专用液压铣床课程设计.doc

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 1001010239 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。负载力（N）工作台重量（N）工件及夹具重量（N）行程（mm）速度（m/min）启动时间（S）静摩擦系数fs动摩擦系数fs快进工进快进工进快退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，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=Fgfs=16300.2=326NFfd=Fgfd=16300.1=163N惯性阻力Fm=ma=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Fb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F=Ffs326362加速F=Ffd+Fm232258快进F=Ffd163181工进F=FL+Ffd37634181快退F=Ffd163181(2)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=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工作压力（MPa）0.811.522.53344557初选液压缸的工作压力 p1=2MPa(2)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=2A2，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0.20.5回油路带调速阀或背压阀的系统0.51.5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1.23快进时，液压缸差动连接p1A1=p2A2+F,A1=2A2 A1= =2.61312510-3m2则液压缸内径D为：D=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：d=0.707D=0.7070.05768=0.04078m 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无杆腔面积 A1= =3.1210-3m2 有杆腔面积 A2= =1.8610-3m2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：=0.510-3 m2 10.23L/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=620.2W查电动机产品样本（见下图）选用Y80M1-2型异步电动机，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（L/min）型号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-10B5三位五通电磁换向阀36.4834E-63B6压力继电器DP-40B7单向行程换向阀36.48、18.240.312QC11-63B8单向阀9.12I-25B9背压阀0.156B-10B10外控顺序阀14.748XY-25B11压力表Y-10012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24倍液压泵的容量；对于中压系统，油箱容量等于57倍液压泵的流量；对于高压系统，油箱的容量等于612倍液压泵的容量。本系统采用中压系统，故油箱容量为57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5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=41810.1/60=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=（2.8210631210-6）/（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1:1:11:2:3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=0.0651602/3=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/(1510-31.92)=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籍，还是将这些难题解决了，那种成就感时无法言语的。本次设计涉及了液压传动的大部分知识还有就是CAD作图和word文档的应用能力。这样的一次课程设计对于我们这些还未正式步入社会的学生来说是很有意义的，为我们将来的毕业设计和将来的工作提供了基础。参考文献：液压系统设计技巧与禁忌 韩桂华 主编 液压传动设计手册 上海科学技术出版社 新编铣工计算手册 刘承启 主编 机床设计手册 液压系统设计方法机械工业出版社