专用铣床液压系统课程设计论文.doc
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1、攀枝花学院学生课程设计(论文) 绪 论 目目 录录 摘摘 要要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 绪论绪论 1 1 1 1 设计题目设计题目 2 2 1.11.1 设计题目设计题目 2 2 2 2 工况分析工况分析 2 2 2.12.1 负载分析负载分析 2 2 2.22.2 运动分析运动分析 4 4 3 3 确定液压缸的参数确定液压缸的参数 5 5 3.13.1 初选液压缸的工作压力初选液压缸的工作压力 5 5 3.23.2 确定液压缸的尺寸确定液压缸的尺寸 5 5 3.33.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算
2、值 6 6 3.43.4 绘制液压缸工况图绘制液压缸工况图6 6 4 4 液压系统图的拟定液压系统图的拟定 9 9 4.14.1 制定液压回路方案制定液压回路方案9 9 4.1.1.油源型式及压力控制9 4.1.2.调速回路.10 攀枝花学院学生课程设计(论文) 绪 论 4.1.3.换向回路与快速运动回路及连接方式.10 4.1.4.辅助回路.10 4.24.2 拟定液压系统图拟定液压系统图.1111 5 5 液压元件的选择液压元件的选择 1212 5.15.1 液压泵及驱动电机的选择液压泵及驱动电机的选择.1212 5.1.1.液压泵的最高工作压力计算 .12 5.12液压泵的流量计算 .1
3、2 5.1.3.确定液压泵的规格 .12 5.1.4 确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号1313 5.25.2 阀类元件及辅助元件的选择阀类元件及辅助元件的选择.1313 5.35.3 油管的选择油管的选择 .1414 5.45.4 油箱的计算油箱的计算.1515 5.55.5 吸油管和过滤器之间管接头的选择吸油管和过滤器之间管接头的选择 1515 5.65.6 堵塞的选取堵塞的选取 .1616 5.75.7 空气过滤器的选取空气过滤器的选取 1616 6 6 液压系统性能的验算液压系统性能的验算 1616 6.16.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值验算系统压力损失并确定压力阀的调整
4、值.1717 6.1.1 快进17 6.1.2 工进 .18 6.1.3 快退18 6.26.2 油液温升验算油液温升验算 1919 攀枝花学院学生课程设计(论文) 绪 论 7 7 油箱的设计油箱的设计 2020 7.17.1 壁厚、箱顶及箱顶元件的设计壁厚、箱顶及箱顶元件的设计.2121 7.27.2 箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计.2121 7.37.3 箱底、放油塞及支架的设计箱底、放油塞及支架的设计.2121 7.47.4 油箱内隔板及除气网的设置油箱内隔板及除气网的设置.2222 7.57.5 油箱的装配图的绘制油箱的装配图的绘制 .2323 参考文
5、献参考文献 2424 总结总结 2525 致谢致谢 2626 攀枝花学院学生课程设计(论文) 绪 论 绪绪 论论 随着科学技术和工业生产的飞跃发展,国民经济各个部门迫 切需要各种各样的质量优、性能好、能耗低、价格廉的液压机床 产品。其中,产品设计是决定产品性能、质量、水平、市场竞争 能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括液压系统的功能分 析、工作原理方案设计和液压传动方案设计等。这些设计内容可 作为液压传动课程设计的内容。很明显,液压系统设计本身如果 存在问题,常常属于根本性的问题,可能造成液压机床的灾难性 的失误。因此我们必须重视对学生进行液压传动设计能力的培养。 作为一种高效率的专用机床
6、,组合机床在大批、大量机械加 工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系 统设计为例,介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤, 其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、 液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。 组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定外形和加工 工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组 合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的 方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成 本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用 以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面
7、、多工 位同时加工的方式,能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、 磨削及其他精加工工序,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、 可无级连读调节等优点,在组合机床中得到了广泛应用。 攀枝花学院学生课程设计(论文) 1 设计题 目 1 设计题目 1.1 设计题目 设计一台专用铣床,铣头驱动电机的功率为 7.44 千瓦,铣 刀直径为 130mm,转速 350 转/分,如工作台质量为 437 公斤,工 件和夹具的质量为 258 公斤,工作台的行程为 426mm,工进行程 为 134mm,快进快退速度为 4.85 米/分,工进速度为 601000
8、毫 米/分,其往复运动的加速(减速)时间为 0.05 秒,工作台用平 导轨静摩擦系数,动摩擦系数,试设计该机床的液0.2 s f 0.1 d f 压系统。 设计参数设计参数 铣头驱动电机的功率(KW): P=7.44 铣刀直径(mm): D=130 工作台质量(Kg): M=437 工件和夹具的质量(Kg): M=258 工作台快进、快退速度(m/min):V= 4.85 工进速度 (mm/min) V= 601000 工作台液压缸快进行程(mm): L1=426 工作台液压缸工进行程(mm): L2=134 工作台导轨面静摩擦系数: 0.2 s f 工作台导轨面动摩擦系数: , 0.1 d
9、f 往复运动的加速(减速)时间(t):t=0.05 攀枝花学院学生课程设计(论文) 2 工况分 析 2 工况分析 2.1 负载分析 铣床工作台液压缸快进阶段,启动时的外负载是导轨静摩擦 阻力,加速时的负载是导轨动摩擦阻力和惯性力,恒速时是动摩 擦阻力,在快退阶段的外负载是动摩擦阻力,铣床工作台液压缸 在工进阶段的外负载是工作负载,即刀具铣削力及动摩擦阻力。 根据给定条件,先计算工作台运动中惯性力,工作台与导 m F 轨的动摩擦阻力和静摩擦阻力 fd F fs F 6950 4.85/60 1147.7( ) 9.81 0.05 G m Fv FN g t (2-1) (N) 12 ()0.1
10、(43702580)695 fddGG FfFF (2-2) (N) 12 ()0.2 (43702580)1390 fSsGG FfFF (2-3) 其中,(N) 11 437 104370 G Fm g (N) 22 258 102580 G Fm g (N) 12 437025806950 GGG FFF 由铣头的驱动电机功率可以求得铣削工作负载: t F t P F v (2-4) 攀枝花学院学生课程设计(论文) 2 工况分 析 其中 350 3.14 0.13 2.381 6060 n d m v s 所以,(N) 7440 3124.7 2.381 t P F v 攀枝花学院学生课
11、程设计(论文) 2 工况分析 同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力(取液压缸的机械效率 ) ,工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表 2-1 中,0.9 m 负载循环图如图 2-1 所示。 表 2-1 铣床工作台液压缸外负载和推力计算结果 工况负载计算公式 液压缸负载 F(N) 液压缸推力(N) 0 F 起动fs FF 13901544 加速fdm FFF 18422046 快进fd FF 695772 工进fdt FFF 38194243 反向起动fs FF 13901544 反向加速fdm FFF 18422046 快退fd FF 695772 攀枝花学院学生课程设计(论文) 2 工况分析
12、 图 2-1 液压缸负载循环图 2.2 运动分析 根据给定条件,快进、快退速度为 0.081m/s,其行程分别为 294mm 和 426mm,工进速度为 601000mm/min(即 0.0010.0167m/s) ,工进 行程 134mm,绘出速度循环图如图 2-2 所示 攀枝花学院学生课程设计(论文) 2 工况分析 图 2-2 液压缸速度循环图 攀枝花学院学生课程设计(论文) 3 确定液压缸的参 数 3 确定液压缸的参数 3.1 初选液压缸的工作压力 专用铣床归属于半精加工机床,根据液压缸推力为 4243N(表 2-1),,初选液压缸的设计压力为Pa. 5 30 10 3.2 确定液压缸的
13、尺寸 由于铣床工作台快进和快退速度相同,因此选用单杆活塞式液 压缸,并使,快进时采用差动连接,因管路中有压力损失, 12 2AA 快进时回油路压力损失取Pa,快退时回油路压力损失 5 5 10p 亦取Pa。工进时,为使运动平稳,在液压缸回路油路 5 5 10p 上须加背压阀,背压力值一般为Pa,选取背压 5 (510) 10: Pa。 5 2 6 10p 确定液压缸尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方 程: 专用铣床液压缸力的平衡图 根据,可求出液压缸大腔面积为 1122 () m FPAP A 1 A 攀枝花学院学生课程设计(论文) 3 确定液压缸的参 数 2 1 5 2 1 424
14、3 0.0061 8 0.9 (30) 10() 22 m F Am P P (3-1) 1 44 0.0061 0.088 3.14 A Dm (3-2) 根据 GB2348-80 圆整成就近的标准值,得 D=90mm,液压缸活塞 杆直径,根据 GB2348-80 就近圆整成标准值63.65 2 D dmm d=63mm,于是液压缸实际有效工作面积为 222 1 0.090.006 44 ADm (3-3) 22222 2 ()(0.090.063 )0.003 44 ADdm (3-4) 3.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值 表 3-1 液压缸在不同阶段的压力、流量和功
15、率值 工况 推力 F/N 回油腔压 力 2 p /MPa 进油 腔压 力 P1 MPa 输入 流量 q L/mi n 输入 功率 P/kw 计算公式 快进起 1544010.1 112 /()pFAA 攀枝花学院学生课程设计(论文) 3 确定液压缸的参 数 动 加 速 204611.82 恒 速 772 21 0.5 ppp pMPa 7.57 0.24 2 183 1212 121 1 ()/() () pFA pAA qAA v Pp q 工进 4243610.07 0.00 60. 1 6.04 100 .7 1221 1 2 1 ()/pFA pA qAv Pp q 起 动 15440
16、5.14 12 /pF A 加 速 204616.82 快退 恒 速 772 5 12.57 0.24 2 304. 2 1122 2 3 1 ()/pFA pA qA v Pp q 3.4 绘制液压缸工况图 根据表 3-1 计算结果,分别绘制 p-L、Q-L 和 P-L 图,如图 3-1 所示 攀枝花学院学生课程设计(论文) 3 确定液压缸的参 数 p-L 图 Q-L 图 攀枝花学院学生课程设计(论文) 3 确定液压缸的参 数 P-L 图 攀枝花学院学生课程设计(论文) 4 液压系统图的拟 定 4 液压系统图的拟定 4.1 制定液压回路方案 4.1.1.油源型式及压力控制 这台机床液压系统功
17、率很小,滑台运动速度低,工作负载变 化小,可以采用进口调速回路的形式。为了解决进口调速回路 在负载变化时的突然前冲现象,回油路上要设置背压阀。 由于液压系统选用了节流调速的方式,系统中的油液循环必 定是开式的。从系统压力流量表 1-3 中可以看到,在液压系统 的工作循环内,液压缸要求压力变化不大。快进、快退所需的 时间和工进所需的时间分别为: 11133 131 3 ( /)(/) ()/ (294426) 10/0.0583 12 tlvlv llv s (4-1) 3 222 /132 10/(1/60)8tlvs (4-2) 或: 3 222 /132 10/(0.06/60)133tl
18、vs 所以工进时间占总时间的比率为: 攀枝花学院学生课程设计(论文) 4 液压系统图的拟 定 2 12 8 132 100%100%82.3% 89.3% (8 132) 12 t tt (4-3) 因此从节能和节约成本的角度考虑,采用单个液压泵就可以满足系 统的工作要求 工况图表明,系统的压力和流量均较小,故可采用单 定量泵供油油源和溢流阀调压的方案,如图 4-1 所示: 4.1.2.调速回路 铣床加工零件时,有顺铣和逆铣两种工作状态,故选用单 向调速阀的回油节流调速,如图 4-3 所示。由于已经选用节流 调速回路,故系统必然为开式循环。 4.1.3.换向回路与快速运动回路及连接方式 换向回
19、路选用了三位四通“O”型中位机能的电磁换向阀实 现液压缸的进退和停止,如图 4-2 所示。采用二位三通电磁换 向阀实现液压缸快进时的差动连接,如图 4-4 所示。 由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求,故采用 行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关,控制换向阀电磁 铁的通断电以及死挡铁即可实现自动换向和速度换接。 4.1.4.辅助回路 在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁, 出口设一单向阀以保护液压泵,在该单向阀与液压泵之间设一 压力表及其开关,以便溢流阀调压和观察,如图 4-5 所示。 攀枝花学院学生课程设计(论文) 4 液压系统图的拟 定 图 4-1 液压油源的选择 图
20、 4-2 换向回路 图 4-3 速度换接回路 图 4-4 差动回路 图 4-5 辅助回路 攀枝花学院学生课程设计(论文) 4 液压系统图的拟 定 4.2 拟定液压系统图 在制定个液压回路方案的基础上,经整理所得到的液压系统原 理图如图。由电磁铁动作顺序表更容易了解系统的工作原理及各工 况下的油液流动路线。 工况 快进 工进 快退 原位停止 电磁铁状态 1YA2YA 3YA + + + - - -+- - 1YA 2YA 3YA 快进 工进 快退 攀枝花学院学生课程设计(论文) 5 液压元件的选 择 5 液压元件的选择 5.1 液压泵及驱动电机的选择 5.1.1.液压泵的最高工作压力计算 液压缸
21、在整个工作循环中的最大工作压力出现在快退阶段,其值 为 1.007MPa,由于进油路元件较少,故液压缸间的进油路上的压 力损失估取为 0.5MPa,则泵的最大工作压力应为: p p (1.0070.5)1.507 p pMPaMPa 5.1.2液压泵的流量计算 泵的供油流量按液压缸的快进(恒速时)阶段的流量 q=4.03L/min 进行估算。由于系统流量较小,故取泄漏系数 K=1.3,则液压泵供油流量应为 p q =1.3*4.03=5.239(L/min) p qqv 5.1.3.确定液压泵的规格 根据系统所需流量,拟初选液压泵的转速为 1450 r/min,泵的容 积效率为=0.8,由此可
22、得泵的排量参考值为 v =1000/(n1*)=1000*4.03/(1450*0.8)=4.474()Vgqv v /mL r 攀枝花学院学生课程设计(论文) 5 液压元件的选 择 根据以上压力和流量数值查阅产品样本,最后确定选取 YB1-6 型 叶片泵,泵的额定压力为=6.3MPa,液压泵的理论排量为: pn ,容积效率=0.8,泵的额定转速为 1450r/min。输出6/VmL r v 流量为 , *0.86*1450*0.86.96(/ min) p qVnL 比系统所需的流量稍大。 5.1.4 确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号 由于液压缸在快退阶段的输入功率最大,这时液压泵的工压
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