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1、目 录1 前言12 锯床的基本组成23 设计要求及给定参数24 负载分析33.1 锯架举升液压缸33.1.1 负载分析33.1.2 速度分析43.2 送料液压缸43.2.1 负载分析43.2.2 速度分析43.3 夹紧液压缸53.3.1 负载分析54 确定各液压缸的主要参数54.1 计算各液压缸的结构参数54.1.1 锯架液压缸54.1.2 前夹紧缸54.1.3 后夹紧缸64.1.4 送料缸64.2.1 计算锯架液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值64.2.2 计算夹紧液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值74.2.3 计算送料液压缸在工作循环个阶段的压力、流量和功率值75 液压系统
2、及其工作原理85.1 主机功能结构85.2 拟采用液压系统及其工作原理95.2.1 确定供油方式95.2.2 调速方式的选择95.2.3 速度换接方式的选择95.2.4 夹紧回路的选择96 液压元件的选择116.1 液压泵及驱动电动机功率的确定116.1.1 液压泵的工作压力116.1.2 液压泵流量计算116.1.3 确定液压泵规格126.1.4 确定液压泵驱动功率126.2 液压控制阀和液压辅件的选择126.2.1 压力控制阀126.2.2 流量控制阀136.3 油箱的有效容积146.4 油管内径计算147 液压系统性能验算147.1 验算回路中的压力损失147.1.1 验算回路中的压力损
3、失157.1.2 局部压力损失157.2 液压系统发热温升计算167.2.1 计算发热功率167.2.2 计算散热功率177.2.3 冷却器所需冷却面积的计算188 总结18参考文献19致谢20自动锯床液压系统设计摘 要：首先明确全自动金属锯床对液压系统的要求，然后通过给定的技术参数表里的液压系统设计参数，确定液压执行元件的载荷力、系统工作压力以及液压缸的主要结构尺寸，制定系统方案，拟定液压系统图，然后进行液压元件的选择，最后对系统性能进行验算。在具体的结构设计中，主要是针对系统中涉及到的阀类元件的设计，油路板的设计等。关键词：全自动金属锯床；液压系统；液压元件；液压系统图 The Desig
4、n of Hydraulic Pressure System For The Automatic Sawing MachineAbstract: First, clear about the request of the Automatic metal band sawing machinefor hydraulic system, and then through the given technical parameters and design parameters of the hydraulic system, to determine the hydraulic actuator l
5、oading system working pressure of hydraulic cylinder, and the main structure dimensions, make systematic plan, develop hydraulic system diagram, and then the choice of hydraulic components, final,conduct system performance calculation. In the specific design of the structure, is mainly directed agai
6、nst the system relates to the valve element design, circuit board design and so on.Key words:Automatic metal band sawing machine; Hydraulic system; Hydraulic components; Hydraulic system diagram1 前言传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。金属带锯床作为机械加工制造的第一道工序所需设备，其加工精度和自动化程度直接关系到后续工序的效率和质量1。随着现代制造工业朝着高效、高精度和经济性的方向发展
7、，锯切作为金切加工的起点，已成为零件加工过程中重要的组成环节2。锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率。全自动金属锯床是专为高产量连续切割而设计的结构新颖、功能完备的中型锯切加工设备，具有结构紧凑、造型美观、加工精度高、工作可靠、噪声低、操作简便、节材和节能效果显著等特点，主要适用于切割普通碳钢、高速工具钢、轴承钢、低合金钢、不锈钢、铝材、铜材等各种棒材和管材。可满足任何大量生产切断加工的需要，因此锯床特别是自动化锯床已广泛地应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航天航空等国民经济各个领域1,2.3。2 锯床的基本组成全自动金属带锯床由九个部分组成，其结构特点分述如下2：1 全自动
8、金属带锯床的床身、立柱：床身为箱形焊接结构为整个机床的基座，并用作液压油箱及冷却液池。立柱由一圆一方双立柱组成，圆立柱座位锯架运动导轨用以支撑锯架，并保证精确的导向，用以实现进给运动，方立柱起辅助作用从而保证进行正常的切削。2 锯架及据带传动部分：它由锯架及主传动、据带张紧机构组成，锯架为焊接结构，主传动采用减速机减速，由电机驱动，通过皮带轮变速，实现五种切削速度；据带张紧采用丝带及滑座使锯轮移动来实现锯带张紧。3 全自动金属带锯床工件夹紧装置：工件采用液压夹紧，由电磁阀操纵通过夹紧采用丝杆及滑座使锯座，使切削正常进行。4 导向部分：用以保证锯带运行的稳定与准确，从而提高切削精度它由导向壁导向
9、头，导向滚子及导向块组成。锯带采用双重滚子导向，即固定在锯架上的与装在导向头上的两组导向滚子组成，以减小导向臂的负荷，确保导向精度。5 机床液压系统：有装于床身一侧的液压站组成，通过电磁阀控制，用以实现机床的工作进给、工作夹紧。6 机床电气系统：有安装在机床前方一侧的操纵台组成，用以按一定的工作程序控制各部件的运动，实现正常的切削工作循环，并保证各运动部件之间的动作连锁协调地，实现安全生产。 3 设计要求及给定参数现欲设计制造一台全自动金属锯床用于高速工具钢、轴承钢、低合金钢、不锈钢、铝材、铜材等各种棒料和管材的锯切加工。该机床的主机由床身、锯架、锯刀、夹紧虎钳等组成。工作时，要加工的工件由送
10、料缸和夹紧虎钳的相互配合运送到待加工位置并由相应的夹具夹紧在夹紧虎钳上，锯架带动锯头6下降至工件待加工部位，锯头与样件紧密接触，通过与带传动同步转动的锯带形成的锯切的直线主运动（切削）加工工件。夹紧虎钳、锯架、送料均由液压驱动。根据表1的设计要求和给定参数设计其电液位置伺服系统。工作时，前虎钳由两对液压缸驱动，用于夹紧锯切材料，后虎钳由一对液压缸驱动，用于夹紧锯切材料，并在送料液压缸的作用下完成送料工作，一只液压缸用于驱动锯头的上升和下降，一只液压缸用于驱动送料装置完成锯切材料的输送工作，供下一次锯切。锯头的主运动为直线运动，则由2.2kw的电机驱动主动轮转动，用锯带带动从动轮同步转动，形成锯
11、切的直线运动，相互配合完成锯头的上升、下降、快进、工进以及锯切材料的送料等工作。表1 设计要求和给定参数Table 1 Design requirements and certain parameters项目符号参数单位锯 架质量Mt1000Kg最大摩擦力Ff200N最大行程Smax0.8m工进行程快进行程工进速度 S工S快v0.50.20.002mmm/s最大速度Vmax8x10-2m/s最大加速度amax1m /s2供油压力Ps4MPa送料切削负载力FL3850N送料运动速度v0.02m /s送料等效质量m20Kg最大行程ymax0.11m起动换向时间夹紧力TF0.28000SN能源压力P
12、2MPa4 负载分析 此全自动金属锯床液压系统包括4个液压缸，四个液压缸分别为架举升液压缸、送料液压缸、锯前夹紧缸和后夹紧缸。现分别逐个对四个液压缸进行分析与计算。3.1 锯架举升液压缸3.1.1 负载分析工作负载Fw=13850N，重力负载FG =9800，按起动换向时间和运动部件重量计算得到惯性负载Fa = 1000N，摩擦力负载Ff=200N。取液压缸机械效率为nm=0.9，则液压缸工作阶段的负载值见表2。表2 液压缸工作阶段的负载Tab. 2 The work stage load of hydraulic cylinder 工作循环计算公式负载f/N启动加速F=(Ff+Fa)/nm1
13、333快进F=Ff/nm222工进F=(Ff+Fw)/nm15611快退F=Ff/nm2223.1.2 速度分析根据已知速度和上述分析可绘制出速度循环图和负载循环图4-9。 图1速度和压力循环图Fig.The circulant graph of velocity and pressure3.2 送料液压缸3.2.1 负载分析工作负载Fw=13850N，重力负载FG =0N，按起动换向时间和运动部件重量计算得到惯性负载Fa = 10N，摩擦力负载Ff=40N。取液压缸机械效率为nm=0.9，则液压缸工作阶段的负载值见表3。3.2.2 速度分析根据已知速度和上述分析课绘制出负载循环图和速度循环图
14、（略）表3 送料液压缸的负载Tab. 3 The hydraulic cylinder load of material supply工作循环计算公式负载f/N工进F=(Ff+Fw)/nm154333.3 夹紧液压缸3.3.1 负载分析由全自动金属锯床的设计要求可知，夹紧缸的夹紧力为8000N。4 确定各液压缸的主要参数4.1 计算各液压缸的结构参数4.1.1 锯架液压缸根据锯架液压缸的工作要求选择双作用活塞缸4-10，设液压缸两有效面积为A1和A2，且A1=2A2,即d=0.707D。为防止液压缸发生前冲现象，液压缸回油腔背压P2取0.6MPa，而液压缸快退时背压取0.5MPa。由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程 p1A1=p2A2+F （1 ）可得； A3=F/(p1-0.5p2)=15433/（2*106-0.5*0.6*106）cm2= 90.8cm2液压缸的内径D=107mm，对D进行圆整，取D=110mm，d=0.707D，经圆整得d=78mm。计算出液压缸的
