铣床液压系统设计

1、四川师范大学工学院设计说明书液压传动课程设计专用铣床液压系统设计学生刘畅院系工学院专业学号2008180220指导教师隆泗答辩日期目录一、题目 (1)专用铣床动力滑台的设计 (1)二、 液压系统设计计算 (1)(一) 设计要求及工况分析 (1)1 、设计要求 (1)2、负载与运动分析 (1)(1) 工作负载 (1)(2) 摩擦负载 (1)(3) 惯性负载 (1)(4) 运动时间 (1)(二) 确定液压系统主要参数 (2)1 、初选液压缸工作压力 (3)2 、计算液压缸主要尺寸 (3)(三) 拟定液压系统原理图 (5)1 、选择基本回路 (5)(1) 选择调速回路 (6)(2) 选择油源形式 (

2、6)(3) 选择快速运动和换向回路 (6)(4) 选择速度换接回路 (6)(5) 选择调压和卸荷回路 (6)2 、组成液压系统 (7)(四) 计算和选择液压元件 (8)1 、确定液压泵的规格和电动机功率 (9)(1) 计算液压泵的最大工作压力 (9)(2) 计算液压泵的流量 (9)(3) 确定液压泵的规格和电动机功率 (9)三、 附录与附图附表 (10)四、 总结 (14)五、 参考文献 (15)2 负载与运动分析(1) 工作负载(2) 摩擦负载静摩擦阻力FfsSG0.255001100N一、题目专用铣床动力滑台液压系统设计二、液压系统设计计算(一) 、设计要求及工况分析1设计要求要求设计一专

3、用铣床，其动力滑台实现的工作循环是：快进一工进一快退 一停止。主要参数与性能要求如下：切削阻力FL=30kN;运动部件所受重力G=5500N 快进、快退速度 1=3=4.5m/s，工进速度 2 =60-1000mm/min快进行程Li=250mm工进行程L2=150mm往复运动的加速、减速时间 t =0.05s ; 工 作台采用平导轨，静摩擦系数卩s=0.2，动摩擦系数卩d=0.1。液压系统执行元件 选为液压缸。工作负载即为切削阻力Fl=30000M 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：动摩擦阻力FfddG0.15500550N(3)惯性负载F.IGg t55009.84 5N 842N0 .05 X

4、 60(4)运动时间快进t1L1V1250 10 33.3s4.5/60工进t2L2150 10 390sV20.1/60快退t.L1L240010 34.5/605.3S设液压缸的机械效率n cm=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如 表1所列。F-ts/rwft液压缸的速度图表1液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力 Fo=F/ n cn/N启动FFfs11001222加速FFfdFi13921547快进FFfd550611工进FFfdFl3055033944反向启动FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611根据液压缸

5、在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图和速度循环图-t，如下图所示。（二）确定液压系统主要参数1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表2和表3,初选液压缸的工作压力pi=4MPa2 计算液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液 压缸（Ai=2A2）,快进时液压缸差动连接。工进时为防止车铣时负载突然消失发 生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表 4选此背压为p2=0.6MPa。表2按负载选择工作压力负载/KN50工作压力/MPa 5表3各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械 小型工程机械

6、 建筑机械 液压凿岩机液压机 大中型挖掘 机重型机械 起重运输机 械磨床组合机 床龙门刨 床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032表4执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表5按工作压力选取d/D工作压力/MPa 7.0d/D0.50.550.620.700.7表6按速比要求确定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注

7、：i 无杆腔进油时活塞运动速度;PiAi由式p2 A2Fcm得30550则活塞直径FAm(46)1060.108mm292108 mm10 4m22有杆腔进油时活塞运动速度。D=110mm d =80mm参考表5及表6，得d 0.71 D=77mm圆整后取标准数值得 由此求得液压缸两腔的实际有效面积为D244295 10 m0.112 2m42 2 2 2 2 4 2A2 -(D2 d2)(0.1 12 0.82)m2 44.7 10 4 m244根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表7所列，由此绘制的液压缸工况图如图 2所示。表7液压缸在各阶段的压

8、力、流量和功率值工况推力Fa/N回油腔压 力p2/MPa进油腔压力pMPa输入流量 qx 10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式启动1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 进加速1547p1+ Ap0.75q (A A2) 1P P2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工进339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q启动1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速15470.51.41一一A2A2 3P2qp恒速6110.51.200.340.41注：1. Ap为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损

9、失，取4）=0.5MPa。2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为pi,无杆腔回油，压力为 p2。（三）拟定液压系统原理图1选择基本回路k p/HCPa讲油腔压力功率b s/nun400输入流量 (1) 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 止铣完工件时负载突然消失引起运动部件前冲， 在回油路上加背压阀。由于系统 选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。(2) 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

10、小流量之比qmaJ qmin=0.4心.58 X 10j25 ;其相应的时间之比(t i+t 3)/ 12=(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、节省能量角度来看，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，如图2a所示。(3) 选择快速运动和换向回路本系统已选定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

11、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 动连接，所以选用三位五通电液换向阀，如图2b所示。(4) 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(i/ 2=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，如图2c所示。(5) 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， 无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷， 高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。国2选挥的基本回路2

12、组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起， 并经修改和完善，就可得到完整的 液压系统工作原理图，如图3所示。在图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p

13、=3.86MPa如在调速阀进口节流调速回路中， 选 取进油路上的总压力损失刀？p=0.6MPa考虑到压力继电器的可靠动作要求压差 Pe=0.5MPa则小流量泵的最高工作压力估算为pp1 p1 ppe 3.86 0.6 0.5 4.96MPa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p1=1.41MPa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刀 ？p=0.3MPa则大流量泵的最高工作压力估算为Pp2p1p (1.41 0.3)MPa 1.71MPa(2) 计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最

14、大流量为0.4 X 10-3 mVs，若取回路泄漏系数K=1.1，则两个泵的总流量为qp Kq11.1 0.4 10 30.44 10 3m3/s 26.4L/min考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时的流量为1.58 X 10-5 m3/s=0.95L/min，则小流量泵的流量最少应为 3.95L/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np=940r/min时，其理论流量分别为5.6 L/m

15、in 和31L/min，若取液压泵容积效率n v=0.9，则液压泵的实际输出流量为qp qp1 qp26 940 0.9/1000 33 940 0.9/1000 L/min5.1 27.9 L/min 33L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总效率n p=0.8，这时液压泵的驱动电动机功率为Ppqpp1.73 106 33 10 360 0.8 103KW1.19KW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 。三、附表与附图表1液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力 Fo=F/ n

16、 cn/N启动FFfs11001222加速FFfdFi13921547快进FFfd550611工进F Ffd Fl3055033944反向启动FFfs11001222加速FFfdFi13921547快退FFfd550611表2按负载选择工作压力负载/KN50工作压力/MPa 5表3各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机液压机 大中型挖掘 机重型机械 起重运输机 械磨床组合机 床龙门刨 床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032表4执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.

17、6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表5按工作压力选取d/D工作压力/MPaw 5.05.07.0 7.0d/D0.50.550.620.700.7表6按速比要求确定d/D2/ 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71表7液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力F0/N回油腔压 力p2/MPa进油腔压力p仃 MPa输入流量 qx 10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式启动1222一0.69一一F0 A2 P p1A1 A2快 进加速1547p1+

18、 Ap0.75q (A A2) 1PP2恒速611p1+ Ap0.570.40.23工进339440.63.861.58 X 10-20.061P1qpFo P2 AA1A 2P1q启动1222一0.27一一P1F 0 p 2A1快 退加速15470.51.41一一A2A2 3P1qqp恒速6110.51.200.340.41液压缸负载、速度循环图h p/MPaP/KWAq山43.曲MPa进油腔压力功率0.0612501.2服工34p sfnun4000.41液压徂工况图IMT四、总结这次课程设计花了四五天，通过这段时间的设计，认识到自己的很多不足，自己知识的很多盲点和漏洞，知识和实践的差距，所以说通过这次设计我深刻的认识到理论联系实际的能力还急需提高。在这个过程中，遇到