专用铣床工作台液压系统设计

铣床工作台 液压系统设计

专用铣床工作台液压系统设计

一、 前言

作为一种高效率的专用铣床，在日常生活中，广泛在大批量机械加工生产中应用。本次课程设计是以专用铣床工作台液压系统为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法及设计步骤，其中包括工作台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。

«液压传动»课程设计是整个教学过程中最后一个综合性教学环节，通过课程设计可以让我们了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，提高我们运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。能根据设计任务要求，按照正确的设计步骤，拟定出液压系统。

二、设计技术要求及参数

一台专用铣床的工作台拟采用单杆液压缸驱动。已知条件如下：铣刀驱动电机功率为P=7.5KW，铣刀直径为De=120mm，转速n=350r/min。工作台质量m1=400kg，工件及夹具最大质量为m2=150kg。工作总行程为Lz=400mm，其中工进行程为Lg=100mm。快进和快退速度均为vk=4.5m/min，工进速度范围为vg=60~1000mm/min，往复运动时加、减速时间均为Δt=0.05s。工作台水平放置，导轨静摩擦系数为μs=0.2，动摩擦系数为μd=0.1,以下为该铣床工作台进给运动的半自动液压系统设计。

三、确定动力原件、执行元件

液压系统的动力原件是定量叶片泵，执行元件确定为液压缸（主要运动是往复直线运动）。

四、系统工况分析

4.1动力分析

铣床工作台液压缸在快进阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力；加速的外负载是导轨动摩擦阻力和惯性力；恒速时是动摩擦阻力；在快退阶段的外负载是动摩擦阻力，由图3-4可知：

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铣床工作台液压缸在工进阶段的外负载是工作负载，即刀具铣削力及动摩擦阻力。

静摩擦负载 Ffs=μ（m1+m2）g=0.2x（400+150）g=1078(N) 动摩擦负载 Ffs=μ（m1+m2）g=0.1x（400+150）g=539（N）

4.5Δv

（400 150）惯性负载 Fi=（m1+m2）x=825（N） Δt0.05x60利用铣削力计算公式： Fi=

TP

（其中，T为负载转矩，T=）。 De/22πn

算得工作负载为:

TP/2πnP7.5 103

Fe== N·m =3410N·m

De/2De/2πDe n 120 10 3 350 60 1

取液压缸的机械效率ηm=0.9，可算得工作台液压缸在各工况下的外负载和推力，一并列入表3-7.绘制出的负载循环图（F-L图）可见图3-5。

表3-7 铣床工作台液压缸外负载和推力计算结果

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4.2运动分析

根据设计要求，可直接画出液压缸的速度循环图（v-l图），如图3-6。

五、计算液压系统主要参数并编制工况图

5.1预选系统设计压力

专用铣床也归属半精加工机床，参考表1，预选液压缸的设计压力P1=3MPa。 5.2计算液压缸主要结构尺寸

由于设计要求工作台快速进退速度相等，故选用单杆差动连接液压缸，使缸的无杆腔与有杆腔的有效面积A1与A2保持关系A1=2A2，即杆d和缸径D

满足

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d=0.707D。经查表3，取背压为0.8MPa。

从满足最大推力出发，可算得液压缸无杆腔的有效面积：

FO4388

A1 m2 1.69 10 3m2 16.9cm2

(P P)(3 ) 10612

22液压缸内径：

D

4A1

4 1.69 10 3

m 0.0464m 46.4mm

按GB/T2348-1993（表2），将液压缸内径圆整为D=50mm=5cm。 径圆整为d=36mm=3.6cm。则液压缸实际有效面积为：

3.14 502

A1 1963（mm2）

44A2

4

D2

(D2 d2)

π

x（502-362） 946（mm2） 4

A=A1- A2=1017（mm2）

5.3编制液压缸的工况图

根据上述条件，经计算液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率如下： ①压力

a、快进阶段的液压缸压力 启动时，P1 =

F A2 P1198 0

1.18(MPa) =

1017A

F A2 P1515 946x0.5

1.95(MPa)(差动回路中一般取被=

1017A

加速时，P1 =压为0.5Mp)

恒速时，P1 =

F A2 P599 946x0.5

1.05(MPa) =

1017A

b、工进阶段的液压缸力

P2=

F A2P24388 946x0.8

2.62(MPa) =

1017A1

c、快退阶段的液压缸压力 启动时，P1=

F A1P21198 0

1.27(MPa) =

946A2

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加速时，P A1P21515 1963x0.5

1=

FA=

2.64(2946MPa) 恒速时，PF A1P2599 1963x0.5

1=A=

1.67(MPa)2

946 ②流量

a、快进（恒速时）阶段的流量

q=Avk=1017x4.5x103x10 6

=4.58（L/min）

b、工进阶段的流量

qmax= A1vg=1963x1000x10 6

=1.96（L/min）

qmin= A1vg=1963x60x10 6

=0.12（L/min）

c、快退（恒速时）阶段的流量

q= A2vk=946x4.5x10 6x103

=4.26（L/min） ③功率

a、快进（恒速时）阶段的功率

P=P1 q=1.05x4.58x103

/60=80.2（W） b．工进（最高速度时）阶段的功率

P=P1 q=2.62x1.96x103

/60=85.6（W） c．快退（恒速时）阶段的功率

P=P1 q=1.67x4.26x103

/60=118.6（W） 由上述计算结果编制出的液压缸工况图3-7~3-9

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六、制定液压回路的方案，拟定液压系统原理图

6.1制订液压回路方案

①油源型式及压力控制 工况图表明，系统的压力和流量均较小，故可采用电动机驱动的单定量泵供油油源和溢油阀调压方案，如图3-10所示。

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②调速回路 铣床加工零件时，有顺铣和逆铣两种工作状态，故选用单向调速阀的回油节流调速回路（见图3-11）。由于已选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。

③换向回路与快速运动回路及换接方式 换向回路选用三位四通“O”型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的进退和停止（见图3-12）。采用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接（见图3-13）。

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由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求，故采用行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电以及死挡铁即可实现自动换向和速度换接。

④辅助回路 在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁；出口设一单向阀以保护液压泵，在该单向阀与液压泵之间设一压力表及其开关，以便液压阀调压和观测（见图3-14）。

6.2拟定液压系统图

在制定各液压回路方案的基础上，经整理所组成的液压系统原理图如图3-15所示。由电磁铁动作顺序表（图中附表）容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。

附表 系统的电磁铁动作顺序表

图3-15 专用铣床液压系统原理图

1-过滤器；2-单向定量泵；3-电动机；4-溢流阀；5-压力表开关；6-单向阀；7-三位四通电磁换向阀；8-单向调速阀；9-二位三通电磁换向阀；10-液压缸

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七、计算并选择液压元件…… 此处隐藏：2900字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……