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臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計 2

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1、【精品文檔】如有侵權(quán),請聯(lián)系網(wǎng)站刪除,僅供學(xué)習(xí)與交流 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計 2 .....精品文檔...... 合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè) 計 題 目 臥式雙面銑削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計 成績 主 要 內(nèi) 容 試設(shè)計臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體,動作順序為夾緊缸夾緊→工作臺快速趨近工件→工作臺進(jìn)給→工作臺快退→夾緊缸松開→原位停止。工作臺移動部件的總重力為4000N,加、減速時間為0.2s,采用平導(dǎo)軌,靜、動摩擦因數(shù)μs=0.2,μd=0.1。夾緊缸行程為30mm,夾緊力為800N,工作臺快進(jìn)行

2、程為100mm,快進(jìn)速度為3.5m/min,工進(jìn)行程為200mm,工進(jìn)速度為80~300mm/min,軸向工作負(fù)載為12000N,快退速度為6m/min。要求工作臺運(yùn)動平穩(wěn),夾緊力可調(diào)并保壓。 指 導(dǎo) 教 師 意 見 簽名: 200 年 月 日 目 錄 1 設(shè)計題目 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計 3 2 工況分析 3 2.1負(fù)載分析 3 3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計…………………………………………………………………4 3.1液壓缸參數(shù)計算…………………………………….4 3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖………

3、………………………..6 3.3液壓元件的選擇…………………………………….9 3.3.2閥類元件及輔助元件的選擇……………………...10 3.3.3油管的選擇……………………………………....11 4 液壓系統(tǒng)性能驗算 …………………………………………12 4.1 驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值……………12 4.2 油液溫升計算……………………………………………14 5 設(shè)計小結(jié)……………………………………………………14 6 參考文獻(xiàn)……………………………………………………15 1.設(shè)計題目 臥式雙面銑削組

4、合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計 試設(shè)計臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體,動作順序為夾緊缸夾緊→工作臺快速趨近工件→工作臺進(jìn)給→工作臺快退→夾緊缸松開→原位停止。工作臺移動部件的總重力為4000N,加、減速時間為0.2s,采用平導(dǎo)軌,靜、動摩擦因數(shù)μs=0.2,μd=0.1。夾緊缸行程為30mm,夾緊力為800N,工作臺快進(jìn)行程為100mm,快進(jìn)速度為3.5m/min,工進(jìn)行程為200mm,工進(jìn)速度為80~300mm/min,軸向工作負(fù)載為12000N,快退速度為6m/min。要求工作臺運(yùn)動平穩(wěn),夾緊力可調(diào)并保壓。 2 工況分析 2.1負(fù)載分析 負(fù)載分析中,暫不考慮

5、回油腔的背壓力,液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置,重力的的水平分力為零,這樣需要考慮的力有:切削力,導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力,設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為,動摩擦力為,則 如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響,并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出,見表2-1。 表2-1 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力 起動 800 889N 加速 517 574N 快進(jìn) 400 444N 工進(jìn) 12400 13778N 快退 40

6、0 444N 根據(jù)負(fù)載計算結(jié)果和已知的各階段的速度,可繪制出負(fù)載圖(F-l)和速度圖(F-2) 圖2-1負(fù)載圖和速度圖 3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 3.1液壓缸參數(shù)計算 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為14000N,初選液壓缸的設(shè)計壓力P1=3MPa,為了滿足工作臺快速進(jìn)退速度要求,并減小液壓泵的流量,這里的液壓缸課選用單桿式的,并在快進(jìn)時差動連接,則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=0.37A2(即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足:d=0.607D。為防止銑削后工件突然前沖,液壓缸需保持一定的回油背壓,暫取背壓為0.5MPa,并取液壓缸機(jī)械效率=0.9。則

7、液壓缸上的平衡方程 故液壓缸無桿腔的有效面積: 液壓缸內(nèi)徑: 按GB/T2348-1980,取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm;因A1=0.37A,故活塞桿直徑d=0.607D=50mm(標(biāo)準(zhǔn)直徑) 則液壓缸有效面積為: 差動連接快進(jìn)時,液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1,其差值估取P2-P1=0.5MPa,并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動,此時△P=0;另外取快退時的回油壓力損失為0.5MPa。根據(jù)假定條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率,并可繪出其工況圖 表3—1液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值 工作階段 計算公式 推力 F(N) 回油腔壓力 P

8、2(MPa) 工作腔壓力 P1(MPa) 輸入流量 q(L/min) 輸入功率 P(KW) 快進(jìn)啟動 871 0 0.44 0 0 快進(jìn)加速 566 1.57 1.07 變化 變化 快進(jìn)恒速 436 1.5 1.00 6.86 0.114 工進(jìn) 13769

9、 0.8 3.228 0.4~1.5 0.21~0.8 快退啟動 871 0 0.284 0 0 快退加速 566 0.3 0.677 變化 變化 快退恒速 436 0.3 0.634 18.378 0.194 注:1.差動連接時,液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失. 2.快退時,液

10、壓缸有桿腔進(jìn)油,壓力為,無桿腔回油,壓力為 液壓缸的工況圖: 圖3-1工況圖 3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3.2.1調(diào)速回路的選擇 該機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率?。?1kw),速度較低;鉆鏜加工時連續(xù)切削,切削力變化小,故采用節(jié)流調(diào)速的開式回路是合適的,為了增加運(yùn)動的平穩(wěn)性,防止鉆孔時工件突然前沖,系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路,并在回油路中加背壓閥。 3.2.2油源及其壓力控制回路的選擇 該系統(tǒng)為了節(jié)能,考慮采用變量葉片泵油源供油。 3.2.3快速運(yùn)動與換向回路 由于系統(tǒng)要求快進(jìn)與快退的速度相同,因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上,快進(jìn)時采用液壓

11、缸差動連接快速運(yùn)動回路,快退時采用液壓缸有桿腔進(jìn)油,無桿腔回油的快速運(yùn)動回路。 3.2.4速度換接回路 由工況圖可以看出,當(dāng)動力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時滑臺速度變化較大,可選用行程閥來控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接,以減少液壓沖擊。 3.2.5壓力控制回路 在泵出口并聯(lián)一先導(dǎo)式溢流閥,實現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流,同時在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個二位二通電磁換向閥,以便一個工作循環(huán)結(jié)束后,等待裝卸工件時,液壓泵卸載,并便于液壓泵空載下迅速啟動。 3.2.6行程終點(diǎn)的控制方式 這臺機(jī)床用于鉆、鏜孔(通孔與不通孔)加工,因此要求行程終點(diǎn)的定位精度高因此在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。 3.2.7

12、組成液壓系統(tǒng)繪原理圖 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合,并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充,即組成如下圖1-3所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力,在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點(diǎn),并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)。這樣只需一個壓力表即能觀測各點(diǎn)壓力。 圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如表3-2所示。 動作名稱 1YA 2YA 3YA 工作臺快進(jìn) - + + 工作臺工進(jìn) - + - 工作臺快退 + - - 液壓泵卸載 - - - 3-2電磁鐵動作順序表 3.3液壓元件的選擇 3.3.

13、1液壓泵 液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.228MPa,如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa,則變量泵的最大工作壓力應(yīng)為 Pp=(3.228+0.8+0.5)MPa=4.528MPa 由工況圖可知,液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為18.378L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計,則液壓泵的總流量應(yīng)為 。 由于要求工作平穩(wěn),選取最大工作壓力為液壓泵額定壓力的70%,則液壓泵的額定壓力為: P=Pp/0.7=6.47Mpa 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本,最后確定選取YBX-

14、B※L型變量葉片泵,其最大排量為25mL/r,壓力調(diào)節(jié)范圍為2.0—7.0Mpa,若取液壓泵的容積效率,泵的轉(zhuǎn)速為1500r/min 由于液壓缸在快退時輸入功率最大,這時液壓泵工作壓力為0.634MPa,進(jìn)油路壓力損失0.3Mpa,流量為20.22L/min,取泵的總效率為0.75,則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)輸出所需的功率為 根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,,查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動機(jī),其額定功率,額定轉(zhuǎn)速。 3.3.2閥類元件及輔助元件的選擇 根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量,可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表3—3

15、 表3—3元件的型號及規(guī)格 序號 元件名稱 估計流量 L/MIN 額定流量 L/MIN 額定壓力 額定壓降 型號、符號 1 變量葉片泵 — 25 7 —— YBX-B※L 2 三位四通閥 55 80 16 <0.5 35DF3Y-E10B 3 行程閥 60 63 16 <0.25 AXQE-Ea10B 4 調(diào)速閥 0.4~1.5 0.2~80 16 — AXQF-Ea10B 5 單向閥 60 63 16 0.2 AF3-Ea10B 6 單向閥 30 63 0.5-16 <0.2 AF3

16、-Ea10B 7 液控順序閥 22 63 16 <0.3 XF3-E10B 8 背壓閥 0.2~0.8 63 16 — YF3-E10B 9 溢流閥 5.1 63 16 —— YF3-E10B 10 單向閥 22 63 16 <0.2 AF3-Ea10B 11 過濾器 30 63 — <0.2 XU-63*80J 12 壓力表開關(guān) —— —— 16 —— KF3-Ea10B 13 單向閥 55 63 16 <0.2 KF3-Ea10B

17、 14 壓力繼電器 —— —— 10 —— HED1KA/10 3.3.3油管的選擇 各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定,液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、輸出的最大流量計算。由于液壓泵的具體選定之后液壓缸在各階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同,所以要重新計算如表3—4所示 表3—4液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動速度 流量、速度 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量/(L/min) 排出流量/(L/min) 運(yùn)動速度/(m/min) 由表中的數(shù)

18、據(jù)可知所選液壓泵的型號、規(guī)格適合。 由表3—4可知,該系統(tǒng)中最大壓力小于3MPa,油管中的流速取3m/s。所以按公式可計算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為: 則選18mm的孔徑。 3.3.4確定油箱容積: 油箱容積按《液壓傳動》式(7-8)估算,當(dāng)取為7時,求得其容積 按JB/T7938-1999規(guī)定,取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 4液壓系統(tǒng)性能驗算 4.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值 (1) 快進(jìn) 滑臺快進(jìn)時,液壓缸差動連接,進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/MIN,通過電液換向閥2的流量是20.22L/MIN,然后與液壓缸的有桿腔的回油匯合,以流量51

19、.80L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為 此值不大,不會使壓力閥開啟,故能確保兩個泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。 回油路上,液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是28.2L/min,然后與液壓泵的供油合并,經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力P2和無桿腔壓力P1之差。 此值小于原估計值0.5Mpa,所以是偏安全的。 (2)工進(jìn) 工進(jìn)時,油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥2的流量為0.4~1.5L/min,在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5Mpa;油液在回油路上通過換向閥2的流量為0.20~0.76L/min,在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa

20、,通過順序閥7的流量為22.2~22.76L/min,因此這時液壓缸回油腔壓力為 此值大于原估計值0.5Mpa,則重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力 ,與原計算數(shù)值3.761MPa相近。 考慮到壓力繼電器可靠動作需要壓差,故溢流閥9的調(diào)壓 (3)快退 快退時,油液在進(jìn)油路上通過單向閥5的流量為22L/min,通過換向閥2的流量為20.22L/MIN;油液在回路上通過單向閥5、換向閥2和單向閥13的流量都是33.17L/min。一次進(jìn)油路上的總壓降為: 此值較小,所以液壓泵驅(qū)動電動機(jī)的功率是足夠的?;赜吐飞系目倝航凳? 所以,快退時液壓泵的最大工作壓力: ,因此主泵卸荷的順序閥7調(diào)

21、壓應(yīng)大于0.862Mpa. 4.2油液溫升計算 工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達(dá)95%,所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)的情況來計算。 工進(jìn)時液壓缸的有效功率為: 此時泵在高壓下供油,所以它的輸入功率為: 系統(tǒng)效率0.0088, 由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為: 溫升近似值如下: 溫升沒有超出范圍,液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 5設(shè)計小結(jié) 剛拿到本次的設(shè)計題目的時候,我甚是煩躁,我覺得這個題目真的是太難了,比別的同學(xué)憑空多了兩個步驟,首先就想到了退宿,不止一次的跟老師要求更換題目。 但是在老師的幫助和細(xì)心的指導(dǎo)下,我發(fā)現(xiàn)我的題目只是在其他同學(xué)的基礎(chǔ)上

22、再增加 一個夾緊缸即可。 在明確了自己的設(shè)計目的之后,我按照課本上例題的步驟開始進(jìn)行計算,但是由于圖書館里的設(shè)計手冊都被借走了,使我有一些配件的選用無法進(jìn)行,如油管的選擇。使我現(xiàn)在都不是很清楚要如何選擇配件,不的不說這是本次課程設(shè)計中的一個遺憾。 在這不到一周的課程設(shè)計中,能學(xué)到的東西真的很有限,但是不能說一點(diǎn)收獲都沒有,我想我知道了一般機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計框架而且我也掌握了設(shè)計一個液壓系統(tǒng)的步驟,我想本次課程設(shè)計是我們對所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試,是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實踐。 在本次課程設(shè)計中,我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計任務(wù),通過這次設(shè)計,弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容,加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計中,通過老師的指導(dǎo),使自己在設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。 6參考文獻(xiàn) [1] 王積偉 章宏甲主編 液壓傳動 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 賈明新主編. 液壓傳動與控制解難和練習(xí). 北京:國防工業(yè)出版社. 2003 [3] 液壓設(shè)計手冊(電子版R1.0). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社

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