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1、半自动液压专用铣床液压系统半自动专用铣床液压系统目 录中文摘要IAbstractII1 引 言- 1 -1.1设计目的及要求- 2 -1.2 设计的内容及步骤- 2 -1.3 设计任务- 3 -2.负载与工况分析- 5 -2.1分析工况及设计要求- 5 -2.2工作负载- 5 -2.3摩擦负载- 5 -2.4 惯性负载- 6 -2.5运动时间- 6 -3.确定液压系统的主要参数- 8 -3.1初选液压缸工作压力- 8 -3.2计算液压缸的主要尺寸- 8 -4.拟定液压系统原理图- 11 -4.1选择基本回路- 11 -4.1.1选择调速回路- 11 -4.1.2选择油源方式- 11 -4.1.
2、3选择快速运动和换向回路- 11 -4.1.4选择速度换向回路- 12 -4.1.5选择调压和卸荷回路- 12 -4.2组成液压系统- 12 -5计算和选择液压件- 14 -5.1确定液压泵的规格和电动机功率- 14 -5.1.1计算液压泵的最大工作压力- 14 -5.1.2计算液压泵的流量- 14 -5.1.3确定液压泵的规格及电动机功率- 14 -5.2确定其他元件及辅件- 15 -5.2.1确定阀类元件及辅件- 15 -5.2.2确定油管- 15 -6.验算液压系统性能- 18 -6.1验算系统压力损失- 18 -6.2验算系统发热与温升- 20 -结论- 22 -致谢- 23 -参考文
3、献- 24 -1 引 言1.1 设计目的及要求 设计的目的 随着制造业的发展，数控机床的应用越来越广泛，相关数控机床控制技术方面文章本也很多，但对传统控制的了解论述不是很多。在该设计过程中，学生可以通过掌握的数控机床机械本体、液压等知识设计专用铣床液压系统，为学生走向“机电液类”的工作岗位做好铺垫。1.掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组成满足基本性能要求的液压系统； 3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计
4、资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。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
5、程度液压设备的液压传动装置设计。1.2 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压缸尺寸前应参照教材选择
6、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0.20.5回路上有背压阀或调速阀的进给系统0.51.5采用辅助泵补油的闭式回路（拉床、龙门刨等）11.5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、
7、速度转接控制方式、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。4.计算和选择液压组件计算液压泵的工作压力计算液压泵的流量选择液压泵的规格计算功率，选择原动机选择控制阀选择液压辅助元件5.验算液压系统性能验算液压系统的效率验算液压系统的温升6.设计总结与答辩完成答辩前的准备工作。参加答辩。 1.3 设计任务设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床，工作循环：手工上料自
8、动夹紧工作台快进铣削进给工作台快退夹具松开手工卸料。设计参数设计参数见下表。其中：工作台液压缸负载力（KN）：FL=28 夹紧液压缸负载力（KN）：Fc=4.8 工作台液压缸移动件重力（KN）：G=1.5 夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc=55 工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3=5.6 夹紧液压缸行程（mm）：Lc=10 工作台工进速度（mm/min）：V2=45 夹紧液压缸运动时间（S）：tc=1 工作台液压缸快进行程（mm）：L1=250 工作台液压缸工进行程（mm）：L2=70 导轨面静摩擦系数：s=0.2导轨面动摩擦系数：d=0.1工作台启动时间（S）：Dt=0.5 2
9、.负载与工况分析2.1分析工况及设计要求机床工况由题可知为：按设计要求，希望系统结构简单，工作可靠，估计到系统的功率不会很大，且连续工作，所以决定采用单个定量泵，非卸荷式供油系统；考虑到铣削时可能有负的负载力产生，故采用回油节流调速的方法；为提高夹紧力的稳定性与可靠性，夹紧系统采用单向阀与蓄能器的保压回路，并且不用减压阀，使夹紧油源压力与系统的调整压力一致，以减少液压元件数量，简化系统结构；定位液压缸和夹紧液压缸之间的动作次序采用单向顺序阀来完成，并采用压力继电器发讯启动工作，以简化电气发讯与控制系统，提高系统可靠性。2.2工作负载 （1）定位液压缸已知负载力 R200N（惯性力与摩擦力可以忽
10、略不计）（2）加紧液压缸已知负载力 R4000N（惯性力与摩擦力可以忽略不计）(3)工作液压缸工作负载即为切削力2.3摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力:静摩擦阻力动摩擦阻力2.4 惯性负载 2.5运动时间 快进 工进 快退 设液压缸的机械效率，得出液压缸在各个阶段的负载忽然推力如表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/N启 动300337加 速226.5254快 进150169工 进2815031629反向启动300337加 速226.5254快 退150169根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘出负载循环图F-t和速度循环图。如图1
11、所示。图13.确定液压系统的主要参数3.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表2和表3，粗选液压缸的工作压力。3.2计算液压缸的主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（），快进时液压缸差动连接。工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表4选背压力为。表2 按负载选择工作压力负载/KN50工作压力/MPa=5表3 各种机械常用的系统压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352
12、881010182032表4 执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置由背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表5 按工作压力选取d/D工作压力/MPa=7.0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求确定d/D1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：无杆腔进油时活塞运动速度； 有杆腔进油时活塞运动速度。由式得则活塞直径参考表5表6，得d0.71，D=77mm.圆整后取标准数
13、值得D=110mm.d=80mm.由此求得液压缸两腔的实际有效面积为因为活塞杆总行程为320mm，而活塞杆直径为110mm，l/d=320/110=2.910,不稳定性校核需进行根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力流量和功率，如表7所列由此绘制的液压缸工况图如图2所示。表7 液压缸在各阶段的压力流量和功率值工况推力回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率P/KW计算公式快进启动3370.43加速2540.77恒速1690.660.50.33工进316290.63.960.840.033快进启动3370.49加速2540.51.43恒速1690.51.310.450.59注：1.为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取=0.5MPa; 2.快退时液压缸有杆腔进油，压力为，无杆腔回油，压力为。4.拟定液压系统原理
