专用铣床液压系统设计

液压传动课程设计

计算说明书

设计题目：专用铣床液压系统设计机械系机械及自动化专业班级031013班

学号********

设计者：夏国庆

指导教师：钱雪松（老师）

学校：河海大学常州校区

2006 年 6 月30 日

一、设计流程图

液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程如图

下面将按照这一流程图来进行本次液压课程设计。

二、设计依据：

专用铣床工作台重量G1=3000N，工件及夹具重量G2=1000N，切削力最大为9000N，工作台的快进速度为4。5m/min，工进速度为60～1000mm/min，行程为L=400mm（工进行程可调），工作台往复加速、减速时间的时间t=0.05s，假定工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2，

动摩擦系数fd=0.1。设计此专用铣床液压系统。

三、工况分析

液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。

负载分析 （一） 外负载 max c F =9000N 其中max c F 表示最大切削力。

对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N ）为：

c p F Pfa = (N)

式中 P — 单位切削力（2/N mm ）

f — 每转进给量（mm/r ）

p a — 背吃刀量（mm ） 下面将进行具体参数的计算：

由公式 f u fn = 可得 （其中f u 表示每分钟进给速度，n 表示铣刀的转速） 由设计依据可知 n=300r/min ??工进速度f u =60—1000mm/min ，故我们取f u =300mm/min 。 300

1/300

f u f mm r n =

=

=

对于单位切削力P ，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=20002/N mm 。

对于铣削背吃刀量p a ,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取p a =1.5mm 。

根据以上的公式 c p F Pfa =可得：

20001 1.53000()c p F Pfa N ==⨯⨯=

因为3000

静摩擦力：Ffj=（G1+G2）·fj

其中 Ffj —静摩擦力N G1、G2—工作台及工件的重量N fj —静摩擦系数

由设计依据可得：Ffj=（G1+G2）·fj=(4000+1800)X0.2=1160N 动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd —动摩擦力N fd —动摩擦系数

同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4000+1800)X0.1=580N

（三） 惯性负载

机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=5800/9.81=592kg

惯性力Fm=m ·a=5

592493600.1

⨯

=⨯N 其中：a —执行元件加速度 m/s ² 0t u u

a t

-=

ut —执行元件末速度 m/s ² u0—执行元件初速度m/s ² t —执行元件加速时间s

因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示：

按上表的数值绘制负载如图所示。

对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依

据绘制如下：

图2铣床液压缸速度图四、初步确定油缸参数，绘制工况图

1、初选油缸的工作压力、

由上可以知道，铣床的最大负载F=3580N ，根据下表可得： 表 按负载选择液压执行元件的工作压力

选系统的工作压力P1=2Mpa 。

由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D 。快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。

铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2

，取背压P2=0.5Mpa 。 2

、计算油缸尺寸

可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D 及活塞杆直径d 计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积：

62

26

1235801065.510()

0.96(220.5)10

m F

A m p p ηϕ-=

=

=⨯-⨯-⨯ 621222213110A A A m ϕ-===⨯ 0.052D m =

== 0.7070.7070.0520.037d D m m ==⨯=

在将这些直径按照国标圆整成标准值得：

D=0.06m, d=0.04m

由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为

2

4

2

128.26104

D A m π-=

=⨯，22422()

15.7104

D d A m π--=

=⨯。

3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算

（1）、工进时油缸需要的流量Q 工进 3/min m

Q 工进= A1·U 工进=4328.26100.30.0008/min m -⨯⨯= A1:工进时油压作用的面积2m U 工进—工进时油缸的速度 mm/min (2)、快进时油缸需要的流量Q 快进 3/min m 差动连接时:Q 快进=(A1-A2) ·U 快进

=

4315.71050.0063/min m --⨯⨯=（28.26） A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 m ² U 快进—油缸快进时的速度mm/min (3)、快退时油缸需要的流量Q 快退 , 3/min m

Q 快退= A2·U 快退

=4315.71050.0078/min m -⨯⨯=

U 快退—油缸退回时的速度, mm/min

(4)、工进时油缸的压力

1221(/)/ 1.60m p F p A A MPa η=+=

P 2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa 。