《銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1設(shè)計(jì)題目 12、工況分析 1負(fù)載分析 2運(yùn)動(dòng)分析 23、確定液壓缸參數(shù)3初選液壓缸的工作壓力 3確定液壓缸尺寸 3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率計(jì)算值 4繪制液壓缸工況圖 44、 擬定液壓系統(tǒng)圖 6選擇液壓回路 6調(diào)速回路 6換向回路和卸荷回路 6快速運(yùn)動(dòng)回路 6壓力控制回路 7液壓系統(tǒng)合成 85、 選擇液壓元件 8選擇液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī) 8選擇控制元件 9選用輔助元件 106、 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算10回路中壓力損失 10工進(jìn)時(shí)壓力損失 10快退時(shí)壓力損失 11確定液壓泵工作壓力 12液壓系統(tǒng)的效率 12液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗(yàn)算 13參考文獻(xiàn) 14附錄 （液壓系統(tǒng)圖）液壓油缸圖）1設(shè)計(jì)題

2、目設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床，銑頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為千瓦，銑刀直徑為120mm轉(zhuǎn)速 350轉(zhuǎn)/分，如工作臺(tái)質(zhì)量為480公斤，工件和夾具的質(zhì)量為150公斤，工作臺(tái) 的行程為400mm工進(jìn)行程為100mm快進(jìn)快退速度為米/分，工進(jìn)速度為601000 毫米/分，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速(減速)時(shí)間為秒，工作臺(tái)用平導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)fs 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd 0.1，試設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓系統(tǒng)。2工況分析負(fù)載分析根據(jù)給定條件，先計(jì)算工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)中慣性力 Fm，工作臺(tái)與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦阻 力Ffd和靜摩擦阻力FfsFmFg v63000.075963(N)(2-1)g t9.810.05Ffdfd ( FG1Fg2)0.1(4

3、8001500)6300 (N)(2-2)FfSfs(FG1Fg2)0.2(48001500)1260 (N)(2-3)其中，F(xiàn)G1 m1g 480 104800(N)FG2 m2g 150 10 1500 (N)Fg FG1 FG2 4800 15006300 (N)由銑頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率可以求得銑削最大負(fù)載阻力Ft:PFt -(2-4)vn d 350 3.14 0.12m其中 v2.198m60 60 /s7000所以，F(xiàn)t3185v 2.198同時(shí)考慮到液壓缸密封裝置的摩擦阻力(取液壓缸的機(jī)械效率m 0.9)，工作臺(tái)的液壓缸在各工況階段的負(fù)載值列于表2-1中，負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示表2

4、-1各階段負(fù)載值工況負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F（N）液壓缸推力F0（ N）起動(dòng)12601400加速15931770快進(jìn)630700工進(jìn)38154239反向起動(dòng)12601400反向加速15931700快退630700圖2-1負(fù)載循環(huán)圖運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)給定條件，快進(jìn)、快退速度為 s，其行程分別為300mnO 400mm工進(jìn)速度為601000m/s（即s）,工進(jìn)行程100mm繪出速度循環(huán)圖如圖2-2所示3確定液壓缸的參數(shù)初選液壓缸的工作壓力根據(jù)液壓缸推力為4239N(表2-1 ),按表11-2 (書)的推薦值，初選工作 壓力為10 105Pa.確定液壓缸尺寸由于銑床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同，因此選用單桿活

5、塞式液壓缸，并使A 2A2,快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，因管路中有壓力損失，快進(jìn)時(shí)回油路壓力損失 取p 5 105Pa,快退時(shí)回油路壓力損失亦取p 5 105Pa。工進(jìn)時(shí)，為使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般為(5: 10)10 5 Pa,選取背壓P26 105 Pa。根據(jù)P1A1 P2A2 F。，可求出液壓缸大腔面積 A為A F42395 0.006(m2)(3-1)p10.5p2(10 0.5 6) 10D4 0.0063.140.087(m)(3-2)根據(jù)GB2348-80圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得 D=90mm液壓缸活塞桿直徑63.65mm，根據(jù)GB2348-80就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)

6、值d=63mm于是液壓缸實(shí)際有效工作面積為K -D2- 0.0920.006m2(3-3)44A (D2 d2)(0.092 0.0632) 0.003m2(3-4)44液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計(jì)算值（見表3-1 ）工況F(N)液壓缸3 1C5PaP1 1C5PaN(W)快進(jìn)（差 動(dòng)）起動(dòng)14000加速17705恒速7005工進(jìn)42396:快退起動(dòng)11400加速17705減速7005繪制液壓缸工況圖根據(jù)表3-1計(jì)算結(jié)果，分別繪制P-L、Q-L和N-L圖，如圖3-1所示Q-L圖N-L圖圖3-1 -L 、Q-L和N丄圖4 擬定液壓系統(tǒng)圖選擇液壓系統(tǒng)圖由工況圖 3-1 可知，該銑床

7、液壓系統(tǒng)功率小，因此選用節(jié)流調(diào)速方式，滑 臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速 回路。為防止孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件前沖，在回油路上加背壓 閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)?？紤]到銑削加 工中有順銑和逆銑兩種工況，宜采用調(diào)速閥來(lái)保證速度穩(wěn)定，并將調(diào)速閥裝在 液壓缸回油路上起阻力作用，使工作臺(tái)低速運(yùn)動(dòng)時(shí)比較平穩(wěn)，如圖 4-1(a) 和 4-1 (A)所示, 由于本系統(tǒng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化不大，為減少速度換接時(shí)的液壓 沖擊，從節(jié)約成本考慮，選用如圖 4-1(a) 所示的調(diào)速回路。(a)(A)圖 4-1 調(diào)速回路換向回路和卸荷回路

8、 銑床工作臺(tái)采用單活塞桿液壓缸驅(qū)動(dòng)。由工況圖可知，系統(tǒng)壓力和流量都 不大，同時(shí)考慮工作臺(tái)工作一個(gè)循環(huán)后裝夾具時(shí)間比較長(zhǎng)，為方便工作臺(tái)的手 動(dòng)，選用三位四通U型電磁換向閥，并由電氣行程開關(guān)配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向，如 圖 4-2b 所示快速運(yùn)動(dòng)回路 為實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快速進(jìn)給，選用二位三通電磁換向閥構(gòu)成液壓缸的差動(dòng)連 接。這種差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也比較經(jīng)濟(jì)，如圖 4-2a 所示。 在圖 4-2a-b 中結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于控制，所以選擇 4-2a 所示的回路，一起同 4-2b 組成的快速、換向回路，同樣可以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。同時(shí)驗(yàn)算回路的壓力損失比 較簡(jiǎn)便，所以不選用圖 4-2a-b 所示的回路。(a)

9、(b)(a-b)圖 4-2 快速和換向回路壓力控制回路由于液壓系統(tǒng)流量很小，銑床工作臺(tái)工作進(jìn)給時(shí)，采用回油路節(jié)流調(diào)速， 故選用定量泵供油比較、經(jīng)濟(jì)，如圖 4-1a 所示. 調(diào)壓回路采用先導(dǎo)式溢流閥維 持液壓泵出口壓力恒定。當(dāng)換裝工件時(shí)，工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，液壓泵卸荷回路采 用小型二位三通電磁閥控制先導(dǎo)型溢流閥，實(shí)現(xiàn)液壓泵的卸荷。而從提高系統(tǒng) 效率、節(jié)省能量角度來(lái)看，選用雙聯(lián)葉片泵油源顯然是不合理的，如圖 4-3b 所 示，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制也復(fù)雜，所以不適宜選用此方案。液壓系統(tǒng)合成根據(jù)以上選擇的液壓基本回路，合成為圖4-2所示的定量泵-回油路節(jié)流調(diào)速液壓系統(tǒng)圖。圖4-2液壓系統(tǒng)合成5選擇液壓元件選擇

10、液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K= 則液壓泵的最大流量Qb K( QJmax 1.1 0.225 1 03 0.248 1 0 3 m3/s，即 QB=mi n。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油路壓力損失選取p 5 105Pa，故液壓泵工作壓力為：Pb pip (9.84 5) 105 1 4.84 1 05 Pa。(5-1)考慮到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為：pB 14.84(1 25%) 105 18.85 105 Pa.(5-2)根據(jù)Qb、Pb和已選定的單向定量泵型式，查手冊(cè)書(二)選用丫日16型定量葉片泵。該泵額定排量為16mL/r,額定轉(zhuǎn)速960r

11、/min，其額定流量為 0.256 10 3m3/s，由工況圖知，最大功率在快退階段，如果取液壓泵的效率為 為，驅(qū)動(dòng)液壓泵最大輸入功率 Nb為：NbP1QBB(15.9 5) 105 0.256 1030.75(5-3)查電工手冊(cè)選取750W的電動(dòng)機(jī)。選擇控制元件根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力和通過(guò)控制元件的最大流量，選用各類閥的規(guī)格見 表 5-1.表5-1選用各類閥的規(guī)序 號(hào)控制元件名稱型號(hào)規(guī)格技術(shù)數(shù)據(jù)實(shí)際流量額定流量時(shí) 壓力損失1溢流閥Y1-25B卸荷壓力1: 1.52三位四通電磁34D-25B2換向閥3單向調(diào)速閥Q1-25B反向時(shí)2取小壓差54二位三通電磁換向閥23D-25B15單向閥1-25B選

12、用輔助元件濾油器：液壓泵吸油口需裝粗濾油器，選用XU-16 100J線隙式100 m進(jìn)口濾油器，流量 Q=16l/min= 10 3m3/s .油箱容量：由下式計(jì)算有效容積 V，取系數(shù)K=6, Q=12L/min,則有V KQ 6 12 72(L) 72 10 3(m3)(5-4)根據(jù)書(二)標(biāo)準(zhǔn)，可取油箱的容積 V=75L油箱見附圖1,管道尺寸由選 定的標(biāo)準(zhǔn)元件連接口尺寸確定。6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算回路中壓力損失回路壓力損失計(jì)算應(yīng)在管道布置圖完成后進(jìn)行，必須知道管道的長(zhǎng)度和直 徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=12mm長(zhǎng)度在管道布置圖未完成前暫按進(jìn)油管、回油管均為L(zhǎng)=2m估算。油液運(yùn)動(dòng)

13、粘度取1.5 10 4m2/s，在此設(shè)計(jì)中主要驗(yàn)算工進(jìn)和快退工況時(shí)的壓力損失。工進(jìn)時(shí)壓力損失進(jìn)油管路壓力損失：首先判別進(jìn)油管液流狀態(tài)，由于雷諾數(shù)vd 4Q4 0.110 3Re3470.72000(6-1)d12 101.5 10故為層流。管路沿層壓力損失:Pl4.3 Q Ld110164.3 1.5 10 4 0.1 10 3 2(6-2)10160.622 105(Pa)取管道局部損失P 0.1FL 0.0622 105Pa油液流經(jīng)單向閥和三位四通換向閥的壓力損失按下面公式計(jì)算，有關(guān)數(shù)據(jù) 見表5-11.32 105( Fa)(6-3)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路總壓力損失:pPLFFV 2 105 (Fa

14、)(6-4)工進(jìn)時(shí)回油路壓力損失：因回油管路流量 Q2為330.05 10 (m /s)(6-5)液流狀態(tài)經(jīng)判斷為層流(Re 70.72000)，于是沿程壓力損失:P 4.3 Q L 10花 4.3 1.5 10 4 0.05 10 3 2Pld710(6-6)100.297 105(Pa)局部壓力損失：P 0.1PL 0.0297 105Pa(6-7)回油路中油液流經(jīng)二位三通換向閥、調(diào)速閥和三位四通換向閥時(shí)的壓力損 失計(jì)算方法同上，即=5.28 105(Pa)(6-8)工進(jìn)時(shí)回油路總壓力損失pPLP P 5.6 105(Pa)(6-9)將回油路中壓力損失折算到進(jìn)油路上，就可求出工進(jìn)時(shí)回路中整

15、個(gè)壓力損 失p pp A2 2 105 5.6 1054.8 105(Pa) (6-10)A0.006快退時(shí)壓力損失快退時(shí)進(jìn)油路和回油路中經(jīng)檢查都是層流，進(jìn)油路壓力損失為:Pl16104.3 Q L16104.3 1.5 10 4 0.225 10 3 212451.4 10 (Pa)(6-11)5P 0.1 P 0.14 10 (Pa)進(jìn)油路中油液流經(jīng)單向閥、三位四通換向閥、單向調(diào)速閥(反向時(shí))以及二位三通換向閥時(shí)壓力損失計(jì)算方法同前21 1051.7 105(Pa)(6-12)0.417快退時(shí)進(jìn)油路總壓力損失：pPLP P 3.24 105(Pa)(6-13)快退時(shí)回油路中壓力損失：由于

16、Q1 2Q2,則有165102.8 10 (Pa)(6-14)回油路總壓力損失：pPlPP/ 5.54 105(Pa)(6-15)將回油路中的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，可得到快推時(shí)回油路中的整個(gè)壓力損失:(6-16)ppp電 3.24 105 5.54 1056 105(Pa)A 0.006這個(gè)數(shù)值比原來(lái)估計(jì)的數(shù)值大，因此系統(tǒng)中元件規(guī)格和管道直徑不宜再減確定液壓泵工作壓力工進(jìn)時(shí)，負(fù)載壓力F 42 3925Pl 一 66.24(N / cm2) 6.624 105(Pa)(6-17)A164液壓泵工作壓力55PgjPlp (6.624 4.8) 1011.4 10 (Pa)(6-18)快退時(shí)，負(fù)

17、載壓力：F 70025Pl 21.88( N/cm )2.88 10 (Pa)(6-19)A 32液壓泵的工作壓力：PktPlp (2.88 6) 105 8.88 1 05(Pa)(6-20)根據(jù)Pgj，則溢流閥調(diào)整壓力取12 105 Pa。液壓系統(tǒng)的效率由于在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)占用時(shí)間最長(zhǎng)，因此，系統(tǒng)的效率可以用工 進(jìn)時(shí)的情況來(lái)計(jì)算。工進(jìn)速度為 0.001: 0.0167m/s，則液壓缸的輸出功率為Nc FV 4239 0.001 4.239(W)(6-21)Nc FV 4239 0.0167 70.79(W)液壓泵的輸出功率：53Nb pQ 12 100.256 10307(W)(6-

18、22)工進(jìn)時(shí)液壓回路效率：液壓系統(tǒng)效率NcNb4.23930770.793070.014 : 0.23(6-23)Y C ,取液壓泵效率B0.75，液壓缸效率取Y 0.88，于是B Y C 0.75 0.88 (0.014 : 0.23)0.009 : 0.15(6-24)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)總發(fā)熱功率計(jì)算液壓泵輸入功率：N1pQ307409.3(W)B0.75(6-25)液壓缸有效功率：N2Nc4.239(W)(6-26)系統(tǒng)總發(fā)熱功率：H1N1N2409.3 4.239405(W)油箱散熱面積：A 6.66疔 6.66竽(72 10 3)21.15(m2)(6-28)油液溫升：THl ，取 G 15，則CT ATH1405.623.5C)(6-29)CT A 15 1.15溫升沒有超出允許范圍25: 35 C的范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器 至此，該銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算宣告全部結(jié)束。參考文獻(xiàn)1 王積偉，章宏甲，黃誼 . 主編 . 液壓傳動(dòng) . 機(jī)械工業(yè)出版社 .2 成大先 . 主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng) . 化學(xué)工業(yè)出版社3 何玉林，沈榮輝，賀元成 . 主編 . 機(jī)械制圖 . 重慶大學(xué)出版社 .4 路甬祥主編 . 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) . 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 .20025 雷天覺主編 .液壓工程手冊(cè) .北京. 機(jī)械工業(yè)出版社 .1990