卧式双面铣削组合机床液压系统的设计

徐沏兀程挚院机电工程学院液压与气压传动课程设计说明书课题名称：卧式双面铳削组合机床液压系统的设计学生姓名：吴国伟学号： 20100607225专 业：机电一体化班级： 10机电二班成 绩：指导教师签字：2013年 6月 23日徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 12 工况分析 12.1负载分析 .13 液压系统方案设计 33.1液压缸参数计算33.2拟定液压系统原理图63.3液压元件的选择 103.3.2阀类元件及辅助元件的选择 .113.3.3油管的选择 .124 液压系统性能验算 144.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 144.2油液温升计算165 设计小结 .17参考文献 .17#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论1.设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱 体，动作顺序为夹紧缸夹紧T工作台快速趋近工件T工作台进给T工作台快 退-夹紧缸松开-原位停止。工作台移动部件的总质量为400kg，加、减速时间为0.2s,米用平导轨，静、动摩擦因数 卩s=0.2,卩d=0.1。夹紧缸行程为 30mm,夹紧力为800N,工作台快进行程为100mm,快进速度为3.5m/min, 工进行程为200mm, 工进速度为80300mm/min,轴向工作负载为12000N, 快退速度为6m/min。要求工作台运动平稳，夹紧力可调并保压。2工况分析2.1负载分析负载分析中，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:Ft =12000N惯性负载:Fmi=m = 400 汉 3.5 =117N心6022静摩擦负载:岀26Fm2 二 m 400200N也60x0.2Ffs=0.2 400 10 =800N动摩擦负载:Ffd =0.1 400 10 =400N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机2-1。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，见表表2-1液压缸各运动阶段负载表工况负载组成负载值F/N推力F/m起动F f800889N加速F =(Ffd +Fm)517574N快进F T400444N工进F =Fl+Ffd1240013778N快退F F400444N根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（ F-l）和速度图（F-2）3徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书137692,75 xl0= 50.07cP1-0.37P2”137693xlO6 -0,37*0.5*10 6液压缸内径：按GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm因A仁0.37A,故活塞杆直径d=0.607D=50m（标准直径）则液压缸有效面积为：A=-DJ=-80W = 50.2W44差动连接快进时，液压缸有杆腔压力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=O；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 1液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工计算公式推力回油腔工作腔输入流量输入功率作F (N)压力压力q (L/min)P (KW)阶F2(MPa)P(MPa)段快 进 启 动 快 进 加 速 快 进 恒 速F +PA2 卩一 A q=v(A - A?) p = Pjq87100.44005661.571.07变化变化4361.51.006.860.114工进F +PjA?P厂Aq=AvP = Pjq137690.83.2280.41.50.210.8快 退 启 动 快 退F +PbAPj _Alq = Avp = Pjq87100.284005660.30.677变化变化7徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书快 退 恒 速4360.30.63418.3780.194#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失5p=5d0 pa,而 pb=pj+Ap2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为 Pj，无杆腔回油，压力为Pb液压缸的工况图:q/L/nln 口11L7HFIWD 200 3C D9,967P/KW 10.450LOOL/fifiO.6S0L/mm#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书9徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书3.2拟定液压系统原理图#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书3.2.1调速回路的选择该机床液压系统的功率小（1kw）,速度较低；钻镗加工时连续切削，切 削力变化小，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，防止钻孔时工件突然前冲，系统采用调速阀的进油节流调速回路，并 在回油路中加背压阀。设计 计算说明内容322油源及其压力控制回路的选择该系统为了节能，考虑采用变量叶片泵油源供油11徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书3.2.3快速运动与换向回路由于系统要求快进与快退的速度相 同，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。3.2.4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，可选用行程阀来控制快进转工进的速度换接，以减少液压冲击。3.2.5压力控制回路在泵出口并联一先导式溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远 程控制口连接一个二位二通电磁换向阀， 以便一个工作循环结束后，等待装 卸工件时，液压泵卸载，并便于液压泵空载下迅速启动。3.2.6行程终点的控制方式这台机床用于钻、镗孔（通孔与 不通孔）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。3.2.7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1-3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、背压阀和液压缸无腔 进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观图1-3液压系统原理图测各点压力。液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-2所示。动作名称1YA2YA3YA工作台快进-+工作台工进-+-工作台快退+-液压泵卸载-#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书3-2电磁铁动作顺序表3.3液压元件的选择3.3.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 3.228MPa,如取进油路上的压力 损失为0.8MPa,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为 0.5MPa, 则变量泵的最大工作压力应为Pp=(3.228+0.8+0.5)MPa=4.528MPa由工况图可知，液压泵应向液压缸提供的最大流量为18.378L/min ,若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%古计，则液压泵的总流量应为Qp=1.1 X 18.378L/min = 20.22L/mi n。由于要求工作平稳，选取最大工作压力为液压泵额定压力的70%则液压泵的额定压力为：P=Pp/0.7=6.47Mpa根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取 YBX-B L型变量 叶片泵，其最大排量为25mL/r，压力调节范围为2.0 7.0Mpa,若取液压泵 的容积效率 二0.9，泵的转速为1500r/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为 0.634MPa,进油路压力损失0.3Mpa,流量为20.22L/min,取泵的总效率为0.75，则液压泵驱土釘细徐。凉=。皿动电动机输出所需的功率为心-根据此数值按JB/T10391-2002,，查阅电动机产品样本选取 Y90L-4型电动机，其额定功率P1.5KW，额定转速5-丄500昨。3.3.2阀类兀件及辅助兀件的选择根据阀类及辅助兀件所在油路的最大工作压力和通过该兀件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表33表33兀件的型号及规格序 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、符号变量1叶片257YBX-欣 L泵三位2四通5580160.535DF3Y-E10B阀3行程 阀6063160.25AXQE-Ea10B4调速 阀0.41.50.28016AXQF-Ea10B5单向 阀6063160.2AF3-Ea10B6单向 阀30630.5-160.2AF3-Ea10B液控7顺序2263160.3XF3-E10B阀8背压 阀0.20.86316YF3-E10B9溢流 阀5.16316YF3-E10B10单向 阀2263160.2AF3-Ea10B11过滤 器30630.2XU-63*80J12压力 表开 关16KF3-Ea10B13单向 阀5563160.2KF3-Ea10B14压力 继电 器10HED1KA/103.3.3油管的选择各元件间连接管道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冋，所以要重新计算如表34所示表34液压缸的进、出流量和运动速度流量、速度快进工进快退输入流量/(L/mi n) $1,10q誉乩2217徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书334确定油箱容积:= = 7x 20. 22=141. 54Ld =2按公式排出流量/(L/mi n)= 00.63*518)/50.24=31.58=(0.4-15)x30.63/50.24= 0.240.91：3111运动速度/(m/mi n)Vi讷伽助:血渊0/他阳馆）=101= (20,22*10)/30, 63=6-6由表34可知，该系统中最大压力小于3MPa油管中的流速取3m/s。所以由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。19, 1 mni占二2x1L 96ium则选18mn的孔径。q二V可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为:油箱容积按液压传动式（7-8 ）估算，当取，求得19徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书按JB/T7938-1999规定，取标准值 V=250Lo4液压系统性能验算4.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值(1) 快进滑台快进时，液压缸差动连接，进油路上油液通过单向阀10的流量是22L/MIN，通过电液换向阀2的流量是20.22L/MIN，然后与液压缸的有杆腔 的回油汇合，以流量51.80L/min通过行程阀3并进入无杆腔。因此进油路 上的总压降为工昭= 0.2x|y +0.55 80 MPa(Q.Q244- 口* 032-l-a. 203) ATRa二 D” 25S MPa此值不大，不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀 2和单向阀6的流量都是 28.2L/min ,然后与液压泵的供油合并，经行程阀 3流入无杆腔。由此可算 出快进时有杆腔压力P2和无杆腔压力P1之差。此值小于原估计值0.5Mpa,所以是偏安全的(2) 工 进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀 2的流量为0.41.5L/min，在调 速阀4处的压力损失为 0.5Mpa;油液在回油路上通过换向阀 2的流量为0.200.76L/min，在背压阀8处的压力损失为0.5MPa,通过顺序阀7的流量 为22.222.76L/min，因此这时液压缸回油腔压力 P?为此值大于原估计值0.5Mpa,则重新计算工进时液压缸进油腔压力A50.24 xlOxlO63. 07与原计算数值21徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书3.761MPa 相近考虑到压力继电器可靠动作需要压差3e=O.5Mpa，故溢流阀9的调压(3) 快退快退时，油液在进油路上通过单向阀5的流量为22L/min，通过换向阀2的流量为20.22L/MIN ;油液在回路上通过单向阀5、换向阀2和单向阀13的流量都是33.17L/min。一次进油路上的总压降为:(223 (20.220 2x+0 5xI1 80 J JS Avi =MPa =0. 0534#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上的总压降是” 17 f(33.0.2x+ 0 5xI 63丿I 80 J+ 0_2 x0. 01968 IPa#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书23徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书所以，快退时液压泵的最大工作压力:#徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书P?= P1 + EAA1= (Q.8O94-O53)MP=O- 862 MPa因此主泵卸荷的顺序阀7调压应大于0.862Mpa.4.2油液温升计算工进在整个工作循环中所占的时间比例达95%所以系统发热和油液温升可用工进的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为：】沁严耐=a0068105x60此时泵在高压下供油，所以它的输入功率为：%3* 228*10s *=1. 5*103=脑0.75x 0-3 *60二 a 1 KW系统效率0.0088，由此得液压系统的发热量为：耳二珂* (1 - n ) -0.1+ (10,0083)=0,1温升近似值如下：AT =(01 * 103)/(250)2C= 2. 52 C温升没有超出范围，液压系统中不需设置冷却器。5设计小结在这不到一周的课程设计中，能学到的东西真的很有限，但无疑来说 收获还是巨大的，我想我知道了一般机床液压系统的设计框架而且我也掌握 了设计 个液压系统的步骤，我想本次课程设计是我们对所学知识运用的 次尝试，是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。在本次课程设计中，我完成了自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容， 加深了对以前所学知识的巩固。 在设计 中，通过老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得 到了一次良好的训练。6参考文献1 王积伟 章宏甲主编 液压传动机械工业出版社2 贾明新主编液压传动与控制解难和练习.北京：国防工业出版社.20033 液压设计手册（电子版R1.0）.北京：机械工业出版社27