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1、华中科技大学 液压传动课程设计说明书 完整版教学资料姓名学号班级 指导老师：冯天麟目录第一章 设计内容及要求 2第二章 理论计算 32.1 负载分析与计算 32.2 液压缸的参数计算 42.3 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率 5第三章 液压系统的拟定 8第四章 液压元件的选择 94.1 液压泵及电机的选择 94.2 液压阀、过滤器、油管及油箱的选择 10第五章 液压系统的验算 11第六章电控系统的设计 136.1各电磁铁动作顺序表136.2PLC 外部接线控制电路146.3继电器-接触器控制梯形图 156.4PLC 控制梯形图 166.5指令语句表17第七章设计感想 18第一章 设计内容及
2、要求1. 设计内容设计一专用双行程铣床。工件安装在工作台上，工作台往复运动由液压系统实现。双向铣 削。工件的定位和夹紧由液压驱动实现、铣刀的进给由机械步进装置完成，每一个行程进 刀一次。2. 设计要求及参数（1）机床的工作循环为：手工上料按电钮工件自动定位、夹紧工作台往复运动铣削工件若干次拧紧铣削夹具松开手工卸料（泵卸载）（2）各循环工步要求定位缸的负载200N.行程100mm动作时间Is;夹紧的缸的负载2000N、行程15mm,动作时间1s；取快进、快退最快速度为16m/min。工作台往复运动的行程（100270）mm.。最大行程定为 500mm。（3）铣床参数及要求 采用单定量泵进油路节流
3、高速,回油有背压,工作台双向运动速度相等,但要求前四次速度为u，然后自动切换为速度u，再往复运动四次。切削负载F二15000N, F二7500N, 01 02 01 02工作台往复运动速度v =0.88m/min, v =0.44m/min。01 02表 1 铣床要求的工作参数动力部件快 进，快退摩擦 阻力（N）,Ff动力部件切削负 载（N）（逆铳/顺铳），F /F01 02快进速度v ( m /1min)(I/II)工进速 度v /v01 02(m / min)快退速度v2(m / min)250015000/7500N16(0.88)/(0.44)16第二章 理论计算1负载分析与计算 负载
4、分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压腔的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率 中加以考虑。因工作部件是卧式放置，忽略惯性力，则主要考虑摩擦阻力和切削负载即可。如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并取液压缸的机械效率n为0.90,则m液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，列表如下：表 2 液压缸在各工作阶段的负载值工况液压缸负载F （N）液压缸驱动力F=F/n （N）01 m快进（F）f25002778顺铳（F +F）02f1000011111逆铳（F +F）01f1750018888快退（F）f25002778定位200222夹紧20002222系统的工作循环图如下：图 1 工作循环
5、图 机械系统的总负载如下：图 2 系统负载图 每个循环各工步的速度如下：图 3 速度图2 液压缸参数计算（1）工作压力的确定。工作压力p可根据负载大小及机器类型来初步确定。铳床液压系 统最大负载约为17500N，选择工作台液压缸的工作压力为5MPa。选取定位缸工作压力1Mpa， 夹紧缸工作压力 1.5Mpa。（2）计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。1）进给缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载为17500N,取背压P为20.5Mpa，考虑工进时往返速度相等，采用双作用双杆液压缸，取d/D=0.7。将数据代入式D=4F兀n(p p )1m 125-1)得D=9.850xl0-2m，根据液
6、压缸内尺寸系列 GB2348-80，液压缸内径圆整为标准系列直径 D=100mm，按d/D=0.7并依据活塞杆直径系列GB2348-80,取d=70mm。2）定位缸内径D和活塞杆直径d。定位缸选用双作用单杆液压缸。已知定位缸工 作压力1Mpa，负载为200N，液压缸的机械效率n为0.90，代入式mD=4F5-2)得D=1.682xl0-2m，按液压缸内尺寸系列GB2348-80,和活塞杆直径系列GB2348-80,取夹紧 液压缸的 D 和 d 分别为 20mm 及 14mm。3）夹紧缸内径D和活塞杆直径d。夹紧缸选用双作用单杆液压缸。已知夹紧缸工作压力为1.5Mpa，负载为2000N，液压缸的
7、机械效率耳为0.90，代入式（4-1），得mD=4.434x10-2m，按液压缸内尺寸系列GB2348-80,和活塞杆直径系列GB2348-80,取夹紧液 压缸的 D 和 d 分别为 50mm 及 36mm。4）验算液压缸的最小稳定速度。对于双杆液压缸A 二 Amin_ qminvmin5-3)满足设计要求。3 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率根据以上所计算得到的D和d值，可估算液压缸在各工作阶段中的压力、流量和功率,如下表所示（其中工进速度取最小值v 0.4m/min 最小值v 8m/min，: 02 ， 02表 3 液压缸在各工作阶段的压力，流量和功率工况计算公式负载F (N)回油腔压力
8、 p （MPa）2进油腔压力 p （MPa） i输入流量Q(1O -4 m3/s)功率P(W)快进25000.51.1210.681196.16顺铳100000.53.000.27(5.34)81 (1602)逆铳175000.54. 860.27(5.34)131.22(2595.24)快退25000.51.1210.681196.16工进速度最小时液压缸的进油腔压力，输入流量和功率用图示分别表示如下（其中各工作阶段的运动时间为：快进t，顺铳一t，逆铳t，快退t。）：1234图4图5图6第三章 液压系统的拟定（1） 确定供油方式： 由设计要求知，该系统采用单定量泵，回油有背压。（2） 调速方
9、式的选择： 由设计要求知，该系统采用节流阀调速。（3）速度换接方式的选择 采用电磁阀的快慢速换接回路，特点是结构简单、调节行程比较方便，但速度换接的 平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切速的速度换接回路。（4）定位、夹紧顺序控制回路的选择 采用两个顺序阀控制定位、夹紧两个动作的先后顺序。 用二位四通阀来控制定位缸和夹紧缸的换向动作，为了避免工作时突然失电而松开，应 该用失电夹紧方式。考虑到当进油路压力瞬间下降时仍能保持夹紧力，所以接入单向阀保压。 在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。（5）组成液压系统 将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求和需
10、要作必要的修改补充，及组成如图 下所示的液压系统图。为便于观察压力，在液压泵的出口处，液压缸无杆腔进油口处和有杆 腔的出油口处设置测压点。若设置多点压力表开关，则只需要一个压力表即能观测多点压力。第四章 液压元件的选择1 液压泵及电机的选择1）泵的工作压力的确定。由于油管有一定的压降，所以泵的工作压力为10-1)p = p +App1工Ap取为0.5Mpa，故p =5.5Mpa。p是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶 pp段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因 此选泵的额定压力p （1.251.6）p。选取1.25, p =6.87Mpa。n
11、pn2）泵的流量确定。液压泵的最大流量应为q K C q）（10-2）p L maxK 为泄漏系数，一般取为 1.11.3,现取为K =1.1，则q =10.68x60/10x1.1=70.49L/min 。LLp3）选择液压泵的规格。根据以上计算的p和q查阅相关手册，现选用YB1-B92B型叶片pp泵，该泵压力脉动小，噪声低，使用寿命长，广泛用于机床液压系统中。该泵的基本参数为： 公称排量93.5mm/r，泵的额定压力为7Mpa，电动机转速1000r/min，流量为83.5L/min，满 载驱动功率13.4kW。4）与液压泵匹配的电动机的选定。取的泵的机械效率为 耳二0.9，电机的机械效率为
12、1耳=0.75。2 快进、快退时：电机所需功率为P 二 PQ = （Pi+Api+Ap2）Qi（10-3）1 亓耳耳1 21 2进油腔压力为1.12Mpa,其中Ap =0.5MPa是进油路压力损失，Ap =0.5MPa是压力继 12电器可靠动作需要的压力差，Q = 10.68-4m3 / s，得，P二3354W ；11顺铳时：电机所需功率，根据公式（7-3），进油腔压力为3MPa，其中Ap =0.5MPa是1节流阀所需最小压力，Ap =0.5MPa是压力继电器可靠动作需要的压力差，Q = 5.34x 10-4m3 /s, 22得，P 二 3164W ；2逆铳时：电机所需功率，根据公式（7-3）
13、，进油腔压力为4.86MPa，其中Ap =0.5MPa1是回油路压力损失，Ap =0.5MPa是压力继电器可靠动作需要的压力差，Q = 5.34x 10-4m3 /s， 23得，P 二 4636W 。3由以上计算可知，最大功率出现在快退阶段，P二4636W，则电动机的功率应为 maxN 4636W。据此查样本选用Y160M-1三相异步电动机，电动机额定功率为11Kw，额定转 p速为 1459r /min。2 液压阀、过滤器、油管及油箱的选择1) 液压阀及过滤器的选择 根据液压系统的最高工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的最大流量，可选出这些 元件的型号及规格，列表如下：表 4 液压元件明细表
14、编号元件名称估计通过流量 (L/min)元件型号规格1XU线隙式滤油器2002.5MPa2油箱500L3冷却器4二相异步电动机Y160M-111kw5定量叶片泵83.5YB1-B92B7MPa6溢流阀20YF-L20B570MPa7指针式压力计Y-10010MPa8减压阀20JF-L10G7MPa9单向阀4.07I-1010L/min10背压阀B-63B0.5MPa11三位四通换向阀34D-63B7MPa12三位四通换向阀34D-63B7MPa13蓄能器HXQ-C16DHXQ-C16D14单向顺序阀20X2F-L10E3MPa15单向顺序阀20X2F-L10E3MPa16液压缸0.9620x1820x1417液压缸0.8550x2850x3618节流阀70.4
