卧式双面铣削组合机床的液压系统设计

液压与气压传动技术课程

设计说明书

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2012年6月1日

1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (2)

2设计要求 (2)

3液压传动系统的设计与计算 (3)

3.1分析液压系统工况 (3)

3.2确定主要参数 (6)

1.初定液压缸的工作压力 (6)

2.液压缸主要参数的确定 (6)

3.绘制液压系统工况图 (6)

3.3绘制液压传动系统原理图 (8)

1.调速回路的选择 (8)

2.油源及其压力控制回路的选择 (9)

3.快速运动与换向回路 (9)

4.速度换接回路 (9)

5.压力控制回路 (9)

6.行程终点的控制方式 (9)

7.组成液压系统绘原理图 (9)

3.4计算与选择液压元件 (11)

1.液压泵 (11)

2.阀类元件及辅助元件的选择 (11)

3.油管的选择 (11)

4.确定油箱容积 (11)

3.5液压系统性能验算 (12)

1压力损失的验算 (13)

1.1 工作进给时进油路压力损失 (13)

1.2 工作进给时回油路的压力损失 (13)

1.3 变量泵出口处的压力Pp (13)

1.4 系统压力损失验算 (13)

2 系统温升的验算 (14)

4液压缸的设计 (15)

4.1 液压缸工作压力的确定 (15)

4.2 液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 (15)

4.3 液压缸的壁厚和外径的计算 (15)

4.4 缸盖厚度的确定 (15)

5设计小结 (16)

6参考文献 (16)

1. 设计题目 卧式双面铣削组合机床的液压系统设计

2.设计要求

设计一台卧式双面铣削组合机床液压系统，加工对象为变速箱的两侧面。动作顺序为：夹紧缸夹紧→动力滑台快进→动力滑台工进→动力滑台快退→夹紧缸松开→原位停止。滑台工进轴向阻力为11800N ，夹紧缸夹紧力为8000N ，滑台移动部件质量为204kg 。滑台快进速度为3.5m/min ，快退速度为7m/min ，滑台工进速度为100mm/min ，加、减速时间为0.2s ，滑台快退行程为500mm ，工进行程为200mm ，夹紧缸行程为30mm 。要求动力滑台速度平稳，可在80~300mm/min 范围内调节，夹紧缸夹紧后需保压，夹紧缸内径为70mm ，液压缸效率取0.9。

3.液压传动系统的设计与计算

3.1分析液压系统工况

负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为fs F ，动摩擦力为fd F ,则

1

222123411800 3.5

20459.5600.23.50.1

20457.8600.200.1

204 1.7600.270

204119600.2

0.22049.8399.840.12049.8392W v a t v a t v a t v a t fs fd F N

F m

N

F m N

F m N

F m N

F N F N

∆∆∆∆∆∆∆∆===⨯

=⨯-==⨯=⨯-==⨯=⨯-==⨯=⨯=⨯⨯==⨯⨯=工作负载：惯性负载：静摩擦负载：动摩擦负载：

如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效

率9.0m =η，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表3-1。 运动阶段

负载组成

负载F/N 推力()m F F η/'=/N 快进

启动

fs F F =

399.84 444.27 加速 )(1a fd F F F +=

259.42 288.24 匀速 fd F F =

199.92

222.13 工进

启动

2

w fd a F F F F =+-

11942.12 13269.02 匀速 fd w F F F +=

11999.92

13333.24 减速 3

w fd a F F F F =+-

11998.22 13331.36 快退

启动

fs F F =

399.84 444.27 加速 4a fd F F F += 318.92 354.36 匀速

fd F F =

199.92

222.13

速度图（F-2）

图3-1负载图和速度图

3.2确定主要参数

1.初定液压缸的工作压力

组合机床液压系统的最大负载约为11800N ，查表9-2初选液压缸的设计压力MPa P 31=。

2.液压缸主要参数的确定

由于差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，当加大油泵流量时，可以得到较快的运动速度，因此采用差动连接。为了减小液压泵的流量，液压缸选用单杆式的，并在快进时差动连接。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，查表9-4暂取背压为P 2=0.5MPa ，并取液压缸机械效率

m η=0.9。则液压缸上的平衡方程

112212212

v P A P A F P A P A F v =+=+=快进快退1进油： 回油： 又： 2

故液压缸无杆腔的有效面积：

222

6

112

1

13333.240.531050F cm

P A A A P A ++==⨯⇒

=

7.98D cm

=

=

=

液压缸内径：

按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm ；因A 1=3A 2，故活塞杆直径d=0.816D=63mm （标准直径）

则液压缸有效面积为：

122222

222222

8050.244

4

()(806319.094

4

A D cm cm A D d cm cm π

π

π

π

==

==

-=

-=）

3.绘制液压系统工况图

差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取P2－P1=0.5MPa ，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时△P=0；另外取快退时的回油压力损失为0.5MPa 。根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率，并可绘出其工况图