1、专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 1 摘 要 . 2 一设计目的、要求及题目 . 3 设计的目的 . 3 设计的要求 . 3 （ 3）设计题目 . 4 二负载 工况分析 . 4 1. 工作负载 . 4 2. 摩擦阻力 . 4 3. 惯性负荷 . 4 三绘制负载图和速度图 . 5 四初步确定液压缸的参数 . 6 1 初选液压缸的工作压力。 . 6 2计算液压缸尺寸。 . 6 3液压缸 工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表 . 7 4绘制液压缸的工况图（图 3） . 8 五拟定液压系统图 . 8 1选择液压基本回路 . 8 2组成系统图 . 9
2、六选择液压元件 . 10 1确定液压泵的容量及电动机功率 . 10 控制阀的选择 . 10 3确定油管直径 .11 4确定油箱容积 .11 七 液压系统的性能验算 .11 液压系统的效率 .11 液压系统的温升 . 12 致 谢 . 13 参考文献 . 13 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 2 摘 要 液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先
3、进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系统是非常有意义的。 关键词： 液压传动、稳定性、液压系统 Abstract Hydraulic system is powered motor basis, the use of hydraulic pump will translate into pressure on the mechanical energy, promote the hydraulic oil. Through various control valves to change the flow of hydraulic oil,
4、thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kinds of different equipment to complete the actions required. Hydraulic system has been in various industrial sectors and agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many ot
5、her departments are more widely used, and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more. So students like us to study and personally designed a simple hydraulic system is very meaningful. Key words: hydraulic transmission, control system, hydraulic system 专用铣床液压系统
6、设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 3 一设计目的、要求及题目 设计的目的 液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统； 3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、 CAD 技术等方面的 基本技能进行一次训练，以提高这些技能的
7、水平。 设计的要求 1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济； 2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭； 3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考。不能直接 向老师索取答案。 4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后； 5
8、.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作： 设计计算说明书一份； 液压传动系统原理图一张（ 3 号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）。 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 4 （ 3）设计题目 一台专用铣床的铣头驱动电机的功率 N= 7.5KW ，铣刀直径 D=120mm，转速n=350rpm，工作台重量 G1=4000N，工件及夹具重量 G2=1500N，工作台行程 L=400mm，（快进 300mm，工进 100mm）快进速度为 4.5m/min，工金速度为 60 1000mm/min，其往复运动和加速（减速）时间 t=0.05s，工作台用平导
9、轨，静摩擦系数 fs=0.2，动摩擦系数 fd=0.1。设计其液压控制系统。 二负载 工况分析 1. 工作负载 661 0 0 0 1 0 0 0 6 0 1 0 6 0 7 .5 1 0 3 4 1 0 .4 63 5 0 1 2 06 0 1 0 0 0WP P PF N NDnv D n 2. 摩擦阻力 ( 1 2 ) 0 . 2 ( 4 0 0 0 1 5 0 0 ) 1 1 0 0fj jF f G G N N ( 1 2 ) 0 . 1 ( 4 0 0 0 1 5 0 0 ) 5 5 0fd dF f G G N N 3. 惯性负荷 查液压缸的机械效率 0.9cm ，可计算出液压缸
10、在各工作阶段的负载情况，如下表表 1 所示： 1 2 4 0 0 0 1 5 0 0 4 . 5( ) ( ) 8 4 0 . 9 89 . 8 1 0 . 0 5 6 0g G G vF N Ngt 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 5 表 1 液压缸各阶段的负载情况 工 况 负载计算公式 液压缸负载 /FN 液压缸推力 /N 启 动 fjFF 1100 1222.22 加 速 fd gFFF 1390.98 1545.53 快 进 fdFF 550 611.11 工 进 fd wFFF 3960.46 4400.51 快 退 fdFF 550 611
11、.11 三绘制负载图和速度图 根据工况负载和以知速度 1v 和 2v 及行程 S，可绘制负载图和速度图，如下图（图 1、图 2）所示： 图 1(负载图 ) 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 6 图 2（速度图） 四初步确定液压缸的参数 1 初选液压缸的工作压力。 查各类液压设备常用工作压力初选 ， 51 3 0 1 0p Pa 2计算液压缸尺寸。 选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为 122AA ；回油路上有背压阀或调压阀，取背压 52 8 10p Pa ;回油管路压力损失 55 10p Pa 。 2 5 215124 4 0 0 . 5 1 1
12、6 9 . 2 5 1 0 1 6 . 9 318( 3 0 ) 1 022FA m mpp 14 4.46AD 按 JB2183 77 取标准值 D=50mm 活塞杆的直径 d 为： 0 .7 0 .7 5 0 3 5d D m m 由此求得液压缸的实际有效工作面积 22 221 5 1 9 . 6 344DA c m c m 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 7 2 2 2 2 22 ( ) ( 5 3 . 5 ) 1 0 . 0 144A D d c m 3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表 表 2 所示： 表 2 液压缸所需的
13、实际流量、压力和功率 工况 负载/FN 回油腔压力510 /p Pa 进油腔压力510 /p Pa 输入流量/JQ（ L/min）输入功率/PkW 计算公式 快进 启动 1222.22 12.7 2112F A Pp AA 1 2 1Qv（ A-A） 1P p Q 加 速 1545.53 1p p p 5p 21.27 恒速 611.11 5p 11.56 4.33 0.08 工进 4400.51 8 26.5 1.960.12 0.086 221 1F p Ap A12Q Av 1P p Q 快退 启 动 1222.22 12.2 2112F p Ap A2Q Av 1P p Q 加速 15
14、45.53 5p 25.24 恒速 611.11 5p 15.91 4.5 0.119 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 8 4绘制液压缸的工况图（图 3） 五拟定液压系统图 1选择液压基本回路 从工况 图可知：该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图 a 所示。铣床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承受负切削的能力，如图 b 所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图 c 所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结构简单。
15、选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式，如图 d 所示。 （ a） (b) 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 9 (c) (d) 2组成系统图 为了实现工作台快退选用具单向阀的调速阀，图 4 为所设计的液压系统图。 专用铣床液压系统设计 2011-04-20 荣成学院 机械 系 崔晓 东 10 六选择液压元件 1确定液压泵的容量及电动机功率 （ 1） 液压泵的工作压力和流量计算。 进油路的压力损失取 53 10p Pa ，回路泄露系数取 1.1K ，则液压泵的最高工作压力和流量为： 551 ( 2 6 . 5 3 ) 1 0 2 9 . 5 1 0Bp
16、 p p P a P a m a x 1 . 1 4 . 5 / m i n 5 / m i nBQ K Q L L 根据上述计算数据查泵的产品目录，选用 型定量叶片泵。 （）确定驱动电动机功率。 由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总 效率 0.75 ,则电动机功率为： 5336( 1 5 . 9 1 3 ) 1 0 1 060 0 . 2 51 0 0 . 7 5BBpQP k W k W 控制阀的选择 根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件的规格，如表所示。 格表 3 各元件的规 序号 元件名称 最大通流量 /（ L/min） 型号规格 1 定量叶片泵 6 63 2 溢流阀 Y 10B 10 63 3 三位四通电磁阀 34D 10B 4 单向调速阀 QI 10B 5 二位三通电磁阀 23D 10B 6 单向阀 I 10B 7 过滤器 XU B16 100
