半自动液压专用铣床液压系统设计

1、动力机械综合设计课程设计说明书班级：姓名：学号：设计日期：目录一、设计参数··································1二、设计内容········

2、3;·························11.负载分析 ·······················&#

3、183;············1 液压缸负载分析 ································1 负载图与速度图的绘制 ·

4、83;·························2 2.确定液压系统的主要参数 ······················

5、;···3 初选液压缸的工作压力 ···························3 计算液压缸的主要尺寸 ···············

6、83;···········3 绘制液压缸工况图 ·······························4 3、拟定液压系统原理图 ···&#

7、183;·······················5 选择液压回路 ·························

8、;·········5 拟定液压原理图 ································5 4、液压元件的选择 ·····&

9、#183;·························6 液压泵及其驱动电动机 ······················

10、·····6 阀类元件及辅助元件 ·····························7 5、液压系统的主要性能验算 ···········&#

11、183;············8 系统压力损失验算 ·······························8 系统发热与温升计算 ··

12、83;··························8附录 ·······················

13、;················10半自动液压专用铣床液压系统设计一、设计参数设计参数见下表。其中：工作台液压缸负载力（ KN ）：FL =夹紧液压缸负载力（ KN ）：Fc=工作台液压缸移动件重力（KN ）：G=夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc=55工作台快进、快退速度（m/min）：V 1=V3=夹紧液压缸行程（ mm）：Lc=10工作台工进速度（ mm/min）：V 2=45夹紧液压缸运动时间（ S）：tc=1工作台液压缸快进

14、行程（mm）： L1 =250工作台液压缸工进行程（mm）： L2 =70导轨面静摩擦系数：s=导轨面动摩擦系数：d=工作台启动时间（ S）： t=二、设计内容1.负载分析液压缸负载分析液压缸驱动工作机构直线运动时，液压缸所受的外负载是F=Fe+Ff +FaFe 为工作负载，且 Fe= Fc+d Gc =+ ×55=Ff 为摩擦阻力负载则动摩擦 Ffd=dGc=× 55=，静摩擦 Ffs=sGc=× 55=11KNFa 为惯性负载， Fa =G?中?= m/min=sg?t则 Fa =G?=1.5 × 0.093= 28.44 ×10 -3KN

15、 = 28.44Ng?t9.81 × 0.5假设液压缸的机械效率 cm = 0.9得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，液压缸在各个工作阶段的负载如表 1负载图与速度图的绘制快进 V 1=V 3= m/min=s，工作台速度 V 2 =45 mm/min= m/s快进 t 1=L1=250/100010.093L70/1000缸工 t 2= 2=0.000752= 2.69s= 93.33s快退 t 3= L1+L2 =(250+70 ) /1000= 3.44s30.093负载图和速度图如图1表 1工况计算公式液压缸负载 F/N液压缸推力F0 Fcm N启动11000加速快进5500

16、工进15900反向启动11000加速快退5500图 12.确定液压系统的主要参数初选液压缸的工作压力根据负载选择液压缸的执行压力 p=1MPa ，为了减小液压泵的最大流量，空程前进时选用差动快速回路， 为了满足工作台快进与快退速度相等， 选用液压缸无杆腔面积 A 1 与有杆腔面积 A2 之比为 2:1，即 d=(D 为液压缸内径， d 为活塞杆直径 )。差动连接时，由于管路存在压力损失，液压缸有杆腔压力必须大于无杆腔压力，估计时取 p=，为防止铣床铣完后突然前冲， 工进时液压缸回油路上必须存在背压 p2，取 p2=。取快退时回油腔中背压为。计算液压缸的主要尺寸由工进时的推力计算液压缸无杆腔的有

17、效面积p1 A1 + p2 A2 =FcmA1 =Fp2 )=17666.67= 28.04 ×10-3 m2-0.6 (p1×106cm20.9(1 - 2 )则液压缸的直径为D =4A1=4 ×28.04 ×10 -3= 0.189m按国标 GB/T2348 1993取标准值 D =200mm，d =142mm，由此可得液压缸的实际有效面积为：2无杆腔 A1=D=4有杆腔 A2= (D2 -d 2)=4绘制液压缸工况图根据上述 A1 和 A2 值，可计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率值，如表 2 所示，并据此绘出液压缸工况图，如图 2

18、所示表 2各工况所需压力、流量和功率回油腔进油腔工况计算公式F0 /N压力压力p2/MPap1/MPa启动F0 +? pA2p1快 加=A1- A2进 速q = (A-A ) 121恒P = p1 q速p1F0 + p2 A2=工进A1q = A 12P = p1 q启动p1F0 + p2 A1快 加=A2退 速q = A2 3恒P = p1 q速图 2 液压缸工况图输入输入流量功率q/(L/min)P/W1135-412× 105653、拟定液压系统原理图选择液压回路1)选择调速回路由可知这台机床液压系统功率较小， 滑台运动速度低， 工作负载为阻力负载且工作中变化小， 故可选用进油

19、调速阀节流调速回路。 为防止铣床结束时负载突然消失发生前冲现象，在液压缸的回路上加背压阀。2)选择油源形式从工况图可以清楚看出， 在工作循环内， 液压缸要求油源提供快进、 快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液，其相应的时间之比t1t3 t2 （2.69 3.44）/ 93.33 0.0657 且最大流量与最小流量之比为88.39= 2249110.000393这表明在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作， 从提高系统效率节省能量角度来看， 选用单定量泵油源显然是不合理的， 为此可选用高低压双泵供油回路或者是限压式变量泵作为油源， 同时选用一定量泵作为夹紧缸油源。现选用高低

20、压双泵供油方案。3)选择快速运动和换向回路本系统已选定液压缸差动回路和高低压双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快进快退时回路流量较大、 速度变化大， 因此采用行程阀作为速度转换环节， 由于本机床工作部件终点的定位精度不高， 因此采用挡块压下行程开关控制换向阀磁铁失电。 由于快退时流量较大， 为保证换向平稳， 所以选用三位五通电液换向阀作为主换向阀。4) 选择调压和卸荷回路在双泵供油的油源形式确定后， 调压和卸荷问题都已基本解决。 即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀确定， 无需另设调压回路。 在滑台工进和停止时， 低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷， 高压小流量泵

21、在滑台停止时虽为卸荷，但功率损失较小，故可不许再设卸荷回路。拟定液压原理图将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理图。见附录4、液压元件的选择液压泵及其驱动电动机(1)确定液压泵的最大工作压力由表 2 可知，工作台液压缸在快退时工作压力最大， 最大工作压力。 如在调速阀进口节流调速回路中，选取 回油路 路上的总压力损失，则限压式变量泵的最高工作压力估算为：pP1 = 0.89 + 0.4 = 1.29MPa大流量泵只在快进、 快退时向液压缸供油， 由表 2 可知快退时比快进时大没去进油路压力损失为，则大流量泵最高工作压力为pP2 = 0.39 + 0.

22、4 = 0.79MPa 在工进中的压力损失为则为pP3 = 0.51 + 0.8 = 1.31MPa故实际上最大压力 p P1 = pP3 = 1.31MPa(2)确定液压泵的流量由图 2 可知，油源向液压缸输入的最大流量为 q=min，按 10%的泄露来计算那么泵的总流量为：qP = 1.1 ×88.39 = 97.229L/min由于溢流阀的最小稳定溢流流量为-42 L/min ，工进时的输入液压缸的流量为 ×10L/min ，所以小流量液压泵的流量为 min(3)确定液压泵的规格根据以上压力和流量数值查阅产品样本， 最后确定选取 YBN-40M型限压式型双联叶片泵满足

23、要求。(3)选择电动机由工况图2 可知，最大功率出现在快进阶段，取泵的总效率为 ，P = 0.75则所需电动机功率为0.79 ×106 ×(2.5 + 97.225) ×103PP qPP =0.75 ×60 ×103= 1.75KWP选用电动机型号：查电动机产品样本，选用Y112M-6 型电动机，其额定功率为阀类元件及辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件的流量， 可选用这些元件的型号及规格，如表 3 所示。表 3 液压元件表通过阀的额定流量额定压力序号元件名称最大流量型号qn / L / minpn / MPa/(L/m

24、in)1双联叶片泵-YB-40M-2三位五通电9835DY-100B100液换向阀Y3行程阀22C-100B100H4调速阀<1QF3-E6aB5单向阀70 100B1006单向阀 100B1007背压阀<1B10B108液控单向阀XY-63B639溢流阀Y10B1010滤油器XU-80 ×8020011单向阀 100B10012单向阀70 100B10013压力继电器-PF-D8L-14叶片泵-15单向阀 100B10016顺序阀32XY-63B635、液压系统的主要性能验算系统压力损失验算管道直径按选定的液压元件接口尺寸确定为 d=18mm，进、回油管长度均取l=2m，油液的运动粘度取 v=1× 10-4，油液密度取 =900kg/m3。工作循环中进、回油管中通过的最大流量q=98L/min ，由此计算雷诺数，得d4qRe