臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設計 2

【精品文檔】如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學習與交流 臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設計 2 .....精品文檔...... 合肥工業(yè)大學課程設計任務書 設 計 題 目 臥式雙面銑削組合機床液壓系統(tǒng)的設計 成績 主 要 內(nèi) 容 試設計臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)。機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，工作臺快進行程為100mm，快進速度為3.5m/min，工進行程為200mm，工進速度為80～300mm/min，軸向工作負載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺運動平穩(wěn)，夾緊力可調并保壓。 指 導 教 師 意 見 簽名： 200 年 月 日 目 錄 1 設計題目 臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設計 3 2 工況分析 3 2.1負載分析 3 3 液壓系統(tǒng)方案設計…………………………………………………………………4 3.1液壓缸參數(shù)計算…………………………………….4 3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖………………………………..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整值……………12 4.2 油液溫升計算……………………………………………14 5 設計小結……………………………………………………14 6 參考文獻……………………………………………………15 1．設計題目 臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設計 試設計臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)。機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，工作臺快進行程為100mm，快進速度為3.5m/min，工進行程為200mm，工進速度為80～300mm/min，軸向工作負載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺運動平穩(wěn)，夾緊力可調并保壓。 2 工況分析 2.1負載分析 負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，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，導軌摩擦力和慣性力。導軌的正壓力等于動力部件的重力，設導軌的靜摩擦力為，動摩擦力為,則 如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導軌摩擦力的影響，并設液壓缸的機械效率，則液壓缸在各工作階段的總機械負載可以算出，見表2-1。 表2-1 液壓缸各運動階段負載表 工況 負載組成 負載值F/N 推力 起動 800 889N 加速 517 574N 快進 400 444N 工進 12400 13778N 快退 400 444N 根據(jù)負載計算結果和已知的各階段的速度，可繪制出負載圖（F-l）和速度圖（F-2） 圖2-1負載圖和速度圖 3 液壓系統(tǒng)方案設計 3.1液壓缸參數(shù)計算 組合機床液壓系統(tǒng)的最大負載約為14000N，初選液壓缸的設計壓力P1=3MPa，為了滿足工作臺快速進退速度要求，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應滿足A1=0.37A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應滿足：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，并取液壓缸機械效率=0.9。則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，取標準值D=80mm；因A1=0.37A，故活塞桿直徑d=0.607D=50mm（標準直徑） 則液壓缸有效面積為： 差動連接快進時，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 P2（MPa） 工作腔壓力 P1（MPa） 輸入流量 q（L/min） 輸入功率 P（KW） 快進啟動 871 0 0.44 0 0 快進加速 566 1.57 1.07 變化 變化 快進恒速 436 1.5 1.00 6.86 0.114 工進 13769 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油口之間的壓力損失. 2.快退時，液壓缸有桿腔進油，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調速回路的選擇 該機床液壓系統(tǒng)的功率小（<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)流調速的開式回路是合適的，為了增加運動的平穩(wěn)性，防止鉆孔時工件突然前沖，系統(tǒng)采用調速閥的進油節(jié)流調速回路，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快速運動與換向回路 由于系統(tǒng)要求快進與快退的速度相同，因此在雙泵供油的基礎上，快進時采用液壓缸差動連接快速運動回路，快退時采用液壓缸有桿腔進油，無桿腔回油的快速運動回路。 3.2.4速度換接回路 由工況圖可以看出，當動力頭部件從快進轉為工進時滑臺速度變化較大，可選用行程閥來控制快進轉工進的速度換接，以減少液壓沖擊。 3.2.5壓力控制回路 在泵出口并聯(lián)一先導式溢流閥，實現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，同時在該溢流閥的遠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行程終點的控制方式 這臺機床用于鉆、鏜孔（通孔與不通孔）加工，因此要求行程終點的定位精度高因此在行程終點采用死擋鐵停留的控制方式。 3.2.7組成液壓系統(tǒng)繪原理圖 將上述所選定的液壓回路進行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補充，即組成如下圖1-3所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調整壓力，在液壓泵的進口處、背壓閥和液壓缸無腔進口處設置測壓點，并設置多點壓力表開關。這樣只需一個壓力表即能觀測各點壓力。 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 - + + 工作臺工進 - + - 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 3.3.1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,如取進油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa，則變量泵的最大工作壓力應為 Pp=(3.228+0.8+0.5)MPa=4.528MPa 由工況圖可知，液壓泵應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-B※L型變量葉片泵，其最大排量為25mL/r，壓力調節(jié)范圍為2.0—7.0Mpa，若取液壓泵的容積效率，泵的轉速為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，則液壓泵驅動電動機輸出所需的功率為 根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動機，其額定功率，額定轉速。 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 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-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 —— —— 16 —— KF3-Ea10B 13 單向閥 55 63 16 <0.2 KF3-Ea10B 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、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、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、出流量和運動速度 流量、速度 快進 工進 快退 輸入流量/(L/min) 排出流量/(L/min) 運動速度/(m/min) 由表中的數(shù)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，當取為7時，求得其容積 按JB/T7938-1999規(guī)定，取標準值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整值 (1) 快進 滑臺快進時，液壓缸差動連接，進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51.80L/min通過行程閥3并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為 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 工進時，油液在進油路上通過電液換向閥2的流量為0.4~1.5L/min，在調速閥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,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,則重新計算工進時液壓缸進油腔壓力 ,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的調壓 （3）快退 快退時，油液在進油路上通過單向閥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。一次進油路上的總壓降為： 此值較小，所以液壓泵驅動電動機的功率是足夠的。回油路上的總壓降是 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調壓應大于0.862Mpa. 4.2油液溫升計算 工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進的情況來計算。 工進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)中不需設置冷卻器。 5設計小結 剛拿到本次的設計題目的時候，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心的指導下，我發(fā)現(xiàn)我的題目只是在其他同學的基礎上再增加 一個夾緊缸即可。 在明確了自己的設計目的之后，我按照課本上例題的步驟開始進行計算，但是由于圖書館里的設計手冊都被借走了，使我有一些配件的選用無法進行，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計中的一個遺憾。 在這不到一周的課程設計中，能學到的東西真的很有限，但是不能說一點收獲都沒有，我想我知道了一般機床液壓系統(tǒng)的設計框架而且我也掌握了設計一個液壓系統(tǒng)的步驟，我想本次課程設計是我們對所學知識運用的一次嘗試，是我們在液壓知識學習方面的一次有意義的實踐。 在本次課程設計中，我獨立完成了自己的設計任務，通過這次設計，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學知識的鞏固。在設計中，通過老師的指導，使自己在設計思想、設計方法和設計技能等方面都得到了一次良好的訓練。 6參考文獻 [1] 王積偉 章宏甲主編 液壓傳動 機械工業(yè)出版社 [2] 賈明新主編. 液壓傳動與控制解難和練習. 北京：國防工業(yè)出版社. 2003 [3] 液壓設計手冊（電子版R1.0）. 北京：機械工業(yè)出版社