设计一台铣床液压系统

《液压与气压传动技术》课程设计

说明书

学院：机电工程学院

班级：

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指导教师：____

2014年1月10日

课程设计任务书

目录

1 课程设计的目的 (1)

2 负载分析 (1)

2.1负载计算负载图 (1)

2.2速度分析速度图 (2)

3 初步确定液压缸的结构尺寸 (3)

3.1初选液压缸的工作压力 (3)

3.2计算确定液压缸的主要结构尺寸 (3)

4 液压缸的工况分析与工况图 (4)

5 拟订液压系统原理图 (5)

5.1选择液压基本回路 (5)

5.2将液压回路综合成液压系 (7)

6 计算和选择液压元件 (8)

6.1确定液压泵的规格与电动机功率 (8)

6.2液压阀的选择 (10)

6.3油管设计 (11)

6.4确定油箱容积 (11)

7 液压系统主要性能的验算 (12)

7.1液压缸速度的验算 (12)

7.2系统中的压力损失验算 (13)

7.3液压系统的效率和温升的验算 (16)

参考文献 (17)

1 课程设计的目的

液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：

1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；

2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统；

3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD 技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。

2 负载分析

2.1负载计算 负载图

已知工作负载N

10000F w =,重力负载0

F G =。

启动加速时N 10002.05000F f =⨯=, 快进、工进，快退时N 5001.05000F f =⨯=。

按加减速时间和运动部件的重量，根据动量定理Ft mv =，计算可得惯性负载，由

0.05F 605.5105000a ⨯=⨯，得到a F =916.67N 。

取液压缸的机械效率m η=0.9，则液压缸工作阶段的负载值见表

表1 液压缸在各个工作阶段的负载值

工况 计算公式

缸的负载F 启动

m f /F F η= 1111.11N

加速 m

a f /F F F η）（+=

2129.63N

快进

m f /F F η= 555.56N

工进 m

w f /F F F η）（+=

11666.67N

快退

m f /F F η=

555.56N

图1

2.2速度分析 速度图

根据题义，快速进、退速度相等，即s m v v /5.531==,行程为m l 4.01=，

m l 5.03=；工进速度m in /2.1~05.02m v =，行程为m l 1.02=；根据这些画出速

度分析图。

图2

3 初步确定液压缸的结构尺寸

3.1初选液压缸的工作压力

组合机床的最大负载为11666.67N 时宜初选液压缸的工作压力p1=3MPa 。

3.2计算确定液压缸的主要结构尺寸

为使工作台液压缸快进与快退速度相等，选用单出杆活塞差动连接的方式实现快进，设液压缸两有效面为1A 和A2，且1A =22A ，即D=2d ，查表取回油路背压为0.5MPa ，液压缸快退时背压取0.5MPa 。

由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程F A p A p +=2211 ，可得

1A =

2

15.0p p F

-=6

10)5.05.03(67.11666⨯⨯-≈42.42cm

2A =2

41

D π 则 D=π14A ≈7.35cm=73.5mm

圆整取D=75mm 。

又因为d=D

22 ，得出d=51.97mm ，查表将其圆整为d=52mm ，计算出液压缸的实际面

积2411018.44m A -⨯=， 2A = 1A -2

41

d π=2

41094.22m -⨯工进时采用调速阀调速，其

最小稳定流量min q =0.05L/min,按公式进行计算：

q/v=10 2

cm ＜2A ，故满足要求。

4 液压缸的工况分析与工况图

表2 液压缸在工作循环各阶段压力、流量和功率值

图3

5 拟订液压系统原理图

5.1选择液压基本回路

(1) 选择调速回路这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止铣完工件时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。

(2) 选择油源形式从工况图可以清楚看出，在工作循环内，液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比qmax/qmin= 25。这表明在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双