数控铣床夹紧装置液压系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

数控铣床夹紧装置液压系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

2112()cmF pAp A 22q Av 1N pq 300 — — — 加速 915 — — 松开 150 毕业设计（论文） 9 3 液压系统原理图的拟定和方案论证 油路循环方式的分析和选择 液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及相互比较见下表 表 31开式系统和闭式系统的比较 油液循 环方式 开式 闭式 散热 条件 较方便 ，但是油箱较大 较复杂，需要用辅泵来换油冷却 抗污 染性 较差，但可采用压力油 箱或者油箱呼吸器来改善 较好，但是油液过滤要求较高 系统 效率 管路压力损失较大，用节 流调速时效率低 管路腰里损失较小，容积调速时效率较高 限速 制动 形式 用平衡阀进行能耗限速， 用制动阀进行能耗制动， 引起油液发热 液压泵由电动机拖动时，限速及制动 过程中拖动电能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速和再生制动 其他 对泵的自吸性能要求高 对主泵的自吸性能要求低 油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速 方式和散热条件。 一般来说，凡是有较大空间可以存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，采用节流调速或者容积节流调速的系统，均宜采用开式系统。 在本设计中，油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。 调速方案的分析和选择 调速方案对主机的性能起到决定性的作用。 相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合 — 容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。 此种调速方式结构简单 ，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 毕业设计（论文） 10 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。 其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。 但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。 此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。 此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。 进油节流起动冲击较小 ，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用开式循环形式。 在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。 开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。 闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。 其结构紧凑，但散热条件差。 考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，本设计决定采用节流调速。 液压动力源的分 析与选择 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。 节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。 容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。 对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。 对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源 中不可缺少的。 一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。 为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。 根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 毕业设计（论文） 11 本设计采用节流调速，所以使用定量泵供油 液压回路的分析、选择与合成 1）选择系统一般都必须设置的基本回路，包括调压回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。 2）根据系统的负载特性和特殊要求选择基本回路，在本系统中考虑到安全的要求，设置了背压回路，同时由 于是两个执行元件先后动作，且没有顺序联动关系，所以设置了互不干扰回路。 3）合成系统 选定液压基本回路之后，配以辅助性回路，如控制油路，润滑油路、测压油路等，可以组成一个完整的液压系统。 在合成液压系统时要注意以下几点：防止油路间可能存在的相互干扰；系统应力求简单，并将作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系统要安全可靠，力求控制油路可靠；组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件；组成系统时还要考虑节省能源，提高效率减少发热，防止液压冲击；测压点分布合理等。 液压原理图的拟 定与设计 根据上述分析，可以拟定整个液压系统的原理图如下： 毕业设计（论文） 12 1－油箱 2－空气滤清器 3－液位计 4－吸油过滤器 5－液压泵 6－单向阀 7－压力表开关 8－压力表 9－通道体 10－叠加式溢流阀 11－叠加式减压阀 12－叠加式双单向节流阀 13－电磁换向阀 14－叠加式双液控单向阀 15－压力继电器 16－电动机 图 31 液压系统的原理图 Hydraulic system diagram 毕业设计（论文） 13 4 液压元件的计算和选择 液压元件的计算是指计算元件在工作中承受的压 力和流量，以便选择零件的规格和型号，此外还要计算原动机的功率和油箱的容量。 选择元件时应尽量选择标准件。 液压泵的确定 液压泵的最大工作压力： p = 1maxp ＋ p （ 4－ 1） 其中 1maxp —— 液压执行元件最大工作压力； p —— 液压泵出口大执行元件入口之间所有的沿程压力损失和局部压力损失之和。 初算时按经验数据选取：管路简单，管中流速不大时，取 p ＝ ～ ；管路复杂而且管中流速较大或者有调速元件时，取 p ＝ ～。 由上述选取 p ＝ ，然后带入公式（ 41）计算得： p ≥ +＝ 在选择泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有一定的压力储备。 一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高 20％ － 60％ ，所有最后算得的液压泵的额定压力应为： （ 1+）＝ 表 41 液压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵 总效率 ～ ～ ～ ～ 液压泵的流量 pq 按下式计算 pq ＝ K max)q （ 4－ 2） 式中 K—— 考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取 K＝ ～ ， max)q —— 同时工作的执行元件的最大总流量（  3=） 毕业设计（论文） 14 本设计取泄漏系数为 ，所以： pq ＝ ＝ 由液压元件产品样本查得 CBNE312 齿轮泵满足上述估算得到的压力和流量要求：该泵的额定压力为 16MPa，公称排量 V＝ 12 mL/rev，额定转速为1800r/min。 现取泵的容积效率 v ＝ ，当选用转速 n＝ 1400 r/min 的驱动电机时，泵的流量为： pq ＝ Vn v ＝ 12 mL/rev 1400r/min 310 ＝ 14L/min 由前面的计算可知泵的最大功率出现在Ⅱ工位夹紧阶段，现取泵的总效率为 p ＝ ，则： pN ＝ ppppq ＝ 10 1060    ＝ 840W 选用电动机型号： Y90S— 4B5 型封闭 式三相异步电动机满足上述要求，其转速为 1400r/min，额定功率为。 电动机与泵之间采用连轴器联结。 根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可计算出液压缸在各个阶段的实际进出流量，运动速度和持续时 间，从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定了基础。 计算结果如下表所示： 表 42Ⅰ工位夹紧缸的实际工况 工作阶段 流量 / 1minL  速度 / 1ms 时间 /s 无杆腔 有杆腔 夹紧 q出 ＝ 12Aq A进 =  = q进 ＝ 1v ＝2qA进 = 341060 10 111Lt V = 335  毕业设计（论文） 15 = =3 松开 q进 = 3qP =143 = q出 =q进 21AA = ＝ 2v ＝1qA进 = 341060 10 = 122Lt V = 335  ＝ 1 表 43Ⅱ工位夹紧缸的实际工况 工作阶段 流量 / 1minL  速度 / 1ms 时间 /s 无杆腔 有杆腔 夹紧 q进 ＝ q出 ＝ 21Aq A进 =  = 1v ＝1qA进 = 341060 10 = 1 1Lt V = 325  = 松开 q进 =q进 12AA =14 ＝ q出 = pq =14 2v ＝2qA进 = 341060 10 = 2 2Lt V = 325  ＝ 上表中 1A —— 油缸的工作腔面积； 2A —— 油缸回油腔面积； q进 —— 进油缸流量； q出 —— 出油缸流量； 12,vv—— 油缸的运动速度 ； 12,tt—— 油缸的运动时间。 毕业设计（论文） 16 阀类的选择 选择依据 选择依据为：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。 选择阀类元件应注意的问题 1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件； 2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。 选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取。 选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求； 3)一般 选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%； 根据以上要求，现选定各类阀和组将的型号如表 44 所示： 表 44 各种液压元件的类型选择 序号 名称 通过流量 /L 额定流量/ 1minL  额定压力 /MPa 额定压降 /MPa 型号规格 1 吸油过滤器 14 20 — — MF02 2 单向阀 14 40 25 CIT03A1 3 压力继电器 — — 25 — MJCS02BHH 4 压力表 — — 0～ 10 — W21/2100A1 5 压力表开关 14 21 10 — GCT02 6 叠加式溢流阀 14 35 25 MRF02PK120 7 叠加式减压阀 14 35 25 MPR02PK102 8 叠加式单向阀 14 35 21 MPC02W0530 9 二位四通换向阀 80 25 D5023N2D2 10 叠加式单向节流阀 35 21 MTC02WKI20 11 二位四通换向阀 14 80 25 D5023N2D2 12 叠加式单向节流 14 35 21 MTC02WKI20 毕业设计（论文） 17 阀 13 空气滤清器 — — — — AB1162 14 液位计 — — — — LS3” 液压附件的计算和选择 确定管件的尺寸 表 45 油管中的允许流速 油液流经油管 吸油管 高压管 回油管 短管及局部收缩处 允许速度（ m/s） － 2． 5－ 5 － 5－ 7。