专用液压铣床课程设计

1、液压与气压传动课程设计计算说明书设计题目专用铣床液压系统专业机械班级10-2 班姓名蔡春彬学号指导教师韩桂华年月日机械电子工程系第一章绪论液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转为压力，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，完成各种设备不同的动作需要。液压系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单、工作安全可靠、效率高、寿命长、经济型好、使用维护方便等条件。液压系统应经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到越来越多的应用，而且越先进的设备， 其应用液压系统的部分越多。 所

2、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。第二章设计要求及工况分析2.1 设计题目设计一台专用铣床液压系统， 工作台要求完成快进铣削进给 快退停止等自动循环，工作台采用平导轨，主要性能参数见下表。工行程速度 （ m/min ）件（ mm）工作及负载启动静摩擦动摩擦夹力台重时间快工快工快系数 fs系数 fs具（ N）量（ N）（ S）进进进进退重量（ N）360011005301105050.150.20.20.12.2 设计要求1）液压系统工作要求的明确和工况分析 （负载循环图、速度循图）。2）液压原理图的拟定。3）主要液压原件的设计计算（例油缸、油箱）和液压原件，

3、辅助装置的选择。4）液压系统性能的校核。5）绘制液压系统图（包括电磁铁动作顺序表、工作循环图、液压原件名称）一张。6）编写设计说明书一份（ 5000 字）。2.3 工况分析1）负载分析切削阻力工作负载既为切削力 FL =3600N摩擦阻力Fg=1100+530=1630NFfs =Fgf s=16300.2=326NFfd =Fgf d=16300.1=163N惯性阻力FgV 16305Fm=ma=g t = 9.8 0.2 60=69N重力负载 Fg因工作部件是卧式安装，故重力阻力为零，即Fg=0.密封阻力负载Fs将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸机械效率m=0.9背压阻力负载F

4、b背压力 Fb 由表 2.3 选取，背压阻力Fb 无法进行计算，只能先按经验数据选取一个数值，在系统方案确定后再进行计算。根据上述分析可算出液压缸在各动作阶段中的负载如表2.1表 2.1 液压缸各动作阶段中的负载工况计算公式液压缸负载 F(N)液压缸推力 F/ m (N)启动fs326362F=F加速F=Ffd +Fm232258快进F=Ffd163181工进F=F+F37634181Lfd快退fd163181F=F负载图、速度图快进速度 V1 与快退速度 V3 相等，即 V1=V3=5m/min, 行程分别为L1=110mm.L3=160mm；工进速度 V2=0.1m/min, 行程 L2=

5、50mm。根据这些数据和表 2.1 中的数值绘制液压缸的 F-L 负载图和 V-L 速度图，如图2.1 所示图 2.1 液压缸的负载图和速度图2.4 初定液压缸的结构尺寸（1）初选液压缸的工作压力p1铣床的最大负载F=4181N，根据下表 2.2 可得：表 2.2 按负载选择液压执行元件的工作压力载荷 /kN50工作压 0.811.5 22.5 3344557力（MPa）初选液压缸的工作压力p 1=2MPa计算液压缸的结构尺寸因机床要求滑台快进与快退速度相同，即V1=V3 ，故选用单杆式液压缸，使 A1=2A， 于是 d=0.707D，且快进时液压缸差动连接。考虑到铣床可能受到负值负载，所以回

6、油路中应有背压， 由表 2.3 暂取背压 pB=p2=0.8MPa。表 2.3液压缸的背压阻力系统类型背压阻力 /MPa中低压系统或请在节流调速系统0.2 0.5回油路带调速阀或背压阀的系统0.5 1.5采用辅助泵补油的闭式油路系统11.5采用多路阀的复杂的忠告系统1.2 3快进时，液压缸差动连接p1A1=p2A2+F,A1=2A1F=4181-3 2A=10.8=2.613125 10 m6p 1- 2 p 2(2-2 )10则液压缸内径 D 为：4A-342.613125 101D= =0.05768m根据无杆腔面积和有杆腔面积关系式A1=2A2，可求得液压缸活塞直径 d 为：Dd=0.7

7、07D=0.707 0.05768=0.04078m 2根据标准GB/T2348-1993, 将液压缸的内径和活塞杆的直径分别圆整到相近的标准值为：D=63mm、d=40mm由 D、d 可求得液压缸无杆腔和有杆腔的实际有效工作面积分别为D2632-3 2无杆腔面积 A 1=4=4=3.12 10 m有杆腔面积 A 2=（ D2-d 2） （ 632-40 2 ）=1.86 10-3 24=m4当按照最低工进时的速度验算液压缸的尺寸时， 查得调速阀最小稳定流量为 qmin=0.05L/min ，且液压缸的工进速度 V2=0.1m/min, 则：qmin-321-32=0.5 10m10mV10.

8、23L/min；双联叶片泵的额定流量为qp=qp3+qp4=3.648L/min+14.592L/min=18.24L/min10.23L/min 。满足了设计要求。故本系统选用的液压泵为YB1-4/16 型双联叶片泵。液压泵电机功率的确定根据液压工况图可知， 液压缸快退时的功率最大， 故按照快退工作阶段估算电机的功率。若取快退时进油路的压力损失为 p=0.5MPa，液压泵的总效率为 p=0.75 ，则电机所需功率为：Pp= ppqp =（1.03+0.5 ）106（3.648+14.592 ） 10-3=620.2Wp600.75查电动机产品样本（见下图）选用 Y80M1-2型异步电动机，

9、P=0.75kW,n=2825r/min ，=0.754.2 阀类元件和辅助元件的选择根据所拟定的液压系统原理图， 计算分析液压泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选择出各阀的规格下表所示。序号元件名称最大通过流量型号（L/min ）1双联叶片泵18.24YB1-4/162溢流阀3.648Y-10B3单向阀14.592I-25B4单向阀3.648I-10B5三位五通电磁36.4834E-63B换向阀6压力继电器DP-40B7单向行程36.48 、18.24QC11-63B换向阀0.3128单向阀9.12I-25B9背压阀0.156B-10B10外控顺序阀14.748XY-25B11压力表Y-10

10、012压力表开关KF3-E3B13滤油器18.24WU-401804.3 管路的选择油管的内径一般参考所选择的液压元件的油口尺寸进行确定，也可按照管路允许的流速来进行计算。液压缸的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进、快退时，油管内的通油量最大，其实际流量为泵的额定流量的2 倍，即为36.5L/min ，则液压缸的进、出油管直径 d 按照产品样本，取管路直径 d=?24mm，故可选用直径 ?24mm的无缝钢管。且进、出油管长度 l均为 l=2m。4.4 油箱容积的确定对于低压系统，油箱容量V 等于 2 4 倍液压泵的容量；对于中压系统，油箱容量等于5 7 倍液压

11、泵的流量；对于高压系统，油箱的容量等于 6 12 倍液压泵的容量。本系统采用中压系统，故油箱容量为5 7 倍的液压泵的流量，此处取 7 倍，则油箱的容积为V=718.24=127.68L ，取液压泵站油箱的公称容量 V=160L。第五章机床液压系统主要性能的校核主要进行压力损失的校核和发热温升的校核。5.1 系统发热温升的校核在液压系统中， 所有的能量损失都转换为热量， 导致系统的温度升高，从而对系统的工作产生一些不利的影响， 故需要进行发热温升的校核。由于工进在整个工作循环中所占的时间比例是最长的， 所以系统发热温升可按工进时的工况来计算。工进时液压缸的有效功率为：Pe=p2q2=Fv2=4

12、1810.1/60=6.97W工进时大流量泵卸荷，小流量泵在2.82MPa 下供油，故输出功率为P0=（2.82 10631210-6 ）/ （600.9 ）=18.1W由此的液压系统的单位时间的发热量为H=18.1-6.97=11W设油箱三个边的结构尺寸比例为 1:1:1 1:2:3 之间，油平面高度为油箱高度的 0.8 倍时，其散热面积可近似用下式计算A=0.065V2/3式中 V 油箱有效容积则：A=0.065 1602/3 =1.92m2取油箱的散热系数为CT=1510-3 时，油液温升近似为：T=Hi/CT /(15 10-3 1.92)=0.382 热平衡计算值哎允许范围内，故设计满足温升要求。5.2 系统压力损失的校核结论液压系统专用铣床的设计总共耗时 3 天，期间，认识到自己的很多不足，自己知识有很多盲点和漏洞，知识和实践的差距很大，通过这次设计，深刻的认识到理论联系实际的必要性。在设计过程中，遇到了一些困难，但是 通过和同学的讨论和上网查找资料和查阅有关书