【毕业设计】双面铣削液压专用铣床液压系统设计

绘出该部分液压回路图，如图所示。

快速回路由机床技术参数和液压缸快进快退速度相等，此时液压缸负载很小，为了尽量采用小规格的泵实现快速运动故可选择单活塞杆液压缸差动连接的快速回路，如图所示换向回路由表可知。

液压缸的最大流量不太大，运动部件的惯性力也不算大，对换向性能又没有什么特殊要求。

所以选择电磁阀的换向回路。

选用五通电磁阀实现液压缸差动连接可以减少换向阀的压力损失，换向回路如图所示。

图液压回路图泵源和压力控制回路由图的工况图可知快进退和工进的流量相差很大，工进与快进的时间之比为快进时间工进时间显然，时间差值甚大，若选用单定量泵，在工进时必有大量压力油经溢流阀回油箱。

其溢流能量损失很大，使油液发热所以应选择双联泵，其调压回路如图所示，这样在快速运动时，双泵同时向工作台液压缸供油换接为工进速度后大流量泵经液控顺序阀卸荷由小流量泵单独供油，其供油压力由溢流阀调定。

当然，为了减少能量损失，也可采用其它液压泵如限压式变量泵如图所示。

由于限压式变量泵无溢流损失，般可不必装置溢流阀但有时为了防止变量机构失灵，保证液压系统的安全起见，仍可并联个溢流阀起安全阀的作用，如图中双点划线所示。

定位夹紧回路由机床工作循环可知，要先完成定位缸定位夹紧缸夹紧定位缸退回的顺序动作，然后进行加工，加工结束后，夹紧缸再退回。

因此用单向顺序阀的顺序动作难以达到要求。

为此采用两个电磁阀分别控制定位缸和夹紧缸并用行程控制和压力控制实现其顺序动作，如图所示。

由图可知，定位缸定位结束后，由电气行程开关发出信号，使电磁阀失电，夹紧缸进行夹紧，夹紧以后由电气行程开关和压力继电器同时发信号，使定位缸退回。

定位缸接入节流阀的目的是为了避免定位元件撞击工件，又尽量使两定位缸同时进行定位。

因定位行程较长，可能产生不同步。

夹紧缸接入节流阀的目的是可以调节夹紧时间单向阀起隔离作用，当工作台液压缸进给时若压力瞬时下降，仍使夹紧回路保持规定的压力，实际上起保压作用。

电磁阀设计成失电夹紧方式，可不受电源突然停电影响，提高了该机床的工作可靠性也可采用带定位装置的双电磁铁的二位电磁阀。

动作的联锁装置和转换方式为了保证唯有工件夹紧后才能进行工进铣削，夹紧与工进的顺序动作与联锁采用行程控制与压力控制的双重控制。

只有当夹紧元件到达指定位置碰到行程开关发信号，且真正夹紧工件后压力升高使压力继电器发信号，才允许进行工进，两者缺不可，是个与门控制。

工进与快退的动作转换，因铣刀铣出工件后的位置精度要求不高。

用电气行程开关进行般的行程控制即可。

液压回路的组合液压回路的组合是指将上述液压回路组合成符合设计要求的液压系统并绘制成液压系统原理图。

在组合时要考虑用什么样的信号转换元件，如何防止各回路间的干扰，减少液压冲击以及如何提高工作可靠性等问题还要尽可能减少液压元件和提高系统效率。

组合后的液压系统原理图见图，图中增加了液控顺序阀和单向阀，其作用如下快进时换向阀左位工作，由于这时空载系统压力低液控顺序阀关闭，工作台液压缸的有杆腔回油，经单向行程调速阀换向阀单向阀与泵输出的流量合并，起进入缸的无杆腔而实现差动连接。

工进肘，因缸受到负载力而使系统压力升高，液控顺序阀被打开，回油经此阀入油箱，此时单向阀关闭，将高低压油路隔开，实现液压缸的工进运动。

图连杆加工铣床液压系统原理图液压系统电磁铁动作见表。

表液压系统电磁铁动作循环表液压系统元件见表。

表液压系统元件表选择液压元件液压泵的计算与选择计算液压泵的工作压力液压泵的工作压力应是液压缸的最大工作压力与进回油路的压力损失之和。

由表知，液压缸的最大工作压力为，本系统采用调速阀出口节流调速，调速阀最低工作压差不小于，现取，由图知液压缸两腔的面积比为故折算到进油路的压力损失为，再计入电磁换向阀的压力损失，估算时可取油路压力损失∆。

这样液压系统的工作压力为∆计算液压泵的流量液压泵的流量至少应等于同时工作的各液压缸的最大流量之和另加回路的泄漏流量。

由表知，工作台液压缸的最大流量为，两夹紧液压缸虽同时动作，但流量较小，且与工作台缸为先后动作，故夹紧缸所需流量不作为选泵的依据。

回路的泄漏流量可用其泄漏系数作近似计算，依回路的复杂程度取值，这里取，故液压泵的最大流量为。

由表可知。

工进时流量值为，但溢流阀的最小溢流量为，故泵的最小流量不应小于工况分析表明，液压泵作大流量供油时为低压，而作小流量供油时为高压。

这点对于选择泵的规格是个重要依据。

液压泵规格的选择选用型双联叶片泵，该泵每转排量公称转速，公称压力。

如果不考虑泵的容积效率η，可算出大泵流量小泵流量泵作大流量供油时，泵作小流量供油时根计算和电动机规格选择计算液压泵的输入功率即驱动液压泵的电动机功率泵的输入功率为ηη式中泵的输入输出功率泵的工作压力泵的实际输出流量η泵的总效率。

由表知，液压缸快退时所需功率最大，设快退时管路压力损失∆，则泵的工作压力∆。

而。

取η，代入上式计算得ηη另外再计算工进时的液压泵输入功率，此阶段小泵的工作压力应为，小泵的流量部分进入液压缸，另部分经溢流阀进入油箱大泵处于卸荷状态，油液经顺序阀回油箱取大泵卸荷压力为。

则双联叶片泵的输入功率为η与相比校，按选择双联叶片泵的驱动电机的功率。

电机规格的选择选择液压泵驱动电机时，除确保足够的功率外还要考虑电机与液压泵的转速匹配和换接方式等方面可选用型三相异步电动机，其额定功率为，额定转速为。

液压阀和其它液压元件的选择各液压阀在系统中的最大工作压力可作为选择各阀压力规格的依据本系统选定，通过各阀的实际流量为选择阀流量规格的依据。

其它元件也可根据通过该元件的最大流量和最高工作压力来选泽。

元件规格型号如表所示。

表液压元件规格明细表对于单向行程调速阀的规格，还需验算其最小稳定流量是否能使液压缸获得最低稳定速度。

验算方法如下由液压元件样本或设计手册中查得的最小稳定流量为，则缸的最低稳定速度为式中工作台液压缸有杆腔工作面积。

此值小于机床技术参数所规定的工进速度的值，所以满足设计要求。

选择辅助元件油管的计算和选择油管的内径尺寸可以由管路允许流速计算确定，也可参考元件接口尺寸而定。

例如工作台液压缸无杆腔端的进油管。

在差动连接快进时流量，允许流速按压油管路取，则油管内经为可选作内经为的油管。

又例如液压泵的吸油管，。

允许流速取。

仍按上式计算得可选择内径为的油管。

定位夹紧油路的管径。

可按元件接口尺寸选取。

油管的壁厚可用管子材料的强度公式计算式中液压油的压力油管材料的许用拉伸应力油管的内径油管的壁厚。

对压油管，选用紫铜管，可取通径为，壁厚为的紫铜管即，作为压油管使用。

同样的方法可以算出其他油管的壁厚。

油箱容量的确定本系统为中压系统，按经验公式计算，油箱容量为。

计算得可选用型油箱容量为。

选择液压油正确选择液压油能保证液压系统的正常工作。

本系统是般金属切削机床液压系统，工作压力属中压泵列。

运动部件的速度属中低速，环境温度在范围内，可选用中等粘度的油液。

如果再要求工进时的低速稳定性，可选粘温特性较好的液压油。

因此本例可选用号或号抗磨液压油，冷天用号液压油，热天用号液压油。

液压系统性能的验算验算的内容主要是计算管路的压力损失，校核压力阀的调整值和液压泵驱动电机的功率值计算液压回路的效率，系统的热平衡计算等。

计算管路的压力损失若计算结果与原估算值相差甚大，则必须进行修正。

管路压力损失算出后，可确定液压泵的输出压力及压力阀的调整压力。

具体计算时可将液压系统划分为若干条管路，如由液压泵出口经液压阀进液压缸进口，或由液压缸出口经液压阀回油箱。

任条管路的压力损失均可由下式计算∆∆∆∆式中∆管路的总的压力损失∆等经直管的沿程压力损失之总和∆除阀门之外的各种局部装置的压力损失之总和∆各阀类元件的压力损失之总和。

计算沿程压力损失∆计算方法是先用雷诺数判别流态，然后运用相应的压力损失公式进行计算。

当然，计算时需要事先知道管路的直径和长度，的计算已经在前面章节中说明，而管长要在液压的配管装置设计好后才能确定。

因此，这里只能假设个数值后进行粗略计算。

计算局部装置的压力损失∆管路的局部装置是指弯管变径接头出入口等。

局部装置的压力损失可按下式计算∆式中局部阻力系数可由有关设计手册差得液体的密度液体的平均流速。

此项计算也要在配管装置设计好后才能进行。

计算各液压阀的局部压力损失∆阀类元件的局部压力损失可按下式计算∆∆式中∆阀类产品样本上列出的公称流量时的压力损失液压阀的实际流量液压阀的额定流量。

工作台液压缸作快进运动时，油液的流程为进油路泵阀液压缸无杆腔回油路液压缸有杆腔阀的行程阀阀阀液压缸无杆腔。

进油路∆∆由产品样本∆用同样方法可以计算回油路上各阀的压力损失。

当分别求得进油路的总压力损失∆和回油路的总压力损失∆后，快进时的总压力损失为∆快进∆∆∆是回油路上的总压力损失折算成进油路的数值。

在本题中∆∆式中工作台液压缸无杆腔工作面积。

工作台液压缸有杆腔工作面积。

用相同的方法也可计算工进和快进阶段的管路总压力损失∆。

确定压力阀的调整压力如图中的的溢流阀其功能是在工进时恒定系统的工作压力，该阀的调整压力值可由以下方法确定∆式中工进时进给液压缸进油腔的压力∆工进时的管路的总压力损失。

液压泵的公称压力应该高于溢流阀的调整压力，使液压泵有定的压力储备，有利于延长的寿命。

液压顺序阀此阀在快进时关闭，在工进时打开。

因此其调整压力应该高于快进时的系统压力而低于工进时的系统压力。

本例中顺序阀的调整压力可调在之间，也可在现场机床调试时再精确确定压力继电器压力继电器的作用是在夹紧缸达到夹紧力设定值时发出信号，由其它发信号时的压力可以调整在系统工作压力的附近，但必须比工作压力小些。

在本例中压力继电器的发信号压力可调在之间。

验算电机的驱动功率在估算中根据表中所列的数值确定快退时的功率最大值并算出，在估算中管路的压力损失∆和液压缸的背压。

均是取的估算值，现用估算时已用过的公式重新计算电机功率就可得出功率精确值，如数位变化不大，原来选择的电机容量足够，就不必在另行选择。

计算回路效率回路效率是液压系统在运动阶段液压缸的负载功率与液压泵发出的液压功率比值。

本例的工作循环中工进所占的时间最长。

按工进计算回路效率Η式中负载压力负载流量，取工进时的最小流量。

由计算可知，工进时的回路效率很低。

如选用变量叶片泵组成容积节流调速回路。

此时由于无溢流损失和节流损失回路效率就能提高。

系统热平衡计算与油箱容积的验算系统的发热率由于液压系统在各运动阶段的液压泵功率和系统总效率不相同，因此要用各阶段的发热量之和除以循环时间才能求出个工作循环时间内的平均发热率。

本例中因为定位缸和夹紧缸消耗的功率很小，可以略去不计将工作台进给液压缸每工作阶段的输出功率和工作阶段时间列表如表所示。

表工作台进给液压缸的输入功率和工作阶段时间注快进快退时泵的工作压力取工进时取，回路总效率ηηη