī)Y90L44溢流閥36.44031.5DA/DAW105壓力表開關(guān)Y-406單向閥36.48525CIT-06-507三位四通電磁換向閥20.86331.5 ，25(閥機(jī)能60)DSG-01-3C-508單向閥37.96531.5S159背壓溢流閥37.95040DBD610單向閥37.96531.5S1511單向閥37.96531.5S1512行程閥37.96010WM型13壓力繼電器6.3DP163B14液壓缸15溢流閥36.44031.5DA/DAW1016減壓閥15

13、31.5DR10DP517二位二通電磁換向閥 6331.5 ，25(閥機(jī)能60)DSG-01-3C-5018單向閥636.3I63B19壓力表開關(guān)K6B20壓力表21二位四通電磁換向閥406.324D40B22壓力繼電器6.3DP163B23壓力繼電器6.3DP163B24單向順序閥636.3I63B管件尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件油口尺寸確定。油箱容量按1式（241）計(jì)算得，其中取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，得油箱的容量為五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能1、驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失按選定的液壓元件接口的尺寸確定管道的直徑為d=18mm，進(jìn)、回油管長(zhǎng)度均取為l=2m；取進(jìn)油液運(yùn)動(dòng)黏度，油液的密度為。由工作循環(huán)中進(jìn)、回油管道中通過(guò)的最大流量q=74.3L/min發(fā)生在快進(jìn)階段，由此計(jì)算得液流的雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)Rec=2300，故可推論出，各工況下的進(jìn)回油路中的液流均為層流。<3200將適用于層流的沿程阻力系數(shù)和管道中液體流速代入沿程壓力損失計(jì)算公式得q 為通過(guò)的流量管道的局部損失按一下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算各工況下閥類元件的局部損失按1式（252）計(jì)算，即 2、系統(tǒng)油液溫升的驗(yàn)算 系