双头车床液压系统设计.doc

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1、机械原理课程设计报告液压与气压传动课程设计报告题 目：双头专用车床液压系统设计 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机械112班 学 号：201110824209 姓 名：胡志源 指导教师：张日红 仲恺农业工程学院机电学院2014年1月 03 日14目 录一.课程设计题目及设计要求2二.设计任务2三.考虑到对液压系统的工作要求3四.拟定液压系统工作原理图3五.液压回路的工况分析4 1、工作负载及惯性负载计算4 2、导轨摩擦力计算5 3、液压缸密封摩擦阻力计算5 4、预选系统设计压力6 5、液压缸主要尺寸计算7 6、单个液压缸需求的最大流量9 7、其他工作阶段的压力、流量和功率9六.液压系统

2、元件与辅件的选择10 1、液压泵的选择10 2、糕点间歇运动设计12 3、切刀与棘轮的协调运动计算13七.验算液压系统性能13 1、回路压力损失验算13 2、油液温升验算13八.FLUIDSIM对液压回路进行仿真14九.参考文献14一、课程设计题目及设计要求 某厂欲自行设计制造一台专用车床，用于压缩机连杆两端长轴颈的车削加工。根据加工工件尺寸较长的特点，拟采用的加工工艺方案为：工件固定，刀具旋转并进给。车床主要由床身布有相互平行的V形导轨和平导轨各一条(见图2-1)和左右两个车削动力头组成，其总体布局如图2-2所示。工件装夹于床身中部。两个独立的动力头，通过机械传动带动主轴及刀具旋转实现车床的

3、主运动；进给运动要求采用液压缸实现，即在床身上安装两个液压缸，使其活塞杆与各动力头下部相连，通过液压缸往复运动驱动动力头实现车床的进给运动。车床加工工件时，车削动力头的进给工作循环为：快进工进快退停止。已知：移动部件重约是G12kN；15kN了；各车削动力头的最大切削进给抗力(轴向力)估值为𝐹𝑒12kN，主切削力(切向力)𝐹𝑧35 kN。要求动力头的快速进、退速度相等，𝑣1=𝑣𝑚𝑎𝑥=6m/min，工进速度无级调整范围为𝑣2=0.021

4、2m/min.导轨的静、动摩擦因数分别为𝑠=0.2;𝜇𝑑=0.1。 图1-1 车床总体布局示意图 图1-2 车床液压缸受力分析计算简图（1，8一车削动力头；2，7一主轴；3，6一连杆轴颈；4一夹具；5一工件；9一导轨；10一床身）二、设计任务 （1）拟定液压系统原理图；（推荐软件CAXA2011，AUTOCAD机械工程师2010）；（2）运用FLUIDSIM对液压回路进行仿真；（3）选择液压系统的元件和辅件；（4）验算液压系统性能；（5）设计液压阀块和阀组；（6）绘制下列图纸：(建议用UG/PROE/SOLIDWORKS完成) 液压系统原理图

5、A4 1张（7）编写设计说明书三、考虑到对液压系统的工作要求 根据加工要求，刀具旋转由机械传动来实现；主轴头沿导轨中心线方向的“快进(Fast Feed)一工进(Working Feed)快退(Fast Return)停止(Stop)”工作循环拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作为执行机构考虑到车削进给系统传动功率不大，且要求低速稳定性好，粗加工时负载有较大变化，故拟选用调速阀、变量泵组成的容积节流调速方式。为了自动实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度（该长度并无过高的精度要求），拟采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。四、拟定液压系统工作原理图该系统同时驱动两个车削头，且动作循环

6、完全相同。为了保证快速进、退速度相等，并减小液压泵的流量规格，拟选用差动连接回路。在行程控制中，由快进转工进时，采用机动滑阀。使速度转换平稳，且工作安全可靠。工进终了时。压下电器行程开关返回。快退到终点，压下电器行程开关，运动停止。快进转工进后，因系统压力升高，遥控顺序阀打开，回油经背压阀回油箱，系统不再为差动连接。此处放置背压阀使工进时运动平稳，且因系统压力升高，变量泵自动减少输出流量。两个车削头可分别进行调节。要调整一个时，另一个应停止，三位五通阀处中位即可。分别调节两个调速阀，可得到不同进给速度；同时，可使两车削头有较高的同步精度。同时为了保证整个系统的安全，在泵出口并联一溢流阀，用于防

7、止过载。由此拟定的液压系统原理图如图1-3所示。图1-3 双头车床液压系统工作原理图五、液压回路的工况分析（1）工作负载及惯性负载计算 计算液压缸的总机械载荷， 根据机构的工作情况，液压缸受力如图1-4所示，其在不同阶段的总机械载荷计算如下：图1-4液压缸受力简图 根据题意，工作负载：Fe=12000N 油缸所要移动负载总重量：N根据题意选取工进时速度的最大变化量： m/s，根据具体情况选取： s(其范围通常在0.01- 0.5s)，则惯性力为：（2）导轨摩擦力计算 根据车床导轨受力分析简图1-4可知： 导轨的摩擦力Ff=6035N图1-5车床导轨受力分析简图 加速恒速时的动摩擦阻力： 空载进

8、退启动时有静摩擦力： （3）液压缸密封摩擦阻力计算： 作用于液压缸活塞上密封阻力，用下式估算：式中-液压缸机械效率，。取，算得启动时得静密封摩擦阻力恒速时的动密封摩擦阻力估取为静密封摩擦阻力的30%，即，即将上述计算过程综合后得到的各工作阶段的液压缸外负载结果列于表1-1，液压缸的负载循环图、速度循环图见图1-6。表1-1外负载计算结果工况外负载F/N工况外负载计算公式结果计算公式结果快进启动4821N快退启动4821N加速2323N加速2323N恒速2170N工进18395N恒速2170N图1-6 液压缸的负载循环图、速度循环图 由上图可知其最大值为18395N（4）预选系统设计压力本车床属

9、于半精加工机床，负载最大时为慢速工进阶段，其他工况时载荷都不大，参考表12，1-3表1-2 按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPaPW1，故应按最大工进速度时所需功率选取电机。查设计手册，选用Y系列（IP44）中规格相近的Y132S-4型立式三相异步电动机，其额定功率5.5kW，转速为1440r/min。用此转速驱动液压泵时，变量泵的实际输出流量分别为 ，仍能满足系统各工况对流量的要求。(2) 控制元件的选择根据系统工作压力与通过各液压控制阀及部分辅助元件的最大流量，查产品样本所选择的元件型号规格如表1-8所列。表1-8 专用车床液压系统主要元件的型号规格序号名称通过流量/（L/m

10、in）额定流量/（L/min）额定压力/MPa工作压力/MPa型号1过滤器40原始压力损失XU-4080J2限压式变量叶片泵516.33.22YBX-B504先导式溢流阀636.3YF3-10B5六点压力表开关6.3K-6B6压力表测量范围040Y-407、8直动式溢流阀102.5P-B10B9、10远控顺序阀6.33.22XY-10B11、12单向阀256.33.221-25B13、14三位五通电磁换向阀256.33.2235D-25B15、16单向阀636.31-63B17、18调速阀106.32.62Q-10B19、20行程阀1006.32.6222C-25BH（3）液压辅件的计算与选择

11、 本系统属于中压系统，故取经验系数5，得油箱容量为 V=5*61.2=306L 管件尺寸由选定的标准元件油口尺寸确定。所选择的过滤器、压力表及压力表开关的型号规格见表1-8。七、验算液压系统性能（1）回路压力损失验算由于系统的具体管路布置尚未确定，整个回路的压力损失无法估算，仅只阀类元件对压力损失所造成的影响可以看出，供调定系统中某些压力值时参考。（2）油液温升验算工进在整个工作循环中所占的实际比例达96%，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来估算。工进时液压缸的有效功率为 ，液压泵的输出功率为P=630W由此算得液压系统单位时间的发热量为Q=P- P0=262.1623.87W ,此机床

12、为一般机床，设允许油液温升为 ,为使温升不超过允许的 值，由此计算油箱的最小有效容积为，若实际采用的油箱的有效容积小于此有效容积，则必须设置冷却器。比较数据知道此系统无需设置冷却器。八、FLUIDSIM对液压回路进行仿真九、参考文献1张利平. 液压站M.北京：化学工业出版社，20082董伟亮 .液压设计手册(软件版V1.0)M. 北京：机械工业出版社，20053 机械设计手册编委.机械设计手册:液压传动与控制M.北京：机械工业出版社，20074 刘延俊.液压回路与系统M.北京：化学工业出版社，20095 刘军营、李素玲.液压传动系统设计与应用实例解析M.北京：机械工业出版社，20116 周士昌.液压系统设计图集M.北京：机械工业出版社，2003