換向閥閥芯加工液壓系統(tǒng)

1、液壓系統(tǒng)課程設(shè)計換向閥閥芯專用加工設(shè)備液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名顧正杰學(xué) 號1314410216指導(dǎo)教師王蕾完成日期2015年12月目 錄一、設(shè)計任務(wù)書二、工況分析三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖四、液壓缸的計算及選擇五、壓力和流量計算六、液壓閥的計算及選擇七、輔助元件的計算及選擇八、液壓泵及電動機(jī)的計算及選擇九、元件明細(xì)表十、參考資料目錄及附表十一、集成塊設(shè)計說明1、 設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計題目： 換向閥閥芯專用加工設(shè)備液壓系統(tǒng)設(shè)計。 二、工況分析1.運(yùn)動分析1）尾架頂緊（工進(jìn)） 2）橫刀架快進(jìn)3）縱刀架工進(jìn) 4）橫刀架快退5）縱刀架快退 6）后刀架快進(jìn)7）后刀架工進(jìn)

2、 8）后刀架快退9）尾架松開（快退） 10）停止，泵卸荷2.負(fù)載分析刀架自重G<400牛頓，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力忽略不計3.主要參數(shù) （一）車外圓：切削力 Px=2500牛頓 Py=2000牛頓 走刀量 s=0.15毫米/轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速n= 500轉(zhuǎn)/分 （二）切 槽：切削力 Px=0 Py=5000牛頓 走刀量s =0.1毫米/轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速n=250轉(zhuǎn)/分 （三）尾架：頂緊力 P=2200牛頓，頂緊速度不宜太快。三、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1.確定供油方式 考慮到機(jī)床在工作時整體負(fù)載較輕，速度較低。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮。泵源現(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。2.調(diào)速方式的選擇 本系統(tǒng)功率小、負(fù)載變化不大、工進(jìn)

3、速度低且要求穩(wěn)定，故選用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。為獲得更低的穩(wěn)定速度并防止前沖現(xiàn)象，本系統(tǒng)采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速在回油路上加背壓閥的調(diào)速方案。3.速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁換向閥來控制速度的改變。4.夾緊回路的選擇采用電磁閥來控制夾緊、松開換向動作?？紤]到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。5.合成液壓系統(tǒng)最后把所有回路組合起來，即下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖分析工況可知，推出時承受工作載荷、退回時為載荷較小的液壓裝置，故尾架缸，橫刀架缸，縱刀架缸，后刀架缸都選用單活塞液壓缸。四、液壓缸的計

4、算及選擇1.計算各液壓缸內(nèi)徑及活塞直徑 a尾架油缸的設(shè)計計算 1）由頂緊力F=2200N，選用尾架油缸工作壓力P=3.0MPa. 中低壓系統(tǒng)中，回油路帶背壓閥，背壓范圍為0.51.5MPa，估此處取1MPa。 2）活塞直徑D D=（4F/P）=1.13*（2200/3000000）=30mm 參照直徑系列圓整 取D=32mm 3）活塞桿直徑d 一般d=（0.50.55）D 取d=18mm 4）活塞厚度H H=2030mm 取H=25mm 5）油缸總長L L=q+H+2+ 其中：q為夾緊行程，取q=100mm 為端蓋凸肩長度，取=10mm 為間隙，取=10mm L=100+25+10+10=15

5、5mm 6）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 7）油封 取O型 8）驗(yàn)算 液壓缸支撐長度Ls（1015）d時須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸支撐長度Ls是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支撐點(diǎn)與活塞桿前段連接處之間的距離；d為活塞桿直徑。 現(xiàn)Ls10d,故不需要驗(yàn)算。b橫刀架油缸的設(shè)計計算 1）由切削力Py=2000N，選用油缸工作壓力P=3.0MPa 中低壓系統(tǒng)中，回油路帶背壓閥，背壓范圍為0.51.5MPa，估此處取1MPa。 2）缸徑

6、D D=1.13（Py/P）0.5=1.13(2000/3000000)0.5=29mm 參照直徑系列圓整 取D=32mm 3）活塞桿直徑 一般d=（0.50.55）D 取d=16mm 4）油缸工作行程的確定 根據(jù)液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80） 取L=25mm 5）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 6）最小導(dǎo)向長度H HL/20+D/2=25/20+32/2=17.25mm 取H=25mm 7）活塞寬度B B=0.6D=0.6*

7、32=19.2mm 取20mm 8）缸蓋滑動支撐面長度l l=0.6D=19.2mm 取20mm 9）缸體長度的確定 內(nèi)部長度l1=L+B=25+20=45mm 外部長度l2=L+B+l=25+20+15+20=80mm 10）驗(yàn)算 液壓缸支撐長度Ls（1015）d時須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸支撐長度Ls是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支撐點(diǎn)與活塞桿前段連接處之間的距離；d為活塞桿直徑。 現(xiàn)Ls10d,故不需要驗(yàn)算。 c. 縱刀架油缸的設(shè)計計算 1）由切削力px=2500N，選用油缸工作壓力p=3.0MPa 中低壓系統(tǒng)中，回油路帶背壓閥，背壓范圍為0.51.5MPa，估此處取1MPa

8、。 2）油缸直徑D D=1.13（Px/P）0.5=1.13(2500/3000000)0.5=32.6mm 參照直徑系列圓整 取D=32mm 3）活塞桿直徑d 一般d=（0.50.55）D 取d=16mm 4）活塞寬度B B=0.6D=0.6*32=19.2mm取20mm 5）油缸工作行程確定 根據(jù)加工閥芯零件的總長，取L=100mm 6）油缸壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 7）缸體長度的確定 L=l+B+2+z=100+20+2*15+10

9、=160mm 8）驗(yàn)算 無桿腔有效面積A1=D2/4=*322/4=804.25mm2 有桿腔有效面積A2=A1-A=804.25-*162/4=603.19mm2 s=0.15mm/r n=500r/min v=ns=0.15*500=75mm/min 液壓缸支撐長度Ls（1015）d時須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸支撐長度Ls是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支撐點(diǎn)與活塞桿前段連接處之間的距離；d為活塞桿直徑。 現(xiàn)Ls10d,故不需要驗(yàn)算。 9）螺釘 取6個M6的螺釘對稱分布在端蓋上 d后刀架油缸的設(shè)計計算 1）由切槽切削力py=5000N，選用油缸工作壓力p=3MPa 中低壓系統(tǒng)中，

10、回油路帶背壓閥，背壓范圍為0.51.5MPa，估此處取1MPa。 2）缸徑D D=1.13（Py/P）0.5=1.13(5000/3000000)0.5=46mm 取D=50mm 3）活塞桿直徑d 一般d=（0.50.55）D 取d=25mm 4）油缸工作行程的確定 根據(jù)液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80） 取L=25mm 5）活塞寬度B B=0.6D=0.6*50=30mm 取B=30mm 6）缸體長度的確定 L缸=L+B+2+z=25+30+15*2+10=95mm 取L缸=100mm 7）壁厚 取=10mm /D=10/30=0.33 油缸壁厚的校核D2(+0.4pmax-1.3

11、pmax-1)=0.15*(100+0.4*4.5100-1.3*4.5-1)10mm符合 8）驗(yàn)算 無桿腔有效面積A1=D2/4=*502/4=1964.50mm2 有桿腔有效面積A2=A1-A=*502/4-*252/4=1472.62mm2 由已知得 s=0.1mm/r n=250m/min v=ns=25mm/min 液壓缸支撐長度Ls（1015）d時須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。液壓缸支撐長度Ls是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支撐點(diǎn)與活塞桿前段連接處之間的距離；d為活塞桿直徑。 現(xiàn)Ls10d,故不需要驗(yàn)算。 五、壓力和流量計算 1）壓力計算 a尾架油缸進(jìn)油口壓力 P=F/(D2/4

12、)=2200/(*322/4)=2.74MPa 減壓閥調(diào)定壓力P=3MPa b橫刀架油缸進(jìn)油口壓力 P= F/(D2/4)=2000/(*322/4)=2.49MPa 減壓閥調(diào)定壓力P=3MPa c. 縱刀架油缸進(jìn)油口壓力 P= F/(D2/4)=2500/(*322/4)=3.10MPa 減壓閥調(diào)定壓力P=3.5MPa d. 后刀架油缸進(jìn)油口壓力 P= F/(D2/4)=5000/(*502/4)=2.55MPa 減壓閥調(diào)定壓力P=3MPa 2）流量計算 a尾架缸流量 無桿腔 A1=D24=3224=804.25mm2 有桿腔 A2=A1-d24=549.2mm2 q工進(jìn)=A1×V

13、工=803.84×1200=0.965L/min q快退=A2×V快退=2.746 L/min b橫刀架缸流量 無桿腔 A1=D24=803.84mm2 q快進(jìn)=A1×V快退=0.965 L/min有桿腔 A2=D24=602.88mm2 q快退=A2×V快退=0.723 L/min c縱刀架缸流量 無桿腔 A1=D24=803.84mm2 q工進(jìn)=A1×V工=0.060 L/min有桿腔 A2=D24=602.88mm2 q快退=A2×V快退= 0.723 L/min d后刀架缸流量 無桿腔 A1=D24=1964.50mm2 q工

14、進(jìn)=A1×V工=0.048 L/min q快進(jìn)=A1×V快=2.35 L/min有桿腔 A2=D24=1472.62mm2 q快退=A2×V工=1.767 L/min qpK1qmax K1系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K1=1.11.3，小流量取大值，大流量取小值。此處取K1=1.3qmax同時動作各液壓缸所需流量之和的最大值。此處qmax =2.7192L/min qp1.3×2.7192=3.535L/min六、液壓閥的計算及選擇通過最大流量以及壓力選取閥，現(xiàn)采用廣州機(jī)床研究所系列的閥。型號額定流量（L/min）額定壓力（MPa）溢流閥Y-63B630.56

15、.3減壓閥J-63B630.55.8順序閥X-62B630.56.3單向閥I-63B636.3二位四通電磁換向閥24E-63B636.3二位二通電磁換向閥22E-63B636.3三位四通電磁換向閥34E-63B636.3調(diào)速閥Q-63B6316繼電器DP3-63B七、輔助元件的計算及選擇1.油管和管接頭材料選用尼龍管。其特點(diǎn)是承壓能力強(qiáng)，價格低廉、耐油、抗腐蝕、剛度好，目前應(yīng)用最廣泛，且尼龍管適用于低壓系統(tǒng)。根據(jù)公式 d4.16qv12通過油管油液的流量 qmax=3.535L/min油管的推薦速度根據(jù)相關(guān)手冊取v=4m/sd3.91mm因?yàn)殚y口接連管道都為18mm,根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益最好，取油管d

16、=18mm。選擇擴(kuò)口式管接頭。2.蓄能器選用氣囊式蓄能器。氣囊式蓄能器反應(yīng)靈敏，氣囊慣性校，安裝維修方便。3.濾油器選用網(wǎng)式濾油器。其結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大、清洗方便、壓力損失小。4.密封件O型密封圈5.油箱根據(jù)公式 V=cqq液壓泵的總額定流量（L/min）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（min），其數(shù)值為低壓系統(tǒng)，c=24min此處取3min V=19.2L 此處取20L所以油箱容積為20L。八、液壓泵及電動機(jī)的計算及選擇1.選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上計算得qp和pp，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用定量葉片泵YB型，該泵的基本參數(shù)為q=6.4ml/r,泵的轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,壓力p=7MPa,容積效率=0.85，總效率=0.7。2.與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定根據(jù)公式Pmax= qp×pp qpmax=3.535L/min ppmax=6.25MPaPmax=0.526kw選Y90s-4型電動機(jī)，其額定功率為1.1kw,額定轉(zhuǎn)速為1400/min九、元件明細(xì)表序號元件名稱數(shù)量1單活塞液壓缸42定量葉片泵YB型13電動機(jī)