卧式双面铣削组合机床地液压系统设计

1、机电液传动课程设计说明书班级：13创新机电1班学号：1310100907姓名：蒋博指导教师：李奕、王海涛2015年12月24日目录1目 设计题42求设计要43液压 传 动 系 统的 设 计 与计算43.1分析液压系统工况.43.2确定主要参数63.2.1初定 液压缸的工作压力.63.2.2液压缸主要参 数的确疋3.2.3绘制液压系统工况图.63.3绘制液压传动 系统原理图83.3.1调速回路的选择.83.3.2油源及其压力控制回路的选择.93.3.3快速运动与换向回路.93.3.4速度换接1回路.93.3.5压力控制回路.93.3.6行程终点八、的控制方式9337组成液压系统绘原理图.103.

2、4计算与选择液压元件10341液压泵.10342阀类元件及辅助元件的选择.11343油管的选择12344确疋油箱容积.133.5液压系统性能验算.133.5.1压力损失的验.133.5.1.1工作进给失.133.5.1.2工作进给失.133.5.1.3变量泵Pp.143.5.1.4系统丿算.144.液压计.144.1液 压 缸疋.144.2液压缸的内径D 和算.144.3液压缸的壁算.154.4缸盖出缸活塞厚厚时进油路压力路的压力和夕卜径155设结156参献.161.设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计2. 设计要求设计一台卧式双面铣削组合机床液压系统，加工对象为变速箱的两侧面。动 作顺

3、序为：夹紧缸夹紧一动力滑台快进一动力滑台工进一动力滑台快退一夹紧缸 松开一原位停止。滑台工进轴向阻力为11800N夹紧缸夹紧力为8000N,滑台移 动部件质量为204kg。滑台快进速度为3.5m/min，快退速度为7m/min,滑台工 进速度为100mm/min力卩、减速时间为0.2s，滑台快退行程为500mm工进行程 为200mm夹紧缸行程为30mm要求动力滑台速度平稳，可在 80300mm/min范 围内调节，夹紧缸夹紧后需保压，夹紧缸内径为70mm液压缸效率取0.9。3. 液压传动系统的设计与计算3.1分析液压系统工况负载分析中，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

4、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,则工作负载：Fw =12500惯性负载：-Vi3.5Fam1 =21562.7N ：t60 0.2Fa2 =m v2 =215 3.5 0.1 =60.92N t60 0.2AV30.1Fa3 -m .-2151.79Nt60 0.2业0.7Fa/m 4 =215125.4 Nt60 0.2摩擦负载：Ffs =0.2 215 10 =430N动摩擦阻力:Ffd =0.1 215 10 =215N如果忽略切削力引

5、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3-1表3-1液压缸各运动阶段负载表运动阶段负载组成负载F/N推力FFmyN快 进启动F =Ffs430478加速F =（Ffd +F（）277.7308.6匀速F仆215239工 进启动F = Fw + Ffd -Fa21264514060匀速F = Fw + F fd1271514128减速F = Fw +Ffd -Fa31271314126快 退启动F下430478加速F = Ffd + Fa4340.4378.2匀速F下215239根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制

6、出负载图和速度图（图 3-1）图3-1负载图和速度图3.2确定主要参数3.2.1初定液压缸的工作压力组合机床液压系统的最大负载约为 14128N查表9-2初选液压缸的设计压力 P =4MPa。液压缸主要参数的确定由于差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，当加大油泵流量时，可以得到较快的运动速度，因此采用差动连接。为了 减小液压泵的流量，液压缸选用单杆式的，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=3/2A2（即液压缸内径D和活塞杆 直径d应满足D = 3d）。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，查表9-4暂取背压为P

7、2=0.5MPa并取液压缸机械效率耳m =0.9。 则液压缸上的平衡方程PA = F2A +FAP +F3故液压缸无杆腔的有效面积：1 4 1 28R -2F24 100.5 106332二 38.53cmD4A438.53 “oicm液压缸内径：按 GB/T2348-1993,取标准值 D=80mm因 A仁73 A2,故活塞杆直径d=0.577D=46.2mm 取标准直径 d=50cm则液压缸有效面积为： 2 2 2 2A D 80 cm = 50.24cm44 2 2 2 2 2 2A2 (D -d )(80 -50 )cm = 30.63cm44绘制液压系统工况图差动连接快进时，液压缸有

8、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3-2-3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Pi( MPa输入流量q(L/min)输入功率P (KW快进启动快进加速快进恒速F PPAPj _A1 _A2q =v(A AP = pq43000.15277.70.970.922150.9460.896.860.102工进启动工

9、进匀速F +pjA2Pj= Aq = AvP =q126450.52.82127150.52.840.20.0095工 进 减 速127130.52.84快退启动快退加速快退恒速F + PbA-A1q = A2vP = Pjq43000.08340.40.50.5682150.50.54313.730.124注：1差动连接时，回油到进油之间的压力损失图3-2-3工况图3.3绘制液压传动系统原理图调速回路的选择该机床液压系统的功率小（1kW ,速度较低；加工时连续切削，切削力5二 P = 5 10 pa，而 pb = pj 二 p2.快退时,液压缸有杆腔进油，压力为无杆腔回油，压力为Pbp/MP

10、aq/L/ninp/n/nln0.89L/nmL/nn0543 13.73L/mnI d皿站变化小，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，进油 路加速度阀332油源及其压力控制回路的选择该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，因此为了节能，考虑采图 3-3-2快速运动与换向回路由于差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，当加大油泵流量时，可以得到较快的运动速度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。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，采用单向阀。151

11、47YA8YAW112ill图 3-3-2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 选用行程开关来控制快进转工进的速度换接，以减少液压冲击。压力控制回路在大泵出口并联一溢流阀，实现系统的无极调压。在小泵出口并联一溢流阀， 形成液压油源。行程终点的控制方式这台机床用于双面铣削的加工，因此要求行程终点的定位精度高因此在行程 终点采用死挡铁停留的控制方式。组成液压系统绘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3-1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wmUKr3 皿呷 jmK.阀和液压缸无腔进口处设置

12、测压点， 并设置多点压力表开关。这样只需一个压力21151.2211表即能观测各点压力。m-, I并札加* m 山一| 山. rOTWi12 I图3-3-7液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-3-7所示动作名称1YA2Y A3Y A4YA5YA6Y A7Y A8Y A9Y A10 YA定位+夹紧+铣刀快进-+-+-铣刀工进-+-+-铣刀停留工作台工进+工作台工退+-铣刀快退-+-+-+-液压泵卸载松开-+拔销-+3-3-7电磁铁动作顺序表3.4计算与选择液压元件341液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为2.84MP,如取进油路上的压力损失为0.8MPa,则小流量泵的最大工

13、作压力应为Ppi =(2.840.8) 2MPa =7.28MPa大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的， 由工况图可知，快进时液压缸 中的工作压力比快退时大，如取进油路上的压力损失为0.5MPa,则大流量泵的最 高工作压力为Pp1 =(0.92 0.5) 2MPa =2.84MPa由工况图可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为13.73 x 2L/min ,若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%古计，则两个泵的总流量应为qp =1.1 27.46L /min 二 30.206L /min。由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量为0.2L/min,由小流量泵单独

14、供油，所以小液压泵的流量规格最少为3.2L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取YB-D6.3与YB-D32 型叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为6.3mL/r和32mL/r，又液压泵的容积效率没有给出，所以当泵的转速为1000r/min时，液压泵的实际输出流量为qp (32 1000/1000) L/min =32L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这是液压泵工作压力为0.1MPa,流量为30.2L/min,取泵的总效率为0.75，则液压泵驱动电动机所需的功率为PQp2.84 30.260 0.75=1.906 KW根据此数值按表16-1，JB/T10391-200

15、8,选取丫112M-6型电动机，其额定功率 Pn =2.2KW，同步转速 nn =1000r/min。342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3-4-2表3-4-2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额定压力MPa额定压降MPa型号、符号1过滤器32500.2XU-B50*100J2叶片泵3232YB-D323叶片泵6.36.3YB-D6.34溢流阀3.463Y-635三位五通阀6.861631.523QDF6B6单向阀6.8610S-67二位五通阀6.861631.5

16、23QDF6B8液压缸9调速阀6.860-1631.52FRM1021/16L10三位四通阀6.861631.523QDF6B11液压缸12三位五通阀6.861631.523QDF6B13单向阀6.8610S-614二位五通阀6.861631.523QDF6B15液压缸16减压阀800.3-31.5DR10-30/Y17三位四通阀1631.523QDF6B18液控单向阀40250.04CPT-03-5019单向顺序阀100.2-2.5X-B10B20蓄能器10NXQ1-L0.6321液压缸22压力继电器10HED1KA/1023液压缸24溢流阀3.463Y-63343油管的选择各元件间连接管道

17、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。取管内许用流速为4m/s由公式d -i3.6Vp q04可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径为:d13Y6V27.46 0.4Ql Q =1.13 6 4 104104=0.012m查表20-8-1，根据GB/T3639同时考虑制作方便，选18 2 （外径18mm壁厚2mm精密无缝钢管，管头连接螺纹 M18X1.5确定油箱容积油箱有效容量一般为泵每分钟流量的3-7倍，油箱中油液温度一般推荐3050oC,最高不应该超过65C，最低不低于15oC。液压

18、泵功率损失H二P（1-），当环境温度为T时，最高允许温度为Ty的油H箱最小散热面积为Amin ，如油箱长宽高之比为1:1:1 ，油面高度达油k（T； -T。）箱高度的0.8时，油箱散热面积可用下列近似公式计算:A ： 6.663 V3.14 1.5(m2)当取 k =15w/(m2 K)时，令 A = Amin得最小散热体积Vm. -10- k)342Ln Ty -To按JB/T7938-1999规定，取标准值 V=350L。3.5液压系统性能验算已知该液压系统的进、回油管的内径均为14mm运动粘度为u = 150cst =1.5cm2/s，油的密度 p = 920kg/m3 油的密度 p =

19、 920kg/m3。压力损失的验算工作进给时进油路压力损失运动部件工作进给时的速度为 0.1m/min，进给时的最大流量为0.2L/min, 则液压油在管内流速V1为：4 0.2 1000二 1.30cm/ s管道流动雷诺数禺为Vd11.30 1.4v1.5= 1.21 ： 2300可见油液在管道中流态为层流，其沿程阻力系数入1=75，RK.21，进油管道的沿程压力损失 p1-1为1PVT = 0.015y20；.01212 = 0.053MPa2 2忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路的总压力损失 p1=0.053MPa工作进给时回油路的压力损失由于选用单活塞杆液压缸，且液

20、压缸有杆腔的工作面积是无杆腔的工作面积的五分之三，则回油管道的流量为进油管道的五分之三，则V2 =Vi - =1.3 3 =0.78cm/s7575103.02Re20.728= 0.073MPa55Re2 = V2d PD/2 S 公式中：z为液压缸壁厚（md为液压缸内径（mP试验压力，一般取最大工作压力的（1.25-1.5倍）（MpaS 缸筒材料的许用应力：锻钢110-120，铸钢100-110，无缝钢管 100-110高强度铸铁60,灰铸铁25,单位(Mpaz PD/2 S =1.5 X 5X 0.1/ (2X 110)故取Z =10mm液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为D1 D+2Z =80+2X 10=100mm 取 D=1004.4缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按