專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計 計算說明書

1、鎮(zhèn) 江 高 專ZHENJIANG COLLEGE畢業(yè)設(shè)計(論文)專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計Special milling machine hydraulic system design系 名： 機(jī)械系 專業(yè)班級： 機(jī)制10 學(xué)生姓名： 周 雷 學(xué) 號： 100103105 指導(dǎo)教師姓名： 戴月紅 指導(dǎo)教師職稱： 副教授 二一三 年 五 月目 錄引 言 .3第一章概述. 41.1 設(shè)計的目的 . . 41.2 設(shè)計的要求 . 41.3 設(shè)計題目 . 5第二章工況分析 . 62.1 負(fù)載分析 . 62.2 工作負(fù)載 . 6 2.3 摩擦阻力 . 62.4 慣性負(fù)載 . 6第三章繪制負(fù)載圖、速度圖和動作循

2、環(huán)圖 . . 7第四章 初步確定液壓缸的參數(shù). 94.1 初步確定液壓缸的參數(shù) . 94.2 計算液壓缸的尺寸 . 94.3 液壓缸工況 . 10第五章擬定液壓原理圖 . . 135.1 選擇液壓基本回路 . 135.2 組成系統(tǒng)圖 . 15第六章選擇液壓元件. 166.1 確定液壓泵的工作壓力和流量計算 . 166.2 控制閥的選擇 . 176.3 確定油箱直徑 . 17第七章液壓系統(tǒng)的性能驗算. .18結(jié)論. 19致謝. 20專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計摘要 液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動 液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、 不

3、同方向的動作。完成各種設(shè)備不同的動作需要。液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農(nóng)林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，而且愈先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓 系統(tǒng)的部分就愈多。所以像我們這樣的大學(xué)生學(xué)習(xí)和親手設(shè)計一個簡單的液壓系 統(tǒng)是非常有意義的。關(guān)鍵詞： 液壓傳動、穩(wěn)定性、液壓系統(tǒng)Special Milling Machine Hydraulic System DesignAbstract Hydraulic system is powered motor basis, the use of hydraulic pump will translate into pressure on the mechanic

4、al energy, promote the hydraulic oil. Through various control valves to change the flow of hydraulic oil, thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kinds of different equipment to complete the actions required. Hydraulic system has

5、 been in various industrial sectors and agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many other departments are more widely used, and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more. So students like us to study and personally designed a simple hydraul

6、ic system is very meaningful.Key words: hydraulic transmission, control system, hydraulic system引言目前，隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展及市場需求個性化與多樣化， 世界各國都把機(jī)械制造技術(shù)的研究和開發(fā)作為國家的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)先發(fā)展，將 其他學(xué)科的高技術(shù)成果引入機(jī)械制造業(yè)中。 因此機(jī)械制造業(yè)的內(nèi)涵與水平已今 非昔比，它是基于先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)。縱觀現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā) 展，其重要特征主要體現(xiàn)在它的綠色制造、計算機(jī)集成制造、柔性制造、虛擬制造智能制造、并行工程、敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)制造等方面。近

7、年來，我國的工程機(jī)械取得了蓬勃的發(fā)展，其中，液壓傳動技術(shù)起到了至 關(guān)重要的作用。而且，隨著液壓傳動技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程建筑機(jī)械等行業(yè)不可缺少的重要技術(shù)。然而，盡管液壓技術(shù)在機(jī)械能與壓力能的轉(zhuǎn)換方而，已取得很大進(jìn)展，但它 在能量損失和傳動效率上仍然存在著問題。因為，在液壓系統(tǒng)中，隨著油液的流 動，有相當(dāng)多的液體能量損失掉，這種能量損失不僅體現(xiàn)在油液流動過程中的內(nèi)摩擦損失上，還反映在系統(tǒng)的容積損失上，使系統(tǒng)能量利用率降低，傳動效率無法提高。高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加，使性能達(dá)小到理想的狀況，給液壓 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來障。因此，探索和研究高效液壓傳動技術(shù)，提高其綜合

8、性 能就成為了液壓技術(shù)領(lǐng)域研究的重點之一。第一章概述1.1 設(shè)計的目的液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計是本設(shè)計的一個綜合實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下目的；1.鞏固和深化已學(xué)知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題能力；2.正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運用液壓基本回路，組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)；3.熟悉并會運用有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對學(xué)生在計算、制圖、運用設(shè)計資料以及經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策、CAD 技 術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。1.2 設(shè)計的要求1.設(shè)計時必

9、須從實際出發(fā)，綜合考慮實用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方便。如果可以用簡單的回路實現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越先進(jìn)越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采 用性能較好的元件，不能單獨考慮簡單、經(jīng)濟(jì)；2.獨立完成設(shè)計。設(shè)計時可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡單地抄襲；3.在設(shè)計的過程中，要隨時復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案；4.液壓傳動設(shè)計的題目均為中等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動裝置設(shè)計。具體題目由指導(dǎo)老師分配，題目附后；5.液壓傳動設(shè)計一般要求學(xué)生完成以下工作：（1）液

10、壓系統(tǒng)原理圖及速度循環(huán)圖,負(fù)載圖,電磁發(fā)動工作循環(huán)表 一張A1. （2）液壓缸裝配圖 一張 A1 （3）液壓缸主要零件的零件圖 五張（A3） （4）設(shè)計計算說明書，字?jǐn)?shù)不少于 5000 字（5）以上資料打印稿和電子版（圖紙用 AutoCAD2004 版本存盤，說明書及任務(wù)書用 Word2003 存盤）各一份。1.3 設(shè)計題目一臺專用銑床的銑頭驅(qū)動電機(jī)的功率為 7.5KW ，銑刀直徑 為120mm，轉(zhuǎn) 速 為350rpm，工作臺重量為4000N，工件及夾具最大重量為1500N，工作臺行程為400mm，（快進(jìn) 300mm，工進(jìn) 100mm）快進(jìn)速度為 4.5m/min，快進(jìn)速度與快退速度相等近視，

11、工金速度為 60 1000mm/min，其往復(fù)運動和加速（減速）時間 t=0.05s，工作臺用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù) 為0.2，動摩擦系數(shù) 為0.1第二章工況分析2.1 負(fù)載分析液壓缸負(fù)載包括：切削阻力、摩擦阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和被壓阻力2.2工作負(fù)載212.3摩擦阻力2.4慣性負(fù)載查液壓缸的機(jī)械效率 ，可計算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如下表1：工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載 F / N液壓缸推力/N啟動F11001222.22加速F1390.981545.53快進(jìn)F550611.11工進(jìn)F3960.464400.51快退F550611.11液壓缸各階段的負(fù)載情況表第三章 繪制負(fù)載圖、

12、速度圖和動作循環(huán)圖根據(jù)工況負(fù)載和以知速度 v1 和 v2 及行程L，可繪制負(fù)載圖和速度圖，如下圖1,2,3所示：負(fù)載循環(huán)圖 F/N4400.51100200300400s/mm圖1速度循環(huán)圖v/(m/min)64.542100200300400s/mm圖2動作循環(huán)圖快進(jìn)停止 工進(jìn)快退圖3第四章 初步確定液壓缸的參數(shù)4.1 初步確定液壓缸的參數(shù)所設(shè)計的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大 F=4400.51，在其它工況負(fù)載都不太高，參考表2 和表 3，初選液壓缸的工作壓為。 表2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.53

13、3445>=5表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.823528810101820324.2 計算液壓缸的尺寸鑒于動力滑臺快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸，快進(jìn)時液壓缸差動連接。工進(jìn)時為防止孔鉆通時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表4選背壓力為。表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶背壓閥的系統(tǒng)0.51.5回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)給系統(tǒng)滿載工作時0.5用補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng)0

14、.81.5從滿足最大推力出發(fā)，可算得液壓無桿腔的有效面積由工進(jìn)工況下液壓缸的平衡力平衡方程 ，可得A1= 16.9 cm2液壓缸內(nèi)徑 D= =46.4mm查表5圓整取D=50mm表5 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 GB2348-1993 (mm)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630根據(jù)液壓缸快進(jìn)，快退速度相等。退速度相等，可選單出桿液壓缸差動連接，活塞桿直徑可按下式計算：d=0.707D=35.3mm，查表6將其圓整為d=36mm表6 活塞桿直徑尺寸系列4568101214161820222528

15、32364045505563708090100110125140160180200220250280320136400計算出液壓缸的有效面積=1963mm2 ， =946mm2 4.3 液壓缸工況液壓缸各工作循環(huán)的負(fù)載、壓力、流量和功率數(shù)值表工況負(fù)載FL/N回油腔壓力P2/MPa進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入理論流量q/(m3/s)輸入功率P/kW計算式快進(jìn)（差動）啟動1222.2212.6加速1545.5321.27恒速611.1111.564.330.08工進(jìn)4400.51826.51.96 0.120.086快退啟動122.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914

16、.50.011繪制液壓缸的工況圖，如圖4所示：圖4第五章 擬定液壓原理圖5.1 選擇液壓基本回路(1) 選擇油源形式 選擇油源形式 從工況圖可以清楚看出，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用電動機(jī)驅(qū)動的單定量泵供油油源和溢流閥調(diào)壓方案，如圖5所示。 圖5 (2) 選擇調(diào)速回路選擇調(diào)速回路 由工況圖可知，這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運動速度低，工作負(fù) 載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，如圖6所示。為防止銑完工件時負(fù)載突然 消失引起運動部件前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。 圖6(3) 換向回路和選擇快速回路換向回路選用三位四通“O”型中

17、位機(jī)能的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的快退和停止，采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)時的差動快速連接。考慮到工作進(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 7 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。 選用簡便的電氣行程開關(guān)和擋鐵控制行程方式，如圖 d8 所示。圖7圖8(4) 輔助回路在液壓泵進(jìn)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(hù)液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設(shè)一壓力表及其開關(guān)，以便溢流閥調(diào)壓和觀測。電磁鐵動作順序表圖9下 電磁鐵動作順序表 圖9 5.2組成系統(tǒng)圖為了實現(xiàn)工作臺快

18、退選用具單向閥的調(diào)速閥，圖為所設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖如圖10所示。液壓系統(tǒng)原理圖圖10第六章 選擇液壓元件6.1 確定液壓泵的工作壓力和流量計算(1) 液壓泵的工作壓力計算 由工況圖可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在快退階段，即 ,由于進(jìn)油元件少，故泵至缸間的進(jìn)油路的壓力損失估計取為=0.3MPa。則工作時泵的最高壓力為=2.94MPa(2) 液壓泵流量計算泵的供油流量按液壓缸快進(jìn)階段的流量4.58L/min進(jìn)行估算，由于系統(tǒng)流量較小，故取系統(tǒng)泄露系數(shù)K=1.3，則液壓泵的流量為：(3) 確定液壓泵規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=1450r/min, 泵的容積效率為，可算得泵的排量參考

19、值為查液壓元件手冊，選用規(guī)格相近的YB-6型葉片泵，其額定轉(zhuǎn)速容積為0.8，可算得泵的額定流量為6.69L/min,比系統(tǒng)流量稍大。（4）確定驅(qū)動電動機(jī)功率由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知液壓泵的總效率為=0.8，液壓泵流量為1.7L/min。則電動機(jī)功率為：=357W據(jù)此選用Y801-4型臥式三項異步電動機(jī)，其額定功率為0.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min，此時液壓泵流量為6.67L/min，仍能滿足。6.2 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， 如表7所示。各元件的規(guī)格表序號 1元件名稱 定量葉片泵最大通流量/（L/min） 型號規(guī)格 6

20、0;63 *´631濾油器6.67 XU-B16*1002定量葉片泵 6.67YB-63電動機(jī)Y801-44溢流閥 6.67YF3-10B5單向閥 6.67AF3-Ea10B6三位四通電磁閥 4.58 34DF-E4B7單向調(diào)速閥 4.26 AQF3-6aB8二位三通電磁閥 4.2623D-10B表76.3 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=9.22mm,取內(nèi)徑10mm的管道。吸油管的流速v=1m/s，通過的流量為6L/min,則,取內(nèi)徑12mm的管道。確定管道尺寸應(yīng)與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。第七章液壓系統(tǒng)的性能驗算7.1 液壓系統(tǒng)的效率取泵的效率，液壓缸的機(jī)械效率，回路效率為當(dāng)工進(jìn)速度1m/min時，當(dāng)工進(jìn)速度60mm/min時，7.2 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)K=15，油箱散熱面積計算出油液溫升的近似值： 攝氏度 , 所以合理。結(jié)論目前我國液壓技術(shù)缺少技術(shù)交流，液壓產(chǎn)品大部分都是用國外的液壓技術(shù)加工回來的 ，所以發(fā)展國產(chǎn)液壓技術(shù)振興國產(chǎn)液壓系統(tǒng)技術(shù)。不管人們有沒有意識到，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)深深的影響著我們的日常生活，在經(jīng) 濟(jì)社會發(fā)展