专用铣床液压系统设计计算说明书分解

1、镇江高专ZHENJIANG COLLEGE毕业设计（论文）专用铣床液压系统设计Special milling machine hydraulic system design系 名：_ 机械系_专业班级：_机制 10_学生姓名：_ 周雷_学 号：100103105指导教师姓名： _戴月红_指导教师职称：副教授_二。一三年五月1目录引 言 .3第一章 概述 .41.1设计的目的 . .4.1.2设计的要求 .4.1.3设计题目 .5.第二章 工况分析 .62.1负载分析 .6.2.2工作负载 .6.2.3摩擦阻力 .6.2.4惯性负载 .6.第三章 绘制负载图、速度图和动作循环图 . .7第 四章

2、 初步确定液压缸的参数 .94.1初步确定液压缸的参数 .9.4.2计算液压缸的尺寸 .9.4.3液压缸工况 .1.0第五章 拟定液压原理图 . .135.1选择液压基本回路 .1. 35.2组成系统图 .1.5第六章 选择液压元件 .166.1确定液压泵的工作压力和流量计算 .166.2控制阀的选择 .1.76.3确定油箱直径 .1.7第七章 液压系统的性能验算 . .18结 论.1.9致 谢 .202专用铣床液压系统设计摘要液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动 液压 油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、 不同方向 的动作。完成各种设

3、备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许 多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备， 其应用液压 系统的部分就愈多。 所 以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系 统是非常有意义的。关键词：液压传动、稳定性、液压系统Special Milling Machine Hydraulic System DesignAbstract Hydraulic system is powered motor basis, the use of hydraulic pump will translate into pressure on themechanical energy,

4、 promote the hydraulic oil. Through various control valves to change the flow of hydraulic oil,thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kindsof different equipment to complete the actions required. Hydraulic system has been in var

5、ious industrial sectorsand agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many other departments are more widely used,and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more. So students like us tostudy and personallydesigned a simple hydraulic system is ver

6、y meaningful.Key words: hydraulic transmission, control system, hydraulic system3引言目前，随着电子、信息等高新技术的不断发展及市场需求个性化与多样化， 世 界各国都把机械制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展， 将 其他 学科的高技术成果引入机械制造业中。 因此机械制造业的内涵与水平已今 非昔比， 它是基于先进制造技术的现代制造产业。 纵观现代机械制造技术的新发 展，其重要 特征主要体现在它的绿色制造、 计算机集成制造、 柔性制造、 虚拟制造智能制造、并 行工程、敏捷制造和网络制造等方面。近年来，我国

7、的工程机械取得了蓬勃的发展，其中，液压传动技术起到了至 关 重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为农业机械 和工程建筑机械等行业不可缺少的重要技术。然而，尽管液压技术在机械能与压力能的转换方而，已取得很大进展，但它 在 能量损失和传动效率上仍然存在着问题。因为，在液压系统中，随着油液的流 动， 有相当多的液体能量损失掉， 这种能量损失不仅体现在油液流动过程中的内摩擦损 失上，还反映在系统的容积损失上，使系统能量利用率降低， 传动效率无法提高。 高 能耗和低效率又使油液发热增加，使性能达小到理想的状况，给液压 技术的进一步 发展带来障。 因此，探索和研究高效液压传动技术

8、，提高其综合性 能就成为了液压 技术领域研究的重点之一。4第一章 概述1.1设计的目的液压传动系统设计是本设计的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求 达到以下目的；1.巩固和深化已学知识， 掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤， 培养学生工 程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；2.正确合理地确定执行机构， 选用标准液压元件； 能熟练地运用液压基本回路， 组合成满足基本性能要求的液压系统；3.熟悉并会运用有关的国家标准、 部颁标准、 设计手册和产品样本等技术资料。 对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平

9、。1.2 设计的要求1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。 如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好 。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采 用性能较好 的元件，不能单独考虑简单、经济；2.独立完成设计。设计时可以收集、 参考同类机械的资料， 但必须深入理解，消化 后再借鉴。不能简单地抄袭；3.在设计的过程中， 要随时复习液压元件的工作原理、 基本回路及典型系统的组 成，积极思考。不能直接向老师索取答案；4.液压传动设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。 具体题 目由指导老师分配，题目附

10、后；5.液压传动设计一般要求学生完成以下工作：5（1）液压系统原理图及速度循环图，负载图，电磁发动工作循环表 一张A1.（2）液压缸装配图 一张A1（3）液压缸主要零件的零件图 五张（A3）（4）设计计算说明书，字数不少于5000字（5）以上资料打印稿和电子版（图纸用AutoCAD2004版本存盘，说明书及任务书用Word2003存盘）各一份。1.3 设计题目一台专用铣床的铣头驱动电机的功率为7.5KW，铣刀直径为120mm,转速为350rpm,工作台重量为4000N,工件及夹具最大重量为1500N，工作台行程为400mm, （快进300mm,工进100mm）快进速度为4.5m/min，快进速

11、度与快退速度相等近视，工金速度为601000mm/min,其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s,工作台用平导 轨，静摩擦系数 为0.2，动摩擦系数 为0.162.1 负载分析液压缸负载包括：切削阻力、摩擦阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和被压阻力2.2 工作负载6 61000P 60XI0 P 60X7.5X10 “一“=N =3410.46NvnDnnX350X1202.3摩擦阻力Ffi=fi(G1+G2) = 0.2X(4000+1500)N =1100NFfd= fd(G1+G2) =0.1X4000+1500)N =550N2.4惯性负载查液压缸的机械效率口创=0.9,可计算出液压

12、缸在各工作阶段的负载情况,如下表1:液压缸各阶段的负载情况表工况负载计算公式液压缸负载F/N液压缸推力/N启 动F=Ffi11001222.22力口 速F=Ffd+Fg1390.981545.53快 进F=Fg550611.11工进F=Ffd+FW3960.464400.51快退F=Ffd550611.11第三章 绘制负载图、速度图和动作循环图根据工况负载和以知速度Vi和V2及行程L,可绘制负载图和速度图，如下图1,2,3所示：负载循环图第二章工况分析Fg=(G1+G2、v “V)f=(4000+1500)X4.59.80.05* 60 N =840.98N7F/N4400.51A II I

13、I100200300400-图1速度循环图8动作循环图快进快退图39第四章 初步确定液压缸的参数4.1 初步确定液压缸的参数所设计的动力滑台在工进时负载最大F=4400.51，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为4 =3MPa。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/MPa0.823528810101820324.2 计算液压缸的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

14、缸, 快进时液压缸差动连接。工进时为防止孔钻通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选背压力为匸2=08MPa。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回油路带背压阀的系统0.51.5回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时n0.5用补油泵的闭式系统0.81.510从满足最大推力出发，可算得液压无杆腔的有效面积由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程PiA = P2 +F，可得液压缸内径=46.4mm查表5圆整取D=50mm表5液压缸内径尺寸系列GB2348-1993 (mm)810121620253240506380(90)100(110

15、)125(140)160(180)200(220)250320400500630根据液压缸快进，快退速度相等。退速度相等，可选单出杆液压缸差动连接，活 塞杆直径可按下式计算：d=0.707D=0.707 汉 50=35.3mm查表6将其圆整为d=36mm表6活塞杆直径尺寸系列4568101214161820P 2225283236r 40455055P 63708090100p 110125140160180200220250280320136400 12212 22计算出液压缸的有效面积AnD=1963mm， A2nD-d =946mm44A=A -A2=1963-946= 1017mm2A

16、i=Fpi-.5p24400.516(3-0.5 0.8) 102=16.9 cmii4.3 液压缸工况液压缸各工作循环的负载、压力、流量和功率数值表工况负载FL/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力pMPa输入理论流量q0/(m3/s)输入功率P/kW计算式快进(差动)启动1222.2212.6PF+A2P1 A1- A2Q=(A - A?”P = R * Q加速1545.53p = p + s3=521.27恒速611.1111.564.330.08工进4400.51826.51.960.120.086F + P2A2P =-AQ = AIV2P = R * Q快退启动122.2212.2P

17、F+A2P2P1-A2Q = A2VP = R * Q加速1545.53p =525.24恒速611.1115.914.50.01112绘制液压缸的工况图，如图4所示:13第五章拟定液压原理图5.1 选择液压基本回路(1)选择油源形式选择油源形式 从工况图可以清楚看出，系统的压力和流量均较小，故可采用电动机驱动的单定量泵供油油源和溢流阀调压方案，如图5所示。(2)选择调速回路选择调速回路 由工况图可知，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，如图6所示。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

18、统选用节流调速 方式，系统必然为开式循环系统。14(3)换向回路和选择快速回路换向回路选用三位四通“O型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的快退和停止，采 用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动快速连接。考虑到工作进给时负载大、 速度低，而快进、快 退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路 ，如图7所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结 构简单。选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式，如图d8所示。图7图8辅助回路在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁，出口设一单向阀以保护液压泵，在该单向阀与液压泵之间设一压力表及其开关，以便溢流

19、阀调压和观测电磁铁动作顺序表图9下电磁铁动作顺序表1YV2YV3YV戕工册停上155.2 组成系统图为了实现工作台快退选用具单向阀的调速阀，图为所设计的液压系统图 如图10所示。液压系统原理图图1093YA16第六章选择液压元件6.1 确定液压泵的工作压力和流量计算(1) 液压泵的工作压力计算由工况图可以查得液压缸的最高工作压力出现在快退阶段，即R=2.64MPa,由于进油元件少，故泵至缸间的进油路的压力损失估计取为P2=0.3MPa则工作时泵的最 高压力为P +F2=2.94MPa(2) 液压泵流量计算泵的供油流量按液压缸快进阶段的流量4.58L/min进行估算，由于系统流量较 小,故取系统

20、泄露系数K=1.3，则液压泵的流量为：qP= Kqmax=1.3 X4.58 = 5.95L min(3) 确定液压泵规格根据系统所需流量，初选液压泵的转速为n=1450r/mi n,泵的容积效率 为v=0.8，可算得泵的排量参考值为1000qpVg=-nn=1000X5=5.13mL/r 1450 X).8查液压元件手册，选用规格相近的YB-6型叶片泵，其额定转速容积为0.8，可算得泵的额定流量为qp=6.69L/min,比系统流量稍大。(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，已知 液压泵的总效率为p=0.8，液压泵流量为1.7L/min。则电动机功率为：P= Ppqq

21、/n3= 1.7 0X450X0 /(60X).8)=357W17据此选用丫801-4型卧式三项异步电动机，其额定功率为0.55KW转速为1390r/min，此时液压泵流量为6.67L/min,仍能满足。6.2 控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件的规格，如表7所示各元件的规格表丿序号元件名称取大通流量/(L/mi n)型号规格1滤油器6.67XU-B16*1002定量叶片泵6.67YB-63电动机Y801-44溢流阀6.67YF3-10B5单向阀6.67AF3-Ea10B6三位四通电磁阀4.5834DF-E4B7单向调速阀4.26AQF3-6aB8二位三通电磁阀4.2

22、6表723D-10B6.3 确定油箱直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为12L/min计算。取压油管流速v=3m/sd冷十佃善运诃取内径伽啲管道。吸油管的流速v=1m/s，通过的流量为6L/min,则2Q所以管道流量Q安= 11.29mm,取内径12mr的管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致d M4.6118工进时系统的效率n =0.012，系统发热量为:取散热系数K=15,油箱散热面积A=0.0653、V2m2计算出油液温升的近似值：T=也=0.356*1_ =33.5兰50摄氏度,所以合理。KA15* 0.0653.362第七章 液压系统的性能验算7.1 液压系

23、统的效率取泵的效率me=0.75，液压缸的机械效率m 0.9，回路效率为RQiPBQBc F+A2半2P1=22+ARAi453960.46+6.265 X946X10X10门“ “川=-4-+0.63X1019.63X04=24X05Pa5当工进速度1m/min时，n=1.96X24评=0.296 X27X05当工进速度60mm/mir时，ne=1.96回 胃=0.297.2液压（只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为:PxPyQB=27XI05Xp= 0.75X60X03kW = 0.36kW19结论目前我国液压技术缺少技术交流， 液压产品大部分都是用国外的液压技术加工 回来的 ，所以发展国产液压技术振兴国