液压课程设计-铣床液压系统.docx

目录一、 设计题目2二、负载与运动分析工况分析31、 工作负载32、 摩擦阻力43、 惯性负载44、绘制负载图和速度图4三、初步确定液压缸的参数51、初选液压缸的工作压力。52、计算和确定液压缸的主要结构尺寸排量6四、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算71、 压力计算7（1） 快进阶段7（2） 工进阶段7（3） 快退阶段82、 流量计算8（1）、快进（恒速）流量8（2）、工进阶段的流量8（3）、快退（恒速）流量83、 功率计算8（1）、快进（恒速）的功率8（2）、工进（最高速度）的功率8（3）、快退（恒速）的功率84绘制液压缸的工况图8五、拟定液压系统原理图101、 选择液压基本回路102、经整理得图13的液压系统原理图112.1、系统各阶段工作电磁铁状态。112.2、进油回油状况11六、选择液压元件121、 液压泵的最高压力计算122、 液压泵的流量计算123、 确定液压泵的规格124、 确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号125、 确定阀类元件及辅件136、 确定油管直径147、 确定油箱容积158、 确定油液15七、液压系统性能验算151、 验算压力损失151.1、 阀类元件的压力损失。151.2、沿程损失计算161.3、局部阻力损失估算172、 确定系统调整压力184、 液压系统发热与散热计算184.1、系统的总发热量由公式得：194.2、系统的散热量由公式得：191、 设计题目 一台铣头驱动电机功率7.5kw ，铣刀直径为200mm ，转速350rpm 。要求完成如下的动作循环：快进工进快退停止；工作台用平导轨。运动部件自重G（N）为4000，快进快退速度v1（m/min）为4，快进行程（mm）为145，工进行程（mm）为68，工进速度v2（mm/min）为60200，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数fd为0.1，启动制动时间t（s）为0.21.设计其铣床液压系统。二、负载与运动分析工况分析1、 工作负载 液压缸的常见工作负载有重力、切削力、挤压力等。阻力负载为正，超越负载为负。 2、 摩擦阻力， 3、 惯性负载 ,取液压缸的机械效率为0.9工况负载计算公式液压缸负载液压缸推力/N启动800888.89加速529.58588.42快进400444.44工进2446.282718.09快退400444.44 4、绘制负载图和速度图 根据工况负载和已知速度以及行程，绘制如下所示的速度图（图1）和负载图（图2）： 图1 速度图 图2 负载图三、初步确定液压缸的参数1、初选液压缸的工作压力。工作压力p可根据图3由负载大小来初步确定液压缸的工作压力故初步选择工作压力为1MP 图3 按负载选择设计压力2、计算和确定液压缸的主要结构尺寸排量由于要求设计工作台的快速进退速度相等，故选用差动液压缸，使无杆腔与有杆腔的有效面积为，即杆d和缸D满足d=0.707D.由图4取背压为0.5MPa，回油管路压力损失。液压缸无杆腔有效面积： 式中 ； ； 液压缸内径： 按图5，将液压缸内径调整为63mm活塞杆直径：d=0.707D=0.70763=44.5mm 按图5. 将活塞杆外径调整为45mm图5缸的内径和活塞杆外径系列（GB/T 2348-1993）故液压缸实际有效面积为 式中，； 。 四、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算1、 压力计算（1） 快进阶段a、 启动时，b、 加速时，c、 恒速时，（2） 工进阶段 （3） 快退阶段a、 启动时，b、 加速时，c、 恒速时，2、 流量计算（1）、快进（恒速）流量 （2）、工进阶段的流量 （3）、快退（恒速）流量 3、 功率计算（1）、快进（恒速）的功率 （2）、工进（最高速度）的功率 （3）、快退（恒速）的功率 4绘制液压缸的工况图由上计算的压力、流量以及功率计算绘制p-l、q-l、P-l工况图 图6 液压缸p-l 图 图7 液压缸 q-l 图 图8 液压缸P-l 图五、拟定液压系统原理图1、 选择液压基本回路（1） 该系统流量压力较小，可采用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图9。（2） 因铣床加工时有顺铣和逆铣两种方式，故采用单向调速阀控制的回油节流调速回路，如图10。（3） 换向回路选用三位四通的“O”型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的进退和停止，如图11。（4） 采用二位三通的电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接，如图12. 图9 液压油源 图10 调速节流回路 图11 换向回路 图12 差动回路 2、经整理得图13的液压系统原理图 图13 专用铣床液压系统原理图 1-单向定量泵 2-溢流阀 3-压力表 4-单向阀 5-三位四通电磁换向阀 6-液压缸 7- 两位三通电磁换向阀 8-单向调速阀2.1、系统各阶段工作电磁铁状态。（1） 当铣床快进时，电磁铁 1YA、3YA工作，2YA不工作。（2） 当铣床工进时，电磁铁1YA工作，2YA、3YA不工作。（3） 当铣床快退时，电磁铁2YA工作，1YA、3YA不工作。（4） 当铣床停止工作时，电磁铁1YA、2YA、3YA都不工作。 2.2、进油回油状况 快进回路：进油：1-4-5-6；回油：7-5 工进回路：进油：1-4-5-6；回油：7-8-5-油箱 快退回路：进油：1-2-4-5-8-7-6；回油：6-5-油箱 卸载回路：1-2-油箱六、选择液压元件1、 液压泵的最高压力计算 由工况图6可知液压缸的最高工作压力出现在快退阶段，即，由于进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为，则液压泵的最高工作压力为2、 液压泵的流量计算 泵的供油流量按液压缸的快进（恒速时）阶段的流量进行估算，由于采用差动缸回路的系统，故液压泵的最大流量为 注：式中 系统所需的流量 系统的泄漏系数，一般取1.11.3（由于系统流量较小，故此处取1.1） 液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积， 液压缸的最大移动速度， 3、 确定液压泵的规格 根据系统所需的流量，拟初选液压泵的转速为，泵的容积效率，故可算得泵的排量参考值为： 根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的型齿轮泵，泵的额定压力为，泵排量为，额定转速为，容积效率为，总效率为。 算得泵的额定流量为： 4、 确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号 由功率循环图8可知，最大功率出现在快退阶段，已知泵的总效率为，则液压泵快退所需的驱动功率为 查图14得，选用型卧式三相异步电动机，其额定功率0.55KW，转速为1390r/min。则泵的实际输出流量为： 仍能满足系统各工况对流量的要求 图14 YB系列三相异步电动机主要技术参数图5、 确定阀类元件及辅件 根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如图所示。序号名称通过流量/（L/min）额定流量/（L/min）额定压力/MPa额定压降/MPa型号1定量泵7.517.832.5-CB-B62溢流阀7.51402.50.2YF-L10B3单向阀7.5116250.2CIT-02-044三位四通电磁换向阀6.366160.234DF3-E4B5液压缸-自行设计6二位三通电磁换向阀6.1106.30.223D-10B7单向调速阀6.16.331.52300时为紊流，当2300时为层流 故液流状态判断为层流，于是沿程压力损失为： 式中沿程阻力系数，它是和相对粗糙度的函数，这里为管壁粗糙度，查图16得为0.02，由图17的 管道的长度，此处取液压油密度，此处取 图16 图171.3、局部阻力损失估算 局部阻力系数，它与局部阻力的形状有关,此处估取取 液压油密度 所以得出总压力损失为: 故此压力值小于选用泵时估计的进油路管路压力损失（），所以选用的液压泵无需调整。2、 确定系统调整压力 根据上述计算可知：液压泵也即溢流阀的调整压力应为工进阶段的系统工作压力和压力损失之和 式中 液压泵的工作压力或支路的调整压力。3、 液压系统效率的估算 液压系统效率的计算，主要考虑液压泵的总效率、液压执行器的总效率及液压回路的效率。可由下式估算 其中，液压泵和液压马达的总效率可由产品样本查得。液压回路效率可按下式计算 式中 液压缸的负载压力和负载流量（输入流量）的乘积，W； 液压泵供油压力和输出流量的乘积，W。前已取液压泵的总效率和液压缸的总效率，则可算得本液压系统的效率 可见工进时液压系统效率很低，这主要是由于溢流损失和节流损失造成的。4、 液压系统发热与散热计算液压传动系统工作时，除液压缸驱动外负载输出的有效功率外，其余功率全部以热的形式损失掉了。其中包括也留的沿程压力损失、局部压力损失、各部件的机械损失和容积损失等。这些损失的能量都转变为热能，是油液温度升高，从而是油液的物理性能发生变化，影响液压系统的正常工作。 4.1、系统的总发热量由公式得：4.2、系统的散热量由公式得： 式中 散热系数，计算时可选用推荐值；通风很差（空气不循环）时，8；通风良好（空气流速为左右）时，1420；风扇冷却时，2025；用循环水冷却