专用铣床工作台液压系统设计

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目录

1 前言 (1)

2 设计技术要求及参数 (1)

3 确定执行元件 (1)

4 系统工况分析 (1)

4.1动力分析 (1)

4.2运动分析 (3)

5 计算液压系统主要参数并编制工况图 (3)

5.1预选系统设计压力 (3)

5.2计算液压缸主要结构尺寸 (3)

5.3编制液压缸的工况图 (4)

6 制定液压回路的方案，拟定液压系统原理图 (7)

6.1制订液压回路方案 (7)

6.2拟定液压系统图 (8)

7 计算并选择液压元件 (9)

7.1液压泵的计算与选定 (9)

7.2电机的选定 (10)

7.3液压控制阀和液压辅助原件的选定 (11)

8 验算 (11)

8.1液压系统的效率 (11)

8.2液压系统的温升 (11)

设计总结 (13)

参考文献 (14)

专用铣床工作台液压系统设计

1 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。

2 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。

3 确定执行元件

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）。

4 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：

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 ） 惯性负载 Fi=（m1+m2））

（150400Δt Δv

+=x 60

x 05.05.4=825（N ） 利用铣削力计算公式： Fi=

2/De T （其中，T 为负载转矩，T=πn

2P

）。算得工作负载为: Fe=2/De T

n πDe 2/e πn 2/P D P ==1

336035*********.7--⨯⨯⨯⨯⨯π N ·m =3410N ·m

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，见图表：

表3-7 铣床工作台液压缸外负载和推力计算结果

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。

5 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

工况

外负载F/N 推力（F/ηm ）/N

计算公式 结果 快进

启动 F=Fst 1078 1198 加速 F=Ffd+Fi 1364 1515 恒速 F=Ffd 539 599 工进

F=Fe+Ffd 3949 4388 快退 启动 F=Fst 1078 1198 加速 F=Ffd+Fi 1364 1515 恒速

F=Ffd

539

599

腔与有杆腔的有效面积1A 与2A 保持关系1A =22A ，即杆d 和缸径D 满足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：

223262

119.161069.110)2

8.03(4388

)21(cm m m P P F A O =⨯=⨯-=-=

- 液压缸内径：

mm m m A D 4.460464.01069.1443

1

==⨯⨯=

=

-π

π

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：

19634

5014.342

2

1=⨯==D A π（2mm ）

94636-50x 4

π

)(4

22222==

-=

）（d D A π

（2mm ） A =1A - 2A =1017（2mm ）

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，1P =

A

P A F ∆+2=

)(18.110170

1198MPa =+