專用銑床液壓系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄一、 設(shè)計依據(jù) 1二、 工況分析 1三、 初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖 4四、 確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 7五、 選擇液壓元氣件 9六、 驗算液壓系統(tǒng)性能12七、 心得體會 14八、 參考文獻 15一、設(shè)計依據(jù)：下面將按照這一流程圖來進行本次液壓課程設(shè)計。設(shè)計一專用銑床的液壓系統(tǒng)。工作臺作往復(fù)直線運動，要求實現(xiàn)：快進工進快速退回。最大切削力F=9000N；銑床工作臺重量G1=3000N，工件及夾具最大重量為G2=1000N；行程長度L=400mm（工進和快進行程均為200mm），快進、快退的速度均為4.5m/min，工作臺的工進速度可調(diào)（601000

2、）mm/min；啟動、減速、制動時間t=0.05s;該動力滑臺采用水平放置的平導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù)fs0.2；動摩擦系數(shù)fd0.1。二、工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)行元件進行運動分析和負載分析，目的是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。負載分析（一）外負載 =9000N其中表示最大切削力。對于專用銑床銑削時銑刀所承受的主切削力大?。▎挝籒）為： (N)式中 P 單位切削力（） f 每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） 背吃刀量（mm）下面將進行具體參數(shù)的計算：由公式 可得 （其中表示每分鐘進給速度，n表示銑刀的轉(zhuǎn)速）

3、 由設(shè)計依據(jù)可知 n=300r/min 工進速度=601000mm/min，故我們?nèi)?300mm/min。 對于單位切削力P，由以下的常用金屬材料的單位切削力表可得，我們選P=2000。 表1-1類別材料牌號單位切削力P（） 鋼易切鋼Y40Mn1700結(jié)構(gòu)鋼45200040Cr不銹鋼1Cr17Ni92500 鑄鐵灰鑄鐵HT2001140鑄造合金鑄造錫青銅ZcuSn5Pb5Zn5700鑄造鋁合金ZALSn7Mg720對于銑削背吃刀量,我們選用硬質(zhì)合金銑刀，查銑工計算手冊可得，取=1.5mm。根據(jù)以上的公式 可得：因為3000<=3185N，所以選取的合適（二）阻力負載 靜摩擦力：FPS=（

4、G1+G2）·fs 其中 Ffs靜摩擦力（N） G1、G2工作臺及工件的重量（N） fs靜摩擦系數(shù) 由設(shè)計依據(jù)可得：Ffs=（G1+G2）·fs=(4000+1800)X0.2=1160N 動摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd動摩擦力（N） fd動摩擦系數(shù) 同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4000+1800)X0.1=580N（三）慣性負載 機床工作部件的總質(zhì)量m=（G1+G2）/g=5800/9.81=592kg 慣性力Fm=m·a=N 其中：a執(zhí)行元件加速度 （m/s²） ut執(zhí)行元件末速度 （m/s&#

5、178;） u0執(zhí)行元件初速度（m/s²） t執(zhí)行元件加速時間（s） 因此，執(zhí)行元件在各動作階段中負載計算如下表2-2所示：工況油缸負載（N）負載值（N）啟動F=Ffs1160加速F=Ffd+Fm1073快進F=Ffd580工進F=Ffd+Fc3580快退F=Ffd580圖2銑床液壓缸速度圖按上表的數(shù)值繪制負載如圖所示。 對于速度而言，設(shè)計依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明，所以按照設(shè)計依據(jù)繪制如下： 銑床機床液壓缸負載圖 圖1銑床液壓缸負載圖三、初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖1、初選油缸的工作壓力、 由上可以知道，銑床的最大負載F=3580N，根據(jù)下表可得： 表 3-3 按負載選擇液壓執(zhí)行元件

6、的工作壓力載荷/（kN）<5 5101020 20303050>50工作壓力（Mpa）<0.811.522.533445>=57 選系統(tǒng)的工作壓力P1=2Mpa。 由設(shè)計要求可知，導(dǎo)軌要求快進、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進時采用差動連接，且液壓缸活塞桿直徑d0.7D?？爝M和工進的速度換接用三位四通電磁閥來實現(xiàn)。 銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銑床可能受到負值負載，故采用調(diào)速閥的進油節(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=0.5Mpa。 2、計算油缸尺寸 可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計算

7、油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計算出后應(yīng)按標準予以圓整，然后再計算油缸的面積：此時由工進時的負載值按計算公式計算液壓缸面積： 在將這些直徑按照國標圓整成標準值得：D=0.06m, d=0.04m由此就求得液壓缸兩腔的實際有效面積為，。3、油缸各工況的壓力、流量、功率的計算（1）、工進時油缸需要的流量Q工進 （） Q 工進= A1·U工進=A1:工進時油壓作用的面積（） A1:工進時油壓作用的面積（） U工進工進時油缸的速度 （mm/min）(2)、快進時油缸需要的流量Q快進 （） 差動連接時:Q快進=(A1-A2) ·U快進 = A1、A2分別表示油缸活塞腔、活塞桿截

8、面積 （m²） U快進油缸快進時的速度（mm/min）(3) 、快退時油缸需要的流量Q快退 （） Q快退= A2·U快退 = U快退油缸退回時的速度 （mm/min）(4)、工進時油缸的壓力 P2為工進時回油腔的背壓,上面已經(jīng)選取為0.5Mpa。（5）、快進時油缸壓力 這里：F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力， P分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。 表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?.3Mpa。（6）、快退時油缸壓力 F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，P分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。P2的值為0.5MPa油缸工作循環(huán)中各階段的壓力

9、、流量、功率實際值如表2所示：表4-4 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負載F/N回油腔壓力進油腔壓力輸入流量q/輸入功率P/kW快進(差動)啟動116000.96 加速10731.26 快進5800.860.00630.09 工進85800.51.600.00080.021快退啟動116000.77加速10730.51.61快退5801.280.00780.166由以上所計算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示：圖3液壓缸工況圖四、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)速方式由以上的計算可以知道，銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負載的變化情況很小，因此，為使系統(tǒng)

10、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銑床可能受到負值負載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并選用開式循環(huán)。從工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，因此工進和快進的過程中，所需流量差別較小。故我們選用定量單液壓泵供油。 圖4（二）選擇基本回路  1. 選擇換向回路及速度換接方式  由設(shè)計依據(jù)可以知道，設(shè)計過程中不考慮工件夾緊這一工序，并且從快進到工進時，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不是很大，所以采用電磁換向閥來實現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實現(xiàn)

11、工作臺的自動啟動和換向。同時為了實現(xiàn)工作臺能在任意位置停止，泵不卸載，故電磁閥必須選擇O型機能的三位四通閥，如下圖5所示：       圖5                            由于要求工作臺快進與快退速度相等，故快進時采用差動連接來實現(xiàn)快速運動回路，

12、且要求液壓缸活塞桿直徑d0.7D。（三）選擇調(diào)壓回路設(shè)計過程中，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)壓問題基本上已經(jīng)在油源中解決，無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時還能起到安全閥的作用。1、組合成液壓系統(tǒng)圖 將上面所選的液壓基本回路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時電磁鐵的動作順序表如下： 表 5-5   液壓專用銑床電磁鐵動作順序表  工序1Y2Y3Y5Y 工作缸快進+ + +工作缸工進+   工作缸快退 +   圖6 專用銑床液壓系統(tǒng)原理圖1-油箱；2-

13、過濾器；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；8-工作缸；9-壓力繼電器五、選擇液壓元氣件（一） 液壓泵的選擇 由以上的設(shè)計可以得到，液壓缸在整個工作過程中的最大壓力是1.61Mpa，如取進油路上的壓力損失為0.4Mpa，則此時液壓泵的最大工作壓力是=1.61+0.4=2.01Mpa。 由以上的計算可得，液壓泵提供的最大流量是7.8L/min,因為系統(tǒng)較為簡單，取泄漏系數(shù)，則兩個液壓泵的實際流量應(yīng)為： 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進時輸入到液壓缸的流量是3.8L/min，由流量液壓泵單獨供油，所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為6.8L/

14、min。根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，最后選用YB1-6.3型單葉片液壓泵，其排量大小為6.3ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時，該液壓泵的理論流量為9.14L/min。取液壓泵的容積效率為，則液壓泵的實際流量大小為： 由于由以上的計算過程中，我們知道了液壓缸在快退時的輸入功率最大，此時液壓泵的工作壓力是1.28+0.4（進油路上的壓力損失）=1.68Mpa，流量為6.8L/min，查表可得，取液壓泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電機所需的功率為 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機械設(shè)計手冊選用Y801型電動機，其額定功率為0.55kW，額定轉(zhuǎn)速為1200r/min。（二）閥類元氣件及輔助元

15、氣件的選擇表5-5元氣件的型號及規(guī)格 根據(jù)閥類及輔助元氣件所在油路的最大工作壓力和通過的最大實際流量，可選擇這些器件的型號和規(guī)格如下表： 序號元件名稱額定流量（L/min）額定壓力(Mpa)質(zhì)量(kg)型號1單葉片泵9.26.35.5YB1-6.32三位四通電磁閥256.334D-25BOP3二位三通電磁閥256.3 23D-25B4單向調(diào)速閥0.05（最?。?.5-6.33.2QI-10B5溢流閥200.4-6.31.7Y-10B6壓力繼電器 1.0-6.30.7DP1-63B7濾油器 162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256.322D-25B（三）確定油管直徑表6-6液壓缸的進

16、出、流量 由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個工作階段的進、出流量已與原來的數(shù)值不同，所以要重新計算，計算如下表4所示：快進工進快退輸入流量（L/min）輸出流量(L/min)運動速度(m/min) 由上表中的數(shù)值，按照書中推薦的油液在壓油管的流速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： 兩根油管按YB23164選用外徑為13mm，壁厚為1.2mm的冷拔無縫鋼管。（一） 油箱的設(shè)計對油箱容積我們進行估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故其容積為： 取靠其最近的標準值V=50L六、驗算液壓系統(tǒng)性能油液溫升的驗算工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例是很長的，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進時的工況來計算

17、。工進時液壓缸的有效功率是 由以上的計算可知，液壓泵在工進時的工作壓力為p=1.6+0.4( 進油路上的壓力損失)=2Mpa,流量為6.8L/min,所以液壓泵的輸入功率為： 所以可得，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為： 油箱的散熱面積為： 查表可得油箱的散熱系數(shù)，則可得油液的溫升為： 查表知，此溫升值沒有超出允許范圍，故液壓系統(tǒng)不需要設(shè)置冷卻器。七、心得體會這次液壓的課程設(shè)計，是我們第一次較全面的運用液壓綜合知識。通過這次設(shè)計，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，講原來比較抽象的內(nèi)容實體化，初步培養(yǎng)了我們理論結(jié)合實際的設(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。通過制定設(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，以及針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的興趣和實際動手能力，對將來我們在工作方面有很大的幫助。本次課程設(shè)計是我們所學(xué)知識運用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實踐。在本次課程設(shè)計中，我獨立完成了自己的設(shè)計任務(wù)，通過這次設(shè)計，弄懂了一些書本中難以理解的內(nèi)容，