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液压课程设计 专用铣床的液压系统


湖南农业大学工学院

课程设计说明书

课程名称: 课程名称: 题目名称: 题目名称: 班

液压与气压传动 专用铣床的液压系统 机电 贾志远 200840614407 莫亚武 老师 专业 2 班

级:2008 级




名:
号:<

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指导教师: 指导教师: 评定成绩: 评定成绩: 成绩 教师评语: 教师评语: 评语

指导老师签名: 20 年 月 日

液压与气压传动课程设计
设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床,工作循环: 手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具 松开——手工卸料。设计参数见下表。其中: 工作台液压缸负载力(KN) L :F 工作台液压缸移动件重力(KN) :G 工作台快进、快退速度(m/min) 1=V3 :V 工作台工进速度(mm/min) 2 :V 工作台液压缸快进行程(mm) 1 :L 工作台液压缸工进行程(mm) 2 :L 工作台启动时间(S) :t=0.5
序号

夹紧液压缸负载力(KN) c :F 夹紧液压缸负移动件重力(N) c :G 夹紧液压缸行程(mm) c :L 夹紧液压缸运动时间(S) c :t 导轨面静摩擦系数:μs=0.2 导轨面动摩擦系数:μd=0.1

FL 2.2

Fc 4.4

G 1.5

Gc 80

V1 6.0

V2 35

L1 300

L2 80

Lc 15

tc 1

7组

一 负载分析与速度分析 1 取液压缸机械效率为 =0.9 , 按起动换向时间和运动部件重量计算得到 惯性负载 =229.6N。 工作台液压缸 工 快 工 快 况 进 进 退 夹紧液压缸 工 况 计 算 公 式 缸的负载 F 3880N 3720N 缸的推力 F/ηm 4311.1N 4133.3N 夹紧 松开 计 算 公 式 缸的负载 F 379.6N 150N 8950N 150N 缸的推力 F/ηm 421.8N 166.7N 9944.4N 166.7N 启动加 速

2 已知快进 快退速度 4.5m/min,工进速度为 45mm/min。 按上述分析可绘制出 负载循环图和速度循环图(详见大图) 。 二 、确定液压缸主要参数

1 初选工作台液压缸的工作压力 由最大负载值查表 9-3,取工作台液压缸工作压力为 2MPa。 2 计算液压缸结构参数 为使工作台液压缸快进与快退速度相等, 选用单出杆活塞差动连接的方式实 现快进,设液压缸两有效面积为 和 ,且 ,即 d=0.707D。为防止钻

通时发生前冲现象,液压缸油腔背压 为 0.6MPa。而快退时背压为 0.5 MPa。 由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程 =59 液压缸内径 D 为 D= ,可得

=8.67cm

对 D 圆整,取 D=100mm。由 d=0.707D,经圆整得 d=70mm,计算出液压缸 的有效工作面积 , 。工进时采用调速阀调速。

在确定油缸活塞面积 之后,还必须按最低进绘速度验算油缸尺寸。即应保证油 缸有效工作面积 为: 小稳定要求。 3 计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值 差动时液压缸有杆腔压力大于无杆腔压力, 取两腔间回路及阀上的压力损失为 0.5MPa,则 0.5 MPa
负 载 (N) F 回油腔压 力 p2
0.5

=11.11

。所以活塞面积满足最

工 况

计 算 公 式

流 (





量 )

进油腔压 力 p1

输 入 功 率 (KW) P

快进(差 动)启动 快进恒速 工进 快退加速 8 快退恒速 166.7 421.8 166.7 9944.4 421. 0.6
MPa

—— 0.29

0.63 0.56 1.57 1.08 1.02

MPa MPa

—— 0.16

MPa
0.5

0.0059 — 0.3

MPa 0.0093 MPa MPa
— 0.306

MPa
0.5

三、制定液压回路方案,拟定液压系统图 1、调速回路 由工况图表明,液压系统功率较小,负载为阻力负载且工作中

变化小, 故采用进油节流调速回路。 为防止在钻孔时负载突然消失引起滑台前冲, 回油路设置背压阀。 2 、油源型式 工况图表明,系统在快速进、退阶段为低压、大流量的工况

且持续时间较短,而工进阶段为高压、小流量的工况且持续时间长,两种工况的 最大流量与最小流量之比约达 50 ,从提高系统效率和节能角度,宜选用高低双 泵组合供油。 3、换向与速度换接回路 系统已选定差动回路作快速回路,同时考虑工进、

快退时回油流量较大,为保证换向平稳,故选用三位五通阀、 “Y”型中位机能电 液动换向阀作主换向阀并实现差动连接。采用活动挡块压下电气行程开关,控制 换向阀电磁铁的通断电。 4、压力控制回路 在高压泵出口并联一溢流阀,实现系统的溢流定压;在低

压泵出口并联一外控顺序阀,实现系统高压工作阶段的卸荷。 5、夹紧回路 为了保证工件的夹紧力可靠且能单独调节,在该回路上串接减

压阀和单向阀;为保证工件确已夹紧后工作台液压缸才能动作,在夹紧缸进油口 处装一压力继电器。 6、辅助回路 在液压泵进口处加一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁。

(液压系统图详见附表) 四、液压元件的选择 1、液压泵及其驱动电机计算与选定 ①液压泵的最高工作压力 段, 即 由工况表得液压缸的最高工作压力在工进阶

1.57 MPa。 压力继电器的调整压力应比液压缸最高工作压力大 0.5MPa。

工进时液压缸的输入流量较小,且进油路元件较少,故泵至缸间的进油压力损失 估取为 0.5 MPa。则小流量泵的最高工作压力 为

=1.57+0.5+0.5=2.57 (MPa) 大流量泵仅在快进快退时供油,快退时液压缸的工作压力比快进时大,取油

路压力损失为

MPa,则大流量泵最高工作压力为



+0.4=1.48 MPa(MPa)

2、液压泵的流量计算 =0.3x =K

双泵最小供油流量

按液压缸的最大输入流量

进行估算。取系统泄漏系数 k=1.2,双泵最小供油量为 =1.2*0.3x =0.36 =21.6L/min ,所

溢流阀的最小稳定流量为 3 L/min,工进时的流量为 0.59x 以小流量泵的最小流量为 =K + =3.42(L/min)

大流量泵最小流量 3、确定液压泵的规格



=

=18.18(L/min)

根据泵的容积率为 0.9,可算小流量泵和大流量泵 -25/4

的流量参考值分别为 3.8 L/min 和 20.2L/min,对照产品样本可选用 Y 型双联叶片泵,泵的额定压力为

=6.3 MPa,小泵排量为 V1=4mL/r,大泵的排量

为 V2=25mL/r。泵的额定转速为 n=960r/min,满足以上要求。 4、确定液压泵的驱动功率 液压泵在快退时功率最大,取液压缸进油路上压

力损失为 0.5 MPa,则液压泵输出压力为 1.52 MPa.已知液压泵的总效率为 0.8, 液压泵流量 44.2 L/min。 ,则液压泵驱动快退时的功率 p 为 P= / =1.52x x44.2x /(60x0.8)W=1400W

查机械手册得,Y132S-6 三相异步电动机,其额定功率为 3KW,转速为 960r/min。 5、液压缸在各阶段的实际进出流量 快进无杆腔 =[A1( )]/A=[78.5X(3.42+18.18)]/38.5=44 L/min

有杆腔

=

A2/A1=44X40/78.5=22.4 L/min

工进

无杆腔

=0.5 L/min

有杆腔

=

A2/A1=0.5X40/78.5=0.25 L/min

快退

有杆腔

=

A1/A2=21.6X78.5/38.5=44.04 L/min

无杆腔

=

L/min

五、系统油液温升验算 系统在工作中绝大部分时间是处在工作阶段,所以可按工作状态来计算温 升。 设小流量泵工作状态压力为 2.07 MPa,流量为 5.8L/min。经计算其输入功 率为 200W。大流量泵经外控顺序阀卸荷,其工作压力等于阀上的局部压力损失 数值 。阀额定流量为 63 L/min,额定压力损失为 0.3 MPa,大流量泵流量为 =0.12 x Pa。

24 L/min。所以

大流量泵的输入功率经计算为 60W。 液压缸的最小有效功率 =FV=8950x0.045/60=6.7W

系统单位时间内的发热量为 H=200+60-6.7=253.3W 当油箱的高宽长比例在 1:1:1 到 1:2:3 范围内,且油面高度为油箱高度 的 80%时,油箱散热面积近似为 A=6.66 油箱的容积为 V=aqp=21.6x6=130L 油箱的有效容积为 0.104 t= =11.5 ,散热系数 K 为 15W/( ) ,由式得

即在温升许可范围内。


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