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1、四川師范大學(xué)工學(xué)院設(shè)計(jì)說明書液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生 劉暢 院 系 工學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 2008180220 指 導(dǎo) 教 師 隆泗 答 辯 日 期 授課：XXX目錄一、題目 （1）專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)的設(shè)計(jì) （1）二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）（一）設(shè)計(jì)要求及工況分析 （1） 1、設(shè)計(jì)要求 （1）2、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 （1）（1）工作負(fù)載 （1）（2）摩擦負(fù)載 （1）（3）慣性負(fù)載 （1）（4）運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （1）（二）確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) （2） 1、初選液壓缸工作壓力 （3） 2、計(jì)算液壓缸主要尺寸 （3）（三）擬定液壓系統(tǒng)原理圖 （5） 1、選擇基本回路 （
2、5）（1）選擇調(diào)速回路 （6）（2）選擇油源形式 （6）（3）選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 （6）（4）選擇速度換接回路 （6）（5）選擇調(diào)壓和卸荷回路 （6） 2、組成液壓系統(tǒng) （7）（四）計(jì)算和選擇液壓元件 （8） 1、確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 （9）（1）計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 （9）（2）計(jì)算液壓泵的流量 （9）（3）確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 （9）三、附錄與附圖.附表 （10）四、總結(jié) (14)五、參考文獻(xiàn) （15）授課：XXX一、題目專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(一)、設(shè)計(jì)要求及工況分析1設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一專用銑床，其動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn)工進(jìn)快退停
3、止。主要參數(shù)與性能要求如下：切削阻力FL=30kN；運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=5500N；快進(jìn)、快退速度1= 3 =4.5m/s，工進(jìn)速度2 =60-1000mm/min；快進(jìn)行程L1=250mm，工進(jìn)行程L2=150mm；往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間t=0.05s；工作臺(tái)采用平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)s=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)d=0.1。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件選為液壓缸。2負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析(1) 工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削阻力FL=30000N。(2) 摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 (3) 慣性負(fù)載 N842N0560.08.95500i=DD=tgGFu4.5= (4) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 快進(jìn)
4、工進(jìn) 快退 設(shè)液壓缸的機(jī)械效率cm=0.9，得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表1所列。授課：XXX表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F0=F/cm/N啟 動(dòng)加 速快 進(jìn)工 進(jìn)反向啟動(dòng)加 速快 退110013925503055011001392550122215476113394412221547611根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖F-t 和速度循環(huán)圖-t，如下圖所示。液壓缸的負(fù)載圖液壓缸的速度圖授課：XXX（二） 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)1初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載都不太高，參考表2和表3
5、，初選液壓缸的工作壓力p1=4MPa。2計(jì)算液壓缸主要尺寸鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動(dòng)液壓缸（A1=2A2），快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)為防止車銑時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表4選此背壓為p2=0.6MPa。表2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa0.811.522.5334455表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/
6、MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)表5 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7授課：XXX表6 按速比要求確定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：1無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度；2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。由式得242621cm1m1092m10)26.04(9.030550)2(-=-=-=ppFA
7、h 則活塞直徑 mm108m108.0m10924441=-ppAD參考表5及表6，得d 0.71D =77mm，圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值得 D=110mm， d=80mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為根據(jù)計(jì)算出的液壓缸的尺寸，可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如表7所列，由此繪制的液壓缸工況圖如圖2所示。表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)12220.69加速1547p1+p0.75恒速611p1+p0.570.40.23授課：XXX工進(jìn)339440.63
8、.861.5810-20.061快退啟動(dòng)12220.27加速15470.51.41恒速6110.51.200.340.41注：1. p為液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失，取p=0.5MPa。2 快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為p1，無桿腔回油，壓力為p2。（三） 擬定液壓系統(tǒng)原理圖1選擇基本回路圖1授課：XXX(1) 選擇調(diào)速回路 由圖1可知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。為防止銑完工件時(shí)負(fù)載突然消失引起運(yùn)動(dòng)部件前沖，在回油路上加背壓閥。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。(2) 選擇油源形式
9、從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmax/qmin=0.4/(1.5810-2)25；其相應(yīng)的時(shí)間之比(t1+t3)/t2=(3.3+5.3)/90=0.096。這表明在一個(gè)工作循環(huán)中的大部分時(shí)間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源?？紤]到前者流量突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時(shí)向液壓缸供油實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，最后確定選用雙聯(lián)葉片泵方案，如圖2a所示。(3) 選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 本系統(tǒng)已
10、選定液壓缸差動(dòng)連接和雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回油路流量較大，故選用換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接，所以選用三位五通電液換向閥，如圖2b所示。(4) 選擇速度換接回路 由于本系統(tǒng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，速度變化大（1/2=4.5/0.145），為減少速度換接時(shí)的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路，如圖2c所示。 (5) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷
11、，高壓小流量泵在滑臺(tái)停止時(shí)雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。授課：XXX 圖3 整理后的液壓系統(tǒng)原理圖2組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖3所示。在圖3中，為了解決滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)進(jìn)、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥6。為了避免機(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了一個(gè)單向閥13。圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器14。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。（四）計(jì)算和選擇液壓件1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率(1) 計(jì)算液壓泵的最大工
12、作壓力小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表7可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，最大工作壓力為p1=3.86MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失p=0.6MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差Dpe=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力估算為 大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表7可見，快退時(shí)液壓缸的工作壓力為p1=1.41MPa，比快進(jìn)時(shí)大?？紤]到快退時(shí)進(jìn)油不通過調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為 授課：XXX (2) 計(jì)算液壓泵的流量由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0
13、.410-3 m3/s ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個(gè)泵的總流量為 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為1.5810-5 m3/s =0.95L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為3.95L/min。(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為6mL/r和33mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)，其理論流量分別為5.6 L/min和31L/min，若取液壓泵容積效率v=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率
14、最大，若取液壓泵總效率p=0.8，這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。三、附表與附圖表1液壓缸各階段的負(fù)載和推力工況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F0=F/cm/N啟 動(dòng)加 速快 進(jìn)工 進(jìn)反向啟動(dòng)加 速快 退110013925503055011001392550122215476113394412221547611授課：XXX表2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa0.811.522.5334455表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械
15、液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)表5 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求確定d/D2/11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71表7液
16、壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓力p2/MPa進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入流量q10-3/m3/s輸入功率P/KW計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)12220.69加速1547p1+p0.75恒速611p1+p0.570.40.23授課：XXX工進(jìn)339440.63.861.5810-20.061快退啟動(dòng)12220.27加速15470.51.41恒速6110.51.200.340.41液壓缸負(fù)載、速度循環(huán)圖速度循環(huán)圖負(fù)載循環(huán)圖授課：XXX圖1授課：XXX四、總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)花了四五天，通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到自己的很多不足，自己知識(shí)的很多盲點(diǎn)和漏洞，知識(shí)和實(shí)踐的差距，所以說通過這次設(shè)計(jì)我
17、深刻的認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 在這個(gè)過程中，遇到了一些困難，但是通過和同學(xué)的討論和資料查找還是解決了這些難題，隨著問題的解決，學(xué)習(xí)的熱情高漲。本次設(shè)計(jì)涉及了液壓傳動(dòng)的大部分知識(shí)還有就是CAD作圖和word文檔的處理。也使我們很好的將課本上的知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來，收獲頗多，特別是收集資料和信息的能力，這也是我們大學(xué)期間一次難得機(jī)會(huì)，總之是獲益匪淺。 五、參考文獻(xiàn)1、左建民主編液壓與氣壓傳動(dòng)（第四版）機(jī)械工業(yè)出版社2、張群生主編液壓與氣壓傳動(dòng)（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社3、賈銘新主編液壓傳動(dòng)與控制（第二版）國(guó)防工業(yè)出版社4、何玉林,沈榮輝,賀元成.主編機(jī)械制圖.重慶大學(xué)出版社5、路甬祥主編液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社. （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正，謝謝!） 授課：XXX
銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
