专用铣床液压系统.doc

1 -- 1 -目目 录录一、 设计依据 …………………………………………1二、 工况分析 …………………………………………1三、 初步确定油缸参数，绘制工况图 ……………… 4四、 确定液压系统方案和拟订液压系统原理图……… 7五、 选择液压元气件 ……………………………………9六、 验算液压系统性能…………………………………12七、 心得体会 …………………………………………14八、 参考文献 …………………………………………15- 2 -- 2 -一、设计依据：下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计 设计一专用铣床的液压系统工作台作往复直线运动，要求实现：快进→工进→快速退回最大切削力 F=9000N；铣床工作台重量 G1=3000N，工件及夹具最大重量为 G2=1000N；行程长度 L=400mm（工进和快进行程均为 200mm） ，快进、快退的速度均为 4.5m/min，工作台的工进速度可调（60~1000）mm/min；启动、减速、制动时间△t=0.05s;该动力滑台采用水平放置的平导轨静摩擦系数 fs＝0.2；动摩擦系数 fd＝0.1。

二、工况分析液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的 是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为 拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据负载分析（一）外负载=9000NmaxcF其中表示最大切削力maxcF对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位 N）为：(N)cpFPfa式中 P — 单位切削力（）2/N mmf — 每转进给量（mm/r）— 背吃刀量（mm）pa下面将进行具体参数的计算：由公式 可得 （其中表示每分钟进给速度，n 表示铣刀的转fufnfu速） 由设计依据可知 n=300r/min 工进速度=60—1000mm/min，故我们取fu=300mm/minfu- 3 -- 3 -3001/300fufmm rn对于单位切削力 P，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=20002/N mm表 1-1类别材料牌号单位切削力 P（）2/N mm易切钢Y40Mn1700 结构钢45 40Cr2000钢 不锈钢1Cr17Ni92500铸铁灰铸铁HT2001140 铸造锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5700铸造 合金铸造铝合金ZALSn7Mg720对于铣削背吃刀量,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取pa=1.5mm。

pa根据以上的公式 可得：cpFPfa2000 1 1.53000()cpFPfaN 因为 300050工作压力（Mpa）=5~7选系统的工作压力 P1=2Mpa由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞 杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径 d≈0.7D快进和工进的 速度换接用三位四通电磁阀来实现铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量 泵供油考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的 调速回路，所以回油路上具有背压 P2，取背压 P2=0.5Mpa2、计算油缸尺寸可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径 D 及活塞杆直径 d 计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：62 26 1235801065.5 10()0.96(2 20.5) 10mFAmpp 62 12222131 10AAAm6 144 2131 100.0523.14ADm0.7070.707 0.0520.037dDmm在将这些直径按照国标圆整成标准值得： D=0.06m, d=0.04m 由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为，。

2 42 128.26 104DAm22 42 2()15.7 104DdAm3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算（1） 、工进时油缸需要的流量 Q 工进 （）3/minm- 6 -- 6 -Q 工进= A1·U 工进=A1:工进时油压作用的面积（）2mA1:工进时油压作用的面积（）2mU 工进—工进时油缸的速度 （mm/min）(2)、快进时油缸需要的流量 Q 快进 （）3/minm差动连接时:Q 快进=(A1-A2) ·U 快进 = 4315.71050.0063/minm（28. 26）A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 （m²）U 快进—油缸快进时的速度（mm/min）(3)、快退时油缸需要的流量 Q 快退 （）3/minmQ 快退= A2·U 快退 = 4315.7 1050.0078/minmU 快退—油缸退回时的速度 （mm/min） (4)、工进时油缸的压力1221(/)/1.60mpFp AAMPaP2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为 0.5Mpa （5） 、快进时油缸压力212(/)/0.96mpFpAAAMPaV启动（）212(/)/1.26mpFpAAAMPaV加速（）212(/)/0.86mpFpAAAMPaV快速（）这里：F 分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力，P—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。

表示管路中压力损失大小，这里我们取值为 0.3Mpap（6） 、快退时油缸压力212/)/0.77mPFP AAMPa启动（212/)/1.61mPFP AAMPa加速（212/)/1.28mPFP AAMPa快退（F—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力， P—分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力 P2 的值为 0.5MPa- 7 -- 7 -油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表 2 所示：表 4-4 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载 F/N回油腔压 力2/PMPa进油腔 压力1/P MPa输入流量 q/3/minm输入 功率 P/kW启动116000.96—— 加速10731.26 ——快进 (差动) 快进5801PP 0.860.00630.09工进85800.51.600.00080.021 启动116000.77—— 加速10731.61——快退 快退5800.5 1.280.00780.166 由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：四、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图(一) 确定油源及调速方式流量压力功率图 3 液压缸工况图- 8 -- 8 -由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的变化情况 很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。

考虑到铣 床可能受到负值负载，故采用回油路调速阀节流调速方式，并选用开式循环从工况图中我们可以清楚的看出，在液压系统的工作循环中，液压缸要求 油源提供的流量变化并不是很大，因此工进和快进的过程中，所需流量差别较 小故我们选用定量单液压泵供油图 4（二）选择基本回路1. 选择换向回路及速度换接方式由设计依据可以知道，设计过程中不考虑工件夹紧这一工序，并且从快进 到工进时，输入液压缸的流量从 6.3L/min 降到 0.8L/min，速度变化不是很大， 所以采用电磁换向阀来实现速度的换接压力继电器发讯，由电磁换向阀实现 工作台的自动启动和换向同时为了实现工作台能在任意位置停止，泵不卸载， 故电磁阀必须选择 O 型机能的三位四通阀，如下图 5 所示：图 5 - 9 -- 9 -由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用差动连接来实现快 速运动回路，且要求液压缸活塞杆直径 d≈0.7D三）选择调压回路 设计过程中，在油源中采用溢流阀来调定系统的工作压力，因此调压问题 基本上已经在油源中解决，无须在另外设置调压系统这里的溢流阀同时还能 起到安全阀的作用。

1、组合成液压系统图将上面所选的液压基本回路组合在一起，便可得到以下的液压系统原理图 同时电磁铁的动作顺序表如下：表 5-5 液压专用铣床电磁铁动作顺序表工序1Y2Y3Y5Y工作缸快进+ —+ +工作缸工进+ — — —工作缸快退—+— — 图 6 专用铣床液压系统原理图1-油箱；2-过滤 器；3-叶片泵； 4--溢流阀；5- 三位四通电磁换 向阀 6 单向调速阀； 7-两位三通电磁 换向阀；8-工作 缸；9-压力继电 器- 10 -- 10 -五、选择液压元气件（一） 液压泵的选择由以上的设计可以得到，液压缸在整个工作过程中的最大压力是 1.61Mpa，如取进油路上的压力损失为 0.4Mpa，则此时液压泵的最大工作压力是=1.61+0.4=2.01MpapP由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是 7.8L/min,因为系统较为简单，取泄漏系数，则两个液压泵的实际流量应为：1.1lK 1.1 7.8 /min8.58 /minpqLL由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/min，而工进时输入到液压缸的流量是 3.8L/min，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格最少应为 6.8L/min。

根据以上的压力和流量的数值查阅机械设计手册，最后选用 YB1-6.3 型单 叶片液压泵，其排量大小为 6.3ml/r,当液压泵的转速为 1450r/min 时，该液压泵的理论流量为 9.14L/min取液压泵的容积效率为，则液压泵的实际0.9v流量大小为：6.3 1200 0.9/10006.8 /minpqL由于由以上的计算过程中，我们知道了液压缸在快退时的输入功率最大， 此时液压泵的工作压力是 1.28+0.4（进油路上的压力损失）=1.68Mpa，流量为6.8L/min，查表可得，取液压泵的总效率，则液压泵驱动电机所需的功0.7p率为1.68 6.80.360 0.7pppp qPkW根据以上的数据查机械设计手册选用 Y801 型电动机，其额定功率为 0.55kW，额定转速为 1200r/min二）阀类元气件及辅助元气件的选择- 11 -- 11 -根据阀类及辅助元气件所在油路的最大工作压力和通过的最大实际流量， 可选择这些器件的型号和规格如下表：序号元件名称额定流量（L/min）额定压力(Mpa)质量(kg)型号1单叶片泵9.26.35.5YB1-6.32三位四通电磁阀256.3—34D-25BOP3二位三通电磁阀256.3 —23D-25B4单向调速阀0.05（最小）0.5-6.33.2QI-10B5溢流阀200.4-6.31.7Y-10B6压力继电器— 1.0-6.30.7DP1-63B7滤油器162.50.18XU-B16X1008开关阀256.3—22D-25B（三）确定油管直径由于液压泵在选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原来的数 值不同，所以要重新计算，计算如下表 4 所示：表 6-6 液压缸的进出、流量表 5-5 元气件的型号及规格- 12 -- 12 -快进工进快退输入流量（L/min）1112/()(28.26 6.8)/(28.26 15.7) 15.3pqAqAA 10.8q 16.8p输出流量(L/min)2211/(15.7 15.3)/28.268.5qA qA2211/15.7 0.8/28.260.44qA qA21 12/28.26 6.8/15.712.24qAqA运动速度(m/min)112/()6.8 10/(28.26 15.7)5.4puqAA211/0.8 10/28.260.28uqA312/6.8 10/15.7 4.33uqA 由上表中的数值，按照书中推荐的油液在压油管的流速 u。