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1、精选优质文档-倾情为你奉上 机电液综合课程设计题 目：卧式铣削专用机床设计学 院：机械工程学院年 级： 08 专 业：机械工程及自动化班 级：机械08-1班 学 号： 姓 名： 指导教师： 任务书现有一台卧式铣削专用机床。1、技术参数（1）运动部件重量为25000N，最大铣削力为18000N（采用平面导轨），夹紧力为30000N。（2）快进、快退速度为5m/min，工进速度为100200mm/min。（3）主液压缸最大行程为400mm，其中工进行程为180mm；夹紧缸行程为20mm。（4）夹紧时间为1s。（5）平面导轨与工作台之间的摩擦系数fjing=0.2，fdong=0.12、要求液压系统
2、完成的工作循环工件夹紧工作台快进工作台工进工作台快退工件松开具体要求：（1）每一次循环结束，主轴电机和液压电机不停止。 （2）机床具有“半自动”和“调整”两种工作状态，机床处于“调整”工作循环时，可分别实现对液压滑台的单独点动控制。3、需完成的设计任务如下：（1）计算主运动的切削力、并选择动力部件。（2）计算液压系统（进给系统）各工作阶段的负载，并选择液压系统的电机、泵和阀。（3）绘制液压系统原理图。（4）根据工作循环确定电磁阀磁铁的动作表，选择液压控制系统的输入和输出设备，绘制PLC(C型)的端子接线图。（5）PLC的梯形图控制程序。（6）编写设计说明书（5000字以上）。参考书：（1）章宏
3、甲等，液压与气压传动，北京；机械工业出版社，2003 （2）赵永成等，机电传动控制，北京；中国计量出版社 （3）液压手册 （4）可编程序控制器 目录1.液压系统设计1.1工况分析31.1.1主液压缸负载.31.1.2夹紧缸负载.31.2确定执行件主要参数4 1.2.1主液压缸内径D及活塞杆外径d41.2.2夹紧缸内径D及活塞杆外径d.41.2.3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值.51.3设计液压系统方案和拟定液压系统原理图61.3.1设计液压系统方案.61.3.2液压系统合成.61.4选择液压元件71.4.1选择液压泵、驱动电机.71.4.2液压缸进、出流量.71.4.3液压元件的选择
4、.81.4.4油管、油箱的选择.81.5液压系统性能估算.91.5.1验算系统压力损失并确定溢流阀的调整值91.5.2验算油液温升.102.PLC设计.112.1电磁阀磁铁的动作.112.2PLC端子接线图.112.3PLC梯形图控制程序.123.心得体会. 13参考文献.141.液压系统设计1.1工况分析1.1.1主液压缸负载工作台往复直线运动，要求完成工艺过程是快进工进快退速度分析：快进速度v1=5 m/min，快退速度v3=5 m/min。设加速时间为0.15s。 工进速度v3=0.1 m/min -0.2 m/min 取v3=0.15 m/min负载分析：外负载Fg=18000N惯性负
5、载：阻力负载：向力 Fn=mg=25000N 静摩擦阻力F=fjingFn=5000N 动摩擦阻力F=fdongFn=2500N由此得出主液压缸在各工作阶段的负载如表1所示表1 主液压缸各工作阶段负载工况负载组成负载值F(N)快进启动F=Fnfjing5000加速F= Fdong+ 3917匀速Fdong2500工进F=Fg+Fdong20500快退启动F=Fnfjing5000加速F= Fdong+ 3917匀速Fdong2500按上表数值绘制负载和速度图如图1所示。1.1.2夹紧缸负载夹紧缸的工艺要求：夹紧保持松开速度分析：v=s/t=1.2m/min 加速时间为0.1负载分析：外负载Fg
6、=30000N惯性负载：阻力负载：法向力 Fn=mg=25000N 静摩擦阻力F=fjingFn=5000N 动摩擦阻力F=fdongFn=2500N由此得出夹紧液压缸在各工作阶段的负载如表2所示 表2 夹紧液压缸各工作阶段负载工况负载组成负载值(N)夹紧启动F=Fnfjing5000加速F= Fdong+ 3010匀速F= Fdong+Fg32500松开启动F=Fnfjing5000加速F= Fdong+ 3010匀速F= Fdong25001.2确定执行件主要参数1.2.1主液压缸内径D及活塞杆外径d查1表8-7和8-8 专用机床最大负载20500N时液压系统压力P1=3MPa。铣床工作台
7、体积小，机构简单，工作可靠且负载功率不大，故采用单泵供油，单活塞杆式液压缸差动连接实现快进，因此无杆腔的面积A1与有杆腔的面积A2的比值=A1/A2=2。在铣削平面时，液压缸回路上必须有背压P，以防止滑台前冲。查1表8-3取P2=1MPa。快进时液压缸虽做差动连接，管路中有压力损失，有杆腔的压力应大于无杆腔，取P=0.5MPa快退时回油腔中是有背压的，这时取P2=1MPa. 在工进时，负载F最大，机械效率所以：液压缸面积 主液压缸内径及活塞杆外径解得：D=106mm d=74.9mm 将这些直径按GB/T2348-2001圆整就近标准值得：D=110mm d=80mm由此求的液压缸两腔的实际有
8、效面积为:A1=95.03cm2 A2=48.25 cm21.2.2夹紧缸内径D及活塞杆外径d夹紧缸的工作要求较主液压缸简单，可以采用相同的样式，以相同的方法进行分析可得：D=140mm d=90mm A1=153.93 cm2 A2=63.61 cm21.2.3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值在确定了执行件的主要参数之后就可以进行液压缸各工作参数的计算，为选取液压泵，阀以及电动机做准备。表3主液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力p2/Mpa进油腔压力p1/Mpa输入流量q10/m3/s输入功率P/kw计算式快进起动500001.324_加速39171.88
9、1.38_恒速25001.070.390.417工进2050012.750.0240.066快退起动500001.234_加速391712.82_恒速25002.510.4021.017表4 夹紧缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力p2/Mp进油腔压力p1/Mpa输入流量q10/m3/s输入功率P/kw计算式夹紧起动50000.58加速30100.60恒速3250002.610.3070.803松开起动50000.59加速30102.53恒速250002.420.1270.3071.3设计液压系统方案和拟定液压系统原理图1.3.1设计液压系统方案在此系统中最大流量与最小
10、流量之比为0.402/0.024=16.75快进、退时间：t1=(s快/v1)+ (s退/v3)=7.44s工进时间：t2=s工/v2=72s时间比为：t2/ t1=9.67从液压缸负载速度图看出该系统如下特点：由于液压系统流量很小，铣床工作台工进时采用回油路节流调速，故选用定量泵比较经济。调压回路采用溢流阀维持液压泵出口压力恒定，当换工件时工作台停止运动，液压泵卸荷回路采用小型二位三通电磁阀控制。考虑到铣削加工顺、逆情况，宜采用调速阀来保证速度稳定，并将调速阀装在液压缸回油路上起阻力作用，是工作台低速运行平稳。铣床工作台采用单杆活塞杆液压驱动，由于工况分析可知，系统压力和流量都不大，同时考虑
11、工作台工作一个循环后装夹时间较长，为方便工作台的手动，选用三位四通电磁换向阀并由电气行程开关并配合。为了实现工作台快进，选用二位三通电磁阀构成液压缸的差动连接。差动连接快速回路结构简单，也比较经济。为了保证工作台工作时液压油能顺利到主液压缸，应在夹紧油路中设置减压阀控制压力。1.3.2液压系统合成1.4选择液压元件1.4.1选择液压泵、驱动电机液压泵的流量：取液压系统的泄漏系数K=1.1 Qmax=0.40260=24.12L/min则液压泵的最大流量QBKQmax =1.124.12=26.53 L/min液压泵的最大工作压力： 由于液压系统采用回油路节流调速，所以取0.5Mpa，最大工作压
12、力值为2.82Mpa使调整压力高出系统最大工作压力0.5Mpa。=3.82 Mpa根据QB 、PB 查2选用YB32型定量叶片泵额定排量32ml/r ,额定压力 6.3Mpa， 转速960r/min，理论流量q=30.72 L/min若取液压泵容积效率为v=0.92 则实际流量q=30.720.92=28.3 L/min液压泵电动机的功率采用叶片泵是因为其流量脉动小，中低压的叶片泵的工作压力与计算值较接近，容积效率高，转速范围大，使用寿命长，所以p=0.75。=1.38kw查2选用Y1006型电动机，其额定功率P=1.5KW，额定转速n=940r/min1.4.2液压缸进、出流量由于选定了电动
13、机及液压泵之后，流量发生了变化，所以需要重新计算各工作阶段的实际流量及执行件运动速度。表5 主液压缸在各个工作阶段的流量及运动速度快进工进快退输入流量L/min57.491.528.3排出流量L/min29.190.7555.73运动速度m/min6.040.1575.87表6 夹紧缸在各个工作阶段的流量及运动速度夹紧放松输入流量L/min18.427.62排出流量L/min7.6218.42运动速度m/min1.21.2以上各值均在可接受范围内，可以和原理图结合起来作为选液压元件的依据1.4.3液压元件的选择根据系统最大工作压力和通过控制元件的最大流量，查【2】表选用各类阀的规格，见表7表7
14、元件型号及规格序号元件名称估计流量L/min额定流量L/min额定压力MPa额定压降MPa型号规格1滤油器30630.02XU-6380-J2定量叶片泵306.3YB-323单向阀30636.30.2AF3-E10Bqmax=100L/min4三位四通电磁阀60806.30.535D-635二位三通电磁阀60806.30.535D-636调速阀1.50.07-506.3QI-257背压阀0.3636.3YF3-E10B8单向阀60806.30.2AF3-E10Bqmax=100L/min9单向阀30806.30.2AF3-E10Bqmax=100L/min10减压阀30636.3JF-L10G
15、11单向阀30636.30.2AF3-E10B12三位四通电磁阀30636.30.535D-6313压力继电器6.3HED1KA/1014单向阀30636.30.2AF3-E10Bqmax=100L/min15溢流阀5636.3YF3-E10B16二位两通电磁阀60806.30.525D-631.4.4油管、油箱的选择取液压油管的流速v=3m/s，液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为：按GB/T2351-2005选内径20mm 15mm取经验数据=7油箱容积公式 V=qp=728.3198.1L按JB/T7938-1999规定，取V=200L1.5液压系统性能估算1.5.1验算系统压力损失
16、并确定溢流阀的调整值主液压缸快进滑台快进时，主液压缸差动连接，进油路上的元件有三位四通阀和单向阀，回油路上油液通过二位三通阀,由原理图及表6可以推算出通过的流量分别为28.3L/min和27L/min，忽略去溢流损失，可得进油路上的总压降为：较合理，可实现差动运动。而快进时有杆腔和无杆腔压力值之差与所设值0.3Mpa有过大差距，应进行修正，即主液压缸工进滑台工进时，油液在进油路上通过电磁换向阀进入油缸的无杆腔，最大流量为1.5L/min，同时有溢流，溢流流量为26.8L/min;油液在回油路上通过电磁换向阀的流量为0.75L/min，在调速阀处的压力损失为0.8Mpa后，通过电磁换向阀流回油箱
17、，流量为0.75 L/min。这时，液压缸回油腔的压力的p2为与之前所设值1Mpa出入较大，应修正进油路上的压力损失故溢流阀的调压P2.75+0.5=3.25MPa主液压缸快退 滑台快退时，油液在进油路上通过电磁换向阀的流量为26L/min，通过单向阀的压力损失是0.3Mpa，通过第二个电磁换向阀的流量为26 L/min，然后流入有杆腔。回油路上流过电磁换向阀的流量为55.79L/min，然后流入油箱。在进油路上的压力损失所以快退时的工作压力pp=2.82+0.098=2.91 Mpa 夹紧缸夹紧夹紧缸在夹紧时，进油路上油液通过二位二通阀的流量为7.2L/min，在单向阀处的压力损失为0.3M
18、pa，为保证电磁继电器能正常工作，需要有一定的压差，为0.5Mpa，通过三位四通电磁换向阀的流量为18.4 L/min，在调速阀处的压力损失为0.7Mpa，同时还有溢流损失。进油路总的压力损失为回油路上，油液通过三位四通阀的流量为4.5L/min，压力为可忽略。夹紧缸夹紧时的工作压力pp=2.61+0.50=3.11MPa夹紧缸松开夹紧缸在松开时，在单向阀处的压力损失为0.5Mpa，为保证电磁继电器能正常工作，需要有一定的压差，为0.5 Mpa，通过三位四通电磁换向阀的流量为4.5 L/min，同时还有溢流损失。进油路总的压力损失为回油路上，油液通过三位四通阀的流量为18.4L/min，在调速
19、阀处的压力损失为0.7 Mpa，压力为与预测值有较大出入，p1值需重新计算减压阀的出口压力应该大于3.11Mpa1.5.2验算油液温升通过计算可知，在一个工作周期中，工进阶段占绝大部分的时间，可以用来计算全程的功率。工进时，主液压缸的有效功率为由于有溢流阀溢流，溢流的流量为28.3-1.5=26.8L/min。损失的压力所以液压泵的总输入功率为kw发热功率由表可查得油箱的散热系数为K=9，散热面积，则油液温升为查1表8-19知，在可接受的温升范围内，无需加冷却器。2 .PLC设计2.1电磁阀磁铁的动作根据工作循环确定电磁阀磁铁的动作见表8表8电磁阀磁铁的动作YA1YA2YA3YA4YA5转换指
20、令夹紧+SB1快进+YB工进+SQ2快退+SQ3松开+SQ1停止SB22.2PLC端子接线图图3端子接线图表9 PLC输入输出端口分配继电器输入继电器输入0000SB10011SB80001SB20012SQ10002SB30013SQ00003压力继电器0014热继电器0004SB4继电器输出0005SB50501控制电机0006SB60502YA50007SQ20503YA20008SQ30504YA40009SQ40505YA30010SB70506YA12.3PLC梯形图控制程序图4梯形图设计3.心得体会在为期两周的机电液课程设计中，让我对液压控制，机电传动等学科的知识进行一次综合学习
21、，液压传动设计中对液压执行元件都有了进一步的认识了解。此次设计首先复习了液压机电知识，明确液压系统设计要求，分析液压系统设计，液压系统方案设计，确定主参数，拟定原理图，选择执行元件，验算液压系统性能，电磁阀动作，绘制端子接线图和梯形图。通过查找资料等对以前所学知识遇到的难点知识，有力深入的理解，通过绘制各项原理图对办公软件有了更深刻的练习。通过老师的耐心讲解，让我在设计过程中更透彻的解决问题避免了不少的弯路。在这段日子里，学到了很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不
22、够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次的课程设计是机电液的综合，感谢教师给我们这次机会，这是我们走出校园步入工厂前的宝贵经验，这将对我们以后的工作有很大帮助。4.参考文献1 章宏甲.黄谊.液压与气压传动.2版.北京：机械工程出版社，2005.2 刘仁家.机械设计常用元器件手册.北京：机械工程出版社，19943 赵永成.王丰.机电传动控制。2版。北京：中国计量出版社，20094 汤武初.施志辉.机械电气控制系统.1版.大连：大连交通大学出版社，2009专心-专注-专业