卧式双面铣削组合机床的液压系统设计2.

1、合肥工业大学课程设计任务书计目 设题卧式双面铣削组合机床液压系统的设计成绩主 要 内 容试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为 铸铁变速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧T工作台快速趋近工件T 工作台进给T工作台快退T夹紧缸松开T原位停止。工作台移动部 件的总重力为4000N，加、减速时间为0.2s，采用平导轨，静、动摩 擦因数卩s=0.2,卩d=0.1。夹紧缸行程为30mm,夹紧力为800N，工 作台快进行程为100mm,快进速度为3.5m/min,工进行程为200mm, 工进速度为80300mm/min,轴向工作负载为12000N,快退速度为 6m/min。要求工作台运动平稳，夹

2、紧力可调并保压。指 导 教 师 意 见签名：200年 月日1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 32工况分析 32.1负载分析33 液压系统方案设计 43.1液压缸参数计算 .43.2拟定液压系统原理图 .73.3液压元件的选择 .83.3.2阀类元件及辅助元件的选择 .93.3.3油管的选择 .104 液压系统性能验算 124.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 124.2油液温升计算145 设计小结 146 参考文献 15211 .设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变 速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧T工作台快速趋

3、近工件T工作台进 给T工作台快退T夹紧缸松开T原位停止。 工作台移动部件的总重力 为4000N,力口、减速时间为0.2s,采用平导轨，静、动摩擦因数卩s=0.2, 卩d=0.1。夹紧缸行程为30mm,夹紧力为800N, 工作台快进行程为 100mm,快进速度为3.5m/min，工进行程为200mm, 工进速度为80 300mm/min,轴向工作负载为12000N,快退速度为6m/min。要求工 作台运动平稳，夹紧力可调并保压。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

4、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rftH R = 1200WUv35瞬时 赃创憶脈朋一三40段= U7W皿60x02快退肘业饨丽w巴胡00找丄一握CW心 0_2WfS.tr=o.2MO：:：o =8OOJV 牆謝肋 XW4TO0 =40CiV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 = Ffs800889N加速F =(Ffd +Fm)51757

5、4N快进F记400444N工进F = F| + Ffd1240013778N快退F下400444N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 ）和速度图（F-2）F/NJv/n/nin1377804 4441Q020010Q2000.30.0SL/mn-444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P1=3MPa为了满足工作台快速进退速度要求，并减小液压泵的流量，这里的 液压缸课选用单杆式的，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A1=0.37A2 (即液压缸内

6、径D和活塞杆直径d应满足： d=0.607D。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P1A1 =4-.0- 37 曲p卄 p故液压缸无杆腔的有效面积:137693 xl O6 0* 37*0. 5+10137692,75 xlO6=50.07c角- 二F1-0.37P2空空J 79沏 宾按 GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm因 A仁0.37A,故活塞杆直径 d=0.607D=50m(标准直径)则液压缸有效面积为：A, = -D2 = 80atfffa = 50.24e/?44Ai = (D

7、2 -d2) =(803 -5O1) cm2 =30.63 cw3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P2( MPa)工作腔压 力P1 (MPa)输入流量 q (L/min)输入功 率P (KW)快 进 启 动 快 进 加 速F +2宀 卩厂A -A?q =v(A A2)P =

8、 Pjq87100.44005661.571.07变化变化快 进 恒 速4361.51.006.860.114工 进F +PjA2Pj 一 Aiq = AvP = Pjq137690.83.2280.41.50.210.8快 退 启 动F + PbAiPj _片q A2Vp = Pjq87100.28400快 退 加 速5660.30.677变化变化快 退 恒 速4360.30.63418.3780.194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=5 10 pa,而pb = 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：0.350

9、1 尸 t/IHFc3.76Lq/L/nln 13.617P/KV.50.4r1n1nQO20030JL/nnm 2003C0/阳4S.9670758V0.75图3-1工况图0.43(120030 J0.690L/inm3.2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。3.2.2油源及其压力控制回路的选择该系统为了节能，考虑采用变量叶片泵油源供油3.2.3快速运动与换向回路由

10、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，无杆腔 回油的快速运动回路。3.2.4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。326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

11、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图1-3液压系统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。动作名称1YA2YA3YA工作台快进-+工作台工进-+-工作台快退+-液压泵卸载-液压系统中各电磁铁的 动作顺序如表3-2所示。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3.228MPa,如取进油路

12、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之值为0.5MPa,则变量泵的最大工作压力应为Pp=(3.228+0.8+0.5)MPa=4.528MPa由工况图可知，液压泵应向液压缸提供的最大流量为18.378L/min，若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计，则液压泵的总流量应为 =1m/iuin由于要求工作平稳，选取最大工作压力为液压泵额定压力的70%则液压泵的额定压力为：P=Pp/0.7=6.47Mpa根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取YBX-B探L型变量叶片泵，其最大排量为25mL/r，压力调节范围为2.0 7.0Mpa，若取液压泵的容积效率=0

13、9，泵的转速为 1500r/mi n由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为0.634MPa,进油路压力损失0.3Mpa,流量为20.22L/min,取泵的总效率为0.75，则液压泵驱动电动机输出所需的功率为2D. 22*0L 93460*0.75根据此数值按JB/T10391-2002,，查阅电动机产品样本选取Y90L-4型电动机，其额定功率Pn .5KW，额定转速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

14、压力MPa额定压降MPa型号、符号1变量叶片 泵257YBX-B探 L2三位四通 阀5580160.535DF3Y-E10B3行程阀6063160.25AXQE-Ea10B4调速阀0.41.50.28016AXQF-Ea10B5单向阀6063160.2AF3-Ea10B6单向阀30630.5-160.2AF3-Ea10B7液控顺序 阀2263160.3XF3-E10B8背压阀0.20.86316YF3-E10B9溢流阀5.16316YF3-E10B10单向阀2263160.2AF3-Ea10B11过滤器30630.2XU-63*80J12压力表开 关16KF3-Ea10B13单向阀556316

15、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)巾陶)仙血训捌血网角.5Lflq円严0.22排出流量1- (0.4 - L5)x 30. 63/60. 24 =0.240.91/(L/mi n)艸価51)也=30.(3*51.3)/5(1.24=31.580忖佻1)園=(2DL22r50L 24/30

16、,63=33,17运动速度/(m/mi n)：(20J2*ll0/(!0.24-10, S3)91Vi = SAj=(20. 22*10)/3O. 63=6. G由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。由表34可知，该系统中最大压力小于3MPa油管中的流速取 3m/s。所以按公2 V1二v可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为:19, 1mm1. 96mm则选18mml的孔径。334确定油箱容积:i/= = 7x 20. 22=141. 54L按JB/T7938-1999规定，取标准值 V=250L。油箱容积按液压传动式(7-8 )估算，当取4液压系统性能验算4.1验算系统压力损

17、失并确定压力阀的调整值快进滑台快进时，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20.22L/MIN，然后与液压缸的有杆腔的回油汇合，以流量51.80L/min通过行程阀3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为S= 0一(| +0 (冷訐 + 0MPa=(0 024+o. 032 + a. 203 )=O. 269 MPa此值不大，不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀2和单向阀6的流量都是28.2L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀3流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力F2和无

18、杆腔压力 Pi之差。此值小于原估计值 0.5Mpa,所以是偏安全的。(2)工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀2的流量为0.41.5L/min ，在调速阀4处的压力损失为 0.5Mpa;油液在回油路上通过换向阀 2的流量为0.200.76L/min ，在 背压阀8处的压力损失为 0.5MPa,通过顺序阀7的流量为22.222.76L/min ，因此这时液压缸回油腔压力 p2为此值大于原估计值0.5Mpa,则重新计算工进时液压缸进油腔压力厂 F +13778 +O.539xlO5 x 30. 63x10，仃二=2MPa =Ax50.24 xlOxlO63. 07,与原计算数值3.761MPa

19、相近。考虑到压力继电器可靠动作需要压差：p-5MPa，故溢流阀9的调压(3)快退快退时，油液在进油路上通过单向阀5的流量为22L/min，通过换向阀2的流量为20.22L/MIN ;油液在回路上通过单向阀5、换向阀2和单向阀13的流量都是33.17L/min。一次进油路上的总压降为:3曲.22 30 2x+0.5X1訝1 80 丿.MPa0. 0534此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上的总压降是17 A2z 33.2/ 33.17Aa0.2 x+0.5x+ 0.2x1 63 J1 80 JI 53 J JMPa = o. 01968 MPa所以，快退时液压泵的最大工作压力:-:I二，?，-1，因此主泵卸荷的顺序阀7调压应大于 0.862Mpa.4.2油液温升计算工进在整个工作循环中所占的时间比例达95%所以系统发热和油液温升可用工进的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为：此时泵在高压下供油，所以它的输入功率为:Pp+QnPi=-3. 228*106 口. 5+10-3=匚KW0.75x=0-1 KW系统效率0.0088，由此得液压系统的发