专用铣床的液压系统设计—课程设计论文.doc

攀枝花学院学生课程设计（论文） 1 设计题目攀枝花学院本科课程设计（论文）专用铣床的液压系统设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机械工程学院 年级专业： 2009级机制一班 指导教师： 职 称： 副教授 二〇一二年六月1 设计题目1.1设计题目设计一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为6.85千瓦，铣刀直径为110mm，转速350转/分，如工作台质量为302公斤，工件和夹具的质量为162公斤，工作台的行程为417mm，工进行程为136mm，快进快退速度为4.45米/分，工进速度为60~1000毫米/分，其往复运动的加速（减速）时间为0.05秒，工作台用平导轨静摩擦系数，动摩擦系数，试设计该机床的液压系统3攀枝花学院学生课程设计（论文） 2 工况分析2 工况分析2.1负载分析根据给定条件，先计算工作台运动中惯性力，工作台与导轨的动摩擦阻力和静摩擦阻力（N） (2-1)(N) (2-2)(N) (2-3)其中，(N)(N)(N)由铣头的驱动电机功率可以求得铣削最大负载阻力： (2-4)其中所以，攀枝花学院学生课程设计（论文） 2 工况分析同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力（取液压缸的机械效率），工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表2-1中，负载循环图如图2-1所示。

表2-1 各阶段负载值工况负载计算公式液压缸负载F(N)液压缸推力（N）起动9281031加速11381264快进464516工进35803978反向起动9281031反向加速11381264快退464516 图2-1负载循环图2.2运动分析根据给定条件，快进、快退速度为0.074m/s，其行程分别为281mm和417mm，工进速度为60~1000 mm/s（即0.001~0.0167m/s），工进行程136mm，绘出速度循环图如图2-2所图2-2 速度循环图攀枝花学院学生课程设计（论文） 3 确定液压缸的参数3 确定液压缸的参数3.1初选液压缸的工作压力根据液压缸推力为3978N（表2-1）,按表(见教材表11-2)的推荐值，初选工作压力为Pa.3.2 确定液压缸尺寸由于铣床工作台快进和快退速度相同，因此选用单杆活塞式液压缸，并使,快进时采用差动连接，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取Pa，快退时回油路压力损失亦取Pa。

工进时，为使运动平稳，在液压缸回路油路上须加背压阀，背压力值一般为Pa,选取背压Pa根据,可求出液压缸大腔面积为 (3-1) (3-2)根据GB2348-80圆整成就近的标准值，得D=140mm，液压缸活塞杆直径，根据GB2348-80就近圆整成标准值d=99mm，于是液压缸实际有效工作面积为 (3-3) (3-4)3.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值3.3.1 快进阶段1、启动阶段 （3-5） （3-6）故2、加速阶段 （3-7） （3-8）3、恒速阶段 又因为 （3-9）故输入功率为：3.3.2 工进阶段 （3-10）因为： （3-11） 或：故输入功率为： (3-12) 或：3.3.3 快退阶段1、启动阶段 故2、加速阶段 3、恒速阶段 又因为 （3-13） 故输入功率为：根据上述计算各参数值列入表3-1所示。

表3-1 液压缸在不同阶段的压力、流量和功率值工况推力F/N回油腔压力进油腔压力P1MPa输入流量qL/min输入功率P/kw计算公式快进起动103101.353——加速12642.164——恒速5161.1923.380.67工进39780.61.3530.092~15.40.124~0.347快退起动1.3101.322——加速12640.52.121——恒速5161.1613.380.6543.3.4绘制液压缸工况图根据表3-1计算结果，分别绘制P-L、Q-L和N-L图，如图3-1所示 P-L图q-L图攀枝花学院课程设计 确定液压缸的参数攀枝花学院学生课程设计（论文） 4 液压系统图的拟定P-L图图3-1 p-L、q-L和P-L图4 液压系统图的拟定4.1 液压回路的选择首先选择调速回路，由表1-3中的数据可得知，这台机床液压系统功率很小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可以采用进口调速回路的形式。

为了解决进口调速回路在负载变化时的突然前冲现象，回油路上要设置背压阀由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中的油液循环必定是开式的从系统压力流量表1-3中可以看到，在液压系统的工作循环内，液压缸要求压力变化不大快进、快退所需的时间和工进所需的时间分别为： （4-1） （4-2）或：所以工进时间占总时间的比率为： （4-3）因此从节能和节约成本的角度考虑，采用单个液压泵就可以满足系统的工作要求，如图4-1所示 图4-1 液压回路的选择 图4-2 换向回路 图4-3 速度换接回路其次是选择快速运动和换向回路，系统中采用节流调速后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸的两腔，以实现快速运动在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，所以他的快退快进换向回路应采用图4-3所示的形式再次选择速度换接回路由表3-1中的流量变化关系得知，当滑台从快速转为工进时，输入液压缸的流量由3.38L/min降低为1.54L/min，滑台速度变化较大，宜选用行程阀来控制速度换接，以减小液压冲击，如图4-3。

当滑台由工进转为快退时，回油中通过的流量较大——输入流量为3.38L/min，回油流量为3.38ｘ（154/78）L/min=6.67L/min为了换向平稳，可采用电磁换向阀式换接回路即可满足要求，如见图4-2，由于这一回路要实现差动连接，换向阀必须是五通的最后再考虑压力控制回路系统的调压问题和卸荷问题已经在油源中解决如图4-14.2 液压回路的综合把上面选出的各种回路组合在一起，就可以得到图4-4所示的液压系统原理图并对存在的问题进行必要的如下修改和整理：1、为了解决滑台工进时图中进油路、回由路相互接通，系统无法建立压力的问题，必须在换向回路中A处串接一个单向阀，将工进时的进油路和回油路隔断2、为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现差动连接的问题，必须在回路中C处串联一个液控顺序阀，以阻止油液在快进阶段返回油箱3、为了解决机床停止工作时系统中的油液回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性问题，必须在电磁阀的出口B处增设一个单向阀4、为了便于系统自动发出快退信号，由于整个系统的压力变化较小，故在调速阀输出端D处须增设一个行程开关即可经过上述修改及计算知此系统应当选择变量泵，所以整理后的液压系统如图4-5所示，它的各方面都比较合理、完善了。

图4-4液压回路的综合和整理 图4-5整理后的液压系统图1—叶片泵 2—三位五通电磁阀 1—叶片泵 2—三位五通电磁阀 3—行程阀 4—节流阀 3—单向阀 4—溢流阀 5-调速阀 5—溢流阀 6—单向阀 6—行程阀 7—背压阀 8—压力继电器7—背压阀 8—过滤器 9—过滤器 10—液控顺序阀9—调速阀 11—液压缸 攀枝花学院学生课程设计（论文） 5 液压元件的选择5 液压元件的选择5.1 液压泵的选择液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为1.353MPa，如取进油路上的压力损失为0.5MPa（见教材表11-4），压了继电器调整压力高出系统最大压力值为0.4MPa，则泵的最大工作压力应为：泵向液压缸提供的最大流量为3.38L/min（见表3-1），若回路中的泄露按照液压缸输入流量的10%估计，则泵的流量为。

由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时输入流量为1.54 L/min,根据以上压力和流量是数值查阅产品样本，最后确定选取YB1-6型变。