专用铣床液压系统设计

1、梧州学院液压与气动课 程 设 计题 目： 专用铣床系 、班级：电子信息工程系08机械四班姓 名： 指导教师： 钟山二零一一年七月二日目录摘 要2一设计目的、要求及题目3设计的目的3设计的要求3（3）设计题目3二负载工况分析41. 工作负载42. 摩擦阻力43. 惯性负荷4三绘制负载图和速度图5四初步确定液压缸的参数61 初选液压缸的工作压力。62计算液压缸尺寸。63液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表74绘制液压缸的工况图（图3）9五拟定液压系统图91选择液压基本回路92组成系统图10六选择液压元件111确定液压泵的容量及电动机功率11控制阀的选择113确定油管直径124确定

2、油箱容积12七 液压系统的性能验算12 液压系统的效率12 液压系统的温升13致谢14参考文献14摘 要 液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系统是非常有意义的。关键词：液压传动、稳定性、液压系统AbstractHydraulic system is powered motor basis,

3、the use of hydraulic pump will translate into pressure on the mechanical energy, promote the hydraulic oil. Through various control valves to change the flow of hydraulic oil, thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kinds of diff

4、erent equipment to complete the actions required. Hydraulic system has been in various industrial sectors and agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many other departments are more widely used, and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more.

5、 So students like us to study and personally designed a simple hydraulic system is very meaningful. Key words: hydraulic transmission, control system, hydraulic system一设计目的、要求及题目设计的目的 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： 1.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； 2.正确合理地确定执行机构，选用

6、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； 3.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、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1.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；2.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，

7、消化后再借鉴。不能简单地抄袭；3.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。不能直接向老师索取答案。4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度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；5.液压传动课程设计一般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）。（3）设计题目 一台专用铣床的铣头驱动电机的功率N= 7.5KW ，铣刀直径D=120mm，转速n=350rpm，工作台重量G1=4000N，工件及夹具重量G2=1500N，工作台行程L=400mm，（快进300m

8、m，工进100mm）快进速度为4.5m/min，工金速度为601000mm/min，其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计其液压控制系统。二负载工况分析1. 工作负载2. 摩擦阻力3. 惯性负荷查液压缸的机械效率，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表表1所示：表1 液压缸各阶段的负载情况工况负载计算公式液压缸负载液压缸推力/N启动11001222.22加速1390.981545.53快进550611.11工进3960.464400.51快退550611.11三绘制负载图和速度图根据工况负载和以知速度和及行程S，可

9、绘制负载图和速度图，如下图（图1、图2）所示：图1(负载图)图2（速度图）四初步确定液压缸的参数1 初选液压缸的工作压力。查各类液压设备常用工作压力初选，2计算液压缸尺寸。选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为；回油路上有背压阀或调压阀，取背压;回油管路压力损失。按JB218377取标准值 D=50mm活塞杆的直径为：由此求得液压缸的实际有效工作面积3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表2所示：表2 液压缸所需的实际流量、压力和功率工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快进启动1222.2212.7加速1545.5321.27恒速611.1111.564.3

10、30.08工进4400.51826.51.960.120.086快退启动1222.2212.2加速1545.5325.24恒速611.1115.914.50.1194液压缸的工况分析选择调速回路 由图1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，故可选用进口节流调速回路。为防止铣完工作时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加被压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。（1）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。最大流量与最小流量之比qmax/qmin=0

11、.4/(1.5810-2)25：其相应的时间之比(t1+t2)/t2=(3.3+5.3)/90=0.096。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、节省能量角度看来，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速运动，最后确定选用双联叶片泵方案。（2）选择快速运动和换向回路 本系统已选择液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。由于要实现液压缸差

12、动连接，所以选用三位五通电液换向阀。（3）选择速度换接回路 由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大(v1/v2=4.5/0.145)，为减少速度换接时的液压冲击，选用行程阀控制的换接回路。（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调定，无需另调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过夜空顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需要再设卸荷回路。 图3 整理后的液压系统原理图将上面选出的液压基本回路组合在一起，并修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理，如图3所示。在

13、图3中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀6。为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个单向阀13。图中增设了一个压力继电器14。当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向。（四） 计算和选择液压件1. 确定液压泵的规格和电动机功率（1） 计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表7可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=3.86MPa,如在调速阀进口节流阀调速回路中，选取进油路上的总压力损失p=0.6 MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要

14、求压差pe=0.5MPa，则小流量泵的最高压力估算为Pp2p1+p+pe=3.86+0.6+0.5=4.96 MPa大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7可见，快退时液压缸的工作压力为，比快进时大，考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失，则大流量泵的最高工作压力估算为（2）计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最大流量为0.3，若取回油泄漏系数，则两个泵的总流量为qpKq1=1.10.410-3=0.4410-3=26.4L/min考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时流量为1.5810-5m3/s= _D_Dd，则小流量泵的

15、流量最少应为3.96L/min。（3）确定液压泵的规格和电动机功率根据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分别为6Ml/r和33mL/r,当液压泵的转速时，其理论流量分别为5.6L/min和31L/mL/r，若取液压泵容积效率t=0.9 _D_Dd_ qp=qp1+qp2 =（69400.9/1000+339400.9/1000）L/min =(5.1+27.9) L/min=33 L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压缸总效率，这时液压泵的驱动电动机功率为PPPqpp=1.731063

16、310-3600.8103KW=1.19KW根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y100L-6型电动机，其额定功率为1.5KW，额定转速为940r/min。五拟定液压系统图1选择液压基本回路从工况图可知：该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图a所示。铣床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承受负切削的能力，如图b所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图c所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结构简单。选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式。为了实现工作台快

17、退选用具单向阀的调速阀，图4为所设计的液压系统图。六选择液压元件1确定液压泵的容量及电动机功率液压泵的工作压力和流量计算。进油路的压力损失取，回路泄露系数取，则液压泵的最高工作压力和流量为：根据上述计算数据查泵的产品目录，选用型定量叶片泵。（）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率0.75,则电动机功率为：控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件规格，如表所示。格表3 各元件的规格序号元件名称最大通流量/（L/min）型号规格1 定量叶片泵2溢流阀Y10B 3三位四通电磁阀34D10B4单向调速阀QI10B5二位三通电磁阀23D10B6单向阀

18、I10B7过滤器XUB3确定油管直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为，所以管道流量按计算。取压油管流速，取内径为的管道。吸油管的流速，通过流量为，则，取内径为管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。4确定油箱容积七 液压系统的性能验算 液压系统的效率 （经计算，）取泵的效率，液压缸的机械效率，回路效率为： 当工进速度为时， 当工进速度为时， 液压系统的温升（只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为： 工进时系统的效率，系统发热量为： 取散热系数，油箱散热面积时， 计算出油液温升的近似值： ，固合理。致谢 一个星期的时间，课程设计终于完成了。在这个过程中我对书本有了更深的了解，学到了很多有价值东西，能达到这样的效果是所有曾经指导过我的老师，帮助过我的同学，一直支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢