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1、液压传动课程设计计算说明书设计题目：专用铣床液压系统设计机械 系 机械及自动化专业班级031013班 学号 20030343设计者：夏国庆指导教师：钱雪松（老师）学校：河海大学常州校区2006 年 6 月 30一、设计流程图液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程如图下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。二、设计依据：专用铳床工作台重量G1=3000N,工件及夹具重量G2=1000N,切削力最大为9000N,工作台的快进速度为4。5m/min,工进速度为601000mm/min,行程为L=400mm （工进行程可调），工作台往复加速、减速时间的时间t=0.05s,假定工作台
2、用平导轨，静摩擦系数fj=0.2, 动摩擦系数fd=0.1。设计此专用铳床液压系统。三、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F =9000Ncmax其中 F 表示最大切削力。cmax对于专用铳床铳削时铳刀所承受的主切削力大小（单位N）为：F 二 Pfa（N）cp式中 P 单位切削力（N/mm2）f 一 每转进给量（mm/r）a 一背吃刀量（mm）p下面将进行具体参数的计算：由公式u二fn可得（其中u表示每分钟
3、进给速度，n表示铳ff刀的转速） 由设计依据可知 n=300r/min ?工进速度 u =60一f1000mm/min,故我们取u =300mm/min。ff = ；f = 1mm / rn 300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=2000N /mm2。类别材料牌号单位切削力 P(N / mm2)钢易切钢Y40Mn1700结构钢45200040Cr不锈钢1Cr17Ni92500铸铁灰铸铁HT2001140铸造 合金铸造锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5700铸造铝合金ZALSn7Mg720对于铣削背吃刀量 a ,我们选用硬质合金铣刀,查铣工计算手册可 p得,取
4、a =1.5mm。p根据以上的公式F二Pfa可得：cpF 二 Pfa = 2000xlx 1.5 二 3000(N) cp因为3000F =3185N,所以选取的合适cmax(二) 阻力负载静摩擦力：Ffj二(G1+G2)fj其中Ffj静摩擦力NG1、G2工作台及工件的重量Nfj静摩擦系数由设计依据可得：Ffj= (G1+G2) fj=(4000+1800)X0.2=1160N动摩擦力 Ffd= (G1+G2) fd其中Ffd动摩擦力N fd动摩擦系数同理可得：Ffd二(G1+G2) fd=(4000+1800)X0.1=580N三） 惯性负载机床工作部件的总质量 m=（G1+G2） /g=5
5、800/9.81=592kg惯性力 Fm=m a=592x 5= 493 N其中：a执行元件加速度60 x 0.1m/s2a =tut执行元件末速度m/s?uO执行元件初速度m/s?t执行元件加速时间s因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：工况油缸负载（N）负载值（N）启动F=Ffj1160加速F=Ffd+Fm1073快进F=Ffd580工进F=Ffd+Fc3580快退F=Ffd580按上表的数值绘制负载如图所示。对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如下：图2铳床液压缸速度四、初步确定油缸参数，绘制工况图1、初选油缸的工作压力、由上可以知道，铳床的最大负载
6、F=3580N,根据下表可得:表 按负载选择液压执行元件的工作压力载荷/ (kN)5010203050工作压力=5(Mpa)127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-0.7Do 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。考虑到铳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=0.5Mpao2、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
7、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：1065.5 xl0-6 m 2F 3580A 2 耳(p 甲 一 p )0.96(2 x 2 一 0.5) x106m 1 2；4 x 2131x10-6314A 申 A 2 A 2131 x 10-6 m 2 122 0.052md 0.707D 0.707 x 0.052m 0.037m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A1晋-28.26 x10-4 m 2,兀(D2 d2)A 2415.7 x 1
8、0-4 m 23、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m3/minQ 工进二 A1 U 工进二 28.26 x 10-4 x0.3 0.0008m3/minA1：工进时油压作用的面积m 2 U 工进工进时油缸的速度 mm/min、快进时油缸需要的流量Q快进m3 /min差动连接时:Q快进=(A1-A2) U快进=(28.26-15.7)x10-4x50.0063m3/minA1、A2分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积m?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 , m3 / minQ快退二A2 U快退=15.7x10-4x50
9、.0078m3/minU 快退油缸退回时的速度, mm/min(4) 、工进时油缸的压力p 二(F /n + p A )/A 二 1.60 MPa1 m 2 2 1P2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p二(f / n+ pA ) /( A-A )二 0.96 MPa启动m212p二(F / n+ pA )K A-A)=1.26 MPa加速m2 12p二(f / n+ pA )/ ( A-A)二 0.86 MPa快速m2 12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。邛表示管路中压力损失大小，这里我们取
10、值为0.3Mpa。(6) 、快退时油缸压力P =(F/n + PA )/A 二0.77MPa启动m 2 12P =(F/n + PA )/A 二 1.61MPa加速m 2 1 2P =(F/n + PA )/A 二 1.28MPa快退m 2 1 2F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 2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负回油腔压力P / MPa2进油腔压力P / MPa1输入流量i q/m3 / min输入功率P/kW载F/N快启11600.96进动0
11、（差加107P +APi1.26动）速3快5800.860.00630.0进9工进8580.51.600.00080.0021启11600.77快动0退加1070.51.61速3快退5801.280.00780.166由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示：a.CC78功率 压力 流量图3液压缸工况五、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
12、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。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0型机 能的三位四通阀，如下图所示：1Y2Y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：3表 3 液压专用铣床电磁1Y2Y3Y4Y5YYJ铁动作顺序表工作缸快进+工作缸工进+-1+工作缸快退+图 4 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-
