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1、实例二 液压专用铣床液压系统设计设计要求：设计一台成型加工的液压专用铣床，要求机床工作台上一次可安装两只工件，并能同时加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夹紧及工作台进给由液压系统完成。机床的工作循环为：手工上料 工件自动夹紧 工作台快进 铣削进给(工进) 工作台快退 夹具松开 手动卸料。参数要求：运动部件总重力G=25000N切削力Fw=18000N快进行程l1=300mm工进行程l2=80mm快进、快退速度v1=v3=5m/min工进速度v2=100600mm/min启动时间t=0.5s夹紧力Fj=30000N行程lj=15mm夹紧时间tj=1s工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=
2、0.2,动摩擦系数fd=0.1，要求工作台能在任意位置上停留一.分析工况及主机工作要求，拟订液压系统方案 1.确定执行元件类型夹紧工件，由液压缸完成。因要求同时安装、加工两只工件，故设置两个并联的、缸筒固定的单活塞杆液压缸。其动作为：工作台要完成单向进给运动，先采用固定的单活塞杆液压缸。其动作为：2.确定执行元件的负载、速度变化范围(1)夹紧缸惯性力和摩擦力可以忽略不计，夹紧力F=300000N。 (2)工作缸工作负载Fw=18000N 运动部件惯性负载导轨静摩擦阻力Ffs=fsG=0.225000N=5000N 导轨动摩擦阻力Ffd=fdG=0.125000N=2500N根据已知条件计算出执
3、行元件各工作阶段的负载及速度要求，列入下表：表2工作循环各阶段的负载及速度要求工作循环外负载速度要求夹紧3000Nv=l/t=0.015m/s工作台启动Fa+Ffs=5425.2N加速v/t=1.6m/s2工作台快进Ffd=2500N v=5m/min工作台工进Fw+Ffd=20500Nv=0.10.6m/min工作台快退Ffd=2500Nv=5m/min二.参数设计 1.初定系统压力根据机器类型和负载大小，参考，初定系统压力p1=3MPa。2.计算液压缸的主要尺寸(1)夹紧缸按工作要求，夹紧力由两并联的液压缸提供，则根据国标，取夹紧缸内径D=80mm，活塞杆直径d=0.6D=50mm。(2)
4、工作缸由表2可知,工作缸的最大负载F=20500N,取液压缸的回油背压p2=0.5MPa,机械效率cm=0.95,则根据国标，取工作缸内径D=100mm，活塞杆直径d按杆径比d/D=0.7得d=70mm。3.计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量和功率根据液压缸的负载和速度要求以及液压缸的有效作用面积，可以算出液压缸工作过程中各阶段的压力、流量和功率。在计算过程中,工进时因回油节流调速,背压取pb=0.8MPa,快退时背压取pb=0.5MPa，液压缸回油口到进油口之间的压力损失取p=0.5MPa,见表3。表3 液压缸所需的实际流量、压力和功率工作循环负载F(N)进油压力pj(Pa)回油压力pm
5、(Pa) 所需流量q(L/min) 输入功率P(kW) 夹紧30000pj=F/2A夹1=29.861050q=2A夹1L/t=90.448工作台差动快进2500pj=(F+pA2)/(A1A2)=11.6810516.68105q=(A1A2)v1=19.20.374工进20500pj=(F+pbA2)/A1 =30.191058105q=A1v2=4.710.237快退2500pj=(F+pbA2)/A2=16.061055105q=A2v3=200.535三.拟订液压系统方案1.确定油源及调速方式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
6、值负载，故采用回油路调速阀节流调速方式。2.选择换向回路及速度换接方式为实现工件夹紧后工作台自动启动，采用夹紧回路上的压力继电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换向。要求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。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，且液压缸活塞杆直径d0.7D。快进和工进的速度换接用二位三通电磁阀来实现。3.选择夹紧回路用二位四通电磁阀来控制夹紧换向动作。为了避免工作时因突然失电而工件被松开，此处应采用失电夹紧方式，以增加安全可靠性。为了能够调节夹紧力的大小，保持夹紧力的稳定且不受主油路压力的影响，该回路上应该装上减压阀
7、和单向阀。考虑到泵的供油量会超过夹紧速度的需要，故在回路中需串接一个固定节流器(装在换向阀的P口)。最后，将所选择的回路组合起来，即组成图1所示的液压系统原理图。电磁铁动作顺序表见表4。表4液压专用铣床电磁铁动作顺序表1Y2Y3Y4Y1K夹紧工件 +工作缸快进+工作缸工进+工作缸快退+松开工件+-图1专用铣床液压系统原理图1-双联叶片泵；2、4、8-换向阀；3-单向调速阀；5-减压阀；6、11-单向阀；7-节流器；9-压力继电器；10-溢流阀；12-外控顺序阀；13-过滤器；14-压力表开关 想一想：为什么油源选择双泵供油？ 因为工进和快退的过程中，所需流量差别较大。若按较大流量选择单泵，则在
8、工进时流量损失过大不可取。选用变量泵成本较高。因此综合考虑选取双泵。四.选择元件 1.选择液压泵泵的最大工作压力 pp=p1+p式中 p1液压缸最高工作压力，此处为3.019MPa； p液压缸进油路压力损失。因系统较简单，取p=0.5MPa。则 pp=p1+p=(3.019+0.5)MPa=3.519MPa 为使泵有一定压力储备，取泵的额定压力ps1.25pp4.4MPa。泵的最大流量 qpmax=K(q)max式中： (q)max同时动作的执行元件所需流量之和的最大值。这里夹紧缸和工作缸不同时动作，故取(p)max为工作缸所需最大流量20（L/min）。K泄露系数，取K=1.2。则 qmax
9、=K(p)max=1.220（L/min）=24（L/min）。表3 液压缸所需的实际流量、压力和功率工作循环负载F(N)进油压力pj(Pa)回油压力pm(Pa) 所需流量q(L/min)输入功率P(kW) 夹紧30000pj=F/2A夹1=29.861050q=2A夹1L/t=90.448工作台差动快进2500pj=(FpA2)/(A1A2)=11.6810516.68105q=(A1A2)v1=19.20.374工进20500pj=(FpbA2)/A1 =30.191058105q=A1v2=4.710.237快退2500pj=(FpbA2)/A2=16.061055105q=A2v3=2
10、00.535由表3可知，工进时所需流量最小是4.71L/min，设溢流阀最小溢流量为2.5L/min，则需泵的最小供油量qmin=K(q+q溢）=1.2(4.71+2.5)L/min=8.652L/min。比较工作缸工进和快进、快退工况可看出，液压系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。显然，采用单个定量泵供油，功率损失大，系统效率低。故选用双泵供油形式比较合理。这样，小泵流量可按qp18.652L/min选择，大泵流量按 qp2qmax-q1=15.35L/min选择。根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YB10/16型双联叶片泵。该泵的额定压力ps=6.3MPa，额定转
11、速ns=960r/min。2.选择液压泵的驱动电机系统为双泵供油系统，其中小泵的流量qp1=1010-3/60m3/s=0.16710-3m3/s，大泵的流量qp2=1610-3/60m3/s=0.26710-3m3/s。工作缸差动快进、快退时两个泵同时向系统供油，工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需要的电机功率P。(1)差动快进时，大泵的出口压力油经单向阀11后与小泵汇合，然后经三位四通阀2进入工作缸大腔，工作缸大腔的压力p1=11.68105Pa。查阀产品样本可知，小泵的出口到工作缸大腔之间的压力损失p1=2105Pa，大泵出口到小泵出口的压力失p2=1.5105Pa
12、。于是由计算可得小泵出口压力为pp1=13.68105Pa(小泵的总效率1=0.5)，大泵出口压力pp2=15.18105Pa(大泵的总效率2=0.5)。故电机功率为 P1=pp1q1/1+pp2q2/2 =(13.681050.16710-3/0.5+15.181050.26710-3/0.5)W=1267.5W(2)工进时，小泵的出口压力pp1=p1+p1=32.19105Pa，大泵卸载，卸载压力取pp2=2105Pa(小泵的总效率1=0.5，大泵的总效率2=0.3)。故电机功率为 P2=pp1q1/1+pp2q2/2 =(32.191050.16710-3/0.5+21050.26710
13、-3/0.3)W=1253.15W(3)快退时，大、小泵出口油液要往二位三通阀4进入工作缸的小腔，即从泵的出口到小腔之间的压力损失p=5.5105Pa，于是小泵出口压力pp1=21.56105Pa(小泵的总效率1=0.5)，大泵出口压力pp2=23.06105Pa(大泵的总效率2=0.5)。故电机功率为 P3=pp1q1/1+pp2q2/2 =(21.561050.16710-3/0.5+23.061050.26710-3/0.5)W=1951.5W综合比较，快退时所需功率最大。据此查产品样本选用Y112M-6型异步电机。电机功率为2.2KW，额定转速为940r/min。3.选择液压阀 根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量
