专用铣床液压系统课程设计.doc

目 录一、 负载分析与速度析3二、液压缸主要参数5四、拟定液系统图8五、液压元件的选择9六、系统油液温验算11液压与气压传动课程设计设计一台专用铣床，工作台要求完成：快进工作进给快退停止的自动工作循环。设计要求如下：铣床工作台的重量3000N，工件夹具重量为1000N，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，工作台快进行程为0.4m。工作行程为0.4m。试设计该机床的液压系统。 一 负载分析与速度分析 已知工作负载，重力负载， 启动加速时 Ff=3000*0.2=800N，快进、工进，快退时Ff=3000*0.1=300。按加减速时间和运动部件的重量，根据动量定理，计算可得惯性负载，由，得到=612.24N。液压缸在各个工作阶段的负载值工况计算公式缸的负载F启动加速1176.87N快进333.33N工进10333.33N快退333.33N 2 已知快进、快退速度4.5m/min,工进速度为0.061m/min。按上述分析可绘制出负载循环图和速度循环图（详见下图）。确定液压缸主要参数1 初选液压缸的工作压力 由最大负载值10444.44N查表，取液压缸工作压力为2.5MPa。2.计算液压缸结构参数为使工作台液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞差动连接的方式实现快进，设液压缸两有效面为A1和A2，且A1=2A2，即D=d，查表9-1取回油路背压为0.5MPa，液压缸快退时背压取0.5MPa。由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程 ，可得A1=45.9cm2A1= 则 D=7.69cm=76.5mm查表4-4圆整取D=80mm又因为d= ，得出d=56.56mm，查表4-6将其圆整为d=56mm计算出液压缸的有效面积A1=45.94cm2 ， A2= A1 -=23.31cm2工进时采用调速阀调速，其最小稳定流量qmin=0.05L/min,按（9-1）式进行计算：q/v=14.28cm2A2 ，故满足要求。3.计算液压缸在工作循环各阶段压力、流量和功率值 差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力，取两腔间回路及阀上的压力损失为0.5MPa,即p2=p1+0.5MPa ，计算结果见表 2-1。工况计算公式负载F（N）回油被压进油压力流入流量/10ms输入功率快进启动 1176.872.48MPa1.98MPa快进恒速333.331.20MPa0.70MPa0.1850.13工进10333.330.5MPa2.33MPa0.0050.0840.01160.197快退加速 1569.160.5MPa1.59MPa快退恒速444.440.5MPa1.15MPa0.1920.22把表2-1中计算结果绘制成工况图，如图2-1所示。 图2-1 工况图注：进油腔压力p单位为单位为MPa，输入流量q单位为单位为 /L.s-1，输入功率P 单位为 Kw，且负号代表方向。 一、 拟定液压系统图1. 选择基本回路（1）调速回路 因为液压系统功率小，并且只有进油负载，所以选用进油节流调速回路。为有较好的低速平稳性和加速度负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。（2）泵供油回路 由于系统最大流量与最小流量比为38倍，且整个工作循环中，大部分时间都是在工进状态下工作，为了避免共进时效率损失大，选用限压式变量泵以节约能源提高效率。（3）速度换接回路和快速回路 由于快进速度与工进速度变化较大，为了换接平稳，选用行程阀与节流阀并联的快慢速度换接回路，快速运动通过差动回路来实现。（4）换向回路为了换向平稳，选用电液换向阀，为了实现液压缸中位停止和差动连接，采用三位五通电液换向阀。（5）压力控制回路 限压式变量泵本身能按预先调定的压力限制其最大的压力，故无需另设安全阀。2、回路合成 对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和归并。具体方法为：1） 防止工作时液压缸进油路、回油路相通，需接入单向阀要。2） 要实现差动快进，必须在回油路上设置液控单向阀，以阻止油液流回油箱。同时它与溢流阀串联。3） 为防止机床停止工作时系统中的油液回油箱，应增设单向阀。4） 设置压力表以及压力表的开关。二、 液压元件的选择1. 液压泵及驱动电机功率的确定 （1） 液压泵的工作压力 液压泵的在工进时工作压力最大。则液压泵的工作压力 P大于或者等于。为执行原件的最大工作压力，。为进油路的压力损失，取=0.8MPa。则工作时泵的最高压力为=3.53MPa，选择泵的额定压力应为与之间。即，4.4125MPa5.648MPa.（2） 液压泵流量计算取系统泄露系数K=1.2，则液压泵的流量为：由于工进时做需要的最大流量为，溢流阀的最小稳定流量为，则泵的最小稳定流量为=，即(3)确定液压泵规格 查液压元件手册，选用YBN-20N-JB限压式变量叶片泵，其额定转速为1500r/min,容积效率为v=0.9,排量最大为12.5ml/r,调压范围为2-7Mpa。（4）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，取液压缸进油路上压力损失为0.5MPa，则液压泵输出压为1.15+0.5=1.65MPa。液压泵的总效率为p=0.8，液压泵流量为13.8L/min。则电动机功率为：=474.4W据此选用Y802-4型立式电动机，其额定功率为0.75KW，转速为1390r/min，此时液压泵流量为17.375L/min，仍能满足系统要求。2 元件、辅件选择根据实际工作压力及流量大小可选择液压元、辅件如下表4-1所示。 表4-1 液压控制元件 序 号元件名称额定流量L/min与调压范围Mpa型号1溢流阀40Y1-F*16D-A/o2单向阀40 AJ-Hb10B4三位五通电液换向阀7534DY-B20H-T5单向节流阀25ALF3型（GE系列）6三位四通电磁换向阀734D-B6C-T7调速阀25QA-F6/10D-A 9行程阀4022CH-D16B10压力继电器PD-F*10D-A11单向阀40AJ-Hb10B12液控先导式顺序阀40XY-F*10D-P/013溢流阀20Y1-F*16D-B/o 连接选用尼龙管，承压能力8MPa，价格低廉，弯曲方便。密封为间隙密封。控制阀的最高流量可以短时大于额定流量的20%。3 油管的选择与计算连接管选用尼龙管，承压能力8MPa，价格低廉，弯曲方便。缺点，寿命较短。 油管的计算主要确定油管内径和管壁的厚度。根据（6-5）式有： d=2 取吸油管v1=1m/s， 压油管 v2=2.5m/s ，回油管v3=2m/s 。计算可得：d1=15.6mm , d2=9.9mm，d3=11.0mm因为采用尼龙管，所以壁厚计算略。4.油箱容积由于是中低压系统，所以油箱容积取液压泵流量的5倍，管道尺寸由连接尺寸决定。V=69L5.过滤器的选择按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。 =(13.8X2.5)L/min=34.5L/min采用两个过滤器，第一个采用网式过滤器，安装在液压泵的吸油口处。主要保护泵。第二个采用线隙式过滤器，安装在泵的出油口处，用以保护系统中的其他液压元件。 由于所设计铣床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，查液压元件手册选网式过滤器的型号为WU-40x180，流量为40L/min，通经为20mm，过滤精度180um，压力损失小于0.01MPa。线隙式过滤器的型号为XU-J40x80，流量为40L/min，通经为20mm，过滤精度80um，压力损失小于0.02MPa。三、 系统油液温升验算 系统在工作中绝大部分时间是处在工作阶段，所以可按工作状态来计算温升。泵在工作状态下的压力为3.53MPa，流量为9L/min。由公式，计算可得输入功率为662W，即=662W。液压缸的最小有效功率为=（9000+400）x0.06/60=9.4W系统单位时间发热量为=662-9.4=652.6W 当油箱的高、宽、长比在1：1：1到1：2：3范围内，且油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似为 A=6.66=1.12m2式中 V油箱有效面积（m3） A散热面积（m2）。采用风扇冷却，取散热系