液压传动液压专用铣床动力滑台液压系统设计

**1.液压系统用途(包括工作环境和工作条件)及主要参数：导轨，静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，快进/退速度5m/min，工进速度s液压缸机械效率0.9。2.执行元件类型：液压油缸3.液压系统名称：钻镗两用卧式组合机床液压动力滑台。设计内容1.拟订液压系统原理图；2.选择系统所选用的液压元件及辅件；3.验算液压系统性能；设计指导教师签字教研室主任签字**年月日签发**1序言 -1-2设计的技术要求和设计参数 -2-3工况分析 -3-3.1确定执行元件 -3-3.2分析系统工况 -3-3.3负载循环图和速度循环图的绘制 -5-3.4确定系统主要参数 -6-3.4.1初选液压缸工作压力 -6-3.4.2确定液压缸主要尺寸 -6-3.4.3计算最大流量需求 -8- -10- -13-**液压元件的选择 -15- 3.7.1回路压力损失验算 -23- **1序言作为一种高效率的专用铣床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动确定、液压系统原理图的拟定、组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运作循环通常包括：原位停止快进I工进II工进死挡铁停留快退**图1组合机床动力滑台工作循环2设计的技术要求和设计参数工作循环：快进工进快退停止；系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦表1设计参数参数数值切削阻力(N)滑台自重(N)22000快进、快退速度(m/min)5工进速度(mm/min)F=15000NW**最大行程(最大行程(mm)350工进行程(mm)200启动换向时间(s)0.1液压缸机械效率0.93工况分析3.1确定执行元件金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因3.2分析系统工况在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑 (1)工作负载FW工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即** (2)惯性负载度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间mt9.8600.1 (3)阻力负载阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦fsfsfd根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负表2液压缸在各工作阶段的负载(单位：N)负负载组成fsF=F+FfdmFfdF=F+Ffdtfs液压缸推力F'=F/nm4889N4523N2444N19111N4889N工况起动加速快进工进反向起动负载值F4400N4071N2200NN4400N2**FF=F+Ffdmfd4071N2200N4523N2444N加速快退注：此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响。3.3负载循环图和速度循环图的绘制根据表2中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图2组合机床动力滑台液压系统负载循环图所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度D=D=5m/min、快进行程3123Dmm/min。根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台1**图3组合机床液压系统速度循环图3.4确定系统主要参数3.4.1初选液压缸工作压力3.4.2确定液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积A是有**杆腔工作面积A两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=2工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会Pa快进时液压缸虽然作差动连接(即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接)，但连接管路中不可避免地存在着压降p，且有杆腔的压力必a2F/ApApAp(A/2)p，m1112式中：F——负载力A有效作用面积A有效作用面积可计算为A(F)/(pp2D(4A)(40.0091106)107.6mm1GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的**此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：123.4.3计算最大流量需求工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流q快进=(A1-A2)×v1=25.1L/min工作台在快退过程中所需要的流量为工作台在工进过程中所需要的流量为min根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工表3各工况下的主要参数值输入功率输入功率计算公式P/Kw推力工况F’/N力1**PP=错误!未找到引q=(A1-A2)v1qA2v3动快加速退————————8891889523————————00快进1**图4液压系统工况图3.5拟定液压系统原理图根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简3.5.1速度控制回路的选择中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口续采用节流阀的节流调速回路即可。但由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。3.5.2换向和速度换接回路的选择**力不高，所以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路即可。为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，应考虑选用Y型中位机能。由前述计算可知，当工作台从快选二位二通行程换向阀来进行速度换接，以减少速度换接过程中的液压冲击，如图5所示。由于工作压力较低，控制阀均用普通滑阀式结构即并联了一个单向阀以实现速度换接。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器a.换向回路b.速度换接回路图5换向和速度切换回路的选择3.5.3油源的选择和能耗控制**向和压力等关键参数确定后，还要考虑能耗控制，用尽量少的能量来完。在图4工况图的一个工作循环内，液压缸在快进和快退行程中要求油源以低压大流量供油，工进行程中油源以高压小流量供油。其中最大流量与最小流量之比q/q=25.1/0.95必26.4，而快进和快退所maxmin需的时间t与工进所需的时间t2分别为：33222上述数据表明，在一个工作循环中，液压油源在大部分时间都处于高压小流量供油状态，只有小部分时间工作在低压大流量供油状态。从提高系统效率、节省能量角度来看，如果选用单个定量泵作为整个系统的油源，液压系统会长时间处于大流量溢流状态，从而造成能量的大量缸循环过程中所需要消耗的功率估算为如果采用一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方此时液压系统在整个工作循环过程中所需要消耗的功率估算为**除采用双联泵作为油源外，也可选用限压式变量泵作油源。但限压式变量泵结构复杂、成本高，且流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，最后确定选用双联液压泵供油方案，有利于降低能耗和生产成本，图6双泵供油油源3.5.4压力控制回路的选择用溢流阀调整高压小流量泵的供油压力。为了便于观察和调整压力，在点。将上述所选定的液压回路进行整理归并，并根据需要作必要的修改为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的**考虑到这台机床用于钻孔(通孔与不通孔)加工，对位置定位精度要求较高，图中增设了一个压力继电器6。当滑台碰上死挡块后，系统，图7液压系统原理图**3.6液压元件的选择本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元3.6.1确定液压泵和电机规格 (1)计算液压泵的最大工作压力 p=p+p+p=(2.39+0.8+0.5)MPa=3.69MPap1max损继电器p=(p+p)=(2.28+0.5)MPa=2.78MPap21损 (2)计算总流量表3表明，在整个工作循环过程中，液压油源应向液压缸提供的最**按液压缸输入流量的10%计算，则液压油源所需提供的总流量为：p阀的最小稳定溢流量3L/min，故小流量泵的供油量最少应为3.95据据以上液压油源最大工作压力和总流量的计算数值，上网或查阅有关样本，例如YUKEN日本油研液压泵样本，确定PV2R型双联叶片泵能够满足上述设计要求，因此选取PV2R126/33型双联叶片泵，其vpvpqp小=69400.9/1000=5.076L/min大泵的输出流量为qp大=33*940*0.9/1000=27.918L/min双泵供油的实际输出流量为p表4液压泵参数格额定压力MPa最高工作压力为21型号PV2R12—6/33元件名称双联叶片泵估计流量—额定流量(5.1+27.9)**pp3.6.2阀类元件和辅助元件的选择述流量及压力计算结果，对图7初步拟定的液压系统原理图中各种阀类元件及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择应考虑使调速图7中溢流阀2、背压阀9和顺序阀10的选择可根据调定压力和阀的额定流量来选择阀的型式和规格，其中溢流阀2的作用是调定工作进给过程中小流量液压泵的供油压力，因此该阀应选择先导式溢流**压阀9的作用是实现液压缸快进和工进的切换，同时在工进过程中做背压阀，因此采用内控式顺序阀。最后本设计所选表5阀类元件的选择序号元件名称1三位五通电磁阀2行程阀3调速阀4单向阀5单向阀86背压阀97溢流阀8单向阀119单向阀310单向阀411顺序阀估计流量/8249.5/61.5/8216.5/20.50.475/0.64.13/5/8227.92/34.75.1/5.128.4/35.2额定流量16格额定压力MPa型号35D-100B22C-63BHQ-6BI-100BI-25BY-10BI-100BI-63BI-10BXY-63B**按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。由于所设计组合机床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有过滤器泵入表6通用型WU系列网式吸油中过滤器参数公称流公称流量100100M422153082—通径型号WU—过滤精度mM(d)尺寸过滤器p过滤器pF表7液压空气滤清器AABabc四只螺钉均布mmmmmmmmmm参数过滤注油空气流油过滤量面积注油流量油过滤精度m空气过滤精度**105120100507型号EF-3222790649注：液压油过滤精度可以根据用户的要求进行调节。3.6.3油管的选择压缸进、出油管的规格可按照输入、排出油液的最大流量进行计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不表8液压缸的进、出油流量和运动速度快退快退1p2211=快进q=(Aq)/(AA)p12=2211=流量、速度输入流量排出流量21121工进=**12==运动速度v3=1Av2=1A21=表8中数值，当油液在压力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：=2=22.24mm，取标准值20管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆3.6.4油箱的设计献及设计资料，油箱的设计可先根据液压泵的额定流量按照经验计算方油箱的容积进行校核。油箱中能够容纳的油液容积按JB/T7938—1999标准估算，取**ppl=1107mm，宽w=738mm，高为h1=369mm。11对于分离式油箱采用普通钢板焊接即可，钢板的厚度分别为：油箱1高1为为起到消除气泡和使油液中杂质有效沉淀的作用，油箱中应采用隔据上述计算结果，隔板的高度应为：V30.253h==mm=229mm隔板的厚度与箱壁厚度相同，取为3mm。**回油管尺寸，可按照各顺序阀或液压