双面铣销组合机床液压系统课程设计.doc

攀枝花学院本科课程设计 液压课程设计铣削专用机床的液压系统设计 学生姓名： 邓海洋 学生学号： 201310601018 院（系）： 机械工程学院 年级专业： 13 级机制1班 指导教师： 杨光春 教授 二一六年六月攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目卧式双面铣削组合机床的液压系统系统课程设计1、课程设计的目的学生在完成液压传动与控制课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，根据液压元件、各种液压回路的基本原理，独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中，强化对液压元器件性能的掌握，理解不同回路在系统中的各自作用。能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际运用能力的锻炼。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）试设计一台铣削专用机床的液压系统，要求液压系统完成的工作循环是：工件夹紧工作台快进工作台工进工作台快退工件松开,系统参数如下：运动部件重量：2500N;快进快退速度：3m/min;工件速度：501200，最大行程：350;工进行程：160；最大切削力：10000；夹紧缸的行程：26；夹紧力：25000N。动力滑台采用采用平面导轨，其静，动摩擦系数分别为0.2,0.1.往复运动的加速时间要求不大于0.2S。3、主要参考文献1 王积伟，章宏甲，黄谊.主编. 液压传动. 机械工业出版社.2006.122 成大先. 主编.机械设计手册单行本机械传动. 化学工业出版社2004.13 何玉林，沈荣辉，贺元成.主编.机械制图. 重庆大学出版社.2000.84 路甬祥主编.液压气动技术手册.北京.机械工业出版社.20024、课程设计工作进度计划内容学时明确机床对液压系统的要求，进行工作过程分析6初步确定液压系统的参数，进行工况分析和负载图的编制16确定液压系统方案，拟订液压系统图8确定液压制造元件的类型并选择相应的液压元件，确定辅助装置6液压系统的性能验算4合计1周指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 邓海洋接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称折弯机液压系统课程设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年 月 日攀枝花学院液压课程设计 1.设计过程目 录摘 要IAbstractII1 设计过程41.1 技术要求41.2 工况分析41.2.1负载分析41.2.2绘制液压缸负载图和速度图51.3 确定主要参数61.3.1 初定液压缸的工作压力61.3.2 液压缸主要参数的确定61.4 绘制液压系统工况图61.5 拟定液压系统图91.5.1确定供油方式91.5.2调速方式的选择91.5.3速度换接方式的选择91.5.4夹紧回路的选择91.5.5液压系统原理图91.6 选择液压元件112 液压系统性能验算142.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值142.1.1快进142.1.2工进142.1.3快退152.2油液温升计算153 设计心得体会174 参考文献181 设计过程1.1 技术要求 设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧工作台快速趋近工件工作台进给工作台快退夹紧缸松开原位停止。工作台移动部件的总重力为400kg，加、减速时间为0.2s，采用平导轨，静、动摩擦因数s=0.2，d=0.1。夹紧缸行程为30mm，夹紧力为1200N，工作台快进行程为100mm，快进速度为2.8m/min，工进行程为200mm，工进速度为60280mm/min，轴向工作负载为38000N，快退速度为4m/min。要求工作台运动平稳，夹紧力可调并保压。1.2 工况分析1.2.1负载分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为Ffs，动摩擦力为Ffd,则工作负载：Fw=38000N惯性负载： 静摩擦负载：Ffs=0.2x4000=800N动摩擦负载：Ffd=0.1x4000=400N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出表1-1 液压缸各运动阶段负载表工作循环负载组成负载值F/N推力起动800889加速493547快进400444工进3840042666快退4004441.2.2绘制液压缸负载图和速度图根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F-s）和速度图（v-s） 图1-1 图1-2 1.3 确定主要参数1.3.1 初定液压缸的工作压力组合机床液压系统的最大负载约为45000N，宜取压力。1.3.2 液压缸主要参数的确定 为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，查表9-4暂取背压为P2=0.5MPa，并取液压缸机械效率=0.9。则液压缸上的平衡方程故液压缸无杆腔的有效面积： A1=2 液压缸内径： 按GB/T2348-2001，取标准值D=110mm；因A1=2A2，故活塞杆直径d=0.707D=80mm（标准直径）则液压缸有效面积为：1.4 绘制液压系统工况图 差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取P2P1=0.5MPa，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时P=0；另外取快退时的回油压力损失为0.5MPa。根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率，并可绘出其工况图表1-2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工作阶段计算公式推力F（N）回油腔压力P2（MPa）工作腔压力P1（MPa）输入流量q（L/min）输入功率P（KW）快进启动 8890 0.180 0 快进加速 547 1.06 0.56变化 变化快进恒速 444 1.03 0.53 14.07 0.124工进426660.54.870.572.660.0460.216快退启动 889 0 0.2 0 0快退加速 547 0.3 1.40 变化 变化快退恒速 436 0.3 1.37 17.88 0.408 续表1-2图1-3 工况图:1.5 拟定液压系统图 1.5.1确定供油方式 考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用限压式变量叶片泵。1.5.2调速方式的选择 在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。1.5.3速度换接方式的选择 本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。1.5.4夹紧回路的选择用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。1.5.5液压系统原理图最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成下图所示的液压系统原理图。 图1-4 卧式双面铣销组合机床液压系统原理图工作原理:1 夹紧工件按下启动按钮，电磁阀8左端接通，主油路的进油路：过滤器1-泵2减压阀4电磁阀8左端（左）液控单向阀6-液压缸11左腔。回油路:液压缸11右腔（右）夜控单向阀6-电磁阀8左端油箱。2 滑台快速趋近铣削头1DT,3DT得电，2DT,4DT失电，电磁阀5左端接通。主油路进油路：过滤器1泵2电磁阀5左端液压缸10左腔。回油液路：液压缸10右腔二位三通换向阀9右端液压缸10左腔。3 滑台工进1DT得电，2DT，3DT，4DT失电，电磁阀5左端接通。主油路进油路：过滤器1泵2电磁阀5左端液压缸10左腔。回油路：液压缸10右腔二位三通换向阀9左端可调单向节流阀7（50%）电磁阀5左端油箱。4 滑台快速离开铣削头2DT得电，1DT，3DT，4DT失电，电磁阀5接通，在电磁阀5切换至右端。主油路进油路：过滤器1泵2电磁阀5右端可调单向节流阀7二位三向换向阀9左端液压缸10右腔。回油路：液压缸10左腔电磁阀5右端油箱。5 松开工件4DT得电，电磁阀8右端通电接通。主油路的进油路：过滤器1-泵2减压阀4电磁阀8右端-（右）液控单向阀6液压缸11右腔。回油路：液压缸11左腔（左）液控单向阀6-电磁阀8右端油箱。滑台松开工件6 卸荷 1DT，2DT,3DT,4DT断电，阀5阀8处于中立，泵2卸载。1.6 选择液压元件液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为4.87MPa,如取进油路上的压力损失为0.8MPa,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5MPa，则变量泵的最大工作压力应为 Pp=(4.87+0.8+0.5)MPa=6.17MPa由工况图可知，液压泵应向液压缸提供的最大流量为17.88L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计，则液压泵的总流量应为 Qp=1.1 17.88L/min = 19.668L/min。由于要求工作平稳，选取最大工作压力为液压泵额定压力的70%，则液压泵的额定压力为:P=Pp/0.7=8.81Mpa根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取YBX-BL型变量叶片泵，其最大排量为30mL/r，压力调节范围为2.07.0Mpa，若取液压泵的容积效率，泵的转速为1500r/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为0.751MPa,进油路压力损失0.3Mpa,流量为27.082L/min,取泵的总效率为0.75，则液压泵驱动电动机输出所需的功率为根据此数值按JB/T10391-2002,，查阅电动机产品样本选取Y90L-4型电动机，其额定功率，额定转速。表1-3液压元件选择列表序号元件名称估计流量L/MIN额定流量L/MIN额定压力MPa型号、符号1过滤器22.3251.6WU-16*2限压式变量叶片泵22.3366.3YBXB*D3溢流阀22.3407YF-B10B4减压阀22.32514JD6B5三位四通电磁阀22.3302134DB10H-T6单向阀22.32521DIFL10H7可调单向节流阀22.32514LDFL10C8二位四通电磁阀22.3302124D-B10H-T9二位三通换向阀22.3302123DB10H-T 续表1-3各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量计算。由于液压泵的具体选定之后液压缸在各阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如表14所示流量、速度快进工进快退输入流量/(L/min)q1=0.57-2.66q1=Qp=19.67排出流量/(L/min) q2=(0.572.66)x44.77/95.23=0.271.25=(A1Q1)/A2=19.67X95.03/44.77=41.75运动速度/(m/min)表14液压缸的进、出流量和运动速度 续表1-4由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。由表34可知，油管中的流速取3m/s。所以按公式可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：这两个根油管2按GB/2351-2005选用外径18mm内径15mm的无缝钢管。确定油箱容积：油箱容积按液压传动式（7-8）估算，当取为7时，求得其容积19.67x7=137.68L按JB/T7938-1999规定，取标准值V=250L。 第 15 页 共 18页攀枝花学院液压课程设计 2.液压系统性能验算2 液压系统性能验算2.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值2.1.1快进滑台快进时，液压缸差动连接，进油路上油液通过单向阀10的流量是22L/MIN，通过电液换向阀2的流量是19.67L/MIN，然后与液压缸的有杆腔的回油汇合，以流量37.19L/min通过行程阀3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为此值不大，不会使压力阀开启，故能确保变量泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀2和单向阀6的流量都是17.52L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀3流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力P2和无杆腔压力P1之差。此值小于原估计值0.5Mpa,所以是偏安全的。2.1.2工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀2的流量为0.572.66L/min，在调速阀4处的压力损失为0.5Mpa;油液在回油路上通过换向阀2的流量为0.271.25 L/min，在背压阀8处的压力损失为0.5MPa,通过顺序阀7的流量为22.2723.25L/min，因此这时液压缸回油腔压力为 此值大于原估计值0.5Mpa,则重新计算工进时液压缸进油腔压力与原计算数值4.87MPa相近。2.1.3快退 快退时，油液在进油路上通过单向阀10的流量为22L/min，通过换向阀