专用铣床的液压系统.doc

一、设计流程图 液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程 下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。 二、设计依据： 设计一台专用铣床的液压系统，铣头驱动电机的功率N=，铣刀直径为D=100mm，转速为n=300rpm，若工作台重量400kg，工件及夹具最大重量为150kg，工作台总行程L=400mm，工进为100mm，快退，快进速度为5m/min，工进速度为50～1000mm/min，加速、减速时间t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计此专用铣床液压系统。 三、工况分析 液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。 负载分析 外负载 Fw=1000P/V=60000·1000P/ 3.14Dn=4774.65N 阻力负载 静摩擦力：Ffj=（G1+G2）·fj 其中 Ffj—静摩擦力N G1、G2—工作台及工件的重量N fj—静摩擦系数 由设计依据可得： Ffj=（G1+G2）·fj=(4500+1500)X0.2=1200N 动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd—动摩擦力N fd—动摩擦系数 同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4500+1500)X0.1=600N 惯性负载 机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=6000/9.81=611.6kg 惯性力Fm=m·a= =1019.37N 其中：a—执行元件加速度 m/s2 ut—执行元件末速度 m/s2 u0—执行元件初速度m/s2 t—执行元件加速时间s 因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示： （查液压缸的机械效率为0.96，可计算液压缸各段负载，如下表） 工况 油缸负载（N） 液压缸负载（N） 液压缸推力（N） 启动 F=Ffj 1200 1250 加速 F=Ffd+Fm 1619.37 1686.84 快进 F=Ffd 600 625 工进 F=Ffd+ Fw 5374.65 5598.60 快退 F=Ffd 600 625 按上表的数值绘制负载如图所示。 对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依据绘制如 图1-1 铣床液压缸速度图 图1-2 铣床液压缸负载图 四、初步确定油缸参数，绘制工况图 1、初选油缸的工作压力、 由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N，根据下表可得： 表 按负载选择液压执行元件的工作压力 载荷/（kN） 5 5—10 10—20 20—30 30—50 50 工作压力（Mpa） 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 =5~7 选系统的工作压力P1=2Mpa。 由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。 铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=0.5Mpa。 2、计算油缸尺寸 可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及活塞杆直径d计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积： ==0.00109 = 0.002116 =0.0512 =0.0362 在将这些直径按照国标圆整成标准值得： D=0.09m, d=0.07m 由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为 =0.0063，=0.002512。 3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算 （1）、工进时油缸需要的流量Q工进 Q 工进= A1·U工进= A1:工进时油压作用的面积 U工进—工进时油缸的速度 mm/min (2)、快进时油缸需要的流量Q快进 差动连接时:Q快进=(A1-A2) ·U快进 = A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 m2 U快进—油缸快进时的速度mm/min (3)、快退时油缸需要的流量Q快退 , Q快退= A2·U快退 = U快退—油缸退回时的速度, mm/min (4)、工进时油缸的压力 P2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa。 （5