专用铣床液压系统设计3

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1、一台专用铣床的铣头驱动电机的功率 N= 7.5KW ，铣刀直径D=120mm，转速n=350rpm,工作台重量Gl=4000N,工件及夹具重量G2=1500N, 工作台行程L=400mm,（快进300mm,工进100mm）快进速度为4.5m/min,工金速 度为601000mm/min,其往复运动和加速（减速）时间t=0.05s,工作台用平导 轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计其液压控制系统。二负载工况分析1. 工作负载,_ 1000 P _1000 Pwv兀 Dn60 x100060 x 10 6 P兀Dn60 x 7.5 x 10 6兀 x 350 x 120N 二

2、3410.46 N2. 摩擦阻力F 二 f (G1 + G2)二 0.2 x (4000 +1500) N = 1100Nfj jF = f (G1 + G2)二 0.1 x (4000 +1500) N 二 550Nfd d3. 惯性负荷Q + G 2、v=( )=gt4000 +1500、(8)x站60 N = 840-98N查液压缸的机械效率cm二0.9，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况,如下表表1所示：表 1 液压缸各阶段的负载情况工况负载计算公式液压缸负载F / N液压缸推力/N启F F11001222.22动f加F F + Ffdg1390.981545.53速快F F5506

3、11.11进fd工F F + Ffdw3960.464400.51进快F F550611.11退fd三绘制负载图和速度图根据工况负载和以知速度V1和笃及行程S,可绘制负载图和速度图，如下图（图1、图2）所示：Jk4400. 51Atil liS/mmSk.1 MU20030Q4Q0-611 11 -1 Z22.-22 -1545.諸图1（负载图）IJ图2 (速度图)四初步确定液压缸的参数1初选液压缸的工作压力。查各类液压设备常用工作压力初选,p = 30 x 105 Pai2 计算液压缸尺寸。选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为A1二2A2 ；回油路上有背压 阀或调压阀，取背压2一810

4、 Pa ；回油管路压力损失Ap二5 x 105 Pa。人 F4400.51“ 仃A =1=8m 2 = 169.25 x10-5 m 2 = 16.931 p - - p(30 - 8) x1051222按JB218377取标准值D=50mm活塞杆的直径d为：d = 0.7D = 0.7 x50 = 35mm由此求得液压缸的实际有效工作面积兀X 52cm 2 = 19.63cm 2兀兀A =一 (D2 -d2) = 一(52 -3.52)cm2 = 10.012 443液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表2 所示：表 2 液压缸所需的实际流量、压力和功率工况负载F / N回油

5、腔压 力px1C5 / Pa进油腔压 力p x105/Pa输入流量Q / (L/minJ输入功率P / kW计算公式进启动1222.2212.7F + A AP p =21 A - A1 2Q=(AA) v1 2 1P = p - Q1加速1545.53p=p +4p1Ap = 521.27恒速611.11Ap = 511.564.330.08工进4400.51826.51.960.120.086F + v Ap =221A1Q = Av1 2P = p - Q1退启动1222.2212.2F + p Ap 一 2 1 1 A2Q = Av2P = p - Q1快速1545.53Ap = 52

6、5.24恒速611.11Ap = 515.914.50.1194液压缸的工况分析选择调速回路 由图 1 可知，这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低， 工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止铣完 工作时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加被压阀。由于系统选用节 流调速方式，系统必然为开式循环系统。(1) 选择油源形式 从工况图可以清楚看出，在工作循环内，液压缸要求油源 提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。最大流量与 最小流量之比错误!未找到引用源。=0.4/(1.58X10-2)25 :其相应的时间之比 (t +t )/t =(3.3

7、+5.3)/90=0.096。这表明在一个工作循环中的大部分时间都处于1 2 2高压小流量工作。从提高系统效率、节省能量角度看来，选用单定量泵油源显然 是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者流量 突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速 运动，最后确定选用双联叶片泵方案。(2) 选择快速运动和换向回路 本系统已选择液压缸差动连接和双泵供油两种 快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换 向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。由于要实现液压缸差动 连接，所以选用三位五通电液换向阀。(3) 选择速度换

8、接回路 由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大(v /v =4.5/0.145),为减少速度换接时的液压冲击，选用行程阀控制的换接回12路。(4) 选择调压和卸荷回路 在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都 已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定， 无需另调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过夜空顺序阀卸荷，高 压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需要再设卸荷回路。图3整理后的液压系统原理图将上面选出的液压基本回路组合在一起，并修改和完善，就可得到完整的液 压系统工作原理，如图3所示。在图3中，为了解决滑台工进时进、回油路串通

9、使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀6。为了避免机床停止工作时回路中 的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个 单向阀13。图中增设了一个压力继电器14。当滑台碰上死挡块后，系统压力升 高，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向。（四）计算和选择液压件1.确定液压泵的规格和电动机功率（1）计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表7可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为P=3.86MPa,如在调速阀进口节流阀调速回路中，1选取进油路上的总压力损失刀p=0.6 MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要求 压差 p=0.5MPa,则小流量泵

10、的最高压力估算为e错误！未找到引用源。全P+刀+错误！未找到引用源。=3.86+0.6+0.5=4.96 MPa大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7可见，快退时液压缸的工 作压力为，比快进时大，考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失 比前者小，现取进油路上的总压力损失，则大流量泵的最高工作压力估算为（2）计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最大流量为0.3，若取回油泄漏系数，则 两个泵的总流量为错误!未找到引用源。邛错误!未找到引用源。=1.1X0.4X错误!未找到引用源。=0.44X错误!未找到引用源。=26.4L/min考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min,

11、工进时流量为1.58X错误!未找到 引用源。_D_Dd,则小流量泵的流量最少应为3.96L/min。(3) 确定液压泵的规格和电动机功率 根据以上压力和流量数值查阅产品样本,并考虑液压泵存在容积损失,最后 确定选取 PV2R12-6/33 型双联叶片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分别为 6Ml/r和33mL/r,当液压泵的转速时，其理论流量分别为5.6L/min和31L/mL/r, 若取液压泵容积效率错误!未找到引用源。 D_Dd_=(6X940X0.9/1000+33X940X0.9/1000)L/min =(5.1+27.9) L/min=33 L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，若

12、取液压缸总效率，这时液压泵的驱动 电动机功率为P三错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。KW=1.19KW 根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y100L-6型电动机，其额定功率 为1.5KW，额定转速为940r/min。五拟定液压系统图1选择液压基本回路从工况图可知：该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供 油源，如图a所示。铳床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承 受负切削的能力，如图b所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快 退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图c所示。 根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路

13、，其特点是结构简单。 选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式。为了实现工作台快退选用具单向阀的调速阀，图4为所设计的液压系统图。六选择液压元件1确定液压泵的容量及电动机功率(1)液压泵的工作压力和流量计算。进油路的压力损失取 = 3X105Pa，回路泄露系数取K = 1.1，则液压泵的最高 工作压力和流量为：p = pAp = (26.5 + 3)x105Pa = 29.5x105PaB 1Q = KQ = 1.1x 4.5 L /min = 5 L /minBmax根据上述计算数据查泵的产品目录，选用YB-6型定量叶片泵。(2)确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率n=0.75，则电动机功率为：(15.91+ 3)x 105 x xlO-360 kW = 0.25kW103 x 0.752控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件规格，如表3所示。格表 3 各元件的规格序号元件名称最大通流量/（L/min）型号规格1定量叶片泵6Y B -66 x 632溢流阀6Y10B 10 x 633三位四通电磁阀634D10B4单向调速阀6QI10B5二位三通电磁阀623D10B6单向阀6I10B7过滤器6XUB16 x1003确定油管直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为2Q，所以管道流量Q按 12 L /min计算。