1、機(jī)械與汽工程學(xué)院液壓與氣壓傳動課程設(shè)計說明書課程設(shè)計題目：成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床專 業(yè) 班 級 姓 名 日 期 2010年12月 目錄一、 負(fù)載與運動分析1.1 設(shè)計要求1.2 工作負(fù)載1.3 摩擦負(fù)載1.4 慣性負(fù)載1.5 運動時間二、確定液壓系統(tǒng)只要參數(shù)2.1 初選液壓缸工作壓力2.2 計算液壓缸主要尺寸三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.1 選擇基本回路3.2 組成液壓系統(tǒng)四、計算和選擇液壓件4.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)的功率4.2 確定其它組件及輔件五、總結(jié)一、 負(fù)載與運動分析1.1 設(shè)計要求設(shè)計一臺用成型銑刀在加工件上加工出成型面的液壓專用銑床。工作循環(huán)：手工上料自動

2、夾緊工作臺快進(jìn)銑削進(jìn)給工作臺快退夾具松開手工卸料。設(shè)計參數(shù)見下表：工作臺液壓缸負(fù)載力（KN）： FL=68KN夾緊液壓缸負(fù)載力（KN）： FC=4.8KN工作臺液壓缸移動件重力（KN）： G=1.8KN夾緊液壓缸負(fù)移動件重力（N）： GC=80N工作臺快進(jìn)、快退速度（m/min）： V1=V3=5.0 m/min夾緊液壓缸行程（mm）： LC=20mm工作臺工進(jìn)速度（mm/min）： V2=35 m/min夾緊液壓缸運動時間（S）： tC=1s工作臺液壓缸快進(jìn)行程（mm）：L1=400mm 導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：s=0.2工作臺液壓缸工進(jìn)行程（mm）： L2=100mm 導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)：d=0.

3、1工作臺啟動時間（S）：Dt=0.5s1.2 工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削阻力FL=68000N1.3 摩擦負(fù)載摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力： 靜摩擦阻力 Ffs=5G=0.21800=360N 動摩擦阻力 Ffd=5G=0.11800=180N1.4 慣性負(fù)載 Fi=1.5 運到時間快進(jìn) t1工進(jìn) t2快退 t3 設(shè)液壓缸的機(jī)械效率，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所示。表1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F（N）液壓缸推力F0=F/（N）啟動F= Ffs360400加速F= Ffd +Fi271.8302快進(jìn)F= Ffd180200工進(jìn)F= Ffd +FL681

4、8075756反向啟動F= Ffs360400加速F= Ffd +Fi271.8302快退F= Ffd180200根據(jù)液壓缸在上述各個階段內(nèi)的負(fù)載和運動時間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-t和速度循環(huán)圖V-t，如圖1所示。圖1二、確定液壓系統(tǒng)只要參數(shù)2.1 初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計的動力滑臺在工作時負(fù)載最大，在其它工作負(fù)載都不太高，參考表2和表3，初選液壓缸的工作壓力P1=4MPa。2.2 計算液壓缸主要尺寸 鑒于動力滑臺快進(jìn)和快退速度相等，這里液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸（A1=2A2），快進(jìn)時液壓缸差動連接，工進(jìn)時為防止孔鉆通時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表4選此

5、背壓為P2=0.6MPa表2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重性機(jī)械起重運輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4 執(zhí)行組件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略

6、不計由式得則活塞直徑 =170mm表5 按工作壓力選取d/D工作壓力5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求確定d/D1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：無桿腔進(jìn)油時活塞運動速度，：有桿腔進(jìn)油時活塞運動速度。參考表5及表6，得d0.71D=0.12m=120mm，由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： 根據(jù)計算出的液壓缸的尺寸，可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率值，如表7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖2所示。表7 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率值工況推力F（N）回油腔

7、壓力P2（MPa）進(jìn)油腔壓力P1（MPa）輸入流量（m3/s）輸入功率P（KW）計算公式快進(jìn)啟動3600.54加速271.80.53恒速1800.5250.090.049工進(jìn)681800.63.3213.143.77快退啟動3601.022加速271.80.51.015恒速1800.51.0076.656.69注：P為液壓缸差動連接時，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取P=0.5MPa。圖2三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.1 選擇基本回路1.供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快進(jìn)和快退所需流量較大，在工作時所需流量很小。為提高系統(tǒng)工作效率，節(jié)省能源，采用雙聯(lián)式定量泵供油。因此系統(tǒng)最高工作壓力為3.3

8、2MPa，為中中壓系統(tǒng)，因此選用葉片泵。2.調(diào)速回路 由工況圖分析可知，系統(tǒng)在由快進(jìn)到工進(jìn)時，需要調(diào)節(jié)速度，且工進(jìn)時速度很低，負(fù)載變化小，采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。3.速度轉(zhuǎn)換回路 由于快進(jìn)和工進(jìn)之間的速度需要換接，但對換接的位置要求并不是很高，所以，采用行程開關(guān)發(fā)送信號，控制三位五通電磁閥來實現(xiàn)工進(jìn)和快退的連接。4.順序動作回路 由系統(tǒng)的工作循環(huán)可知，夾緊缸和工作臺液壓缸之間存在順序動作，因此，通過繼電器來實現(xiàn)夾緊缸與工作臺液壓缸之間的順序動作。5.保壓回路 其中夾緊缸的回路中，為防止工進(jìn)在加工過程中放松，采用蓄能器來保證工件被夾緊。6.卸荷回路 本系統(tǒng)采用三位四通M型中位機(jī)能的電磁換向

9、閥，具有系統(tǒng)卸荷作用。7.減壓回路 由于計算時設(shè)定夾緊缸的工作負(fù)載為4MP，因此需要減壓回路。系統(tǒng)采用減壓閥的減壓回路。表8 信號組件動作順序表電磁鐵行程閥液壓缸工作循環(huán)夾緊缸夾緊工作臺快進(jìn)工作缸工進(jìn)工作缸快退夾緊缸放松速度圖（V-t） +1YA - +2YA - +3YA - +4YA - +5YA -3.2 組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖。見附錄1。四、計算和選擇液壓件4.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)的功率1.計算液壓泵的最大工作壓力 小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，最大工作壓力

10、為P=3.32MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失，考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差，則小流量泵的最高工作壓力估算為： 大流量泵只在快進(jìn)和快退時向液壓缸供油，由表7可見，快退時液壓缸的工作壓力為P=1.022MPa，比快進(jìn)時大。考慮到快退時進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失，則大流量泵的最高工作壓力估算為： 2.計算液壓泵的流量 由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為13.2，若取回路泄露系數(shù)K=1.1，則兩個泵的總流量為： 3.確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率 根據(jù)壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓缸存在容積損失，最后確定選取

11、PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為6ML/r和33ML/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時，其理論流量分別為5.6L/min和31L/min，若取液壓泵容積效率，則液壓泵的實際輸出流量為： 由于液壓缸在快退時輸入功率最大，若取液壓泵總效率，這時液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)功率為： 根據(jù)此數(shù)值選用規(guī)格相近的Y100L-6型電動機(jī)，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。4.2 確定其它組件及輔件1.根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表9所列。表9 液壓元件規(guī)格及型號序號元件名稱規(guī)格型號額定流

12、量額定壓力額定壓降1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/335.1/27.9。162三位五通電液換向閥35DY-100BY1006.30.33行程閥22C-100BH1006.30.34調(diào)速閥Q-6B66.35單向閥1-100B1006.30.26單向閥1-100B1006.30.27液控順序閥XY-63B636.30.38 背壓閥B-10B106.39溢流閥Y-10B106.310單向閥1-100B1006.30.211濾油器XU-80X200806.30.0212壓力表開關(guān)K-6B13 單向閥1-100B1006.30.214壓力繼電器PF-B8L142.確定油管在選定了液壓泵后，液壓缸在實際快進(jìn)

13、、工進(jìn)和快退運動階段的運動速度、時間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計算結(jié)果如10所列。表10 各工況實際運動速度、時間和流量快進(jìn)工進(jìn)快退表11 允許流速推薦值管道推薦流速（m/s）吸油管道0.51.5壓油管道36回油管道1.53由表10可以看出，液壓缸在各個階段的實際運動速度符合設(shè)計要求。根據(jù)表10數(shù)值，按表11推薦的管道內(nèi)允許取v=4m/s，由計算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有管道均為內(nèi)徑20mm、外徑28mm的10號冷拔鋼管。3.確定郵箱油箱的容積按式 估算，其中為經(jīng)驗參數(shù)，現(xiàn)取=6，得：五、總結(jié)為期一周的液壓系統(tǒng)設(shè)計在忙碌充實中度過了。每天我們早早起床來到教室，劉亞麗老師給我們細(xì)心講解，耐心答疑，讓我受益匪淺。通過這次液壓系統(tǒng)設(shè)計的課程設(shè)計，我基本掌握了一臺銑床的液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計步驟及原理。通過對液壓系統(tǒng)各個工作過程的詳細(xì)分析，對液壓系統(tǒng)的了解有了很大的進(jìn)步，取得了不少的收獲。課程設(shè)計使我們在課堂中所學(xué)的理論知識得到了靈活運用的機(jī)會，使我們的設(shè)計能力得到了不小的提高。雖然，這次設(shè)計用了大量的時間，查閱了不少資料，礙于初次設(shè)計及水平有限，肯定有一些不足之處，希望老師批評指正，我會虛心接受并且改正，