专用铣床液压系统课程设计

《 液压与气压传动》课程设计任务书3

授课班号 专业年级 指导教师 学号姓名

1. 课程设计题目3

一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为7.5KW，铣刀直径为150mm，转速为300r/min，工作台重量为4*103N，工件和夹具最大重量为1.8*103N，试设计此专用铣床液压系统。

2. 课程设计的目的和要求

通过设计液压传动系统，使学生获得设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。 明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。

3. 课程设计内容和教师参数（各人所取参数应有不同）

工作台行程为500mm（快进300mm，工进150mm），快进速度为5m/min，工进速度为50~800mm/min，往返加速、减速时间为0.1s，工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2，动摩擦系数fd=0.1。

4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等）

 章宏甲 《液压传动》 机械工业出版社 2006.1  章宏甲《液压与气压传动》机械工业出版社 2005.4  黎启柏 《液压元件手册》冶金工业出版社 2002.8  榆次液压有限公司 《榆次液压产品》 2002.3

课程设计任务

明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。

5.1设计说明书（或报告）

分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作）

5.3图样、字数要求

系统图一张（3号图），设计说明书一份（2000~3000字）。 6. 工作进度计划 起止日期 1~2 3~4 5~6 工作安排 分析工况确定主要参数 拟订液压系统草图 完成情况 选择液压元件；验算系统性 能 7

4. 设计方式 手工

答辩，交卷 5. 设计地点、指导答疑时间 待定 9.备注

目录

一、 设计任务书 二、 负载工况分析

1. 工作负载 2. 摩擦阻力 3. 惯性负荷 三、 负载图和速度图 四、 确定液压缸参数

1. 液压缸的工作压力 2. 液压缸尺寸计算

3. 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算 4. 绘制液压缸的工况图 五、 拟定液压系统图

1. 选择液压基本回路 2. 组成系统图 六、 选择液压元件

1. 确定液压泵的容量及电机功率 2. 控制阀的选择 3. 确定直径 4. 确定油箱容积 七、 液压系统的性能验算 1. 液压系统的压力损失计算 2. 液压系统的热量温升计算 附：液压系统图

第二章 工作状况分析

1.工作负载 Fl=4000 N 2.摩擦阻力

静摩擦阻力

Ffj=fj(G1+G2)=0.2×(1900+200) N=420 N 动摩擦阻力

Ffd=fd(G1+G2)=0.1×(1900+200) N=210 N G1-工作台重量 G2-工件和夹具最大重量

3. 惯性负荷

Fm=（1900+200）×5/0.1×50 N =2100 N

4．负载图和速度图

取液压缸的机械效率η=0.9，计算液压缸各工作阶段的负载情况 启动：F=Ffj=420 N

F‵=F/η=420/0.9 N=467 N

加速：F=Ffd+Fg=2392 N

F‵=F/η=2392/0.9=2658 N

快进：F=Ffd=210N

F‵=F/η=210/0.9=234 N

工进：F=Ffd+Fw=4410 N

F‵=F/η=4410/0.9=4900 N

快退：F=Ffd=210 N

液压缸各阶段负载情况

阶段 启动 加速 快进 工进 快退 负载计算公式 F=Ffj F=Ffd+Fg F=Ffd F=Ffd+Fw F=Ffd 液压缸负载F/N 420 2392 210 4410 210 液压缸推力F‵/N 467 2658 234 4900 234 F‵=F/η=210/0.9=234 N

根据工况负载F及行程S，绘制负载图：

根据快进速度ν1、工进速度v2和行程S，绘制速度图：

5.确定液压缸参数

（1）.液压缸的工作压力 根据负载并查表，初选工作压力

P1=2MPa

(2).计算液压缸尺寸

鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，可选用单杆式差动液压缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，

且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。 回油路上背压P2取0.8MPa 油路压力损失△P取0.5MPa

A1=F/(P1-P2/2)=4584×10/(2-0.8/2)m=2.865×10m D=

(4A1)/-6

2

-32

=0.0607m

d=0.707D=45mm

按GB/T2348-2001将直径元整成就进标准值 D=63mm d=45mm

液压缸两腔的实际有效面积为： A1=πD/4=3115.67mm A2=π(D-d)/4=1526.04mm

2

2

2

2

2

根据上述D与d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力

(3).液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算

推力 工况 F/N 启动 快进 加速 恒速 2658 234 467 回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式 P2/MPa 0 P1/MPa 0.29 QJ（/L/min） — P/kW - p1FA2PA1A2pp1p △P=0.5 2.152 0.627 — 7.948 - 83.06 Q（A1-A2）v1 Pp1Q p1工进 4900 0.8 1.96 0.1526 4.98 Fp2A2A1 QA1v2 Pp1Q 启动 快加速 退 恒速 234 2658 0.8 1.79 7.63 227.6 3.37 — - 467 0 0.31 — - p1Fp2A1A2QA2v Pp1Q

第三章 液压系统原理图的拟定

根据铣床的设计任务和工况分析，该机床对调整范围、低速稳定性有一定的要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题，速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。

3.1根据要求设计回路 3.2 回路的特点：

（1）速度变化大，采用变量泵供油；

（2）为提高快速性，采用差动连接； （3）工进速度有调速阀调定；

（4）铣床加工零件是没有顺铣逆铣两种工作状态，宜选用回油路调速阀调速回路；

（5）行程控制方式。由于一帮的铣床对重点位置的定位精度要求不高，选用普通的电器开关与死挡铁的控制方式； （6）压力继电器保证顺序动作。 3.3 液压系统原理图

将上述苏选定的液压基本特点组合成液压系统，并根据所需做必要的调整，最后画出液压系统原理图

第四章 元件的计算和选择

4.1 确定液压泵的规格和电动机的功率

（1）液压泵工作压力的计算

油路压力损失△P=0.5MPa，回油路泄露系数取1.1，则液压泵的最高工作压力为：

pB=p1+△p=1.96+0.5=2.46Mpa

（2）液压泵的流量计算

液压缸的最大流量为7.948 取泄露系数K=1.2，则qp为9.5376 工进是流量为0.18312L/min

考虑到流量调速系统中溢流阀的性能特点，尚需加上溢流阀稳定工作的最小溢流量。一般去为3L/min，所以流量泵的流量为3.2L/min。 （3）流量泵的校验

根据上述计算数据查泵的产品目录,选用YBX-16定量式叶片泵

由上述表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率η＝0.70,则电动机功率为： P=

pQ= 0.33kW

根据此数据按机械手册电动机产品样本，查阅电动机产品样本选取Y801-4型三相异步电动机，其额定功率P=0.55Kw,额定转速n=1390r/min。

4.2液压阀和液压辅件的选择

根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量，查机械设计手册选出各阀的规格并列明细表如下：

序号 液压件名称 最大流量L/min 最大工作压力Mpa 型号规格 1 2 3 4 5 滤油器 变量式叶片泵 压力表开关 压力表 三位四通电磁换向阀 16 19.7 - - 60 2.5 6.3 35 6.3 31.5 XU-B16 x100 YBX-16 KF-L8/14E YN-60 4WE6E6-60/AW200R-Z4 6 7 8 9 溢流阀 单向调速阀 单向阀 两位三通电磁换向阀 16 30 21 21 DT-02-B-22 FCG-02-30-30 SAI0 3WE6D60-60/AW200R-Z4 18-15000 31.5 60 31.5 10

液压缸 - - 80-56-210 4.3确定管道尺寸

（1）可参考所选的液压元件的接口尺寸来确定； （2）也可接管内需用流速进行计算。

本例主油路差动时，因流入液压缸的流量为1.961，所以管道流量按1.961qp=1.96119.7=38.36L/min计算，取压的流速V=3m/s,

d=4qpv=0.01653m=16.53mm

取内径d=18mm管道，吸速度为1m/s，通过流量19.7L/min，则

d=4qpv=0.020446=20.45mm

取内径d=22mm管道。

第五章 液压系统性能的校验 5.1系统的效率验算

压力损失，因为太繁琐略去。 5.2 系统发热和温升的验算

工进在整个工作循环过程中所占的时间几乎占据整个工作循环周期，所以系统发热和油液温升可用工进时的情况来计算。 工进时液压缸的有效功率为

47200.8 PO=Fv= kW=0.063Kw 31060 液压泵的输入总功率

62.401010360 Pi==0.32Kw 30.75106 由此得液压系统的发热量

Hi=Pi-Po=(0.32-0.063)Kw=0.257kW 油液温升的近似值