液压课程设计

1、工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械 学院（系、部） 2013 2014 学年第 二 学期 课程名称 液压传动 指导教师 职称 教授 学生姓名 专业 机械工程 班级 学号 题 目 专用铣床的液压系统 成 绩 起止日期 2013 年 12 月 8 日 2013 年 12 月 15 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1说明书12液压系统工作原理图13456液压与气压传动课程设计说 明 书题 目 名 称： 专用铣床的液压系统 学 院（部）： 专 业： 机械 学 生 姓 名： 班 级： 指导教师姓名： 评 定 成绩： 目录 课程设计任务书20132014 学年 第 2 学期 机械工程学

2、院 学院（系、部） 机 专业 机工 班课程名称： 液压传动 设计题目： 专用铣床的液压系统 完成期限：自2013 年 12 月 8 日至 2013 年 12 月 15 日共 1 周内容及任务一、设计目的 进一步加深学生对所学液压传动理论知识的理解，培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对液压系统工作原理图的设计有一完整和系统的概念；同时通过课程设计，培养学生计算，使用技术资料及绘制液压原理图的工程设计能力。2、 设计课题设计一专用铣床的液压系统。工作台作往复直线运动，要求实现：快进工进快速退回。最大切削力F=9000N；铣床工作台重量3000N，工件及夹具最大重量为100

3、0N；行程长度400mm（工进和快进行程均为200mm），快进、快退的速度均为4.5m/min，工作台的工进速度可调（601000）mm/min；启动、减速、制动时间t=0.05s;该动力滑台采用水平放置的平导轨。静摩擦系数fs0.2；动摩擦系数fd0.1。三、设计任务对组合机床进行工况分析，绘制负载图、速度图、工况图；绘制液压系统工作原理图(列出动作循环表）；选择计算液压元件(列出液压元件一览表）；进行必要的性能估算；四、上交材料液压传动课程设计说明书一份，要求内容完整，步骤清楚，文句通顺，书写工整，封面格式按学校标准，并打印，正文手写。液压系统工作原理图一张(3号图纸)，图上标明液压系统工

4、作循环表，液压元件一览表。主要参考资料液压传动教材；机械设计手册第五分册；液压系统设计手册等；指导教师（签字）： 年 月 日系主任（签字）： 年 月 日第1章 、设计要求及工况分析 1、设计要求设计一专用铣床的液压系统。工作台作往复直线运动，要求实现：快进工进快速退回。最大切削力F=9000N；铣床工作台重量3000N，工件及夹具最大重量为1000N；行程长度400mm（工进和快进行程均为200mm），快进、快退的速度均为4.5m/min，工作台的工进速度可调（601000）mm/min；启动、减速、制动时间t=0.05s;该动力滑台采用水平放置的平导轨。静摩擦系数fs0.2；动摩擦系数fd0

5、.1。液压系统中的执行元件选液压缸。2、负载与运动分析（1）工作负载 最大切削力F=9000N,所以,对于专用铣床切削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N）为： 式中：P为单位切削力（N/mm2） f为每转进给量（mm/r） ap为背吃刀量（mm） 下面进行具体参数的计算： 由公式，可得（其中Uf表示每分钟的进给速度，n表示铣刀的转速）由设计要求可以知道n=300r/min，工进速度Uf=60-1000mm/min,所以可以取Uf=300mm/min 对于单位切削力P，由常用金属材料的单位切削力表，可以选择P=2000N/mm2。类别材料牌号单位切削力P（） 钢易切钢Y40Mn1700结构钢45

6、200040Cr不锈钢1Cr17Ni92500 铸铁灰铸铁HT2001140铸造合金铸造锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5700铸造铝合金ZALSn7Mg720对于铣削背吃刀量ap，可以选择硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取ap=1.5mm。 根据上述公式可得： （2） 惯性负载 （3）摩擦负载因为采用的动力滑台是水平导轨，所以作用在其上的正压力为： 静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 取液压缸的机械效率为，得出的液压缸在各个工作阶段的负载值如表1所示。 表1 液压缸在各个工作阶段的负载值工况负载组成负载值F/N推力F/m/N启动800888加速10121124快进400444工进34003777快退4

7、00444根据液压缸上述各个阶段的负载值可以绘制如图1所示的负载循环图F-L。速度图按已知数值，快速行程长度为，工进行程长度为，快退行程长度和工进速度V2等绘制，如图2所示，其中V2由主轴转速及每转进给量求出，即。图1 负载图图2 速度图第2章 主要参数的确定 1、初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时的负载最大，在其它工况时负载都不太高，参考表9-2和9-3，初选液压缸工作压力为。表9-2 负载力/KN<55-1010-2020-3030-50>50工作压力/MPa0.8-11.5-22.5-33-44-55-7 表9-3设备类型磨床车、铣、镗床组合机床龙门刨床、拉床汽车、矿

8、山机械、农业机械大中型挖掘机、液压机工作压力/MPa0.8-22-43-51010-1620-30 2、计算液压缸的主要尺寸鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，可以选用单杆式差动液压缸。此时液压缸无杆腔工作面积为A1，有杆腔工作面积为A2，并且液压缸无杆腔工作面积A1应该为有杆腔工作面积A2的两倍，即活塞杆外径d与液压缸内径D有d=0.07D的关系。在铣削加工时，液压回油路上必须设置有背压P2，以防止铣削到终点时滑台突然前冲。可以取。快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降P存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可以取快退时回油腔中有背压，这时P2也可以按0.5MPa估算。由工进时的

9、推力计算液压缸的面积 所以： 按国标GB 23481980将这些直径圆整为接近标准值 液压缸两腔的实际有效面积为: 根据上述D与d的值，可以估算液压缸在不同的工作阶段的压力，流量和功率（见表3），并据此绘制出如图3所示的液压缸工况图，其中粗实线、细实线和点画线分别表示的是P、q、p。 3、液压缸在不同的工作阶段的压力，流量和功率 （一）快进阶段 （1）启动：负载： 进油腔压力：回油腔压力：（2）加速：负载： 进油腔压力：回油腔压力：（3） 恒速：负载： 进油腔压力：回油腔压力：输入流量：输出功率：（2） 工进阶段 负载： 进油腔压力：回油腔压力：输入流量：输出功率：（三）快退阶段 （1）启动：

10、 负载： 进油腔压力：回油腔压力：（2） 加速： 负载： 进油腔压力：回油腔压力： （3）恒速： 负载： 进油腔压力：回油腔压力： 输入流量： 输入功率： 表3 液压缸各个工作阶段压力、流量和功率计算工况负载F/N回油腔压力进油腔压力输入流量q/输入功率P/kW快进(差动)启动88801.105 加速11241.398 恒速4440.5523.6170.033 工进37770.83.0070.3770.018快退启动88801.964加速11240.52.486恒速4440.9822.0350.033 4、液压缸工况图 根据表3数据绘制液压缸工况图，如图3图3 液压缸工况图第3章 液压系统图的

11、拟定1、选择液压基本回路 （1）选择调速回来。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，液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，铣床加工有顺锉和逆锉之分，可采用进口节流的调速形式，具有承受负切削的能力，如图（4）。图4 （2）选择快速运动回路和换向回路。系统采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，为了保证换向平稳，采用电液换向阀式换接回路。如图（5） （3）选择速度换接回路。避免液压冲击，宜选用行程阀来控制速度换接，如图（6）。图5图6 2、组成液压系统 将液压基本回路组合在一起，

12、就可以得到完整的液压系统原理图。如图（7）图71滤油器；2液压泵；3、7、9、13单向阀；4三位五通换向阀；5行程阀；6调速阀；8液压缸；10、12溢流阀；11顺序阀； 3、系统油路分析 （1）快进进油路：油箱滤油器1液压泵2单向阀3三位五通换向阀4（左位）行程阀5（右位）液压缸8（右腔）回油路：液压缸8（左腔）三位五通换向阀4（左位）单向阀9行程阀5（右位）液压缸8（右腔） （2）工进 进油路：油箱滤油器1液压泵2单向阀3三位五通换向阀4（左位） 调速阀6液压缸8（右腔） 回油路：液压缸8（左腔）三位五通换向阀4（左位）溢流阀10 顺序阀11油箱（3） 快退 进油路：油箱滤油器1液压泵2单向

13、阀3三位五通换向阀4（右位） 液压缸8（左腔） 回油路：液压缸8（右腔）单向阀7三位五通换向阀4（右位） 单向阀13油箱 4、液压系统的动作循环表表4 动作循环表动作名称电磁铁1YA2YA3YA快进+-+工进+-快退-+- 第4章 液压元件的计算与选择 1、确定液压泵的规格和电动机功率由以上的设计可以得到，液压缸在整个工作循环过程中的最大压力3.87Mpa，如取进油路上的压力损失为P=0.5Mpa，则此时液压泵的最大工作压力是 由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是3.617L/min,因为系统较为简单，取泄漏系数，则液压泵的实际流量应为： 由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时

14、输入到液压缸的流量是0.377L/min，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格最少3.377L/min。根据以上的压力和流量的数值查阅机械设计手册，最后选用PV2R126型单叶片液压泵 ，其输出流量为6L/min。 由于由以上的计算过程中，我们知道了液压缸在快退时的输入功率最大，此时液压泵的工作压力是2.37+0.5（进油路上的压力损失）=2.87Mpa，流量为2.035L/min，查表可得，取液压泵的总效率，则液压泵驱动电机所需的功率为 根据以上的数据查机械设计手册选用Y801型电动机，其额定功率为0.55kW，额定转速为1200r/min。 2、确定其它元件及辅件 根据液压系统的工作压力和通过各个控制原件和辅助原件的实际流量，可以选出这些元件的规格和型号。（见表5）表5 元件的型号和规格序号元件名称额定流量（L/min）额定压力(Mpa)规格型号1滤油器166.18XU10X2002液压泵67PV2R12-63单向阀6316AF3-Ea10B4换向阀801835DYF3Y-E10B5行程阀6316A