專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)計說明

1、WORD15/16目錄TOC o 1-2 h z uHYPERLINK l _Toc3285167261 前言 PAGEREF _Toc328516726 h 1HYPERLINK l _Toc3285167272 設(shè)計技術(shù)要求與參數(shù) PAGEREF _Toc328516727 h 1HYPERLINK l _Toc3285167283 確定執(zhí)行元件 PAGEREF _Toc328516728 h 1HYPERLINK l _Toc3285167294 系統(tǒng)工況分析 PAGEREF _Toc328516729 h 1HYPERLINK l _Toc3285167304.1動力分析 PAGERE

2、F _Toc328516730 h 1HYPERLINK l _Toc3285167314.2運動分析 PAGEREF _Toc328516731 h 3HYPERLINK l _Toc3285167325 計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖 PAGEREF _Toc328516732 h 3HYPERLINK l _Toc3285167335.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力 PAGEREF _Toc328516733 h 3HYPERLINK l _Toc3285167345.2計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 PAGEREF _Toc328516734 h 3HYPERLINK l _Toc3285167355.

3、3編制液壓缸的工況圖 PAGEREF _Toc328516735 h 4HYPERLINK l _Toc3285167366 制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc328516736 h 7HYPERLINK l _Toc3285167376.1制訂液壓回路方案 PAGEREF _Toc328516737 h 7HYPERLINK l _Toc3285167386.2擬定液壓系統(tǒng)圖 PAGEREF _Toc328516738 h 9HYPERLINK l _Toc3285167397 計算并選擇液壓元件 PAGEREF _Toc328516739 h 10HYPERL

4、INK l _Toc3285167407.1液壓泵的計算與選定 PAGEREF _Toc328516740 h 10HYPERLINK l _Toc3285167417.2電機的選定 PAGEREF _Toc328516741 h 10HYPERLINK l _Toc3285167427.3液壓控制閥和液壓輔助原件的選定 PAGEREF _Toc328516742 h 11HYPERLINK l _Toc3285167438 驗算 PAGEREF _Toc328516743 h 11HYPERLINK l _Toc3285167448.1液壓系統(tǒng)的效率 PAGEREF _Toc32851674

5、4 h 11HYPERLINK l _Toc3285167458.2液壓系統(tǒng)的溫升 PAGEREF _Toc328516745 h 12HYPERLINK l _Toc328516746設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc328516746 h 13HYPERLINK l _Toc328516747參考文獻 PAGEREF _Toc328516747 h 14專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)計1 前言作為一種高效率的專用銑床，在日常生活中，廣泛在大批量機械加工生產(chǎn)中應(yīng)用。本次課程設(shè)計是以專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)為例，介紹該組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法與設(shè)計步驟，其中包括工作臺液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定

6、、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以與系統(tǒng)性能驗算等。液壓傳動課程設(shè)計是整個教學(xué)過程中最后一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以讓我們了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，提高我們運用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。能根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，按照正確的設(shè)計步驟，擬定出液壓系統(tǒng)。2 設(shè)計技術(shù)要求與參數(shù)一臺專用銑床的工作臺擬采用單桿液壓缸驅(qū)動。已知條件如下：銑刀驅(qū)動電機功率為P=7.5KW，銑刀直徑為De=120mm，轉(zhuǎn)速n=350r/min。工作臺質(zhì)量m1=400kg，工件與夾具最大質(zhì)量為m2=150kg。工作總行程為Lz=400mm，其中工進行程為Lg=100mm?？爝M和快退速度均為v

7、k=4.5m/min，工進速度圍為vg=601000mm/min，往復(fù)運動時加、減速時間均為t=0.05s。工作臺水平放置，導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)為s=0.2，動摩擦系數(shù)為d=0.1,以下為該銑床工作臺進給運動的半自動液壓系統(tǒng)設(shè)計。3 確定執(zhí)行元件液壓系統(tǒng)的動力原件是定量葉片泵，執(zhí)行元件確定為液壓缸（主要運動是往復(fù)直線運動）。4 系統(tǒng)工況分析4.1動力分析銑床工作臺液壓缸在快進階段，啟動時的外負載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力；加速的外負載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和慣性力；恒速時是動摩擦阻力；在快退階段的外負載是動摩擦阻力，由圖3-4可知：銑床工作臺液壓缸在工進階段的外負載是工作負載，即刀具銑削力與動摩擦阻力。靜摩擦負載

8、Ffs=（m1+m2）g=0.2x（400+150）g=1078(N)動摩擦負載 Ffs=（m1+m2）g=0.1x（400+150）g=539（N）慣性負載 Fi=（m1+m2）x=825（N）利用銑削力計算公式：Fi=（其中，T為負載轉(zhuǎn)矩，T=）。算得工作負載為:Fe= Nm =3410Nm取液壓缸的機械效率m=0.9，可算得工作臺液壓缸在各工況下的外負載和推力，見圖表：表3-7 銑床工作臺液壓缸外負載和推力計算結(jié)果工況外負載F/N推力（F/m）/N計算公式結(jié)果快進啟動F=Fst10781198加速F=Ffd+Fi13641515恒速F=Ffd539599工進F=Fe+Ffd3949438

9、8快退啟動F=Fst10781198加速F=Ffd+Fi13641515恒速F=Ffd5395994.2運動分析根據(jù)設(shè)計要求，可直接畫出液壓缸的速度循環(huán)圖（v-l圖），如圖3-6。5 計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)并編制工況圖5.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力專用銑床也歸屬半精加工機床，參考表1，預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力P1=3MPa。5.2計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸由于設(shè)計要求工作臺快速進退速度相等，故選用單桿差動連接液壓缸，使缸的無桿腔與有桿腔的有效面積與保持關(guān)系=2，即桿d和缸徑D滿足d=0.707D。經(jīng)查表3，取背壓為0.8MPa。從滿足最大推力出發(fā)，可算得液壓缸無桿腔的有效面積：液壓缸徑：按GB/T2348-19

10、93（表2），將液壓缸徑圓整為D=50mm=5cm。徑圓整為d=36mm=3.6cm。則液壓缸實際有效面積為：（）（）=-=1017（）5.3編制液壓缸的工況圖根據(jù)上述條件，經(jīng)計算液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率如下：壓力a、快進階段的液壓缸壓力啟動時， =加速時， =(一般取被壓為0.5Mp)恒速時， =b、工進階段的液壓缸力=c、快退階段的液壓缸壓力啟動時，=加速時，=恒速時，=流量a、快進（恒速時）階段的流量q=vk=1017x4.5xx=4.58（L/min）b、工進階段的流量qmax=vg=1963x1000 x=1.96（L/min）qmin=vg=1963x60 x=0.

11、12（L/min）c、快退（恒速時）階段的流量q=vk=946x4.5xx=4.26（L/min）功率a、快進（恒速時）階段的功率P= q=1.05x4.58x/60=80.2（W）b工進（最高速度時）階段的功率P= q=2.62x1.96x/60=85.6（W）c快退（恒速時）階段的功率P= q=1.67x4.26x/60=118.6（W）由上述計算結(jié)果編制出的液壓缸工況圖3-73-96 制定液壓回路的方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖6.1制訂液壓回路方案油源型式與壓力控制 工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用電動機驅(qū)動的單定量泵供油油源和溢油閥調(diào)壓方案，如圖3-10所示。調(diào)速回路 銑床加工

12、零件時，有順銑和逆銑兩種工作狀態(tài)，故選用單向調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路（見圖3-11）。由于已選用節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開式循環(huán)。換向回路與快速運動回路與換接方式 換向回路選用三位四通“O”型中位機能的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進退和停止（見圖3-12）。采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進時的差動連接（見圖3-13）。由于本機床工作部件終點的定位精度無特殊要求，故采用行程控制方式即活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷電以與死擋鐵即可實現(xiàn)自動換向和速度換接。輔助回路 在液壓泵進口設(shè)置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一單向閥以保護液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設(shè)一壓力表與其開

13、關(guān)，以便液壓閥調(diào)壓和觀測（見圖3-14）。6.2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)整理所組成的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-15所示。由電磁鐵動作順序表（圖中附表）容易了解系統(tǒng)的工作原理與各工況下的油液流動路線圖3-15 專用銑床液壓系統(tǒng)原理圖附表 系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表工況電磁鐵狀態(tài)1YA2YA3YA 快進工進快退工作臺原為停止1-過濾器；2-單向定量泵；3-電動機；4-溢流閥；5-壓力表開關(guān)；6-單向閥；7-三位四通電磁換向閥；8-單向調(diào)速閥；9-二位三通電磁換向閥；10-液壓缸7 計算并選擇液壓元件7.1液壓泵的計算與選定液壓泵的最高工作壓力的計算 由工況3-2可以查得液壓缸的最高工

14、作壓力出現(xiàn)在快退階段，即p1=2.64 MPa ，由于進油路原件較少，故泵至缸間的進油路壓力損失取為p=0.3MPa。則液壓泵的最高工作壓力pp為：pp=2.64+0.3=2.94（MPa）液壓泵的流量計算 泵的供油量qp按液壓缸的快進（恒速時）階段的流量q=4.58L/min進行估算。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qp應(yīng)為：qpqv=Kqlmax=1.34.58=5.95（L/min）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v=0.8，根據(jù)式（2-37）可算得泵的排量參考值為：Vg=5.13（mL/r）根據(jù)以上計

15、算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的YB1-6型葉片泵，泵的額定壓力為pn=6.3MPa，泵的額定轉(zhuǎn)速為n=1450r/min，容積效z率p=0.80。倒推算得泵的額定流量為：q p=Vnv=614500.80=6.96（L/min）比系統(tǒng)流量稍大。確定液壓泵驅(qū)動功率由功率循環(huán)圖3-9可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為p=0.80，則液壓泵快退所需的驅(qū)動功率為：Pp=0.357（KW）7.2電機的選定查表得，選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的Y801-4型臥式三相異步電動機，其額定功率為0.55kw，轉(zhuǎn)速為1390r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，泵的實際輸出流量為6.67L/min

16、，仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。表3-8 專用銑床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助原件的型號規(guī)格序號名稱通過流量/(L/min）額定流量/(L/min）額定壓力/MPa型號1過濾器6.67162.5XU-B161002定量葉片泵6.6766.3YB-63交流異步電動機Y801-44溢流閥6.67636.3YF3-10B5壓力表開關(guān)6.3AF6EP30/Y636單向閥6.678016AF3-Ea10B7三位四通電磁換向閥4.5861634DF3-E4B8單向調(diào)速閥4.266.36.3AQF3-6aB9二位三通電磁換向閥4.26106.323D-10B10液壓缸自行設(shè)計說明單向調(diào)速閥8中調(diào)速閥的最小穩(wěn)

17、定流量為0.01L/min，小于系統(tǒng)工進速度時的回油量qmin=A2vg=9466010 V10-6=0.057（L/min）7.3液壓控制閥和液壓輔助原件的選定根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥與部分輔助原件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的原件型號規(guī)格見表3-8，其中液壓缸需自行設(shè)計。管件尺寸由選定的標準件油口尺寸確定。本系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，取經(jīng)驗系數(shù)=5，得油箱容量為：V=apq=56.67L=33.3533L8 驗算8.1液壓系統(tǒng)的效率（經(jīng)計算，）取泵的效率，液壓缸的機械效率，回路效率為：當工進速度為時，當工進速度為時，8.2液壓系統(tǒng)的溫升（只驗算系統(tǒng)在工進時的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為：工進時系統(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：，故合理。設(shè)計總結(jié)這次液壓系統(tǒng)課程設(shè)計，是我們第一次較全面的液壓知識的綜合運用，通過這次練習(xí)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個較為系統(tǒng)全面的認識，加深了對所學(xué)知識的理解和運用，將原來看來比較抽象的容實現(xiàn)了具體化，初步掊養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用相關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計方面的知識。通過制訂設(shè)計方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計算零件的工作能力，以與針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴展了我們的知