液壓傳動課程設(shè)計--專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題目：專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　系 部: </p><p>　　專 業(yè): </p><p>　　班 級: </p><p>　　姓 名: </p&g

2、t;<p>　　學 號: </p><p>　　指導 老師: </p><p>　　完成 日期: </p><p>　　機械工程系課程設(shè)計任務書</p><p>　　學年下學期 年月日</p><p>　　教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名）

3、 2013年7月</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　作為一種高效率的專用銑床，在日常生活中，廣泛在大批量機</p><p>　　械加工生產(chǎn)中應用。本次課程設(shè)計是以專用銑床工作臺液壓系統(tǒng)為</p><p>　　例，介紹該組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法及設(shè)計步驟，其中

4、包括工作</p><p>　　臺液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液</p><p>　　壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗算等。«液壓傳動»課程設(shè)計是整個教學過程中最后一個綜合性教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以讓我們了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，提高我們運用所學理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。能根據(jù)設(shè)計任務要求，按照正確的設(shè)計步驟，擬定出液壓系

5、統(tǒng)。整個主要設(shè)計過程分成七個部分：（一）機床設(shè)計方案，機床液壓傳動方案的分析與液壓原理的擬定；(二)主要液壓元件的設(shè)計計算和選型；（三）液壓輔助裝置的計算、設(shè)計或選擇；（四）機床液壓傳動系統(tǒng)的驗算和校核；（五）機床液壓系統(tǒng)圖的</p><p>　　繪制；（六）機床液壓部件(液壓缸)裝配圖、零件工作圖的繪制</p><p><b>　　一、設(shè)計流程圖</b></p

6、><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計與整機設(shè)計是緊密聯(lián)系的，設(shè)計步驟的一般流程如圖</p><p>　　下面將按照這一流程圖來進行本次液壓課程設(shè)計。</p><p><b>　　二、設(shè)計依據(jù)：</b></p><p>　　專用銑床工作臺重量G1=3200N，工件及夾具重量G2=1000N，切削力最大為8500N，工作臺的快進速度為4.

7、8m/min，工進速度為80-900mm/min，行程為L=330mm（工進行程可調(diào)），工作臺往復加速、減速時間的時間t=0.05s，假定工作臺用平導軌，靜摩擦系數(shù)f=0.2，</p><p>　　動摩擦系數(shù)f=0.1。設(shè)計此專用銑床液壓系統(tǒng)。</p><p><b>　　三、工況分析</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓執(zhí)

8、行元件進行運動分析和負載分析，目的是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的流量、壓力、功率的變化規(guī)律，作為擬定液壓系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。</p><p><b>　　負載分析</b></p><p><b>　　外負載</b></p><p><b>　　=8500N</b>&l

9、t;/p><p>　　其中表示最大切削力。</p><p>　　對于專用銑床銑削時銑刀所承受的主切削力大?。▎挝籒）為：</p><p>　　式中 p — 單位切削力（）</p><p>　　f — 每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）</p><p>　　— 背吃刀量（mm）</p><p>　　下面將進行

10、具體參數(shù)的計算：</p><p>　　由公式 可得 （其中表示每分鐘進給速度，n表示銑刀的轉(zhuǎn)速） 由設(shè)計依據(jù)可知 n=300r/min ,工進速度=60—1000mm/min，故我們?nèi)?300mm/min。</p><p>　　對于單位切削力P，由以下的常用金屬材料的單位切削力表可得，我們選P=2000。</p><p>　　對于銑削背吃刀量,我們選用硬質(zhì)合金銑刀

11、，查銑工計算手冊可得，取=1.5mm。</p><p>　　根據(jù)以上的公式 可得：</p><p>　　因為3000<=3185N，所以選取的合適</p><p><b>　　阻力負載</b></p><p>　　靜摩擦力：F=（G1+G2）·f </p><p>　　其

12、中 F—靜摩擦力N G、G—工作臺及工件的重量N f—靜摩擦系數(shù)</p><p>　　由設(shè)計依據(jù)可得：F=（G+G）·f=(3200+1000)X0.2=840N</p><p>　　動摩擦力F=（G+G）·f </p><p>　　其中 F—動摩擦力N f—動摩擦系數(shù)</p><p>　　同理可

13、得： F=（G+G）·f=(3200+1000)X0.1=420N</p><p><b>　　慣性負載</b></p><p>　　機床工作部件的總質(zhì)量m=（G+G）/g=(3200+1000)/9.81=428kg</p><p>　　慣性力F=m·a=m=428×N=684.8N</p><

14、;p>　　其中：a—執(zhí)行元件加速度 m/s² </p><p>　　u—執(zhí)行元件末速度 m/s² u—執(zhí)行元件初速度m/s²</p><p>　　t—執(zhí)行元件加速時間s</p><p>　　因此，執(zhí)行元件在各動作階段中負載計算如下表所示：</p><p>　　按上表的

15、數(shù)值繪制負載如圖所示。</p><p>　　對于速度而言，設(shè)計依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明，所以按照設(shè)計依據(jù)繪制如下：</p><p>　　四、初步確定油缸參數(shù)，繪制工況圖</p><p>　　1、初選油缸的工作壓力、</p><p>　　由上可以知道，銑床的最大負載F=8500N，根據(jù)下表可得：</p><p>　　表

16、 按負載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力</p><p>　　選系統(tǒng)的工作壓力P=2Mpa。</p><p>　　由設(shè)計要求可知，導軌要求快進、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進時采用差動連接，且液壓缸活塞桿直徑d≈0.7D?？爝M和工進的速度換接用三位四通電磁閥來實現(xiàn)。</p><p>　　銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油

17、?？紤]到銑床可能受到負值負載，故采用調(diào)速閥的進油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路，所以回油路上具有背壓P，取背壓P=0.5Mpa。</p><p><b>　　2、計算油缸尺寸</b></p><p>　　可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計算油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計算出后應按標準予以圓整，然后再計算油缸的面積：</p><p>　　此時由工進時的

18、負載值按計算公式計算液壓缸面積：</p><p><b>　　A===1073m</b></p><p>　　A==2=2146m</p><p><b>　　D=</b></p><p>　　在將這些直徑按照國標圓整成標準值得：</p><p>　　D=0.06m,

19、d=0.04m</p><p>　　由此就求得液壓缸兩腔的實際有效面積為，。</p><p>　　3、油缸各工況的壓力、流量、功率的計算</p><p>　　（1）、工進時油缸需要的流量Q L/min</p><p>　　Q= A·V=28.26</p><p>　　A1:工進時油壓作用的面積</p&

20、gt;<p>　　V—工進時油缸的速度 m/s</p><p>　　(2)、快進時油缸需要的流量Q L/min</p><p>　　差動連接時:Q=(A-A) ·V =12.56</p><p>　　A、A—分別表示油缸活塞腔、活塞桿截面積 m²</p><p>　　V—油缸快進時的速度m/s</p&

21、gt;<p>　　(3)、快退時油缸需要的流量Q , L/min</p><p><b>　　Q= A·V</b></p><p><b>　　=15.7</b></p><p>　　V—油缸退回時的速度, m/s</p><p>　　(4)、工進時油缸的壓力</p&g

22、t;<p>　　P==1.32Mpa</p><p>　　P2—為工進時回油腔的背壓,上面已經(jīng)選取為0.5Mpa。</p><p>　　（5）、快進時油缸壓力</p><p><b>　　P==0.7Mpa</b></p><p>　　P==0.92Mpa</p><p>　　P==

23、0.35Mpa</p><p>　　這里：F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，</p><p>　　P—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。</p><p>　　表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?.3Mpa。</p><p>　　（6）、快退時油缸壓力</p><p>　　P==0.56Mpa<

24、;/p><p>　　P==0.73Mpa</p><p>　　P==0.61Mpa</p><p>　　F—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，</p><p>　　P—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。</p><p>　　P的值為0.5MPa</p><p>　　油缸工作循環(huán)中各階

25、段的壓力、流量、功率實際值如表2所示：</p><p>　　表2 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值</p><p>　　由以上所計算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示：</p><p><b>　　圖3液壓缸工況圖</b></p><p>　　五、確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖</p><p

26、>　　(一) 確定油源及調(diào)速方式</p><p>　　由以上的計算可以知道，銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負載的變化情況很小，因此，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銑床可能受到負值負載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并選用開式循環(huán)。</p><p>　　從工況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油源提供的流量變化并不是很大，因此工

27、進和快進的過程中，所需流量差別較小。故我們選用定量單液壓泵供油。</p><p><b>　?。ǘ┻x擇基本回路</b></p><p>　　1. 選擇換向回路及速度換接方式</p><p>　　由設(shè)計依據(jù)可以知道，設(shè)計過程中不考慮工件夾緊這一工序，并且從快進到工進時，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不

28、是很大，所以采用電磁換向閥來實現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實現(xiàn)工作臺的自動啟動和換向。同時為了實現(xiàn)工作臺能在任意位置停止，泵不卸載，故電磁閥必須選擇O型機能的三位四通閥，如下圖所示：</p><p>　　由于要求工作臺快進與快退速度相等，故快進時采用差動連接來實現(xiàn)快速運動回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d≈0.7D。</p><p><b>　?。ㄈ┻x擇調(diào)壓回路<

29、;/b></p><p>　　設(shè)計過程中，在油源中采用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，因此調(diào)壓問題基本上已經(jīng)在油源中解決，無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時還能起到安全閥的作用。</p><p><b>　　組合成液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　將上面所選的液壓基本回路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時電磁鐵的動作順

30、序表如下：</p><p>　　表 3   液壓專用銑床電磁鐵動作順序表</p><p>　　圖4 專用銑床液壓系統(tǒng)原理</p><p>　　1-油箱；2-過濾器；3-葉片泵；4-溢流閥；5-三位四通電磁換向閥6單向調(diào)速閥；7-兩位三通電磁換向閥；8-工作缸；9-壓力繼電器;</p><p>　　1

31、0-兩位兩通電磁換向閥</p><p><b>　　六、選擇液壓元氣件</b></p><p><b>　　液壓泵的選擇</b></p><p>　　由以上的設(shè)計可以得到，液壓缸在整個工作過程中的最大壓力是0.92Mpa，如取進油路上的壓力損失為0.4Mpa，則此時液壓泵的最大工作壓力是=0.92+0.4=1.32Mpa。

32、</p><p>　　由以上的計算可得，液壓泵提供的最大流量是1.256L/min,因為系統(tǒng)較為簡單，取泄漏系數(shù)，則兩個液壓泵的實際流量應為：</p><p>　　=1.1×1.256=1.38L/min</p><p>　　由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進時輸入到液壓缸的流量是3.8L/min，由流量液壓泵單獨供油，所以液壓泵的流量規(guī)格最

33、少應為6.8L/min。</p><p>　　根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，最后選用YB1-6.3型單葉片液壓泵，其排量大小為6.3ml/r,當液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時，該液壓泵的理論流量為9.14L/min。取液壓泵的容積效率為，則液壓泵的實際流量大小為：</p><p>　　由于由以上的計算過程中，我們知道了液壓缸在快退時的輸入功率最大，此時液壓泵的工作壓力是0

34、.61+0.4（進油路上的壓力損失）=1.01Mpa，流量為6.8L/min，查表可得，取液壓泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電機所需的功率為</p><p><b>　　P=</b></p><p>　　根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機械設(shè)計手冊選用Y801型電動機，其額定功率為0.55kw，額定轉(zhuǎn)速為1200r/min。</p><p>　?。ǘ╅y類元氣件及輔

35、助元氣件的選擇</p><p>　　根據(jù)閥類及輔助元氣件所在油路的最大工作壓力和通過的最大實際流量，可選擇這些器件的型號和規(guī)格如下表:</p><p><b>　?。ㄈ┐_定油管直徑</b></p><p>　　由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個工作階段的進、出流量已與原來的數(shù)值不同，所以要重新計算，計算如下表5所示：</p>&l

36、t;p>　　由上表中的數(shù)值，按照書中推薦的油液在壓油管的流速u=3m/s可得，液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：</p><p>　　兩根油管按YB231—64選用外徑為13mm，壁厚為1.2mm的冷拔無縫鋼管。</p><p><b>　　油箱的設(shè)計</b></p><p>　　對油箱容積我們進行估算，取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故其容積為：&

37、lt;/p><p>　　取靠其最近的標準值V=50L</p><p>　　七、驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p><b>　　——油液溫升的驗算</b></p><p>　　工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例是很長的，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進時的工況來計算。</p><p>　　工進時液壓缸的有效

38、功率是</p><p>　　由以上的計算可知，液壓泵在工進時的工作壓力為p=1.32+0.4( 進油路上的壓力損失)=1.72Mpa,流量為6.8L/min,所以液壓泵的輸入功率為：</p><p><b>　　P=</b></p><p>　　所以可得，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：</p><p><b>　　油箱

39、的散熱面積為：</b></p><p>　　查表可得油箱的散熱系數(shù)，則可得油液的溫升為：</p><p><b>　　℃=25.3℃</b></p><p>　　查表知，此溫升值沒有超出允許范圍，故液壓系統(tǒng)不需要設(shè)置冷卻器。</p><p><b>　　五 小結(jié)</b></p&g

40、t;<p>　　這次課程設(shè)計花了三四天，通過這段時間的設(shè)計，認識到自己的很多不足，自己知識的很多盲點和漏洞，知識和實踐的差距所以說通過這次設(shè)計我深刻的認識到理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。在這個過程中，遇到了一些困難，但是通過和同學的討論和資料查找還是解決了這些難題，隨著問題的解決，學習的熱情高漲。本次設(shè)計涉及了液壓傳動的大部分知識還有就是CAD作圖和word文檔的處理。也使我們很好的將課本上的知識與實際結(jié)合起來收獲頗多，特