臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計說明

1、工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè) 計臥式雙面銑削組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計成績題 目試設(shè)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。工作臺移動部主件的總重力為 4000N，加、減速時間為 0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動摩要擦因數(shù) s=0.2，d=0.1。夾緊缸行程為30mm，夾緊力為 800N，工容作臺快進行程為 100mm，快進速度為 3.5m/min，工進行程為 200mm，工進速度為 80300mm/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(diào)并保壓。指導(dǎo)

2、教師意見簽名：200年月日1目 錄1設(shè)計題目臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計.32工況分析 .32.1 負載分析3.3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 43.1液壓缸參數(shù)計算 .43.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖 .73.3液壓元件的選擇 .83.3.2 閥類元件及輔助元件的選擇 .93.3.3 油管的選擇 .104液壓系統(tǒng)性能驗算 124.1 驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值124.2 油液溫升計算 145設(shè)計小結(jié)146參考文獻1521設(shè)計題目臥式雙面銑削組合機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計試設(shè)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

3、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) s=0.2，d=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 80300mm/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(diào)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(dǎo)軌摩擦力和慣性力

4、。 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Ffs ，動摩擦力為 Ffd ,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)液壓缸的機械效3率m0.9 ，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 載值推力F/mF/N起動FFfs800889N加速F(F fdFm )517574N快進FF fd400444N工進FFlF fd1240013778N快退FF fd400444N根據(jù)負載計算結(jié)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(shè)計3.1 液壓缸參數(shù)

5、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(shè)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4效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足 A1=0.37A2（即液壓缸徑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，并取液壓缸機械效率m=0.9 。則液壓缸上的平衡方程故液壓缸無桿腔的有效面積：液壓缸徑：按 GB/T2348-1980，取標準值 D=80mm；因 A1=0.37A，故活塞桿直徑d=0.607D

6、=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 P2P1=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 31 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工計算公式推力回油腔壓工作腔壓輸入流量輸入功作F（N）力力q（L/min ）率階21P（KW ）P（MPa） P（ MPa）段快00進p jFPA287100.44啟A1A2動qv( A1A2 )快Pp j q進5661.571.0

7、7變化變化加速5快進4361.51.006.860.114恒速p jF p j A2A1工0.83.2280.41.50.210.8q13769進A1vPp jq快退p jF pb A187100.28400啟A1動qA2 v快Pp j q退5660.30.677變化變化加速快退4360.30.63418.3780.194恒速注：1. 差動連接時，液壓缸的回油口到進油口之間的壓力損失p5105 pa , 而 pbpjp .2. 快退時，液壓缸有桿腔進油，壓力為Pj ，無桿腔回油，壓力為 Pb液壓缸的工況圖：圖 3-1 工況圖63.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖調(diào)速回路的選擇該機床液壓系統(tǒng)的功率?。?l

8、t;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)速閥的進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路中加背壓閥。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?？焖龠\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(chǔ)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。速度換接回路由工況圖可以看出，當動力頭部件從快進轉(zhuǎn)為工進時滑臺速度變化較大，可選用行程閥來控制快進轉(zhuǎn)工進的速度換接，以減少液壓沖擊。壓力控制回路在泵出口并聯(lián)一先導(dǎo)

9、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(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。7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。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(diào)整壓力，在液壓泵的進口處、背壓閥和液壓缸無腔進口處設(shè)置測壓點， 并設(shè)置多點壓力表開關(guān)。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

10、動作順序如表3-2 所示。動作名稱1YA2YA3YA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(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。8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%

11、，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(diào)節(jié)圍為2.0 7.0Mpa，若取液壓泵的容積效率0.9 ，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 Pn1.5KW ，額定轉(zhuǎn)速。閥類元件及輔

12、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)格估計流量額定流量額定壓力額定壓降序號元件名稱型號、符號L/MINL/MINMPaMPa1變量葉片257YBX-B L泵2三位四通558016<0.535DF3Y-E10B閥3行程閥606316<0.25AXQE-Ea10B4調(diào)速閥0.41.50.28016AXQF-Ea10B5單向閥6063160.2AF3-Ea10B6單向閥30630.5-16<0.2AF3-Ea10B97液控順序226316<0.3XF3-E10B閥8

13、背壓閥0.20.86316YF3-E10B9溢流閥5.16316YF3-E10B10單向閥226316<0.2AF3-Ea10B11過濾器3063<0.2XU-63*80J12壓力表開16KF3-Ea10B關(guān)13單向閥556316<0.2KF3-Ea10B14壓力繼電10HED1KA/10器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34 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

14、10/(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dqv2式v 可計算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管徑分別為：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(diào)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

15、.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11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?；赜吐飞?，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0.41.5L/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

16、 的流量為 0.200.76L/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 22.222.76L/min ，因此這時液壓缸回油腔壓力p2 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pe0.5MPa ，故溢流閥9 的調(diào)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：12此值較小，所

17、以液壓泵驅(qū)動電動機的功率是足夠的?；赜吐飞系目倝航凳撬裕焱藭r液壓泵的最大工作壓力：，因此主泵卸荷的順序閥7 調(diào)壓應(yīng)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：溫升沒有超出圍，液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。135 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，但是不能說一點收獲都沒有，我想我知道了一般機床液壓系