成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床.docx
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成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床
机械与汽工程学院
液压与气压传动课程设计说明书
课程设计题目:
成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床
专业
班级
姓名
日期2010年12月
一、负载与运动分析
设计要求
工作负载
摩擦负载
惯性负载
运动时间
二、确定液压系统只要参数
初选液压缸工作压力
计算液压缸主要尺寸
三、拟定液压系统原理图
选择基本回路
组成液压系统
四、计算和选择液压件
确定液压泵的规格和电动机的功率
确定其它组件及辅件
五、总结
一、负载与运动分析
1.1设计要求
设计一台用成型铣刀在加工件上加工出成型面的液压专用铣床。
工作循环:
手工上料——自动夹紧——工作台快进——铣削进给——工作台快退——夹具松开——手工卸料。
设计参数见下表:
工作台液压缸负载力(KN):
FL=68KN
夹紧液压缸负载力(KN):
FC=
工作台液压缸移动件重力(KN):
G=
夹紧液压缸负移动件重力(N):
GC=80N
工作台快进、快退速度(m/min):
V1=V3=5.0m/min
夹紧液压缸行程(mm):
LC=20mm
工作台工进速度(mm/min):
V2=35m/min
夹紧液压缸运动时间(S):
tC=1s
工作台液压缸快进行程(mm):
L1=400mm导轨面静摩擦系数:
μs=
工作台液压缸工进行程(mm):
L2=100mm导轨面动摩擦系数:
μd=
工作台启动时间(S):
t=
工作负载
工作负载即为切削阻力FL=68000N
1.3摩擦负载
摩擦负载即为导轨的摩擦阻力:
静摩擦阻力
Ffs=μ5G=
=360N
动摩擦阻力
Ffd=μ5G=
=180N
惯性负载
Fi=
1.5运到时间
快进t1
工进t2
快退t3
设液压缸的机械效率
,得出液压缸在各工作阶段的负载和推力,如表1所示。
表1液压缸在各工作阶段的负载和推力
工况
负载组成
液压缸负载F(N)
液压缸推力F0=F/
(N)
启动
F=Ffs
360
400
加速
F=Ffd+Fi
302
快进
F=Ffd
180
200
工进
F=Ffd+FL
68180
75756
反向启动
F=Ffs
360
400
加速
F=Ffd+Fi
302
快退
F=Ffd
180
200
根据液压缸在上述各个阶段内的负载和运动时间,即可绘制出负载循环图F-t和速度循环图V-t,如图1所示。
图1
二、确定液压系统只要参数
初选液压缸工作压力
所设计的动力滑台在工作时负载最大,在其它工作负载都不太高,参考表2和表3,初选液压缸的工作压力P1=4MPa。
计算液压缸主要尺寸
鉴于动力滑台快进和快退速度相等,这里液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸(A1=2A2),快进时液压缸差动连接,工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象,液压缸的回油腔应有背压,参考表4选此背压为P2=
表2按负载选择工作压力
负载/KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力/MPa
<~1
~2
~3
3~4
4~5
5
表3各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机床
农业机械
小型工程机械
建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重性机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力/MPa
~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表4执行组件背压力
系统类型
背压力/MPa
简单系统或轻载节流调速系统
~
回油路带调速阀的系统
~
回油路设置有背压阀的系统
~
用补油泵的闭式回路
~
回油路较复杂的工程机械
~3
回油路较短且直接回油
可忽略不计
由式
得
则活塞直径
=170mm
表5按工作压力选取d/D
工作压力
~
d/D
~
~
表6按速比要求确定d/D
2
d/D
注:
:
无杆腔进油时活塞运动速度,
:
有杆腔进油时活塞运动速度。
参考表5及表6,得
=0.12m=120mm,由此求得液压缸两腔的实际有效面积为:
根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率值,如表7所列,由此绘制的液压缸工况图如图2所示。
表7液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率值
工况
推力F(N)
回油腔压力P2(MPa)
进油腔压力P1(MPa)
输入流量
(m3/s)
输入功率
P(KW)
计算公式
快
进
启动
360
——
——
——
加速
——
——
恒速
180
工
进
68180
快
退
启动
360
——
——
——
加速
——
——
恒速
180
注:
△P为液压缸差动连接时,回油口到进油口之间的压力损失,取△P=。
图2
三、拟定液压系统原理图
选择基本回路
1.供油方式
从工况图分析可知,该系统在快进和快退所需流量较大,在工作时所需流量很小。
为提高系统工作效率,节省能源,采用双联式定量泵供油。
因此系统最高工作压力为,为中中压系统,因此选用叶片泵。
2.调速回路
由工况图分析可知,系统在由快进到工进时,需要调节速度,且工进时速度很低,负载变化小,采用调速阀的回油节流调速回路。
3.速度转换回路
由于快进和工进之间的速度需要换接,但对换接的位置要求并不是很高,所以,采用行程开关发送信号,控制三位五通电磁阀来实现工进和快退的连接。
4.顺序动作回路
由系统的工作循环可知,夹紧缸和工作台液压缸之间存在顺序动作,因此,通过继电器来实现夹紧缸与工作台液压缸之间的顺序动作。
5.保压回路
其中夹紧缸的回路中,为防止工进在加工过程中放松,采用蓄能器来保证工件被夹紧。
6.卸荷回路
本系统采用三位四通M型中位机能的电磁换向阀,具有系统卸荷作用。
7.减压回路
由于计算时设定夹紧缸的工作负载为4MP,因此需要减压回路。
系统采用减压阀的减压回路。
表8信号组件动作顺序表
电磁铁行程阀
液压缸工作循环
夹紧缸夹紧
工作台快进
工作缸工进
工作缸快退
夹紧缸放松
速度图(V-t)
+
1YA
-
+
2YA
-
+
3YA
-
+
4YA
-
+
5YA
-
组成液压系统
将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改和完善,就可得到完整的液压系统工作原理图。
见附录1。
四、计算和选择液压件
确定液压泵的规格和电动机的功率
1.计算液压泵的最大工作压力
小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油,由表7可知,液压缸在工进时工作压力最大,最大工作压力为P
=,如在调速阀进口节流调速回路中,选取进油路上的总压力损失
,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差
,则小流量泵的最高工作压力估算为:
大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油,由表7可见,快退时液压缸的工作压力为P
=,比快进时大。
考虑到快退时进油不通过调速阀,故其进油路压力损失比前者小,现取进油路上的总压力损失
,则大流量泵的最高工作压力估算为:
2.计算液压泵的流量
由表7可知,油源向液压缸输入的最大流量为
,若取回路泄露系数K=,则两个泵的总流量为:
3.确定液压泵的规格和电动机功率
根据压力和流量数值查阅产品样本,并考虑液压缸存在容积损失,最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。
其小流量泵和大流量泵的排量分别为6ML/r和33ML/r,当液压泵的转速np=940r/min时,其理论流量分别为5.6L/min和31L/min,若取液压泵容积效率
,则液压泵的实际输出流量为:
由于液压缸在快退时输入功率最大,若取液压泵总效率
,这时液压泵的驱动电动机功率为:
根据此数值选用规格相近的Y100L-6型电动机,其额定功率为,额定转速为940r/min。
确定其它组件及辅件
1.根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量,查阅产品样本,选出的阀类元件和辅件规格如表9所列。
表9液压元件规格及型号
序号
元件名称
规格
型号
额定流量
额定压力
额定压降
1
双联叶片泵
PV2R12-6/33
。
16
——
2
三位五通电液换向阀
35DY-100BY
100
3
行程阀
22C-100BH
100
4
调速阀
Q-6B
6
——
5
单向阀
1-100B
100
6
单向阀
1-100B
100
7
液控顺序阀
XY-63B
63
8
背压阀
B-10B
10
——
9
溢流阀
Y-10B
10
——
10
单向阀
1-100B
100
11
滤油器
XU-80X200
80
12
压力表开关
K-6B
——
——
——
13
单向阀
1-100B
100
14
压力继电器
PF-B8L
——
14
——
2.确定油管
在选定了液压泵后,液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量,与原定数值不同,重新计算结果如10所列。
表10各工况实际运动速度、时间和流量
快进
工进
快退
表11允许流速推荐值
管道
推荐流速(m/s)
吸油管道
~
压油管道
3~6
回油管道
~3
由表10可以看出,液压缸在各个阶段的实际运动速度符合设计要求。
根据表10数值,按表11推荐的管道内允许取v=4m/s,由
计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为:
为了统一规格,按产品样本选取所有管道均为内径20mm、外径28mm的10号冷拔钢管。
3.确定邮箱
油箱的容积按式
估算,其中α为经验参数,现取α=6,得:
五、总结
为期一周的《液压系统设计》在忙碌充实中度过了。
每天我们早早起床来到教室,刘亚丽老师给我们细心讲解,耐心答疑,让我受益匪浅。
通过这次液压系统设计的课程设计,我基本掌握了一台铣床的液压系统的主要设计步骤及原理。
通过对液压系统各个工作过程的详细分析,对液压系统的了解有了很大的进步,取得了不少的收获。
课程设计使我们在课堂中所学的理论知识得到了灵活运用的机会,使我们的设计能力得到了不小的提高。
虽然,这次设计用了大量的时间,查阅了不少资料,碍于初次设计及水平有限,肯定有一些不足之处,希望老师批评指正,我会虚心接受并且改正,为今后在工作中有更完美的设计而努力!
参考文献
官中范主编《液压传动系统》(第二版),机械工业出版社出版;
王积伟、章宠甲、黄谊主编,《液压传动》(第二版),机械工业出版社出版;
席伟大光、杨光、李波主编,《机械设计课程设计》,高等教育出版社;
左键民主编《液压与气压传动》(第二版),机械工业出版社出版;
雷秀主编《液压与气压传动》,机械工业出版社出版;
骆简文主编《液压传动与控制》(第一版),重庆大学出版社;
雷天觉主编《液压工程设计手册》(第一版),机械工业出版社出版;