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1、15机械（春）2016-11-13芜湖广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）液压气动控制技术 课程设计班级学号姓名日期目录一、题目(3)专用铳床动力滑台的设计 (3)二、液压系统设计计算 (3)(一) 设计要求及工况分析 (3)1、设计要求 (3)2、负载与运动分析 (3)(1) 工作负载 (1)(2) 摩擦负载(1)(3) 惯性负载 (4)(4) 液压缸在工作过程中各阶段的负载(4)(5) 运动时间 (4)(二) 确定液压系统主要参数 (6)1、初选液压缸工作压力 (6)2、计算液压缸主要尺寸 (6)(三) 拟定液压系统原理图 (10)1、选择基本回路 (10)(1) 选择调速回路(
2、10)(2) 选择油源形式(11)(3) 选择快速运动和换向回路 (11)(4) 选择速度换接回路 (11)(5) 选择调压和卸荷回路 (11)2、组成液压系统 (12)(四) 计算和选择液压元件 (13)1、确定液压泵的规格和电动机功率 (13)(1) 计算液压泵的最大工作压力 (13)(2) 计算液压泵的流量 (14)(3) 确定液压泵的规格和电动机功率 (14) 一、题目要求设计一专用铳床，工作台要求完成快进一工作进给一快退 -停止的自动工作循环。铳床工作台总重量为4000N,工件夹具重量 为1500N,铳削阻力最大为9000N,工作台快进、快退速度为4.5m/mIn、 工进速度为0.0
3、6Im/mIn，往复运动加、减速时间为0.05s,工作台 采用平导轨、静摩擦分别为fs =0.2, fd = 0.1,Z作台快进行程为 0.3m。工进行程为0.1m，试设计该机床的液压系统。二、液压系统设计计算(一) 、设计要求及工况分析1设计要求 其动力滑台实现的工作循环是：快进-工进-快退-停止。主 要参数与性能要求如下：切削阻力 FL=9000N；运动部件所受重力 G=5500N；快进、快 退速度u 1= u 3 =0.075m/mIn,工 进速度u 2 =1000MM/Min；快进行程L1=0.3mm,工进行程L2=0.1mm；往复运动的 加速、减速时间At二0.05s；工作台采用平导
4、轨，静摩擦系数ms=0.2, 动摩擦系数Md=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。2负载与运动分析(1) 工作负载工作负载即为切削阻力j=9000N。(2) 摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力F * G 二 0.2 x 5500 二 1100NFS S动摩擦阻力F * G 二 0.1 x 5500 二 550N fd d(3) 惯性负载F = G竺 i g AtN = 842 N5500、，4.5x -9.80.05X60设液压缸的机械效率n=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载 cm(4) 运动时间快进L 0.3t- 4s1 v0.0751工进L 0.1t 2 - 100s2 v
5、0.0012快退L + L 400 x 10-3 t 2 5.3s3v4.5/603和推力，如表 1 所列。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=F/n /N0cm启动F FFs11001222力口速F Ffd13921547快进F F + Ffdi550611工进F F + FfdL955020611反向启动F Ffs11001222力口速F 二 F + Ffdi13921547快退F 二 Ffd550611根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载 循环图F-t和速度循环图u-t,如下图所示。33944 _1547611250-611液压缸
6、的负载图s/nun1逸（二）确定液压系统主要参数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，在其它工况负载都不太 高，参考表2和表3,初选液压缸的工作压力P=3MPa。2计算液压缸主要尺寸 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（A=2A2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止 车铣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 选此背压为 p2=0.6MPa。表 2 负载和工作压力之间的关系负载F/KN50工作压力p/MPa0.811.522.533445三5表 3 各种机械常用的系统工作压力机械类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业
7、机械、小型工程机 械、工程机械 辅助机构液压机、重型 机械、大中型 挖掘机、起重运输机械工作 压力 p/MPa0.82352881010 182032表 4 执行元件背压力的估计值系统类型背压力Pb/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.2 0.5回油路调速阀的系统0.4 0.6回油路带背压阀的系统0.5 1.5带补油泵的闭式回路0.8 1.5回油路较复杂的工程机械1.2 3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/MPaW5.05.07.0d/D0.50.550.620.70$7.0表6按速比要求确定d/D / 2 11.151.251.331.461.612d/D
8、0.30.40.50.550.620.71注： 无杆腔进油时活塞运动速度； 2有杆腔进油时活塞运动速度。由式人人Fp A - p A 二1 12 2 耳cmF _P2)0.9 X (3 -29550m2 = 3.9x 10-3 m2耳(Pcm 10.6T) X106则活塞直径:4 X 3.9X10-3 m = 0.707m = 70.7mm参考表5及表6,得d0.5D=35.35mm,圆整后取标准数值得D=71mm,d=36mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为:A = n D2/4=3.96 X 10-3m21A = n（D2-d2）/4=2.94 X 10-3m22根据计算出的液压缸的尺
9、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p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量qX10-3/m3/s输入功率P/KW计算公式启 122动 21.19加174速7P1+AP2.7q = （A 一 A ）u1 2 1611p1+Ap1.790.2239.47工进106110.62.680.396 X10-20.016p = F + p A0 2 21A1q = Au1 2=pqz2 -A u3h 2A-6-.04o-0.2249o35o2225471X1X6启动加速恒速快退
10、注：1. Ap为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损 失，取 Ap=0.5MPa。2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为匕，无杆腔回油, 压力为 p2。(三) 拟定液压系统原理图1.选择基本回路了. 06NFah p/MPa八P/OAq进袖腔庄力功率输入潇量 0.40.061250亠 s/jiim4301. 21IFa液压缸工况圈图1(1) 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。为防止铳完工件时负载突然消失引起运动部件前 冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为 开式循环系统。
11、(2) 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q /q =0.22/(0.396 Xmax min10-2)沁56；其相应的时间之比(t+t )/t 二(4+5.33)/100=0.0933。这表132明在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。从提高系 统效率、节省能量角度来看，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
12、，如图2a所示。(3) 选择快速运动和换向回路 本系统已选定液压缸差动连接和 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，如图 2b 所示。(4) 选择速度换接回路 由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大(u /u =0.075/0.001沁75),为减少速度换接时的液压冲击，12选用行程阀控制的换接回路，如图 2c 所示。(5) 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
13、由 油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低 压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸 荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。IT.ZdE2选挥的基走回路2.组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可 得到完整的液压系统工作原理图，如图3所示。在图3中，为了解决 滑台工进时进、回油路串通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=2.68MPa，如在调速阀进1口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失SAp=0.6MPa，考虑 到压力继电器的可靠动作要求
