专用铣床工作台液压系统设计

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1、课程设计报告2023-2024 学年 第一学期设计课题：专用铣床工作台液压系统设计专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 机电工程学院呼伦贝尔学院机电工程学院 液压与气压传动 课程设计任务书姓 名： 专 业： 班级： 指导教师：职 称：讲师 课程设计题目： 专用铣床工作台液压系统设计已知技术参数和设计要求（1）熟悉设计任务，明确设计及目标。（2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。（3）计算各元件的参数并验算。（4）元件选型。（5）编制文件，绘制速度、负载图谱。所需仪器设备：电脑，AutoCAD 成果验收形式： 说明书，及图纸6张参考文献：1 张立平. 液压传动系统及设计

2、.北京：化学工业出版社， 2005.2 杨培元.朱福元.液压系统设计简明手册.北京:机械工程出版社，2004；3 李壮云，葛宜远。 液压元件与系统.北京：机械工业出版社 2004；4 姜继海，高常识. 气压与液压传动.北京：高等教育出版社，2008；5 张利平. 液压气动技术速查手册.北京：化学工业出版社,2007时间安排2023年12月4日-12月9日完成工况分析、液压系统主要参数确定2023年12月11日-12月16日液压系统图的拟定、液压元件的选择、液压系统性能的验算 指导教师： 系部主任： 年 月 日机电工程学院 液压与气压传动 课程设计成绩评定表专业： 班级： 学号： 姓名： 课题名

3、称专用铣床工作台液压系统设计 设计任务与要求 设计一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为6.0千瓦，铣刀直径为120mm，转速250转/分，工作行程为400mm，快进快退速度为3米/分，工进速度为601000毫米/分，其往复运动的加速（减速）时间为0.05秒，工作台水平放置，导轨静摩擦系数，动摩擦系数，运动部件为300kg。试设计该机床的液压系统，其余参数自定。指导教师评语成绩： 指导教师： 年 月 日目录第1章 设计任务11.1 设计题目11.2 自选参数及拟定工作循环1第2章 工况分析12.1 负载分析12.2.1 工作负载计算12.2.2 惯性负载计算22.2.3 阻力负载计算22.2 运动

4、分析3第3章 液压系统主要参数确定43.1 初选液压缸的工作压力43.2 确定液压缸尺寸43.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值53.4绘制液压缸工况图7第4章 液压系统图的拟定94.1 液压回路的选择94.2 拟定系统原理图114.3 动作循环表及原理说明13第5章 液压元件的选择145.1 液压泵的选择145.2阀类元件及辅助元件的选择155.3 油管的选择165.4 油箱的计算17第6章 液压系统性能的验算176.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值176.1.1 快进186.1.2 工进186.1.3 快退186.2 油液温升验算19第19页，共32页第1章 设计任

5、务1.1 设计题目设计一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为7.5千瓦，铣刀直径为120mm，转速350转/分，工作行程为400mm，快进快退速度为4米/分，工进速度为601000毫米/分，其往复运动的加速（减速）时间为0.05秒，工作台水平放置，导轨静摩擦系数，动摩擦系数，运动部件为400kg。试设计该机床的液压系统，其余参数自定。1.2 自选参数及拟定工作循环机械效率0.96，快进行程330mm，工进行程70mm，总行程400mm。要求该液压系统能够使专用铣床工作台完成“快进工进快退停止”的自动工作循环。第2章 工况分析2.1 负载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

6、，加速时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；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。2.2.1 工作负载计算利用铣削力计算公式（2-1）其中，T为负载转矩，算得工作负载为2.2.2 惯性负载计算（2-2）2.2.3 阻力负载计算静摩擦负载（2-3）动摩擦负载（2-4）液压缸的机械效率，可算得工作台液压缸在各工况下的外负载和推力，并列入表2-1。绘制出的负载循环图(F-L图)见图2-1。表2-1 各阶段负载值工况负载计算公式液压缸负载F(N)液压缸推力（N）F/cm （N）起动784816.7加速925.3963.

7、9快进392408.3工进4196.24371.0反向起动784816.7反向加速925.3963.9快退392408.3图2-1 负载循环图2.2 运动分析根据给定条件，快进、快退速度为4m/min，其行程分别为330mm和400mm，工进速度为0.061m/min，工进行程400mm，绘出速度循环图如图2-2所示。图2-2 速度循环图第3章 液压系统主要参数确定3.1 初选液压缸的工作压力专用铣床也归属半精加工机床，参考液压传动系统设计与使用，表2-4，初选液压缸的设计压力为3.2 确定液压缸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保

8、持关系，即杆d和缸经D满足d=0.707D，参考液压传动系统设计与使用，表2-5取背压=0.6MPa，快进时采用差动连接，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取Pa，快退时回油路压力损失亦取Pa。从满足最大推力出发，可算得液压缸无杆腔的有效面积，根据,可求出液压缸大腔面积为（3-1）液压缸内径（3-2）参考液压传动系统设计与使用，按GB/T 2348-1993 (表2- 8)，将液压缸内径圆整为D= 50mm。活塞杆直径为d=0. 707D=0.70750=35.3(mm)。按GB/T 2348 1993 (表2-8)， 将活塞杆直径圆整为d=36mm。则液压缸实际有效面积为无杆腔的有效面

9、积：（3-3）有杆腔的有效面积：（3-4）活塞杆面积：（3-5）3.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值根据上述条件经计算得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，（3-6）加速时，（3-7）恒速时，（3-8）b. 工进阶段的液压缸压力（3-9）c. 快退阶段的液压缸的压力启动时，（3-10）加速时，（3-11）恒速时，（3-12）（2）流量a. 快进（恒速时）阶段的流量（3-13）b. 工进阶段的流量（3-14）（3-15）c. 快退（恒速时）阶段的流量（3-16）（3）功率a. 快进（恒速时）阶段的功率（3-17）b. 工进阶

10、段的功率（3-18）（3-19）c. 快退（恒速时）阶段的功率（3-20）根据上述计算各参数值列入表3-1所示。表3-1 液压缸在不同阶段的压力、流量和功率值工况推力/N回油腔压力进油腔压力P1MPa输入流量qL/min输入功率P/w计算公式快进起动816.700.80加速963.91.41恒速408.30.874.0759.02工进4371.00.62.520.121.965.0482.32快退起动816.700.86加速963.90.52.06恒速408.31.473.7892.613.4绘制液压缸工况图根据表3-1计算结果，分别绘制液压缸的p-L、q-L和P-L图，如图3-1、3-2、3

11、-3所示。图3-1 p-L图图3-2 q-L图图3-3 P-L图第4章 液压系统图的拟定4.1 液压回路的选择（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流阀调压方案，如图4-1所示。图4-1 液压油源（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4-2)。由于已选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。图4-2 调速回路图（3）换向回路与快速运动回路及换接方式本次的设计是利用二位三通换向阀和三位四通换向阀实现的液压缸差动连接回路，如下图4-3、4-4所示。在这种回路中，当三位四通电磁阀7位

12、于左位和阀9得电在右位工作时，液压缸差动连接作快进运动，当阀9失电处于左位时，差动连接即被切除，液压缸回油经过调速阀，实现工进，阀7切换至右位后，缸快退。这种连接方式，可在不增加液压泵流量的情况下提高液压执行元件的运动速度，但是，泵的流量和有杆腔排的流量合在一起流过的阀和管路应按合成流量来选择，否则会使压力损失过大，泵的供油压力过大，致使泵的部分压力油从溢流阀溢回油箱而达不到差动快进的目的。图4-3 换向回路图4-4 差动回路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） 由于在工进过程中，液压缸推力较大，为了防止液压缸因负载过大出现失空现象，在液压系统的工进进油路设置单线顺序阀，如图4-5所示。图4-5 单向顺序阀（5）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，以便溢流阀调压和观测(见图4-6)。图4-6 辅助回路4.2 拟定系统原理图在制订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4-8所示。由电磁铁动作顺序表4-1，容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。

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