专用平面磨床工作台往复运动的液压系统设计

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1、专用平面磨床工作台往复运动的液压系统设计广西科技大学课程设计（说明书）液压课程设计学生姓名。学院名称。班级。指导教师。2013 年 01 月 18 日摘要主要阐述了平面磨床工作台液压系统，液压技术是机械设备中发展最快的技术之一。 随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到广泛应用。液压技术己成为主机设备中 最关键的部分之一。本平面磨床工作台液压系统设计，出了满足在性能方面规定要求外，还必须符合体积 小，重量轻，工作可靠，使用和维修方便等一些公认的普通设计原则。液压系统的设计主 要是根据已知条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵以及其他元件的设 计。完成整个设计过程需要进行一系列工作

2、。设计者首先应以树立正确的设计思路，努力 掌握先进的科学技术知识和科学辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习不断发展和创新，才能建好地完成机械设计任务。关键词：磨床液压缸液压泵目录1课题题目课程设计课题内容1.1.1 设计的目的专用平面磨床液压系统的设计是为了使得工作台的往复运动采用液压运动，平面磨床 为精加工磨床，磨削力及变化量不大，工作台往复运动速度高，调速范围广，要求换向灵 敏迅速，冲击小，所以采用液压传动能够达到这些效果，液压传动主要是为了操纵平面磨 床的往复运动，所以是液压系统的主体回路，其中主要

3、有工作台油路的控制，和工作台速 度的控制，工作台制动，换向和停留以及工作台手动与自动控制互锁。专用平面磨床工作 台液压系统设计能够提高运动的效率和精确度，并且能够对调速，运动平稳性，换向精 度，换向频率都有较好的控制，所以对液压系统也有较高的要求。小型平面磨床工作台的液压传动系统，其采用液压系统和双出杆液压缸组成了液压传 动系统，取代原机床手动传动系统。工作台的来回纵向运动由安装在拖板上的液压缸的液 压杆来回运动而牵引着工作台来回运动。其运动行程和方向转换则由安装在工作台上的行 程挡块和安装在拖板上的磨床专用液压阀所决定。本发明解决了手动平面磨床以纯人工手 动操作的这一系列的动作，大大提高生产

4、效率，降低劳动强度，而且重量轻、体积小、运 动惯性小、反应速度快1.1.2 设计的要求1. 设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果 可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样， 在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单 独考虑简单、经济；2. 独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能抄袭；3. 在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考。不能直接向老师索取答案。4. 液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度

5、液压设备的液压传动装置设计。 设计内容及步骤1.2.1 设计的内容及步骤（一）设计内容1. 液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图；2. 进行方案设计和拟定液压系统原理图；3. 计算和选择液压元件；4. 验算液压系统性能；5. 绘制正式工作图，编制设计计算说明书。（二）设计步骤 以一般常规设计为例，课程设计可分为以下几个阶段进行。1. 明确设计要求阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；分析设计题目，了解原始数据和工作 条件。参阅与本课题相关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。2. 进行工况分析做速度-位移曲线，以便找出最大速度点；做负载-位移曲线，以便找出最大负载点。确定液压缸尺寸确定液

6、压缸尺寸前应参照教材选择液压缸的类型，根据设备的速度要求确定 d/D 的比 值、选取液压缸的工作压力，然后计算活塞的有效面积，经计算确定的液压缸和活塞杆直 径必须按照直径标准系列进行圆整。计算时应注意考虑液压缸的背压力，背压力可参考下 表选取。系统类型背压力（MPa）回路上有节流阀的调速系统回路上有背压阀或调速阀的进给系统采用辅助泵补油的闭式回路（拉床、龙门刨等）1绘制液压缸工况图液压缸工况图包括压力循环图（p-s）、流量循环图（q-s）和功率循环图（P-s）绘制目的是为了方便地找出最大压力点、最大流量点和最大功率点。3. 进行方案设计和拟定液压系统原理图方案设计包括供油方式、调速回路、速度转

7、接控制方式、系统安全可靠性（平衡、锁 紧）及节约能量等性能的方案比较，根据工况分析选择出合理的基本回路，并将这些回路 组合成液压系统，初步拟定液压系统原理图。选择液压基本回路，最主要的就是确定调速回路。应考虑回路的调速范围、低速稳定 性、效率等问题，同时尽量做到结构简单、成本低。2 正文设计要求及设计参数2.1.1 设计要求设计专用磨床工作台往复运动的液压系统2.1.2 设计参数工作台速度最大12m/min,最小为min,最大切削力为800N,工作台及工件重量 G=20000N,启动时间t二，液压缸总回程为700毫米，导轨面的摩擦系数f二，节 流阀装载在液压缸的回油路上，回油背压。1. 负载与

8、运动分析2. 运动分析：根据已知条件，运动部件的工作循环为快进-工进-快退-停止。工作循环 图如下所示：图 1 工作循环图2.2.1 负载分析，(假设工作台动摩擦系数 f=工作载荷 Ft=800N,工作台最大速度 V=12m/min=s工作台最小速度 V=min=s惯性负载：F1=ma=(20000/10) X =4000NF2=ma=(20000/10) X=166N阻力负载：Fs=X20000=4000NFd=X20000=4000N 假设液压缸的机械效率耳=0.91得出液压缸在各工作阶段的负载和推cm力，如表 1 所示表1液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力 F

9、 = F n /N启动F=Fs40004396加速F二Fd+Fl80008791快进F=Fd40004396工进F=Fd+Ft48005275快退F=Fd400043962.2.2 负载图和速度图的绘制速度循环图 V-1 液压缸的主要参数的确定由教材表 9-2 可知初定 Pb=2pa2.3.1 液压缸的选定(1) 确定液压缸的几何尺寸鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，这里的液压缸可以选 用单杆式的，并在快进是做差动连接。这种情况下液压缸无杆 腔 A1 应为有杆腔工作面积 A2 的 2 倍，即塞杆直径 d 与缸筒直 径D呈d=的关系。在磨床加工时，液压缸回油路上必须有背压P2,以防止工件被 加

10、工完时磨床突然前冲。根据题目要求，取P2二。快进时液压 缸虽做差动连接，但由于油管中有压降 p 存在，有杆腔的压力 必须大于无杆腔，估算的时候取P二。快退时回油腔中是有背 压的，这时的 P2=。有表1可知最大负载为加速阶段时F=8791N，有加速时的负载 计算液压缸的面积A2=F/ (2p1-p2) =8791/ (2X2XX106)所以 A1=2*A2=xl-3m2，D二J4A1/n=,d二二当按照GB-T2348-1993将这些直径圆整成就近标准值时得到：D=80mm,d=63mm,由此求得液压缸两腔实际有效面积为：A1 =nD2/4=x 10-3m2,A2=n(D2-d2)/4= x 1

11、0-3m2,因为A1=1cm2故满足最低速要求。2.3.2 液压缸各阶段的压力，流量和功率计算系统所需压力1)系统快进前启动时，所需压力为P1 = (F+A2AP)/(A1-A2) = (4396+x 10-3xx 106)/ 系统快进加速时，所需压 力为P1= (F+A2P)/(A1-A2) = (8791 + x 10-3xx 106)/,3) 系统快进恒速时所需压力为P1= (F+A2M)/(A1-A2) = (4396+x 10-3xx 106)/,4) 系统工进时，所需压力为P1=(F+P2A2)/A1=(5275+xx103)/x10-3=5) 系统快退时，所需压力为P1=(F+P

12、2A1)/A2=(4396+xx103)/x10-3=，(3) 计算液压缸所需的流量1) 快进过程中所需的流量q=(Al-A2)Vl=)工进过程中所需的流量q=A1V2=x 10-3xx 103-13)快退过程中所需的流量q=AlV3=x 10-3x12x103= (4)计算系统所需功率1) 快进恒速时，所需功率为P=plq=x 60=2) 工进时，所需的功率为P=p1q=x 60=3) 快退时，所需功率为P=p1q=x 60=2液压缸的工况图工况推力回油腔压力F/N P2/Mpa进油腔压输入流量q/ 力 Pl/Mpa输入功计算式 率 P/KW快进（差动）起 43960动P1=(F+A2P)/

13、(A1-A2)q=(A1-A2)V1p=p1q加 8791P2=P1+P3速恒 4396速工进285275快退4396P1=(F+P2A2)/A1q=A1V2P=P1qP1=(F+P2A1)/A2q=A2V2P=P1q确定液压泵流量3造型及计算书液压系统图拟定一）液压回路的选择首先要选择调速回路，由上图中的一些曲线可知，这台专用磨床工作台往复运动液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流调速形式，为了解决进口节流调 速回路在工件磨完时突然前冲的现象，回路上要设置背压 阀。1) 油源形式及压力控制从上图计算可知，最大流量和最小流量的比值为15,而快进快退时间t1和工进所需时

14、间t2。从提高系统效率和节省能量的角度上看，采用单个定量 泵作为油源时可行的。2) 换向回路，快退运动回路及换接方式系统中使用节流调速回路后，不管使用什么油源形式液压缸两腔，都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要做差动连接，所以他的换向回路，快速运动回路 以及换接方式应该采用以下所示的形式 调速回路有计算表格可知，当工作台快进时，输入液压 缸的流量为，当工作台工作在工进阶段时，输入液压 缸的流量为，当工作台在快退阶段时，输入液压缸的 流量为，为满足不同的流量，必须要调速回路，调速 回路选用单向调速阀调速4 冷却回路由于磨床工作时，液压系统工作负载加大，油温

15、不 断身高，需对油温进行冷却处理。选用冷却器组成 冷却回路来冷却液压油3) 测量回路为使用户更直观的了解系统的使用情况，安装压力 表，实时显示系统状态。(二)液压回路综合 将上面的各种回路组合画在一起，就得到下图所示的液压系 统原理图。液压元件的选择3.2.1 确定液压泵的规格和电动机的功率液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为,根据书上取进 油路上压力损失为p=，则泵的最大工作压力为pl=+=泵应该向液压缸提供最大流量为-1，若回路中的泄露按照液压缸输入量的10%估计，则泵的总流量为x =,。由 于溢流阀的最小稳定溢流量为，而快退时输入液压缸 的流量为，所以流量泵的流量规格最小为，。若取泵的 总效率为，则驱动液压泵的的功率为：P=pq/n=(60*=.根据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵