成型铣刀专用铣床的液压系统设计.docx
*大学液压与气压传动专业:班级:学生姓名:指导教师:¼1¼1*¼1*¾X*l*1*1*x>x*T¼*T¼*7*T*7*T*7*Tx*7¼*T%*£*X*X*X*X*1*X*¼X*T*T*¼*T*T*7¼*T*7*¼1*l*lx¼1*>*7¼*T¼*7¼*T*7%*X*£*X*X*X*vl*7*T*7¼*T*T¼*¼目录第一章设计原始参数4弟负52.2绘制负载曲线图及速度曲线图6第三章确定液压缸的性能参数73.1 初选液压缸的工作压力73.2 计算液压缸的主要尺寸73.3 活塞杆的稳定性校核93.4 计算液压缸各个阶段的压力93.5 计算液压缸各个阶段的流量103.6 绘制液压系统工况图103.7 液压缸结构组成及主要尺寸的确定113.7.1 液压缸壁厚和外径的计算123.7.2 缸盖厚度的确定133.7.3 液压缸工作行程的确定133.7.4 最小导向长度的确定143.7.5 活塞宽度的确定143.7.6 缸体长度的确定143.8 夹紧缸的设计15第四章液压系统方案设计164.1 油源形式及压力控制164.2 调速回路164.3 换向回路与快速运动回路及换接方式174.5 夹紧回路184.6 组成液压系统原理图184.7 电磁铁动作顺序列表18第五章液压元件的选择205.1 液压泵的确定205.2 阀类元件及辅助元件的选择215.3 油管的选择225.4 油箱容量的确定22第六章验算液压系统的性能23*1*6.2验算系统的温升25总结27参考文献27第一章设计原始参数设计要求：设计一台用成型铳刀在加工件上加工出成型面的专用铳床的液压系统,工作循环：手工上料一一自动夹紧一一工作台快进一一铳削进给一一工作台快退一一夹具松开一一手工卸料等自动循环；二、原始数据：设计参数见下表。其中：工作台液压缸负载力（KN）：FL=48;夹紧液压缸负载力（KN）：Fc=5.8工作台液压缸移动件重力（KN）：G=2.7；夹紧液压缸移动件重力（N）：Gc=70；工作台快进快退速度（mmin）：V1=V3=5.5;夹紧液压缸行程（mm）：Lc=IO工作台工进速度（mmmin）：V2=45;夹紧液压缸运动时间（三）：tc=b工作台液压缸快进行程（mm）：Ll=350;导轨面静摩擦系数：0.2；工作台液压缸工进行程（mm）：L2=80;导轨面动摩擦系数：0.1；工作台启动时间（三）：t=0.5;第二章负载工况分析2.1负载分析液压缸所受外负载F包括三种类型，即：F=FW+Ff+Fa式中此一工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力,在本设计中相为48000N；入一运动部件速度变化时的惯性负载；与一导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，对于平导轨弓可由下式得：Fj=f(G+Frn)式中G一运动部件重力；En一垂直于导轨的工作负载，本设计中为零；/一导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.20,动摩擦系数为0.10。则求得：Ff,=fs×G=0.20×2700=540TVFfd=×G=0.l0×2700=270V式中七一静摩擦阻力；时一动摩擦阻力。LGvF=agr式中g一重力加速度；/一加速或减速时间，取0.50；V速度差O在本设计中L27005.5= 50.5 IN卜X9.80.5×602.2绘制负载曲线图及速度曲线图根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载，本次设计取液压缸效率Z=O.9见表2-1,并画出如图2-1所示的负载循环图图27负载曲线图、速度曲线图表2-1液压缸总运动阶段负载表（单位：N）工况负载组成负载值F/N推力F"wN快进启动F=FfS540600.00加速产二品+乙320.51356.12快进尸=%270300.00工进工进F=+v4827053633.33快退启动F=FfS540600.00加速尸=盆+死320.51356.12快退尸二心270300.00根据上表可以计算出负载曲线和速度曲线图，如图2-1。第三章确定液压缸的性能参数3.1 初选液压缸的工作压力液压执行元件的工作压力是指液压执行元件的输入压力。在确定液压执行元件的结构尺寸时，一般要先选择好液压执行元件的工作压力。工作压力选得低，执行元件的尺寸则大，整个液压系统所需的流量和结构尺寸也会变大,但液压元件的制造精度、密封要求与维护要求将会降低。压力选得愈高，结果则相反。因此执行元件的工作压力的选取将直接关系到液压系统的结构大小、成本高低和使用可靠性等多方面的因素。工作压力可根据最大负载参考表3-1选取，也可根据设备的类型参考表3-2选取。表3T不同负载条件下的工作压力负载F/N<50005000-1000010000-2000020000-3000030000-50000>50000工作压力/MPa<0.8-11.5-22.5-33445N57表3-2常用液压设备工作压力设备类型机床农业机械小型工程机械液压机挖掘机重型机械启重机械磨床车、铳、刨床组合机床拉床、龙门刨床工作压力/MPa0.822435<1010-1520-32结合表31和32。查液压系统设计简明手册,初选液压缸的设计压力P=5MPa.3.2 计算液压缸的主要尺寸为了满足工作台进退速度相等，并减小液压泵的流量，今将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔的有效面积4与42应满足4=2Az（即液压缸内径D和活塞杆直径d间应满足：D=2do）为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压。由液压系统设计简明手册,也可参照下表3-3,暂取背压为0.6MPa,并取液压缸机械效率%,t=0.9,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积。表3-3液压系统中背压力的经验数据系统类型背压/MPa中、低压系统(08MPa)简单系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的节流调速系统0.50.8回油路带背压阀0.5L5采用带补油泵的闭式回路0.81.5中、高压系统(816MPa)同上比中、低压系统高(50-100)%高压系统(1632MPa)如锻压机械系统初算时背压可忽略不计A=-p-7-=竺叫=114.1IxlO-4(,)-%)0.90×(5.0-y)×106液压缸内径：按GB/T2348-1993,如下表3-4所示表3-4液压缸气缸内径参数值840125(280)10501403201263160(360)16801804002090200(450)2510022050032110250取标准值D=125mm=12.5cm；按GB/T2348-1993,选取活塞杆直径，具体数值可参照表3-5。表3-5活塞杆直径的参数值420561605226318062570200828802201032902501236100280144011032016451253601850140故活塞杆直径为J=D2=125288.38mm取d=90mm.则液压缸的实际有效面积为A1竽£122.71«/)A,=(D2-J2)=j(12.52-92)«59.10(Cm2)A=Ai-A2=63.62(CTH2)3.3 活塞杆的稳定性校核活塞杆受轴向压缩负载时,它所承受的力尸不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载反，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。FK的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比/d10且杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。/J=43090=4.77<10无需对活塞杆的稳定性进行校核。3.4 计算液压缸各个阶段的压力差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力D；其差值估取.P=鸟一R=0.5MPa,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时aP=O;另外，工作进给时候的背压力P2=OSMPa，取快退时的回油腔压力为0.5MPa.液压缸的快进压力= 0.512MRZFm+A2p2700.9+59.10×104×0.5x1061-A2(122.7159.10)xlOT液压缸工进压力Pi:进= 466MPa江十&2482700.9+59.10xl(4x0.6xl()6122.71×IO-4液压缸的快退压力= 1.089MPaF%+a2-270/0.9+122.71X104X0.5X10"59.10×1043.5 计算液压缸各个阶段的流量液压缸的快进流量=(A-)v=(122.71-59.10)×5.5×10t×103=34.99L/min液压缸的工进流量gI进=Ay2=122.71X0.045×104×103=0.55Lmin液压缸的快退流量%wa=4H=59.10×5.5×104×103=32.51L/min液压缸工作腔压力的计算3.6 绘制液压系统工况图根据以上计算液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率结果可列出表3-60表3-6液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率工作阶段计算公式负载F(N)回油腔压力Pz(MPa)工作腔压力Pi(MPa)输入流量q(Lmin)输入功率N(W)快进启动%+2p540-0.094一-加速q=AY;,N=p、q320.511.0210.521恒速2701.0120.51234.99298.58工进A="1q=AlV2N=plq482700.64.6600.5542.72快退启动%+P2APLA2q=AlVlN=plq5400.102加速320.510.51.098恒速2700.51.08932.51590.06根据以上计算结果表3-6可以绘制出如下图3-1。所示的工况图)fl-三加«
