銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計完整版機(jī)械論文

1、摘 要本次專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)任務(wù)書說明要求，首先應(yīng)該對銑床結(jié)構(gòu)有一定的了解，對液壓的有關(guān)知識有一定的掌握，從給定的條件和數(shù)值，進(jìn)行分析計算，理論結(jié)合實際，進(jìn)行工況圖的繪制，分析它的運動負(fù)載選擇元件的基礎(chǔ)上應(yīng)先計算它的有關(guān)參數(shù)量，在festo軟件中繪制出液壓系統(tǒng)圖，進(jìn)行編譯下載可以形象仿真出動作過程，液壓系統(tǒng)完成快進(jìn)、工進(jìn)、快退、等動作在返回原位。運動的過程中受各方向的力，對它的分力進(jìn)行分析計算，設(shè)定加減速時間不能太短，加速時間設(shè)置的短，啟動時的沖擊力比較大，減速時間設(shè)置的短會造成振動過大，這樣損害設(shè)備會使故障的幾率增大。根據(jù)銑頭電機(jī)驅(qū)動功率、銑頭直徑、轉(zhuǎn)速、運動所受的力和工作臺的最大行

2、程進(jìn)行設(shè)計計算。摩擦系數(shù)也是需要考慮的一部分，動靜摩擦系數(shù)雖然相對的阻力比較小，但也會有一定的影響，外加負(fù)載的受力大小將直接影響工作臺的性能。用plc電氣控制二位五通電液換向閥及其它部件使液壓缸動作 從而完成銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計。這次設(shè)計中的難點主要是工作原理的分析不能完全掌握滲透，設(shè)計的目的不僅是為了達(dá)到相應(yīng)的控制要求，而且要選擇相應(yīng)合理的.精度高的.經(jīng)濟(jì)實惠低成本的，只有這樣設(shè)計出的才能得到廣泛應(yīng)用。目 錄第一章 緒論31.1設(shè)計要求31.1.1工作負(fù)載31.1.2液壓系統(tǒng)分析3第二章 銑床液壓系統(tǒng)工況分析52.1 工作負(fù)載52.2 摩擦阻力52.3 慣性負(fù)荷5第三章 系統(tǒng)計算分析63.1 初

3、選液壓缸的工作壓力。63.2 計算液壓缸尺寸。63.3繪制液壓缸的工況圖。7第四章 繪制負(fù)載圖和速度圖84.1負(fù)載、速度分析圖84.2運動循環(huán)圖：8第五章 擬定液壓系統(tǒng)圖95.1選擇液壓基本回路105.2組成系統(tǒng)圖10第六章 液壓部分126.1 液壓傳動系統(tǒng)12第七章 液壓系統(tǒng)的性能驗算157.1 液壓系統(tǒng)的效率157.2 液壓系統(tǒng)的溫升157.3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇167.4 plc控制部分16第八章 液壓系統(tǒng)圖繪制188.1 液壓系統(tǒng)圖188.2 plc外部接線圖：198.3 電氣控制圖：208.4 plc梯形圖：21總結(jié)22致 謝23參 考 文 獻(xiàn)24第一章 緒論1.1設(shè)計要求設(shè)

4、計一臺專用銑床，銑頭驅(qū)動電機(jī)功率7.5千瓦，銑頭直徑120mm，轉(zhuǎn)速350r/min.若運動部件總重5500n，快進(jìn)行程500mm,快進(jìn)行程200mm,快進(jìn)、快退速度為5m/min,工進(jìn)速度為60-100mm/min,加速、減速時間均為0.1s,工作臺為平導(dǎo)軌，動、靜摩擦系數(shù)分為0.1、0.2試設(shè)計該機(jī)床工作臺進(jìn)給液壓系統(tǒng)。1.1.1工作負(fù)載液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計是機(jī)器整體設(shè)計的一個組成部分。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)的工作情況要求，其次還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)組成簡單、工作安全可靠、操縱維方便、經(jīng)濟(jì)性好的條件。1.1.2液壓系統(tǒng)分析 液壓系統(tǒng)原理圖是整個設(shè)計工作中最主要的步驟，它對系統(tǒng)的性能以及設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性

5、、合理性具有決定性的影響。其一般方法是，根據(jù)動作和性能的要求先分別選擇和擬定基本回路，然后將各個回路組合成一個完整的系統(tǒng)。選擇液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求和工況圖從眾多的成熟方案中評比挑選出來的。選擇時，既要考慮調(diào)速、調(diào)壓、換向、順序動作、動作互鎖等要求，也要考慮節(jié)省能源、減少發(fā)熱、減少沖擊、保證動作精度等問題。組合液壓系統(tǒng)是把挑選出來的各種液壓回路綜合在一起，進(jìn)行歸納并整理，增添必要的元件或輔助油路，使之成為完整的系統(tǒng)。工作壓力，計算出液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑，柱塞缸的柱塞直徑、柱塞桿直徑；根據(jù)液壓缸缸徑、活塞桿直徑及行程的國家標(biāo)準(zhǔn)系列，確定主要參數(shù)。如采用液壓馬達(dá)，還需計算出液壓馬達(dá)的排量。

6、在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，首先要對機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確主機(jī)對液壓系統(tǒng)提出的要求，具體包括：1.主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制.2.主機(jī)的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運動方式（移動、轉(zhuǎn)動或動）及其工作范圍。3.液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍。4.主機(jī)個各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求。5.對液壓系統(tǒng)工作性能（如工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等）、工作效率、自動化程度等方面的要求。6.液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。7.其他方面的要求，如液壓裝置在重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方

7、面的規(guī)定或限制。第二章 銑床液壓系統(tǒng)工況分析2.1 工作負(fù)載fw=3410.46n2.2 摩擦阻力=0.25500n=1100n=0.15500n=550n2.3 慣性負(fù)荷查液壓缸的機(jī)械效率=0.9，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：第三章 系統(tǒng)計算分析3.1 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，3.2 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.按jb218377取標(biāo)準(zhǔn)值d=50mm活塞桿的直徑d為：d=0.7d=0.750=35mm由此求得液壓缸的實際有效工作面積工作負(fù)載 a摩擦阻力f

8、fj=fjg=0.25500n=1100n ffd=fdg=0.15500n=550n 慣性負(fù)荷fg=g/gv/t=5500/9.815/(0.160)=467.21n 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 液壓缸所需的實際流量、壓力和功率工況負(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1222.2212.7加速1545.5321.27恒速611.1111.564.330.08工進(jìn)4400.51826.51.960.120.086快退啟動1222.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914.50.1193.3繪制液壓缸的工況圖。第四章

9、 繪制負(fù)載圖和速度圖4.1負(fù)載、速度分析圖根據(jù)工況負(fù)載和已知速度和及行程s，可繪制負(fù)載圖和速度圖。圖一（負(fù)載圖）速度圖4.2運動循環(huán)圖：液壓系統(tǒng)完成快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。第五章 擬定液壓系統(tǒng)圖5.1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。銑床有順銑和逆銑之分，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。選用簡便的液壓缸的形式 圖4-2選擇的

10、基本回路液壓缸：活塞缸有雙桿、單桿。柱塞缸有單桿、雙桿。復(fù)合速缸；復(fù)合增壓器；如圖（a）(b) (c)液壓基本回路是幾個液壓元件組成，用以完成某種特定功能的液壓基本回路包括壓力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、和多缸控制回路，其內(nèi)容主要包含了各種回路的組成，工作原理，工作特性，以及回路的使用場合，它既是液壓閥的綜合應(yīng)用也是分析和設(shè)計液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。5.2組成系統(tǒng)圖按下sb1工作臺快進(jìn)壓下2工作臺工進(jìn)壓下sp1工作臺快退壓下1s工作臺停止。電液聯(lián)合控制如下：（1）工作臺快進(jìn)按下按鈕sb1，中間繼電器k1得電動作并自鎖，其常開觸點閉合，使電磁鐵yv1得電。yv1得電使三位五通電液換向閥左位動作

11、，工作臺向前快速移動。（2）電磁鐵yv1得電。yv1得電使三位五通電液換向閥左位動作，工作臺向前快速移動。（3）工作臺工進(jìn)當(dāng)工作臺快進(jìn)到2被擋塊壓下時，其常開觸點閉合，使中間繼電器k2得電動作并自鎖，k2的常閉觸點斷開，二位二通機(jī)械換向閥關(guān)閉油液經(jīng)過調(diào)速閥實現(xiàn)工進(jìn)。（4）工作臺快退當(dāng)工作臺工進(jìn)到壓力繼電器壓下sp1閉合，其常開觸點閉合，使k3得電動作并自鎖。k3的常閉觸點斷開，工作臺停止工進(jìn)；其常開觸點閉合，使yv2得電。二位五通電液換向閥右位工作，工作臺快速退回.(5)循環(huán)動作 當(dāng)工作臺退到行程開關(guān)1s接通時，其常開觸點閉合，使k3斷電，yv1得電，工作臺停止。電磁鐵順序表：如下表電磁鐵工作

12、臺yv1yv2主令信號快進(jìn)+-sb1工進(jìn)+-2快退-+sp1停止-1s急停-sb2第六章 液壓部分6.1 液壓傳動系統(tǒng)液壓元件的選擇，主要是計算它們的主要參數(shù)（如壓力和流量）來確定。一般先計算工作負(fù)載，再根據(jù)工作負(fù)載和工作要求的速度計算液壓缸的主要尺寸、工作壓力和流量或液壓馬達(dá)的排量，然后計算液壓泵的壓力、流量和液壓系統(tǒng)性能的驗算確定了各個液壓元件之后，要對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗算。驗算內(nèi)容一般包括系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫升、運動平穩(wěn)性和泄露量等。 1液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制工作圖及編制技術(shù)文件。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖繪制正式工作圖。正式工作圖應(yīng)包括a.液壓泵的型號、壓力、流量、轉(zhuǎn)速以及變量泵的調(diào)節(jié)范

13、圍 。執(zhí)行元件的運轉(zhuǎn)速度、輸出的最大扭矩或推力、工作壓力以及工作行程等。b.所有執(zhí)行元件及輔助設(shè)備的型號及性能參數(shù)。c.管路元件的規(guī)格與型號。d.在繪制時，各元件的方向和位置，盡量與實際裝配時一致。 e.設(shè)計該機(jī)床的液壓傳動系統(tǒng)。2液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負(fù)載的變化規(guī)律。這是滿足設(shè)備規(guī)定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統(tǒng)承受的負(fù)載可由設(shè)備的規(guī)格規(guī)定，由樣機(jī)通過試驗測定，也可以有理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實際負(fù)載時，必須仔細(xì)考慮它所有的組成項目，例如工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）

14、、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪制成圖，同樣地，液壓執(zhí)行元件在各動作階段內(nèi)的運動速度也須相應(yīng)地繪制成圖，設(shè)計簡單的液壓系統(tǒng)時，這兩種圖可以省略不畫。3.確定系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，則省材料，機(jī)構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向；但要注意些泄露、噪聲控制和可靠性問題的妥善處理。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)負(fù)載來選取，也可根據(jù)設(shè)備類型選取。4.執(zhí)行元件控制方案擬訂根據(jù)已訂的液壓執(zhí)行元件、速度圖或動作線路圖，選擇適當(dāng)?shù)膲毫刂?、方向控制、速度換接、差動連接回路，以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的方向、出力及速度的控制。需要無級調(diào)速或無級變速

15、時，可選擇的方案。有級變速比無級調(diào)速使用方便，適用于速度控制精度低，但要求速度能夠預(yù)置，以及在動作循環(huán)過程中有多重速度自動變換的場合。具體參見基本回路一章的內(nèi)容。完成上述的選擇，所需液壓泵的類型就基本確定了。5.確定執(zhí)行元件的主要參數(shù)根據(jù)液壓系統(tǒng)載荷圖和已確定的系統(tǒng)工作壓力，計算出液壓缸內(nèi)徑、活塞桿直徑，柱塞缸的柱塞直徑、柱塞桿直徑；根據(jù)液壓缸缸徑、活塞桿直徑及行程的國家標(biāo)準(zhǔn)系列，確定主要參數(shù)。如采用液壓馬達(dá)，還需計算出液壓馬達(dá)的排量。6.確定液壓泵的容量及電動機(jī)功率液壓泵的工作壓力和流量計算。進(jìn)油路的壓力損失取,回路泄露系數(shù)取k=1.1,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

16、產(chǎn)品目錄，選用yb-6型定量葉片泵。7.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，如下表所示。表3 各元件的規(guī)劃序號元件名稱最大通流量/（l/min）型號規(guī)格1過濾器6xub161002定量葉片泵6yb6 6633先導(dǎo)式溢流閥6y10b 10634三位五通電液換向閥634d10b5單向調(diào)速閥6i10b6二位二通機(jī)動換向閥623d10b8. 確定油箱直徑進(jìn)出液壓缸無桿腔的流量，在快退和差動工況時為2q,所以管道流量q按12l/min計算。取壓油管流速v=3m/s , ,取內(nèi)徑為10mm的管道。吸油管的流速v=1m/s,通過流量為6l/min,則,取內(nèi)徑為12mm管道確定

17、管道尺寸應(yīng)與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。9. 確定油箱容積第七章 液壓系統(tǒng)的性能驗算7.1 液壓系統(tǒng)的效率經(jīng)計算，取泵的效率，液壓缸的機(jī)械效率，回路效率為:=當(dāng)工進(jìn)速度為1m/min時，當(dāng)工進(jìn)速度為60mm/min時，=0.750.9（0.290.0178）=0.1960.0127.2 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=0.012，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。7.3 液壓傳動系統(tǒng)參數(shù)及元件選擇 對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負(fù)載的變化規(guī)律。這是滿

18、足設(shè)備規(guī)定的動作要求和承載能力所必須具備的。液壓系統(tǒng)承受的負(fù)載可由設(shè)備的規(guī)格規(guī)定，由樣機(jī)通過試驗測定，也可以有理論分析確定。當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實際負(fù)載時，必須仔細(xì)考慮它所有的組成項目，例如工作負(fù)載（切削力、擠壓力、彈性塑性變形抗力、重力等）、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載（摩擦力、背壓力）等，并把它們繪制成圖，同樣地，液壓執(zhí)行元件在各動作階段內(nèi)的運動速度也須相應(yīng)地繪制成圖，設(shè)計簡單的液壓系統(tǒng)時，這兩種圖可以省略不畫。1. 確定系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，則省材料，機(jī)構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向；但要注意些泄露、噪聲控制和可靠性問題的妥

19、善處理。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)負(fù)載來選取，也可根據(jù)設(shè)備類型選取。2.執(zhí)行元件控制方案擬訂根據(jù)已訂的液壓執(zhí)行元件、速度圖或動作線路圖，選擇適當(dāng)?shù)膲毫刂?、方向控制、速度換接、差動連接回路，以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的方向、出力及速度的控制。需要無級調(diào)速或無級變速時，可選擇的方案。有級變速比無級調(diào)速使用方便，適用于速度控制精度低，但要求速度能夠預(yù)置，以及在動作循環(huán)過程中有多重速度自動變換的場合。具體參見基本回路一章的內(nèi)容。完成上述的選擇，所需液壓泵的類型就基本確定了。7.4 plc控制部分 電氣系統(tǒng)分析電-液動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其信號流圖通過電信號反饋到輸入組件。油壓源末級控制組件輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源輸入組件輸入信號處理

20、組件處理器的信號返回到末級控制組件電-液動系統(tǒng)的信號流圖如上所示，其中水平直線代表氣源的流動方向。氣源通過末級控制組件驅(qū)動輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其他直線代表了電流及控制信號的流動方向，輸入組件通常包括電氣按鈕、各種傳感器。處理組件可以是繼電器-接觸器控制機(jī)等。末級控制元件主要是各種電控方向控制閥、電控壓力及流量控制閥。輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)通常通過電信號反饋到輸入組件。-液動控制系統(tǒng)主要利用光電開關(guān)、接近開關(guān)、磁性開關(guān)等確定工件的有無、工件的位置及氣缸活塞的移動狀況，利用電磁閥來控制汽缸的換向。電-氣動控制系統(tǒng)響應(yīng)快，動作準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于氣動自動化中。電氣氣動控制回路包括氣動回路和電氣回路兩部分。氣動回路

21、一般指動力部分，包括氣源處理、末端控制元件（方向控制閥）和氣動執(zhí)行元件。電氣回路指氣動系統(tǒng)的控制部分，與常規(guī)的電氣回路一樣，由主令電器、控制電器和電磁閥組成。通常在設(shè)計電氣回路之前，一定要先設(shè)計出氣動回路，按照動力系統(tǒng)的要求，選擇采用何種形式的電磁閥來控制氣動執(zhí)行件的運動，從而設(shè)計電氣回路。在設(shè)計中，氣動回路圖和電氣回路圖必須分開繪制。第八章 液壓系統(tǒng)圖繪制8.1 液壓系統(tǒng)圖圖表 1液壓系統(tǒng)原理圖（8-1）將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖8-1所示。在圖8-1中，為了解決滑臺工進(jìn)時進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥6。

22、為了避免機(jī)床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13?？紤]到這臺機(jī)床用于銑削加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器14。當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。按下sb1工作臺快速前進(jìn)當(dāng)2壓下時工作臺工進(jìn)壓下sp1工作臺快退壓下1s工作臺停止。8.2 plc外部接線圖：plc外部接線圖i/o地址分配輸入輸出sb10001開始按鈕前進(jìn)0500sb20002停止按鈕快退0501sp10003壓力繼電器前進(jìn)指示燈05021s0004行程開關(guān)快退指示燈05038.3 電氣控制圖： 電氣控制圖8.4 plc梯形圖：總結(jié)一個人的人生，要走的永遠(yuǎn)是自己的路，不管你的路有多曲折，有多么的坎坷，都是你前世所注定你要走的道路，也許有的朋友不會相信，但是你如果知道你前世所有的一切，你就明白是你自己的選擇，也許你的選擇在今生是個錯誤，但是你別無選擇，所以你是別無選擇。 人生的道路有許多的坎坷，不是一條通往光明之路，有痛苦，有傷心，有無助，也有面對一切所不能忍受的，這就是生活。但是生活中確實有許多美好的東西，有些時候你不會看到它的本身的色彩，如果你用這一種方式感受不到的話，不妨換一種方式