銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、四川師范大學(xué)工學(xué)院設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生劉暢院系工學(xué)院專(zhuān)業(yè)學(xué)號(hào)2008180220指導(dǎo)教師隆泗答辯日期目錄一、題目 (1)專(zhuān)用銑床動(dòng)力滑臺(tái)的設(shè)計(jì) (1)二、 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)(一) 設(shè)計(jì)要求及工況分析 (1)1 、設(shè)計(jì)要求 (1)2、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 (1)(1) 工作負(fù)載 (1)(2) 摩擦負(fù)載 (1)(3) 慣性負(fù)載 (1)(4) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 (1)(二) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) (2)1 、初選液壓缸工作壓力 (3)2 、計(jì)算液壓缸主要尺寸 (3)(三) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 (5)1 、選擇基本回路 (5)(1) 選擇調(diào)速回路 (6)(2) 選擇油源形式 (

2、6)(3) 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 (6)(4) 選擇速度換接回路 (6)(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 (6)2 、組成液壓系統(tǒng) (7)(四) 計(jì)算和選擇液壓元件 (8)1 、確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 (9)(1) 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 (9)(2) 計(jì)算液壓泵的流量 (9)(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 (9)三、 附錄與附圖附表 (10)四、 總結(jié) (14)五、 參考文獻(xiàn) (15)2 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析(1) 工作負(fù)載(2) 摩擦負(fù)載靜摩擦阻力FfsSG0.255001100N一、題目專(zhuān)用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(一) 、設(shè)計(jì)要求及工況分析1設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一專(zhuān)

3、用銑床，其動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn)一工進(jìn)一快退 一停止。主要參數(shù)與性能要求如下：切削阻力FL=30kN;運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=5500N 快進(jìn)、快退速度 1=3=4.5m/s，工進(jìn)速度 2 =60-1000mm/min快進(jìn)行程Li=250mm工進(jìn)行程L2=150mm往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間 t =0.05s ; 工 作臺(tái)采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)卩s=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)卩d=0.1。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件 選為液壓缸。工作負(fù)載即為切削阻力Fl=30000M 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：動(dòng)摩擦阻力FfddG0.15500550N(3)慣性負(fù)載F.IGg t55009.84 5N 842N0 .05 X

4、 60(4)運(yùn)動(dòng)時(shí)間快進(jìn)t1L1V1250 10 33.3s4.5/60工進(jìn)t2L2150 10 390sV20.1/60快退t.L1L240010 34.5/605.3S設(shè)液壓缸的機(jī)械效率n cm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如 表1所列。表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力 Fo=F/ n cn/N啟動(dòng)FFfs11001222加速FFfdFi13921547快進(jìn)FFfd550611工進(jìn)FFfdFl3055033944反向啟動(dòng)FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611F-t根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)

5、時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖-t，如下圖所示。s/rwft液壓缸的速度圖（二）確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)1初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，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力pi=4MPa2 計(jì)算液壓缸主要尺寸鑒于動(dòng)力滑臺(tái)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(dòng)液 壓缸（Ai=2A2）,快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)為防止車(chē)銑時(shí)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選此背壓為p2=0.6MPa。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.

6、522.533445> 5表3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類(lèi)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(yùn)輸機(jī) 械磨床組合機(jī) 床龍門(mén)刨 床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類(lèi)型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)表5按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa< 5.05.07.0> 7.0d/D0.50.550.620.7

7、00.7表6按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：i 無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度;PiAi由式p2 A2Fcm得30550則活塞直徑FAm(4°6)1060.108mm292108 mm10 4m22有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。D=110mm d =80mm參考表5及表6，得d 0.71 D=77mm圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值得 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為D244295 10 m0.112 2m42 2 2 2 2 4 2A2 -(D2 d2)(0.1 12 0.82)m2 44.7 10 4 m244根據(jù)

8、計(jì)算出的液壓缸的尺寸，可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如表7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖 2所示。表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力Fa/N回油腔壓 力p2/MPa進(jìn)油腔壓力pMPa輸入流量 qx 10-3/m3/s輸入功率P/KW計(jì)算公式啟動(dòng)1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 進(jìn)加速1547p1+ Ap0.75q (A A2) 1P P2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工進(jìn)339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q啟動(dòng)1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速1

9、5470.51.41一一A2A2 3P2qp恒速6110.51.200.340.41注：1. Ap為液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取4）=0.5MPa。2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為pi,無(wú)桿腔回油，壓力為 p2。（三）擬定液壓系統(tǒng)原理圖1選擇基本回路k p/HCPa講油腔壓力功率b s/nun400輸入流量 (1) 選擇調(diào)速回路 由圖1可知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)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。為防 止銑完工件時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)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(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)。(

10、2) 選擇油源形式 從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油 源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmaJ qmin=0.4心.58 X 10j25 ;其相應(yīng)的時(shí)間之比(t i+t 3)/ 12=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來(lái)看，選用單定量泵油源顯然 是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源?？紤]到前者流量 突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時(shí)向液壓缸供油實(shí)現(xiàn)快速 運(yùn)動(dòng)，最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案，如圖2a所示。(3)

11、 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸差動(dòng)連接和雙泵供油兩 種快速運(yùn)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回油路流量較大， 故選用 換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥式換向回路， 以減小液壓沖擊。由于要實(shí)現(xiàn)液壓缸差 動(dòng)連接，所以選用三位五通電液換向閥，如圖2b所示。(4) 選擇速度換接回路由于本系統(tǒng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化大(i/ 2=4.5/0.145)，為減少速度換接時(shí)的液壓沖擊， 選用行程閥控制的換接回路，如圖2c所示。(5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問(wèn)題都 已基本解決。即滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定， 無(wú)需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑

12、臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過(guò)液控順序閥卸荷， 高壓小流量泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。國(guó)2選揮的基本回路2 組成液壓系統(tǒng)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3所示。在圖3中，為了解決滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)進(jìn)、回油路 串通使系統(tǒng)壓力無(wú)法建立的問(wèn)題，增設(shè)了單向閥 6。為了避免機(jī)床停止工作時(shí)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(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了 一個(gè)單向閥13。圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓 力升高，它發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。(四) 計(jì)算和選擇液壓件1.確定液壓泵

13、的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率(1) 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，最大工作壓力為p=3.86MPa如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中， 選 取進(jìn)油路上的總壓力損失刀？p=0.6MPa考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差 Pe=0.5MPa則小流量泵的最高工作壓力估算為pp1 p1 ppe 3.86 0.6 0.5 4.96MPa大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油， 由表7可見(jiàn)，快退時(shí)液壓缸的工 作壓力為p1=1.41MPa比快進(jìn)時(shí)大?？紤]到快退時(shí)進(jìn)油不通過(guò)調(diào)速閥， 故其進(jìn)油 路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失刀 ？p=0.3MP

14、a則大流量泵的最高工作壓力估算為Pp2p1p (1.41 0.3)MPa 1.71MPa(2) 計(jì)算液壓泵的流量由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.4 X 10-3 mVs，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個(gè)泵的總流量為qp Kq11.1 0.4 10 30.44 10 3m3/s 26.4L/min考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為1.58 X 10-5 m3/s=0.95L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為 3.95L/min 。(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/33

15、型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為 6mL/r和33mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)，其理論流量分別為5.6 L/min 和31L/min，若取液壓泵容積效率n v=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為qp qp1 qp26 940 0.9/1000 33 940 0.9/1000 L/min5.1 27.9 L/min 33L/min由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，若取液壓泵總效率n p=0.8，這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為Ppqpp1.73 106 33 10 360 0.8 103KW1.19KW根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定

16、功率為1.5KW 額定轉(zhuǎn)速為940r/min 。三、附表與附圖表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力 Fo=F/ n cn/N啟動(dòng)FFfs11001222加速FFfdFi13921547快進(jìn)FFfd550611工進(jìn)F Ffd Fl3055033944反向啟動(dòng)FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611表2按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.533445> 5表3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類(lèi)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

17、巖機(jī)液壓機(jī) 大中型挖掘 機(jī)重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī) 械磨床組合機(jī) 床龍門(mén)刨 床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類(lèi)型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)表5按工作壓力選取d/D工作壓力/MPaw 5.05.07.0> 7.0d/D0.50.550.620.700.7表6按速比要求確定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.6

18、20.71表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓 力p2/MPa進(jìn)油腔壓力p仃 MPa輸入流量 qx 10-3/m3/s輸入功率P/KW計(jì)算公式啟動(dòng)1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 進(jìn)加速1547p1+ Ap0.75q (A A2) 1PP2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工進(jìn)339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q啟動(dòng)1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速15470.51.41一一A2A2 3P1qqp恒速6110.51.200.340.41液壓缸負(fù)載、速度循環(huán)圖h p/MPaP/KWAq山43.曲MPa進(jìn)油腔壓力功率0.0612501.2服工34p sfnun4000.41液壓徂工況圖IMr、T四、總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)花了四五天，通過(guò)這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到自己的很多不足，自己知識(shí)的很多盲點(diǎn)和漏洞，知識(shí)和實(shí)踐的差距，所以說(shuō)通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深刻的認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。在這