《铣床的液压传动系统设计》

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1、设计过程及说明一、设计题目设计一专用铣床工作台液压系统，工件台驱动装置采用单杆液压缸，要求实现的工作循环为“快进——工进——快退——停止”。二、设计要求设计一台专用铣床，若工作台、工件和夹具的总重力为5500N，轴向切削力为30000N，工作台总行程为0.4m，工作行程为0.15m，快进、快退速度为4.5mmin、工进速度为0.06m~1mmin，加速、减速时间均为0.05s，工作台采用平导轨、静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1，试设计该机床的液压传动系统。三、执行元件运动与负载分析1．运动分析与速度循环图1）运动分析运动分析师对液压系统一个工作循环

2、中，各阶段的运动速度变化情况进行定性分析。在此次设计的液压系统中，一个工作循环中有快进→工进→快退→停止，其定性工作循环图如图1-1所示。速度循环图是要表示在一个工作循环内各个阶段运动速度随位移变化的情况，在知道执行机构各段的运动速度和总行程及相关参数后，各段行程可由运动学公式定量计算得到。图1-2为滑台速度循环图。图中各段的行程由下式计算。启动行程：减速行程：制动行程：工进行程：快进行程：反向启动行程：反向制动行程：快退行程：式中，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8——分别为启动、快进、减速、工进、制动、反向启动、快退、反向制动行程，mm；S¬

3、——总行程，mm;ν1、ν2、ν3——分别为快进、工进、快退速度，m/s;t1、t3、t5、t6、t8——各为启动、减速、制动、反向启动、反向制动时间，s。计算中，启动、制动和速度转换时间若无特特殊要求可取0.01～0.5s，在此计算中均取0.1s.由下列公式计算出快速、工进、快退时间：式中:t2、t4、t7——分别为快进、工进、快退的时间，s.2、负载分析与负载循环图1．液压缸负载分析一般情况下，液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载Fw、导轨摩擦负载Ff、惯性负载Fa、重力负载Fg、密封负载Fs和背压负载Fb。F=Fw+Ff+Fa+Fg+Fs+Fb式中

4、，F——总负载，N。①工作负载Fw对于金属切削机床，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。即Fw=8kN②导轨摩擦负载Ff导轨摩擦负载和运动部件的导轨形式，放置位置与运动状态有关。将导轨水平放置，取静摩擦系数fs=0.2、动摩擦系数fd=0.1则摩擦负载的计算公式为：静摩擦负载：动摩擦负载：式中：G——运动部件重力，N，式中：G——运动部件重力，N③惯性负载Fa加速：减速：制动：反向加速：反向制动：④重力负载Fg、密封负载Fs由于此导轨是水平放置，故Fg=0N。又因未完成设计，不知道密封装置的参数，一般用机械效率ηm加以考虑，取ηm=0.9液压缸在一个工作循

5、环中一般要经历四种负载工况，各个工况的总负载可按下列式子计算：启动阶段：加速阶段：快进阶段：工进阶段：减速阶段：制动阶段：反向启动阶段：快退阶段：制动阶段：2．负载循环图由上述计算可得执行元件工作循环中各个阶段的工作负载，为使图示直观简单，将各阶段的负载按其段内的最大负载等值绘出，如图附表2-1所示。四、执行元件主要参数确定1.初选执行元件的工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表1和表2，初选液压缸的工作压力P=1MPa。表1按负载选择工作压力负载/KN<1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa0.8~1.2

6、1.5~2.53~44~5≥5表2各种机械常用的系统工作压力设备类型精加工机床半精加工机床精加工或重型机床农机小型工程机械工程机械辅助机构液压机大中型施工机械工作压力/MPa0.8~23~55~1010~1620~322.流量确定①液压缸内径的计算②液压缸流量的计算液压缸的动作循环为快进——工进——快退，则流量的计算式分别为：快进：工进：快退：表3液压缸各阶段的压力、流量、功率工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q×10-3m3/s输入功率P/KW计算公式快进启动1178—0.41——加速1578p1+Δp0.55——快进启动

7、1178—0.41——加速1578p1+Δp0.55——恒速589p1+Δp0.210.230.048工进94780.61.40.010.014快退启动639—1.1——加速5890.51.1——恒速5390.51.00.330.33注：1.Pb为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取Pb=0.5MPa。2．快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为p2。五、拟定液压系统原理图液压回路的选择1.选择油源形式在工作循环内，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

8、=0.33/0.01=33；其相应的时间之比(0.1