专用铣床的液压系统

1、课程设计说明书课程名称：液压与气压传动题目名称：专用铣床的液压系统班 级：2008级 机械设计 专业2班姓名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名:20 年结果计算过程一、设计的目的和要求:设计的目的液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节， 通过该教学环节，要求达到以下目的：巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方 法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题 能力；正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练 地运用液压基本回路，组合成满足基本性能要求的液压系统；熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和 产品样本等技术资料。对学生在计算、

2、制图、运用设计资料以 及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行 一次训练，以提高这些技能的水平。设计的要求设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先 进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求， 就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、 方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好 的元件，不能单独考虑简单、经济；独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料， 但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、 基本回路及典型系统的组成，积极思考；液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度

3、液压设备的 液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后；液压传动课程设计要求学生完成以下工作：设计计算说明书一份；液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图 和电磁铁动作顺序表）。二、设计的内容及步骤设计内容液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图；进行方案设计和拟定液压系统原理图；计算和选择液压元件；验算液压系统性能；绘制正式工作图，编制设计计算说明书。设计步骤以一般常规设计为例，课程设计可分为以下几个阶段进行。明确设计要求阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；分析设 计题目，了解原始数据和工作条件。参阅本书有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。进行工况分析做速度-位移曲

4、线，以便找出最大速度点； 做负载-位移曲线，以便找出最大负载点。确定液压缸尺寸确定液压缸尺寸前应参照教材选择液压缸的类型，根据设 备的速度要求确定d/D的比值、选取液压缸的工作压力，然后 计算活塞的有效面积，经计算确定的液压缸和活塞杆直径必须 按照直径标准系列进行圆整。计算时应注意考虑液压缸的背压 力，背压力可参考教材表9-1选取。绘制液压缸工况图液压缸工况图包括压力循环图（p-s）、流量循环图（q-s）和功 率循环图（P-s），绘制目的是为了方便地找出最大压力点、最 大流量点和最大功率点。进行方案设计和拟定液压系统原理图方案设计包括供油方式、调速回路、速度换接控制方式、 系统安全可靠性（平衡

5、、锁紧）及节约能量等性能的方案比较， 根据工况分析选择出合理的基本回路，并将这些回路组合成液压系统，初步拟定液压系统原理图。选择液压基本回路，最主要的就是确定调速回路。应考虑 回路的调速范围、低速稳定性、效率等问题，同时尽量做到结 构简单、成本低。计算和选择液压组件计算液压泵的工作压力；计算液压泵的流量；选择液压泵的规格；计算功率，选择原动机；选择控制阀；选择液压辅助元件；验算液压系统性能；验算液压系统的效率；验算液压系统的温升绘制正式工作图，编制课程设计计算说明书液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图 和电磁铁动作顺序表）整理课程设计计算说明书三、设计题目设计一台专用铣床，工作台要

6、求完成快进一一工作进给一一快 退一一停止的自动工作循环。铣床工作台重量4000N，工件夹 具重量为1500N，铣削阻力最大为9000N，工作台快进、快退速 度为4.5m / min，工作进给速度为0.061m / min，往复运动加、 减速时间为0.05s，工作台采用平导轨，静、动摩擦分别为f s = 0.2，fd=0.1，工作台快进行程为0.3m。工进行程为0.1m， 试设计该机床的液压系统。四、负载分析与速度分析1、系统工况分析，绘制负载和速度循环图负载分析： 工作负载F F = 9KN （铣削阻力）重力负载F = 0G=4KN，夹具 G=1.5KN。1）启动加速阶段:负载 F=(气 +

7、F + F ) /nF=1.1KN+0.825KN=1.925KN快进、快退阶段F=( F + F )/n =0.61KN F= F2 (R 2Fn ) ) /n 二0.61KN工进阶段F=( Fj + F + F )/n =10.61KN 快进减速过程F=0.264kn/0.9=0.293KN减速制动F=(Ff-Fa)/n 二0.183KN反向加速 04.5m/min,F= 1.925KN反向制动4.5m/min0快退制动F=0.275KN工作台F=1.925KNF=0.61KNF=10.61KNF=0.29KNF=0.18KNF=1.93KNF=0.275KN机床负载图五、确定主要参数1、

8、初选液压缸工作压力由最大负载值F=10.61KN，通过课本表9-3得：工作压力选为 2.5Mpa。2、计算参数工作压力2.5MpaFmax=10.61KN, P=2.5Mpa液压缸回油腔背压Pb,杆经比d/D,内径D活塞杆直径d,有效工作面积A单活塞杆缸无杆腔有效面积为：A1=-D24兀/,、有杆腔有效面积为：A2= (D2 -d2)压力油进入&1，流量为q1，活塞向右移动的速度为v1，输出力为F1nnV1=q1/A1= 4 q 1 ,F1=P1A1-P2A2=(P1-P2) D2 + P d 2n D 242 4P1为进油压力P2为回油压力压力油进入&2，流量为q2，活塞向右移动的速度为v2

9、，输出力为F2V2=Q2/A2= TOC o 1-5 h z 4q,七.F = PA - PAn (D 2 d 2) 21 22 1,、n - n ,=(P P ) D2 P d212 41 4若 q1=q2=q，P1=P,P2=0，则:4 q, 兀一七.F = PA = P D 2兀 D 2114v2A2兀(D2 - d 2)A1A2, V1F2旬.F = PA = P(D2 -d2)22为使液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进，液压缸的两个有效面积为A1和A2,使V1=V2,则采用差动连接，A2二A1/2,即 D= 2*d, F1=F2。, ，一 ，兀，、，一一

10、V2=q/A2=q/ (D2 - d2)=4q/3.14*d=vF2=PA2=P(兀 /4)(D2 -d2) = Pd2兀/4 = F为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油背压p2取0.6Mpa。工进情况下P1A1=P2A2+F,A1=F/(P1-0.5P2)F=10.61KN,P1=2.5Mpa,P2=0.6Mpa。A1=48.23 cm 2液压缸的内径D为D= V 4A1/ 兀=7.84 cm由表 4-4 取整数为 D=80mm, d=1/ V 2D=50mm,兀一一一有效工作面积由：A1= -D2,A2=(兀/4)(D2 -d2),得A1=50.24 cm2A2=30.62 cm2A1=5

11、0.24 cm2A2=30.62 cm2校验有效面积A qmin = 8.3cm 2A umin调速阀q i = 0.05L/minu= 0.06m /min经验证，符合设计要求计算液压缸在工作循环各阶段的压力，流量和功率值，其中液 压缸两腔间贿赂及阀上的压力损失为0.5Mpa， P = P + 0.5MPa，差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力。液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率值压力损失为0.5Mpa工作循环计算公式负载KN回油背压Mpa进油压力Mpa输入流量q/L s -1快进启动加速恒速过度工作状态PA=PA + 1 12 2F合 + Ffq =（A - A）u1121P = P1q

12、11.9250.610.293P = 2P + 0.51MPa0.80.60.50.13工进PA = PA 1 12 2q1=A1u 1P=p1q1+ Ff10.610.62.50.00480.08制动PA + F = + P q、F合0.2930.62.5快退启动加速恒速P A + F =+ F合q = A u 12 2P = p1q1PA2 21.9250.610.50.50.80.60.23制动0.2750.50.5输入功率（KW）：快进时：0.078工进时，0.0120.201快退时：0.138A = 48.23如 21A = 30.62cm 22u 进=4.5m / minu 进=0

13、.06 1m / min六、拟定液压系统图1、选择基本回路1）调速回路因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油压力 调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调 速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。2）泵的供油回路由于系统最大流量和最小流量之比为 土 47.92 ,在整个工作 q最小循环过程中的绝大部分时间泵在高压小流量状态下工作，为此 应采用双联泵，以节省能源提高效率。3）速度环节回路和快速回路由于快进速度与工进速度相差较大，为了换接平稳，选用行程 阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。4）换向回路系统在工作状态，选用电液换向阀。为了实现液压缸中位停止 和差动连接

14、，采用三位五通阀。/W5）压力控制回路系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢流阀调整，同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。2、回路合成1）防止工作进给时液压缸金右路、回油路相通，及系统中的油液回油箱，接入单向阀。2）为实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀，阻止油液流回油箱。七、液压元件的选择1、液压泵及驱动电动机功率的确定1）液压泵的工作压力泵的最大工作压力为2.5Mpa，进油路上的压力损失为1Mpa，小流量泵的工作压力为3.5Mpa，泵的额定工作压力为4.375Mpap = 4.375Mpa。大流量泵在液压缸快速退时工作压力较高，取液压缸快退时进油路上压力损失为0.4Mpa，则大

15、流量泵的最高工作压力为（0.8+0.4）Mpa=1.2Mpa，卸荷阀的调整压力应高于此值。3）液压泵流量的计算4）系统的泄露系数K=1.2，则泵的最小供油压力q = Kq= 0.6*10 -3 m 3 / s = 36L /min工进时需要最大流量是0.0804L/s溢流阀最小稳定流量为0.05*10-3m3 /s，则小流量泵最小流量 为q = kq + 0.05*10-3 = 9.048L /min大流量泵最小流量为q = q - q = 26.952L/ min5）确定液压泵的规格，查阅液压系统设计手册，选用 YB1-40/10,双联叶片泵，转速为960r/min。大小泵的额定 流量分别为

16、30L/min和10L/min，6）确定液压泵驱动功率液压泵在快退时功率最大，取液压缸进油回路上的压力损失 为0.5Mpa，则泵输出压力为（0.5+0.6）Mpa=1.1Mpa，液压 泵的总效率门=0.8，液压泵流量40L/min，则液压泵驱动 快退所需的功率P为P= P qp 凡二916.67W查阅系统设计手册得选用Y100L-6，交流电动机其额定功率为 P=1.5KW,转速为940r/min。满足系统要求。2,其他元件、辅件的选择q =p36 L /min序号元件名称额定流量L/min型号1过滤器SL2双联叶片泵40YB1-40310YB1-104溢流阀250YF-L32B5背压阀25YF

17、-L10B6单向阀100I-100B7液控顺序阀50XF-L208单向阀80DIF-L20H9电液先导控制三位五通阀10035D-100B10单向阀80DIF-L20H11压力继电器PD-2512调速阀QDFT-B8H-Y213单向阀80DIF-L20H14单向行程阀22CH-D16B15双作用单活塞杆缸W50-80L3、油管的计算油管主要确定油管的内径和壁厚，由 d = 2jq /兀u，8 pd /2。4、油箱容积油箱容积取液压泉输出流量的6倍，管道由连接尺寸确定。八、系统油液温升的验算系统在工作中绝大部分时间是在工作阶段，按工作状态来计算 温升。小流量泵在工作状态压力为2.5Mpa，流量为4.8L/min，输入功 率为788W，大流量泵经外控顺序阀卸荷，在工作压力等于阀上 的局部压力损失数值Ap= 1.7 MPa大流量泵的输入功率为50W液压缸的最小有效功率为P = F = 7.8W