專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、則辭滸19BB2003034320030343液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說朗書系機(jī)械及自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)031013031013班學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)者：夏國(guó)慶指導(dǎo)教師：錢雪松（老師） 學(xué)校：河海大學(xué)常州校區(qū)S(gS(g時(shí)黃卿i i洽1920062006 年 6 6 月 3030S(ffS(ff時(shí)壞影滸19一、設(shè)計(jì)流程圖液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整機(jī)設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的，設(shè)計(jì)步驟的一般流程如下而將按照這一流程圖來進(jìn)行本次液壓課程設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)依據(jù):專用銃床工作臺(tái)重量GW3000N,工件及夾具重l：G2=1000N,切削 力最大為9000N,工作臺(tái)的快進(jìn)速度為4。5m/min,工進(jìn)速度為60S(gS(g時(shí)黃卿i i洽19的變化規(guī)律,

2、作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流F =9000NmaxmaxlOOOmm/min,行程為L(zhǎng)=400mm （工進(jìn)行程可調(diào)），工作臺(tái)往復(fù)加速、 減速時(shí)間的時(shí)間t=O.O5s,假定工作臺(tái)用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fj=O2, 動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.io設(shè)計(jì)此專用銃床液壓系統(tǒng)。三、工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對(duì)液壓執(zhí)行元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析，目的是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量.壓力、功率量）的依據(jù)。負(fù)載分析（一）外負(fù)載苴中巧maxmax表示最大切削力。對(duì)于專用銃床銃削時(shí)銃刀所承受的主切削力大?。▎挝籒）為:式中 P 單位切削力（N/m滬）f -每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）你一背吃刀暈

3、（mm）下而將進(jìn)行具體參數(shù)的計(jì)算:由公式= = fitfit可得（其中“/表示每分鐘進(jìn)給速度，n表示銃刀的轉(zhuǎn)速）設(shè)計(jì)依據(jù)可知n=3OOr/min?工進(jìn)速度/ =601000mm/min 故我們?nèi)≈?300mm/minoS(ffS(ff時(shí)壞影滸19對(duì)于單位切削力P,由以下的常用金屬材料的單位切削力表可得,我們選 P=20007V/Wo類別材料牌號(hào)單位切削力 P(Nhnnr )易切鋼Y40Mn1700結(jié)構(gòu)鋼4540Cr2000鋼不銹鋼lCrl7Ni92500鑄鐵灰鑄鐵HT2001140鑄造錫青銅ZcuSnSPbSZnS700鑄造 合金鑄造鋁介金ZALSn7Mg720對(duì)于銃削背吃刀量竹，我們選用硬質(zhì)

4、合金銃刀，查銃工計(jì)算手冊(cè)可得，取根據(jù)以上的公式F產(chǎn)Pfap可得:F(=Pjap = 2000 X 1x1.5 = 3000(N)因?yàn)?000V巴喚=31852所以選取的合適(二)阻力負(fù)載靜摩擦力：Ffj= (G1+G2) fj其中Ffj靜摩擦力N G1. G2工作臺(tái)及工件的重量Nfj靜摩擦系數(shù)rtl 設(shè)計(jì)依據(jù)可得：Ffj= (G1+G2) fj=(4000+1800)X0.2=1160N動(dòng)摩擦力 Ffd= (G1+G2) fd其中Ffd動(dòng)摩擦力N fd動(dòng)摩擦系數(shù)S(ffS(ff時(shí)其中：a-執(zhí)行元件加速度ut執(zhí)行元件末速度m/s2同理可得：Ffd= (G1+G2) fd=(4000+1800)X

5、0,l=580N(三)慣性負(fù)載機(jī)床工作部件的總質(zhì)量m= (G1+G2) /g=5800/5.81=592kg慣性力 Fm=m a=592x- = 493N60 x0Jm/L d = gzuO執(zhí)行元件初速度m/s?t執(zhí)行元件加速時(shí)間S因此，執(zhí)行元件在各動(dòng)作階段中負(fù)載計(jì)算如下表所示:工況油缸負(fù)載(N)負(fù)載值(N)啟動(dòng)F=Ffj1160加速F=Ffd+Fm1073快進(jìn)F=Ffd580工進(jìn)F=Ffd+Fc3580快退F=Ffd580按上表的數(shù)值繪制負(fù)載如圖所示。對(duì)于速度而言，設(shè)計(jì)依據(jù)中己經(jīng)有了明確的說明，所以按照設(shè)計(jì)依據(jù)繪制如下:r/NS(ffS(ff時(shí)use5S0如$滬19圖2銃床液壓缸速度S(gS

6、(g時(shí)黃卿i i洽19四、初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖1.初選油缸的丄作壓力、由上可以知道，銃床的最大負(fù)載F=3580N,根據(jù)下表可得:表按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/ (kN)50工作壓力=5(Mpa)27選系統(tǒng)的工作壓力Pl=2Mpaorti設(shè)計(jì)要求可知，導(dǎo)軌要求快進(jìn)、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接,且液壓缸活塞桿直徑d=0.7Do快進(jìn)和工進(jìn)的速度換接用三位四通電磁閥來實(shí)現(xiàn)。銃床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銃床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用調(diào)速閥的進(jìn)汕節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路，所以回油路上具有背壓P2,取背壓P2=

7、0.5Mpao2、計(jì)算油缸尺寸可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計(jì)算油缸的而積.油缸直徑D及活塞桿直徑d計(jì)算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整，然后再計(jì)算油缸的面積:S(ffS(ff時(shí)壞影滸19此時(shí)由工進(jìn)時(shí)的負(fù)載值按計(jì)算公式計(jì)算液壓缸面積:S S（ffff時(shí)壞影滸193580生=Pj = 0.96(2x2-0.5)x10 = 1卬 川=0A =24 =2131x10?，d = 0J07D = 0.707 X 0.052川=0.037川在將這些直徑按照國(guó)標(biāo)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得:D=0.06m,d=0.04m由此就求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效而積為A = = 28.26x10-*,A嚴(yán)吟口 = 15.7x105 九3、油缸各工況

8、的壓力、流量、功率的計(jì)算(2)、L進(jìn)時(shí)油缸需要的流量Q工進(jìn) F/minQ 工進(jìn)=A1 U 工進(jìn)=2&26x!0 x03 = 0.0008nr/minAl：工進(jìn)時(shí)油壓作用的面積U匸進(jìn)一工進(jìn)時(shí)油缸的速度mm/min(2)、快進(jìn)時(shí)汕缸需要的流量Q快進(jìn)/min差動(dòng)連接時(shí):Q快ja=(Al-A2) -U快進(jìn)=(2& 26 -15.7) X1 ()7 X 5 = 00063亦 / minAK A2分別表示油缸活塞腔、活塞桿截而積m2U快進(jìn)一油缸快進(jìn)時(shí)的速度mm/min(3)、快退時(shí)油缸需要的流量Q快退，屛/minQ快退=A2 U快退=15.7x10* x5 = 0.0078/minD =11=0.052.

9、3.14S(ffS(ff時(shí)壞影滸19U快退一油缸退回時(shí)的速度,mm/min(4)、匸進(jìn)時(shí)汕缸的壓力/?, = （F / 耳小 + “2 生）/ 4 =160MPaP2-為工進(jìn)時(shí)回油腔的背壓上而已經(jīng)選取為O.SMpao(5)、快進(jìn)時(shí)油缸壓力心動(dòng)=（尸/加- Ap = 0.96MPt/Pm = （F/% +-Ap = l26MPa快速=（F/% +處2）/（4 比）=O.S6MPa這里：F分別表示快速啟動(dòng)、加速、快速時(shí)油缸的推力,P-分別表示快速啟動(dòng).加速.快速時(shí)油缸的壓力。3表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?3Mpao(6)、快退時(shí)油缸壓力&幼=（F/% + /）/A2=O77MPa心速=

10、（F/炳+ EA|）/A2 = l61MPd弘退=(F/炳+ 4人1)/人2 = l28MPdF分別表示快速啟動(dòng)、加速、快速時(shí)油缸的推力,P-分別表示快速啟動(dòng)、加速.快速時(shí)油缸的壓力。P2的值為0.5MPa油缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量.功率實(shí)際值如表2所示:S S（ffff時(shí)壞影滸19表2液壓缸在不同工作階段的壓力.流量和功率值回油進(jìn)油輸入輸工況負(fù)腔壓力腔壓力流量入功載PJMPiPJMPtf q/率F/NnF / minP/kW快啟11600.96進(jìn)動(dòng)0（差加1071.26動(dòng)）速3快5800.860.00630.0進(jìn)9工進(jìn)8580.51.600.00080.0021啟11600.77快動(dòng)0

11、退加1070.51.61速3S(ffS(ff時(shí)66壞影滸190.00780.1rti以上所計(jì)算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示:P/3/p/C.0063Eb廠1.260560.86o.ceio.cei-1_O.OOCBO.OOCB0./0./L/nr1.28i.Si0.1660.166功率 壓力流量J.CC78J.CC78圖3液壓缸工況五、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖（一）確定油源及調(diào)速方式由以上的計(jì)算可以知道，銃床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負(fù)載的變 化情況很小，因此，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，決定采用定星泵 供油?？紤]到銃床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速 方式，并選用開式

12、循環(huán)?？焱?801.28S(ffS(ff時(shí)壞影滸19(-)選擇基木回路從丄況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油源提供的流量變化并不是很大，因此工進(jìn)和快進(jìn)的過程 中，所需流量差別較小。故我們選用定量單液壓泵供油。工作缸4 4-i3Y1.選擇換向回路及速度換接方式由設(shè)計(jì)依據(jù)可以知道，設(shè)計(jì)過程中不考慮工件夾緊這一工序, 并且從快進(jìn)到工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量從63L/min降到08L/min, 速度變化不是很大，所以采用電磁換向閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。壓力繼 電器發(fā)訊，由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)啟動(dòng)和換向。同時(shí)為了實(shí) 現(xiàn)工作臺(tái)能在任意位置停止，泵不卸載，故電磁閥必須選擇0型機(jī)

13、能的三位四通閥，如下圖所示:1Y1Y由于要求工作臺(tái)快進(jìn)與快退速度相等，故快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接來 實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d=0.7Do3S(ffS(ff時(shí)壞影滸19（三）選擇調(diào)壓回路設(shè)計(jì)過程中，在油源中采用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，因此調(diào)壓?jiǎn)栴}基本上已經(jīng)在油源中解決，無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這 里的溢流閥同時(shí)還能起到安全閥的作用。組合成液壓系統(tǒng)圖將上而所選的液壓基木回路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時(shí)電磁鐵的動(dòng)作順序表如下:3siffsiff時(shí)flfl 卿i i汩19工作缸快進(jìn)+工作缸工進(jìn)+ +1 11 1_+工作缸快退+ +圖4專用銃床液壓系統(tǒng)原理圖1油箱；2過

14、濾器；3葉片泵；4-溢流閥；5三位四通電磁換向閥 6單向調(diào)速閥；7兩位三通電磁換向閥；&工作缸；9壓力繼電器六、選擇液壓元?dú)饧(gS(g時(shí)黃卿i i洽19（一）液壓泵的選擇rti以上的設(shè)計(jì)可以得到，液壓缸在整個(gè)工作過程中的最大壓力是L61Mpa,如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.4Mpa,則此時(shí)液壓泵的最大工作壓力是 P, =1.61+0.4=2.01171 pa。市以上的計(jì)算可得，液壓泵提供的最大流量是7.8L/min,因?yàn)橄到y(tǒng)較為簡(jiǎn)單，取泄漏系數(shù)K, = ll,則兩個(gè)液壓泵的實(shí)際流量應(yīng)為:g。= 1 1X 7.8 厶 / min = 8.58 厶 / min由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/m

15、in,而工進(jìn)時(shí)輸入到液壓缸的流量是38L/min,市流量液壓泵單獨(dú)供油，所以液壓泵的流量規(guī) 格最少應(yīng)為6.8L/mino根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，最后選用YB1-63型單葉片液壓泵，其排量大小為63ml/G當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為 1450r/min時(shí)，該液壓泵的理論流量為9.14L/mino取液壓泵的容積效率為久=09,則液壓泵的實(shí)際流量大小為:Gp =63xI200 x09/I000 = 68厶/min由于rti以上的計(jì)算過程中，我們知道了液壓缸在快退時(shí)的輸入功率 最大，此時(shí)液壓泵的工作壓力是1.28+0.4 （進(jìn)油路上的壓力損失）=1.68Mpa,流量為68L/min,查表可得

16、，取液壓泵的總效率=07,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為p =込迴仝=03秋S(gS(g時(shí)黃卿i i洽19“P 60 x0.7根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用Y801型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為055kW,額定轉(zhuǎn)速為1200r/mino（-）閥類元?dú)饧拜o助元?dú)饧倪x擇根據(jù)閥類及輔助元?dú)饧谟吐返淖畲蠊ぷ鲏毫屯ㄟ^的最大實(shí)際流量，可選擇這些器件的型號(hào)和規(guī)格如下表:表4元?dú)饧男吞?hào)及規(guī)號(hào)元件名稱額定流量（L/min）額定壓力（Mpa）質(zhì)量(kg)型號(hào)1單葉片泵9.2635.5YB1-6.32三位四通電磁閥256334D-25BO P3二位三通電磁閥256323D-25B4單向調(diào)速閥005（最?。?.5

17、-633.2QI-10B5溢流閥200.4-631.7Y-10B6壓力繼1.0-630.7DP1-63BS(gS(g時(shí)黃卿i i洽19電器7濾汕器162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256322D-25B(三)確定油管直徑由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個(gè)工作階段的進(jìn)、出流量己與原來的數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算，計(jì)算如下表4所示:表5液壓缸的進(jìn)出、流量由上表中的數(shù)值，按照書中推薦的汕液在壓油管的流速u=3m/s可得，液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為:快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量(L/min)?|=人|的/(州一舛)=(2&26x6.8)/(28.26-15；= 15.3/ = 0.8)纟

18、=Op =6.8輸出流量(L/min)鼻=也/= (15.7x15.3)/2&26=&5心=也/人= 15.7x0.8/2&2= 0.44血=如|仏6=2&26x6.8/15= 12.24運(yùn)動(dòng)速度(m/min)= 6.8x10/(28.26-15.7)= 5.4= 0.8x10/2&26= 0.28= = qjqj A?A?= 6.8x10/15.7= 4.337S(ffS(ff時(shí)壞影滸19d = 2x&/(加 0 =2x 7(6.8X10/60)/3J4X3X10 = 6.94/zz/zzd = 2xjq 心u) =2xJ(153x 1(/760)/3.14x3x10 =10.4/w?i兩根油管按YB23