卧式双面铣削组合机床液压系统设计

1、液压与气压传动课程设计说明书题目：卧式双面洗削组合机床液压系统院系：国际教育 专业：机电一体化 班级： 51301 姓名：陈雪峰 指导教师：徐巧 日期： 2015.5.21液压与气压传动课程设计任务书一、设计目的 液压与气压传动课程设计是机械工程专业教学中重要的实践性教学环 节，也是整个专业教学计划中的重要组成部分， 是培养学生运用所学有关理论知 识来解决一般工程实际问题能力的初步训练。课程设计过程不仅要全面运用 液压与气压传动 课程有关知识， 还要根据 具体情况综合运用有关基础课、 技术基础课和专业课的知识， 深化和扩大知识领 域，培养独立工作能力。通过课程设计， 使学生在系统设计方案的拟定

2、、 设计计算、 工程语言的使用 过程中熟悉和有效地使用各类有关技术手册、 技术规范和技术资料， 并得到设计 构思、方案拟定、系统构成、元件选择、结构工艺、综合运算、编写技术文件等 方面的综合训练，使之树立正确的设计思想，掌握基本设计方法。二、设计内容1液压与气压传动系统图，包括以下内容：1）液压与气压传动系统工作原理图；2）系统工作特性曲线；3）系统动作循环表；4）元、器件规格明细表。2设计计算说明书 设计计算说明书用以论证设计方案的正确性， 是整个设计的依据。 要求设计 计算正确，论据充分，条理清晰。运算过程应用三列式缮写，单位量纲统一，采 用 ISO 制，并附上相应图表。具体包括以下内容：

3、1）绘制工作循环周期图；2）负载分析，作执行元件负载、速度图；3）确定执行元件主参数：确定系统最大工作压力，液压缸主要结构尺寸， 计算各液压缸工作阶段流量，压力和功率，作工况图；4）方案分析、拟定液压系统；5）选择液压元件；6）验算液压系统性能；7）绘制液压系统工作原理图，阐述系统工作原理。三、设计要求与方法步骤 1认真阅读设计任务书，明确设计目的、内容、要求与方法步骤； 2根据设计任务书要求，制定个人工作计划； 3准备必要绘图工具、图纸，借阅有关技术资料、手册； 4认真对待每一设计步骤，保证质量，在教师指导下独立完成设计任务。 （课程设计说明书封面格式与设计题目附后）二、液压传动课程设计 （

4、大型作业 ）的内容和设计步骤1工况分析在分析机器的工作情况 （工况 ）的基础上，确定液动机 （液压缸和液压马达 ） 的负载、速度、调速范围、功率大小、动作循环、自动化程度等并绘制出工 况图。2初定液动机的基本参数液压系统的主要参数有两个压力和流量。 液压系统的压力和流量都由两 部分组成： 一部分由液动机的工作需要确定， 另一部分由油液流经系统所产 生的压力损失和泄漏损失决定， 前者是主要的， 占有很大的比重， 因此需要 先初步确定液动机的这两个基本参数。 另外，因为当回路系统尚未拟订之前， 其压力损失和泄漏损失也无法确定。压力和流量的选定都是在工况图的基础上进行的。3拟订液压系统原理图根据机器

5、的技术性能要求，在工况图的基础上来拟订液压系统原理图。 在拟订液压系统原理图时应拟出几种方案进行分析对比。 调速回路是液压系 统的核心， 选择回路应从它开始， 然后再去选择其它的基本回路， 进行合成 以满足工况图的要求和机器的其它性能要求。4选择标准液压元件，设计非标准液压元件 选择液压元件应尽量选择国产标准定型产品， 除非不得已时才自行设计 制造。5对液压系统进行必要的验算对工作性能要求较高的液压系统， 为使设计可靠在液压元件选定后再根 据管路装配草图， 然后即可对液压系统的压力损失、 发热温升、 液压冲击等 进行验算，如果验算结果与初定参数相差很大或不能满足机器的工作性能要 求时，则应对设

6、计进行必要的修改， 或重新拟订液压系统或重新选择元件等。对于比较简单且性能要求般的液压系统，可以不进行复杂的验算。6绘制正式的工作图液压传动课程设计 （ 大型作业 ）要求绘制出所设计的一个液压缸的结构 装配图。以上绘图工作必须严格遵照国家标准和有关部颁标准。机械制图按GB4457 4460 一 84、GBl31 83I 公差配合按 GBl800 180479I 形状和位置公差按 GBII83 U8480和GBI95880;表面粗糙度按 GB350583和GB103183,其它内容如螺纹、齿轮等均应贯彻国家现行的有关标准。7编写设计计算说明书 应当指出,上述设计步骤征设计中常常是互相穿插进行的,

7、 而且往往需 经多次反复才能初步完成液压系统的设计, 另外上述步骤也不一定是必不可 少的。三、要求及完成工作量1学生在课程设计 （大型作业 ）进行中要系统复习课本上的理论知识, 应当运用液压传动课本上的和其它的理论知识积极思考、独立工作,可 收集参考同类资料进行类比分析、理解消化,但不许简单地抄袭。2要明确设计要求,仔细地读懂题意。对你所要进行设计的液压机器 的各种性能、工艺要求、工作循环、运动方式、动作颠序、调遣范围、负载 变化以及总体布局等应当全面地了解,因为这一切都是设计工作的重要依 据。3液压系统原理图一张4编写设计计算说明书一份。要求: 原理图除了打印的外 ,还必须手绘一张 .一、设

8、计要求:设计一台液压专用组合铣床，机床加工对象为铸铁变速箱体。要求一次可同 时加工两件工件。能实现工件自动定位、夹紧、加工等功能。工件的上料、卸料 由手工完成。机床的工作循环为：手工上料工件自动夹紧 工作台快进铣削进给（工进）一工作台快退一夹具松开手动卸料。、参数要求:运动部件总重量G=4000N切削力Fw=12000N快进行程h=150mm工进行程b=200mm快进、快退速度V1 =v2=4m/m in工进速度V2=8 0 300mm/mi n启动时间?t=0.5s夹紧力Fj=2800N:行程lj=30m夹紧时间?t j=2s工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0

9、.1,要求工作台运动平稳并能在任意位置上停留，夹紧力可调并能保压。2工况分析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Fl=12000N静摩擦阻力Ffs=0.2*4000=800N动摩擦阻力Ffd=0.1*4000=400N惯性力Fa=G vg t=4000*4/(60*0.1*9.8)=272N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

10、压缸的机械效 率m =0.9，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表2-1。表2-1液压缸各运动阶段负载表工况负载组成负载值F/N推力F / m起动F干800888加速F =(Ffd + Fm)672747快进F T400444工进F = F| + Ffd1240013777快退F T400444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-I ）和v/m/min图2-1负载图和速度图3液压系统方案设计3.1液压缸参数计算组合机床液压系统的最大负载约为14000N,初选液压缸的设计压力pi=3MPa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

11、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A仁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，暂取背压为0.5MPa并取液压缸机械效率m =0.9。则液压缸上的平衡方程13777故液压缸无杆腔的有效面积:-=辛藍7J =50小PI-P23xlOfl-xOj5xlO0 275 xl<r/4x： 50.09-798cm4賣1只液压缸内径：按 GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm因 A1=2A,故活塞杆直径 d=0.707D=56m(标准直径)则液压缸有效面积为：AiD280

12、2cm2 =50.24cm244A (D-d2)(802 -562) cm2 = 25.62cm2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P2-P1=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 0.5MP&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31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P( MPa)工作腔 压力P( MPa)输入流量 q (L/min)输入功率P (KW)快进启动快进加速快进恒速F +APA2pj=_

13、AV q - v( A - A2)P =Pjq88800.357461.250.754441.20.709.8480.514工 进F+pjA2Pj 一 Aq =AvP = Pjq137770.53.7610.41.50.150.43快 退 启 动88800.34快 退 加 速 快 退 恒 速F + pbAi Aiq = A2v P = Pjq7460.30.8094440.30.75810.2480.77注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失5=P =5 10 pa,而pb 二 pj LpPj，无杆腔回油，压力为Pb2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为 液压缸的工况图：9御皿

14、 呱 3( J1,514L7nn10.8077图3-1工况图3.2拟定液压系统原理图3.2.1调速回路的选择该机床液压系统的功率小（1kW ,速度较低；钻镗加工时连续切削，切 削力变化小，故采用节流调速的开式回路是合适的，为了增加运动的平稳性， 防止钻孔时工件突然前冲，系统采用调速阀的进油节流调速回路，并在回油路 中加背压阀。322油源及其压力控制回路的选择该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，因此为了节能，考虑采用双联叶片泵油源供油。3.2.3快速运动与换向回路由于系统要求快进与快退的速度相同， 因此在双泵供油的基础上，快进时 采用液压缸差动连接快速运动回路，快退时采用液压缸有杆腔进油

15、，无杆腔回 油的快速运动回路。324速度换接回路由工况图可以看出，当动力头部件从快进转为工进时滑台速度变化较大，可选用行程阀来控制快进转工进的速度换接，以减少液压冲击。3.2.5压力控制回路在泵出口并联一先导式溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远程控 制口连接一个二位二通电磁换向阀，以便一个工作循环结束后，等待装卸工件时， 液压泵卸载，并便于液压泵空载下迅速启动。3.2.6行程终点的控制方式这台机床用于钻、镗孔（通孔与不通孔）加工，因此要求行程终点的定位精度高 因此在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。3.2.7组成液压系统绘原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改

16、补充，即组成如下图1-3所示的液压系统图。 为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、 背压阀和液压缸无腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各 点压力。1614 n 34壬52AY6 6L_Uwo 10711"nLALUI|-r15图1-3液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-2所示。动作名称1YA2YA工作台快进+-工作台工进+-工作台快退-+液压泵卸载-3-2电磁铁动作顺序表3.3液压元件的选择3.3.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为3.761MPa,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

17、之值为0.5MPa,则小流量泵的最大工作压力应为Pp1=(3.761+0.8+0.5)MPa=5.061MPa大流量泵是在快速运动时才想液压缸输油的，由工况图可知，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5MPa,则大流量泵的最高工作压力为Pp2=(0.758+0.5)MPa=1.258MPa由工况图可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为10.248L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%古计，则两个泵的总流量应为Q=1.1x10.248L/min =11.2728L/mi n。由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量为 0.41

18、.5L/min,由小流量也岩崩单独供油，所以小液压泵的流量规格最少为 3.4L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26型双联叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为6mL/r和26mL/r，若取液压泵的容积效率=09一,则当泵的转速为940r/min 时，液压泵的实际输出流量为qp 二(6 26)*940*0.9/1000L/min = (5.1 22)L/min =27.1L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这是液压泵工作压力为1.258MPa,流量为27.1L/mi n,取泵的总效率为0.75 ,则液压泵驱动电动机所需的功率为根据此数值按 JB/T1

19、0391-2002,，查阅电动机产品样本选取Y100L-6型电动机,其额定功率巳=1.5KW，额定转速n940r/min。3.3.2阀类元件及辅助元件的选择根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表3 3表33元件的型号及规格序号元件名称估计流量L/MIN额定流量L/MIN额定压力MPa额定压降MPa型号、符号1双联叶片 泵5.1+2216/14PV2R12-6/262三位五通 阀558016<0.535DF3Y-E10B3行程阀606316<0.25AXQE-Ea10B4调速阀0.41.50.075016AXQF-Ea

20、10B5单向阀6063160.2AF3-Ea10B6单向阀30630.5-16<0.2AF3-Ea10B7液控顺序 阀226316<0.3XF3-E10B8背压阀0.20.86316YF3-E10B9溢流阀5.16316YF3-E10B10单向阀226316<0.2AF3-Ea10B11过滤器3063<0.2XU-63*80J12压力表开 关16KF3-Ea10B13单向阀556316<0.2KF3-Ea10B14压力继电 器10HED1KA/10333油管的选择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

21、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3 4所示表34液压缸的进、出流量和运动速度流量、速度快进工进快退输入流量/(L/mi n)qi = q p 二27.1/(L/mi n)/(m/mi n)排出流量运动速度可计算得液压334确定油箱容积:油箱容积按液压传动式容积按JB/T7938-1999规定，取标准值 V=250L。4液压系统性能验算由表中的数据可知 由表34可知，查表 JB827 6610号冷拔无缝钢管(式；压泵的型号、柱中取大压力小厶合。3MPa油管中的流速取 3m/s。所以按公内径分别为:4.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值(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27.1L/MIN，然后与液压缸的有杆腔的回油汇合，以流量 55.30L/min通过行程阀3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为=(0 024 + 0 05740.193 MPa-