專用銑床液壓系統(tǒng)課程設計論文

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我44558101設計題目設計題目2 工況分析負載分析運動分析3 確定液壓缸的參數初選液壓缸的工作壓力 確定液壓缸的尺寸 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值 繪制液壓缸工況圖34 液壓系統(tǒng)圖的擬定制定液壓回路方案 14油源型式及壓力控制14調速回路15換向回路與快速運動回路及連接方式 15輔助回路15擬定液壓系統(tǒng)圖 165液壓元件的選擇17液壓泵及驅動電機的選擇 17液壓泵的最高工作壓力計算 17液壓泵的流量計算 17確定液壓泵的規(guī)格17確定液壓泵驅動功率及電機的規(guī)格、型號 18閥類元件及輔助元件的選擇 18油管的選擇 1921.212223油箱的計

2、算 吸油管和過濾器之間管接頭的選擇 堵塞的選取 空氣過濾器的選取 6 液壓系統(tǒng)性能的驗算 26驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調整值 26快進26工進27快退28油液溫升驗算 287 油箱的設計30壁厚、箱頂及箱頂元件的設計 30箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設計 31箱底、放油塞及支架的設計 32油箱內隔板及除氣網的設置 32油箱的裝配圖的繪制 33總結34參考文獻 36致謝37隨著科學技術和工業(yè)生產的飛躍發(fā)展，國民經濟各個部門迫切 需要各種各樣的質量優(yōu)、性能好、能耗低、價格廉的液壓機床產品。 其中，產品設計是決定產品性能、質量、水平、市場競爭能力和經 濟效益的重要環(huán)節(jié)。產品的設計包括液壓系統(tǒng)的

3、功能分析、 工作原 理方案設計和液壓傳動方案設計等。這些設計內容可作為液壓傳動 課程設計的內容。很明顯，液壓系統(tǒng)設計本身如果存在問題， 常常 屬于根本性的問題，可能造成液壓機床的災難性的失誤。因此我們 必須重視對學生進行液壓傳動設計能力的培養(yǎng)。作為一種高效率的專用機床，組合機床在大批、大量機械加工 生產中應用廣泛。本次課程設計將以組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設 計為例，介紹該組合機床液壓系統(tǒng)的設計方法和設計步驟， 其中包 括組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的工況分析、 主要參數確定、液壓系 統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗算等。組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定外形和加工工 藝設計的專

4、用部件和夾具而組成的半自動或自動專用機床。 組合機 床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式， 生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。組合機床兼有低成本和高效 率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動 生產線。組合機床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時加工的 方式，能完成鉆、擴、鉸、鏜孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加 工工序，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。 液壓系統(tǒng)由于具有 結構簡單、動作靈活、操作方便、調速范圍大、可無級連讀調節(jié)等 優(yōu)點，在組合機床中得到了廣泛應用。1設計題目設計題目設計一臺專用銑床，銑頭驅動電機的功率為千瓦，銑刀直徑 為130mm轉速35

5、0轉/分，如工作臺質量為437公斤，工件和夾 具的質量為258公斤，工作臺的行程為426mm工進行程為134mm 快進快退速度為米/分，工進速度為601000毫米/分，其往復運 動的加速（減速）時間為秒，工作臺用平導軌靜摩擦系數？SkipRecord If.?，動摩擦系數？Skip Record If.?，試設計該機床的液壓系統(tǒng)。設計參數P=D=130M=437M=258銑頭驅動電機的功率（Kvy：銑刀直徑（mrj）：工作臺質量（Kg）:工件和夾具的質量（Kg）:工作臺快進、快退速度（工進速度 （mm/mi n）工作臺液壓缸快進行程（工作臺液壓缸工進行程（工作臺導軌面靜摩擦系數:工作臺導軌面動

6、摩擦系數:m/min): V=V= 601000mm：L1=426/mm :L2=134?Skip Record If.?Skip Record If.?39往復運動的加速（減速）時間（t）: t =2工況分析負載分析/銑床工作臺液壓缸快進階段，啟動時的外負載是導軌靜摩擦阻力，加速時的負載是導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，銑床工作臺液壓缸 在工進階段的外負載是工作負載，即刀具銑削力及動摩擦阻力。根據給定條件，先計算工作臺運動中慣性力？Skip RecordIf.?，工作臺與導軌的動摩擦阻力？Skip Record If.? 和靜摩擦阻力?Skip

7、Record If.?Skip Record If.?(2-1)?Skip Record If.?(N)(2-2)?Skip Record If.?(N)(2-3)其中，?Skip Record If.?(N) ?Skip Record If.?(N)?Skip Record If.?(N)由銑頭的驅動電機功率可以求得銑削工作負載？Skip RecordIf.?:?SkipRecordIf.?(2-4)其中?Skip Record If.?所以，？Skip Record If.?( N)同時考慮到液壓缸密封裝置的摩擦阻力(取液壓缸的機械效率 ?Skip Record If.?)，工作臺的液壓缸

8、在各工況階段的負載值 列于表2-1中，負載循環(huán)圖如圖2-1所示。表2-1銑床工作臺液壓缸外負載和推力計算結果工況負載計算公式液壓缸負載F(N)液壓缸推力？SkipRecord If.?（ N）起動?Skip RecordIf.?13901544加速?Skip RecordIf.?18422046快進?Ski p RecordIf.?695772工進?Skip RecordIf.?38194243反向起動?Skip RecordIf.?13901544反向加速?Skip RecordIf.?18422046快退?Skip RecordIf.?695772FN)13903819100200 241

9、300-695400426L(nn)-1390-1842圖2-1液壓缸負載循環(huán)圖運動分析根據給定條件，快進、快退速度為s，其行程分別為294mn和426mm工進速度為601000mm/min（即s）,工進行程134mm繪 出速度循環(huán)圖如圖2-2所示圖2-2液壓缸速度循環(huán)圖3確定液壓缸的參數初選液壓缸的工作壓力專用銑床歸屬于半精加工機床，根據液壓缸推力為4243N （表2-1）,，初選液壓缸的設計壓力為？Skip Record If.? Pa.確定液壓缸的尺寸由于銑床工作臺快進和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使?Skip Record If.?,快進時采用差動連接，因管路中 有壓力損

10、失，快進時回油路壓力損失??？Skip Record If.?Pa,快退時回油路壓力損失亦取？Skip Record If.?Pa。工進時，為使運動平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般 為？Skip Record If.?Pa,選取背壓？Skip Record If.?Pa。確定液壓缸尺寸取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程： Vi',-V2/D F/I H/|pi專用銑床液壓缸力的平衡圖根據?Skip Record If.?,可求出液壓缸大腔面積？Skip RecordIf.?為?Skip Record If.?(3-1)?Skip Record If.?(3-2)根

11、據GB2348-80圓整成就近的標準值，得D=90mm液壓缸活塞桿直徑？Skip Record If.? ，根據GB2348-80就近圓整成標準值d=63mm于是液壓缸實際有效工作面積為?Skip Record If.?(3-3)?Skip Record If.?(3-4)液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算值表3-1 液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值工況推力F/N回油腔壓 力?SkipRecordIf.?進油腔壓力PMPa輸入流量qL/min輸入功率P/kw計算公式快進起動1544、0?Skip RecordIf.?加速2046?SkipRecord If.?Skip Reco

12、rdIf.?恒772183繪制液壓缸工況圖根據表3-1計算結果，分別繪制p-L、Q-L和P-L圖，如圖3-1所示10.0711.82/7.S71 111卜100E00P413DD4004P612.57V5.1410.1L(nn)p-L圖速工進42436 /?Skip RecordIf.?快退/起動15440?Skip RecordIf.?，加速20465?Skip RecordIf.?恒速7724 QX 10_3(Pa)0.242Cl 1j 0. 006100200300400L Cmm)0.242Q-L圖J183 0亠 亠100.7100200300L (nun)400 r304.2P-L圖

13、4液壓系統(tǒng)圖的擬定制定液壓回路方案油源型式及壓力控制這臺機床液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺運動速度低，工作負載變 化小，可以采用進口調速回路的形式。為了解決進口調速回路在 負載變化時的突然前沖現象，回油路上要設置背壓閥。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調速的方式，系統(tǒng)中的油液循環(huán)必 定是開式的。從系統(tǒng)壓力流量表1-3中可以看到，在液壓系統(tǒng)的 工作循環(huán)內，液壓缸要求壓力變化不大?？爝M、快退所需的時間 和工進所需的時間分別為：?SkipRecordIf.?（4-1）?Skip Record If.?（ 4-2）或：?Skip Record If.?所以工進時間占總時間的比率為：?Skip Record If.?（4

14、-3）因此從節(jié)能和節(jié)約成本的角度考慮，采用單個液壓泵就可以滿足系統(tǒng) 的工作要求 工況圖表明，系統(tǒng)的壓力和流量均較小，故可采用單定量泵供油油源和溢流閥調壓的方案，如圖4-1所示：調速回路銑床加工零件時，有順銑和逆銑兩種工作狀態(tài)，故選用單 向調速閥的回油節(jié)流調速，如圖4-3所示。由于已經選用節(jié)流調 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及連接方式換向回路選用了三位四通“ O'型中位機能的電磁換向閥實 現液壓缸的進退和停止，如圖4-2所示。采用二位三通電磁換向 閥實現液壓缸快進時的差動連接，如圖 4-4所示。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

15、動擋塊壓下電氣行程開關， 控制換向閥電磁鐵的 通斷電以及死擋鐵即可實現自動換向和速度換接。輔助回路在液壓泵進口設置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔，出口設一單向閥以保護液壓泵，在該單向閥與液壓泵之間設一壓 力表及其開關，以便溢流閥調壓和觀察，如圖4-5所示。?Skip Record If.? ?Skip Record If.?圖4-1液壓油源的選擇圖4-2換向回路 ?SkipRecord If.? 圖4-3 速度換接回路?Skip Record If.? 圖 4-4 差動回路?Skip Record If.? 圖 4-5輔助回路擬定液壓系統(tǒng)圖在制定個液壓回路方案的基礎上，經整理所得到的液壓系

16、統(tǒng)原 理圖如圖。由電磁鐵動作順序表更容易了解系統(tǒng)的工作原理及各工況 下的油液流動路線。?Skip Record If.?5液壓元件的選擇液壓泵及驅動電機的選擇液壓泵的最高工作壓力計算液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力出現在快退階段，其值 為，由于進油路元件較少，故液壓缸間的進油路上的壓力損失估取為，則泵的最大工作壓力？Skip Record If.? 應為：?Skip Record If.?液壓泵的流量計算泵的供油流量按液壓缸的快進(恒速時)階段的流量q=min進行估算。由于系統(tǒng)流量較小，故取泄漏系數K=，則液壓泵供油流量?Skip Record If.? 應為?Skip Record If

17、.?> ?Skip Record If.?=*=(L/mi n)確定液壓泵的規(guī)格根據系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵的轉速為1450 r/min，泵的容積效率為?Skip Record If.? 二，由此可得泵的排量參考值為?Skip Record If.?=1000?Skip Record If.?/ ( n 1*?SkipRecord If.?) =1000*(1450*=( ?Skip Record If.?)根據以上壓力和流量數值查閱產品樣本，最后確定選取YB1-6型葉片泵，泵的額定壓力為？Skip Record If.?=,液壓泵的理論排量為：？Skip Record If.?，容積

18、效率？Skip Record If.?=，泵的額定轉速為1450r/min。輸出流量為/?Skip Record If.?，比系統(tǒng)所需的流量稍大。確定液壓泵驅動功率及電機的規(guī)格、型號由于液壓缸在快退階段的輸入功率最大，這時液壓泵的工壓力為、 流量為 min。取泵的總效率？Skip Record If.?，則液壓泵的驅動電機的所需功率為：?Skip Record If.?( 5-1)根據此數值按JB/ 1998，查閱電動機產品樣本選取 Y801-4型三 相異步電動機，其額定功率為？Skip Record If.?，額定轉速?Skip Record If.?。用此轉速驅動液壓泵時，泵的實際輸出流量

19、為min,仍能夠滿足系統(tǒng)工作時各工況對流量的要求。閥類元件及輔助元件的選擇根據閥類及輔助元件所在的油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表5-1，表中序號與圖4-6中標號相同表5-1元件的型號及規(guī)格序號元件名 稱估計通 過流量L/min額定流量/L/min額定 壓力/MPa額定壓降/MPa型號、規(guī) 格1過濾器16<XU-B16X1002疋量葉 片泵6Y B-63異步電 機丫 80144溢流閥63Y F3-10B5壓力表 開關AF6EP30/Y63 6單向閥8016<AF3-Ea10 B7三位四 通電磁閥616<34DF3-E4B

20、9;8單向調 速閥16AQF3-6aB9二位三通電磁換向閥1023D-10B10液壓缸:自行設計油管的選擇各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進、出口油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液 壓缸在各個階段的進、出流量由節(jié)流閥與調速閥決定，故液壓缸在各 個階段的進、出流量均可調整到與原定數值相同，進出液壓缸無桿腔 的流量，在快退和差動工況時為？Skip Record If.?，所以管道流量?Skip Record If.?按？Skip Record If.? 計算。液壓缸在各階段的進、出流量及流速表5-2 :表5-2液壓缸的進、出流量及流速流量流速快進工進 快退

21、輸入流量L/min?Skip RecordIf.?Skip RecordIf.?Skip RecordIf.?排出流量L/min?Skip RecordIf.?Skip RecordIf.?Skip RecordIf.?運動、速度m/min?Skip Record If.?Skip RecordIf.?Skip Recor dIf.?由表中數據可知所選液壓泵的型號、規(guī)格是適宜的。由表3-1可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于 3MPa油管中流速取3m/s; 所以當油液在壓力管中流速取 3m/min時，公式？Skip Record If.?(5-3)可算得與液壓缸無桿腔相連的油管內徑分別為：?Skip R

22、ecord If.?故可取內徑為？Skip Record If.?Skip Record If.?故可取內徑為？Skip Record If.?油箱的計算油 箱 容 積 公 式(5-4 )估算，當取?Skip Record If.?Record If.?的管道。管道。?Skip Record If.?為6時，求得其容積為：?Skip按JB/7938-1999規(guī)定，取標準值 V=40L吸油管和過濾器之間管接頭的選擇在此選用卡套式軟管接頭查機械設計手冊一4表一66得其連接尺寸如下表:表單位：mm公稱管?Sk?Skip Record?Sk卡套式管接頭壓力子ipIf.?/ip?Skip RecordM

23、Pa內Rec公稱尺極限偏RecIf.?徑ord寸差ordIf.?mmIf.?G(8)3025?SkipRecordIf.?17026堵塞的選取考慮到鋼板厚度只有 4mm加工螺紋孔不能太大，查中國機械設計大典表一178選取外六角螺塞作為堵塞，詳細尺寸見下表表d ?SkDeSLhb?RC重量Kg J基本尺極限偏ip寸差SReckordiIf.P.?Rec o rdI f?SkipRecord221513?SkipRecordIf.?412331空氣過濾器的選取按照空氣過濾器的流量至少為液壓泵額定流量2倍的原則，即： ？Skip Record If.?選用EF系列液壓空氣過濾器，參照 機械設計手冊表

24、得，將其主要 參數列于下表：表參數過注油空氣油過?S、？S?Sk?Sk?Sk四只空氣油濾流量流量濾面kikiipip螺釘進濾過注積PPRecRecRec均布精度濾油ReReordordord精型號/口L/miL/miL/micocoIf.If.If.mmmm度徑nnnrdrd.?.?.?SmmIfIfki.mmmmmmP.?.?Reco JrdmmmmIf.?mE?Skip32323792701558668296M6?S12Record4kip5If.?-5Reco0rdIf.? 14注：油過濾精度可以根據用戶的要求是可調的6液壓系統(tǒng)性能的驗算驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調整值/ 由于系統(tǒng)的

25、油路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先按式？Skip Record If.? 估算閥類元件的壓力損失，待設計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗算應按一個工作循環(huán)中不同階段分別進 行?？爝M滑臺快進時，液壓缸差動連接，由表5-1和表5-2可知，進油路上油液通過單向閥3電磁換向閥2的流量是min，然后與有桿腔的回油匯合，以min通過行程閥7并進入無桿腔，從而進油路上的 總壓降為：?Skip Record If.? / (6-1)此壓力值不大，不會會使壓力閥打開，故可保證從節(jié)流閥流出的油液全部進

26、入液壓缸?；赜吐飞?，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥3的流量都是min,然后與液壓泵的供油合并，經行程閥7流入無桿腔。由此可算出快進時有桿腔壓力？Skip Record If.?與無桿腔壓力？Skip Record If.? 之差。?Skip Record If.?(6-2)此值小于原估計值(見表3-1)，所以是偏安全的。工進工進時，油液在油路上通過單向閥3和電磁換向閥2的流量為min，在調速閥6處的壓力損失為；油液在回油路上通過換向 閥2的流量是min，在背壓閥7處的壓力損失為，通過順序閥10 的流量為(+)L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力？Skip Record If.?

27、為：?Skip Record If.?(6-3)可見此值小于原估計值。故可按表3-1中公式重新計算工進時液壓缸進油腔壓力?Skip Record If.?，即:?SkipRecordIf.?(6-4)此值與表3-1中數值相近。溢流閥4的調壓？Skip Record If.? 應為：？Skip Record If.?(6-5)快退快退時，油液在進油路上通過單向閥3、電磁換向閥2的流量 為min,油液在回油路上通過換向閥2和單向閥3的流量為min. 因此進油路上總壓降為：?Skip Record If.?(6-6)此值較小，液壓泵驅動電機的功率是足夠的。所以快退時液壓泵的最大工作壓力？Skip R

28、ecord If.? 應為：?Skip Record If.?(6-7)因此大流量液壓泵卸荷的順序閥11的調節(jié)器壓應大于。油液溫升驗算液壓系統(tǒng)總發(fā)熱功率計算液壓 泵輸入 功率：？SkipRecordIf.?(6-8)液 壓缸有 效功率 ：？SkipRecordIf.?(6-9)系統(tǒng)總發(fā)熱功率：？Skip Record If.?或 ？Skip Record If.?(6-10)油箱散熱面積：?Skip Record If.?(6-11)油液溫升：?Skip Record If.?，取?Skip Record If.?，則?SkipRecordIf.?(C)(6-12)溫升沒有超出允許范圍？Ski

29、p Record If.?C的范圍,液壓系統(tǒng)中不需要設置冷卻器7油箱的設計由前面計算可知，該液壓系統(tǒng)所需油液體積為：V二，但應考慮油箱內散熱條件，由相關資料查得油箱頂面應高出油液高度 10%-15%所以油箱的內體積應為：？Skip Record If.? ，并取 標準容積為63L,且選擇開式油箱，考慮到油箱的整體美觀大方， 將其設計成為帶支撐腳的長方體形油箱。所以其長、寬、高尺寸 均按國家規(guī)格選取，其外形圖如圖 5所示。?Skip Record If.?圖7-1油箱外形圖根據有關手冊及資料初步確定其外形尺寸為如表7-1所示:表7-1油箱的輪廓參數公稱B1B2L1L2H近似固定最小容量油深孔徑壁

30、厚460m415m633m573m350m350m63Lmmmmmm14mm3mm壁厚、箱頂及箱頂元件的設計由表中數據分析可采取鋼板焊接而成，故取油箱的壁厚為:?Skip Record If.?，并采用將液壓泵安裝在油箱的上表面的方 式，故上表面應比其壁要厚，同時為避免產生振動，則頂扳的厚 度應為壁厚的4倍以上，所以取：?Skip Record If.?，并在液壓泵與箱頂之間設置隔振墊。在箱頂設置回油管、泄油管、吸油管、通氣器并附帶注油口，即 取下通氣帽時便可以進行注油，當放回通氣帽地就構成通氣過濾 器，其注油過濾器的濾網的網眼小于？Skip Record If.? ，過流 量應大于20L/m

31、in。另外，由于要將液壓泵安裝在油箱的頂部， 為 了防止污物落入油箱內，在油箱頂部的各螺紋孔均采用盲孔形式， 其具體結構見油箱的結構圖。箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設計在此次設計中采用箱頂與箱壁為不可拆的連接方式，由于油 箱的體積也相對不大，采用在油箱壁上開設一個清洗孔，在法蘭 蓋板中配以可重復使用的彈性密封件。法蘭蓋板的結構尺寸根據 油箱的外形尺寸按標準選取，具體尺寸見法蘭蓋板的零件結構圖， 此處不再著詳細的敘述。為了便于油箱的搬運，在油箱的四角上 焊接四個圓柱形吊耳，吊耳的結構尺寸參考同類規(guī)格的油箱選取。在油箱的箱體另一重要裝置即是液位計了，通過液位計我們 可以隨時了解油箱中的油量，同時選

32、擇帶溫度計的液位計，我們 還可以檢測油箱中油液的溫度，以保證機械系統(tǒng)的最佳供油。將 它設計在靠近注油孔的附近以便在注油時觀察油箱內的油量。箱底、放油塞及支架的設計在油箱的底設置放油塞，可以方便油箱的清洗和換油，所以將放油塞設置在油箱底傾斜的最低處。同時，為了更好地促使油 箱內的沉積物聚積到油箱的最低點，油箱的傾斜坡度應為：？SkipRecord If.?。在油箱的底部，為了便于放油和搬運方便，在底 部設置支腳，支腳距地面的距離為150mm并設置加強筋以增加其 剛度，在支腳設地腳螺釘用的固定。油箱內隔板及除氣網的設置為了延長油液在油箱中的逗留時間，促進油液在油箱中的環(huán)流，促使更多的油液參與系統(tǒng)中的循環(huán)，以更好地發(fā)揮油箱的散 熱、除氣、沉積的作用，在油箱中的上下板上設置隔板，其隔板 的高度為油箱內油液高度的2/3以上。并在下隔板的下部開缺口， 以便吸油側的沉積物經此缺口至回油側，經放油孔排出。如圖8：L/1/圖7-2油箱隔板/在油箱中為了使油液中的氣泡浮出液面，并在油箱內設置除氣網，其網眼的直徑可用網眼直徑為的金屬網制成，并傾斜 ？Skip Record If.?布置。在油箱內回油管與吸油管分布在回油測和吸油測，管端加工成朝向箱壁的？Skip Record If.? 斜口，以便于油液沿箱壁環(huán)流。、油管管口應在油液液面以