臥式鉆鏜組合機(jī)床動(dòng)力頭資料

1、、設(shè)計(jì)任務(wù)1二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算 11）確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及工況圖 1（1）負(fù)載圖及速度圖。1（2）初選液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 3（3 ）液壓缸工況圖。32）擬定液壓回路5（1 ）選擇液壓回路。5（2）組成液壓系統(tǒng)圖。73）計(jì)算和選擇液壓元件 7（1）確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。 7（2）液壓閥的選擇。 8（3）確定管道尺寸94）液壓系統(tǒng)主要性能的估算 9（1）液壓缸的速度9（2）系統(tǒng)的效率10（3）液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 12（4）液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 12、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為 0.

2、9,加工時(shí)最大切削力為 12000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一快退一一原位停止”?？爝M(jìn)行程長(zhǎng)度為0.4m，工進(jìn)行程為0.143m?？爝M(jìn)和快退速度為 0.1m/s,工進(jìn)速度范圍為3 X 10 一5 X 10 _m/s,采用平導(dǎo)軌，啟 動(dòng)時(shí)間為0.2s。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算1) 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及工況圖(1)負(fù)載圖及速度圖。負(fù)載分析。a切削力：Fl=12000Nb.摩擦阻力：FfS = fs Fg =0.2 X0000=2000NFfd = fd Fg =0.1 X10000=1000NC.慣性阻力lFG Av 10000 0.

3、1Fm 二 maG=N=510Ng:t9.81 0.2d. 重力阻力因工作部件是臥式安置，e. 密封阻力故重力阻力為零。將密圭寸阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去，去液壓缸機(jī)械效率m=0.9。f.背壓阻力背壓力卩2查表選取。根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動(dòng)作階段中的負(fù)載，見下表。工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載f/n液壓缸推力F/m = F/0.9N啟動(dòng)F千20002222加速F十叫15101678快速F下10001111工進(jìn)F =斤 +Ffd1300014444快退F下10001111 負(fù)載圖、速度圖?？爝M(jìn)速度1與快退速度-.3相等，即j =、. 3 =0.1m/s。行程分別為l1=0.4m , l3=0.

4、5m ;工 進(jìn)速度.2= 3 10 5 10 m/s，行程l3=0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。F/N150001444402心0 40.5 l/m1111 -2222Vmr 1000050001 2222JmiJ0.1(2)初選液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 初選液壓缸的工作壓力p1。查表初選pi=3MPa。 計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。因要求“ “3,故選用單桿式液壓缸，使A =2A2(d=0.707D)，且快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。因?yàn)槭倾@(鏜)孔加工，為防止鉆(鏜)通孔時(shí)工作部件突然前沖，回油路中應(yīng)有背壓。查表暫取背壓為 p2 = p -P = P- 0.5MPa?？爝M(jìn)時(shí)，液壓缸是差動(dòng)連接，由于管路中有壓力損

5、失，所以這時(shí)液壓缸有桿腔內(nèi)的壓力P2必大于無桿腔中的壓力Pi。若估取這部分損失為 厶P =0.5MPa，貝Up2 = 口 =p = 口 0.5MPa快退時(shí)，油液從液壓缸無桿腔流出，是有阻力的，故也有背壓。此時(shí)背壓也按0.5MPa估取。由公式可求出面積 A,二14444= 53.5 ( cm所以53.5=8.25cm按標(biāo)準(zhǔn)取D=85mm。液壓缸活塞桿直徑 d為d0.707 D =0.707 85 = 60 mmV2按標(biāo)準(zhǔn)取d=60mm。由此求得液壓缸實(shí)際有效工作面積為無桿腔面積:二 D 二 85= 56.7(cm )有桿腔面積：A2(D2 d2)(852 602) = 28.5( cm2)44查

6、得調(diào)速閥Q-10Q-100的最小穩(wěn)定流量為 qVmin =0.05L/min。由公式驗(yàn)算液壓缸的有效工作面積，即2 qV min502A, =56.7cm込42 cm = 27.8cmvmin3 101060A 28.5cm2 qvmin =27.8cm有效工作面積均能滿足工作部件的最低速度要求。(3 )液壓缸工況圖。液壓缸工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值，見下表。工況負(fù)載F/N液壓缸計(jì)算公式回油壓力p2/MPa輸入流量q/(L/mi n)進(jìn)油腔壓力P1 /MPa輸入功率P/kW快 進(jìn)啟 動(dòng)2222一一0.788一.F + A P2 AZq (A1A2 )斗 1p= P1q加

7、 速1678P2= P1 + P=P1 +0.5一1.100一恒 速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.1021.7012.8490.0050.081F + A2P2P1=Aq = A2p= P1q快 退啟 動(dòng)2222一一0.780一-F + A P2P1A2q = AP= P1q加 速16780.5一1.584一恒 速111117.11.3850.395根據(jù)上表可繪制液壓缸的工況圖，如下圖所示。p MPa q (L min)PkW2) 擬定液壓回路(1 )選擇液壓回路。 調(diào)速回路及油源形式。由工況圖可知，該機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，速度較低；鉆鏜加工為連續(xù)切削，切削力變化

8、小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，為防止當(dāng)工件鉆通時(shí)工作部件突然前沖， 采用調(diào)速閥的出口節(jié)流調(diào)速回路。由工況圖還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成。其最大流量與最小流量之比為 qmax/qmin =17.1/(0.1021.701)=10.05167.65，而相應(yīng)的時(shí)間之比為t工/t快=(20333)/9=2.2237。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供油。 快速回路及速度換接回路。因系統(tǒng)要求快進(jìn)，快退的速度相等，故快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接的方式，以保證快進(jìn)、快退時(shí)的速度基本相等。由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大，為減小速度換接時(shí)的液壓沖擊，采用行程閥控制的換

9、接回路。 換向回路。由工況圖可看出，回路中流量較小，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向回路。 壓力控制回路。在雙定量泵供油的油源形式確定后，卸荷和調(diào)壓?jiǎn)栴}都已基本解決，即工進(jìn)時(shí)，低壓泵卸荷，高壓泵工作并由溢流閥調(diào)定其出口壓力。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，高壓泵雖未卸荷，但功率損失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。 行程終點(diǎn)的控制方式。在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。上述選擇的液壓回路，如下圖所示。YJV調(diào)速及速度換接回路r1歹2 1T T11 1換向回路(2)組成液壓系統(tǒng)圖。1QA3) 計(jì)算和選擇液壓元件(1) 確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。 液壓泵工作壓力的計(jì)算。最大工作壓

10、力為 p1 =2.849MPa。在出口a. 確定小流量泵的工作壓力Ppi。小流量泵在快進(jìn)、 快退和工進(jìn)時(shí)都向系統(tǒng)供油。節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡(jiǎn)單， 故進(jìn)油路壓力損失?。簆1=0.5MPa ,則小流量泵的最高工作壓力為Ppi = Pi +_：. =2.849+0.5=3.349MPab. 確定大流量泵的工作壓力Pp2。大流量泵只有在快進(jìn)、 快退中供油。由工況圖可知，最大工作壓力為p1=1.385MPa。若 取此時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為v：p=0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為Pp 2 = Pi+. Pi =1.385+0.5=1.885MPa 液壓泵流量計(jì)算。由工況圖知，液壓缸所需最大流量

11、為17.1L/min，若取泄漏折算系數(shù)K=1.2，則兩個(gè)泵的總流量為qP =17.1 X1.2=20.52( L/min )因工進(jìn)時(shí)的最大流量為1.701L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量(3L/min ),故小流量泵的流量最少應(yīng)為 4.701L/min。 液壓泵規(guī)格的確定。按式 Ppmax= PP1 汽1+(2560)%=3.349H+(2560)%=4.1865.358MPa 及 qP =20.52(L/min )查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取 YB-10/12型雙聯(lián)葉片泵，額定壓力為6.3MPa。 電機(jī)功率的確定。由工況圖得知，液壓缸最大功率Pmax=0.395kW，出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、

12、流量為17.1L/min的快退階段，這時(shí)泵站輸出壓力為1.885MPa，流量為22L/min。若取泵的總效率為p =0.75，則電機(jī)所需功率為PpQp P= n p1.885 22-0.92kW60 0.75查手冊(cè)選用功率為 1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。(2 )液壓閥的選擇。根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥的最大實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格見下表。序 號(hào)液壓元件名稱通過的最 大實(shí)際流 量 /(L/mi n)型號(hào)規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵YB-10/1210/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa*1213順序閥12XY-25B25L/m

13、in6.3MPa*1214單向閥12I-25B25L/min6.3MPa軻215三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min6.3MPa*1816調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa啊217、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa如228二位三通機(jī)動(dòng)換向閥2223C-25B25L/min6.3MPa如219壓力繼電器一DP1-63B調(diào)壓范圍16.3MPa*11111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min6.3MPa如2112濾油器22XU-40 X10040L/min100 4m113壓力表開關(guān)一K-6B6.3MPa帖1選擇液壓元件時(shí)，在滿足要求的條件

14、下， 應(yīng)盡量選擇使各元件的接口尺寸相一致，以便管道的選擇和安裝方便。(3)確定管道尺寸 壓油管道由式(5-12)有q 22 10”/60d=220.00980.0137(m) 7813.7(mm)科兀v /兀(2.55)按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mmd=2 吸油管道2(；1)/60 = 0.0176 0.0306( m) = 17.6 30.6( mm)取 d=25mm 回油管道d=2, q =2、22 10 /60 -0.01930.025(m) =19.325(mm) Y 兀(1.52.5)取 d=25mm3種管道皆為無縫鋼管。(4)確定郵箱容量按推薦公式 V=(57)qp，取

15、V=6X22=132L4) 液壓系統(tǒng)主要性能的估算下面主要對(duì)液壓缸的速度、系統(tǒng)效率和溫升進(jìn)行估算。(1)液壓缸的速度在液壓系統(tǒng)各個(gè)組成元件確定之后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)的輸入、排出流量和移動(dòng)速度，已與題目原來所要求的數(shù)值不盡相同，故需要重新估算。估算結(jié)果如表。輸入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移動(dòng)速度/(m/min)q =qp 杓2qp/快進(jìn)(差動(dòng))qp=qp + AA?22x28.5= 22+=44.23456.7 -28.5q2 =5 -qp=44.234-22*1A-A222x10=22.234(56.7-28.5)x10=7.8A2q2 q1A1工進(jìn)q1 =0.

16、102 1.70128 5X (0.102 1.701)56.7V2=0.018 0.3=0.051 0.855A1q2 q1 A2V3A 2快退q1 = qp=2256.7 =7228.522x10，=_428.5X0=43.77=7.72(2) 系統(tǒng)的效率回路中的壓力損失管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=12mm，回路中進(jìn)、回油管道長(zhǎng)度暫取l=12m估算。油液的運(yùn)動(dòng)粘度取v=75 10m2/ s。系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25BDvn/(X105)Pa421.5253a快進(jìn)時(shí)的回路壓力損失快進(jìn)時(shí)進(jìn)油管中的流態(tài)為

17、層流，即Re=vd/v=4q1/C：dv4 44.234 10/(二 12 10 75 10“ 60) =10435： 2320 ,故進(jìn)油管的沿程壓力損失為巾18 106 75 10“ 44.234 2124102.56 105(Pa)進(jìn)油管的局部壓力損失估取為=0.1 也 PL1 =0.256沢 105Pa進(jìn)油路上，油液只經(jīng)過1個(gè)三位四通電磁換向閥5,參照表8.11，該閥上的局部壓力損失q 2522 25：pv5 = ：Pvn( *)=4 10() =0.488 10 Paqvn63由此得快進(jìn)時(shí)油路上的壓力損失為= 2.56 105 0.488 10 = 3.304 105(Pa)同理，可以

18、判斷出回油管道中也是層流。：pl2=1.29 105(Pa)5：p 2 =0.129 10 Pa此時(shí)，回油經(jīng)過閥11和閥8，回油量為q2=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為5二 Pv = ：Pv11：Pv8 =2.77 10 (Pa)由此可得快進(jìn)時(shí)回油路上的壓力損失為二 p =4.189 105(Pa)將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動(dòng)快速時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為二g =5.41 105(Pa)這個(gè)數(shù)值的精確值是閥 3的調(diào)整壓力的下限參考之一。b. 工進(jìn)時(shí)的回路壓力損失同理,計(jì)算工進(jìn)時(shí)的進(jìn)油路上的最大壓力損失為5匚 p =0.48 10 (Pa)回油路上的最大壓力損失(取調(diào)速兩

19、端最小壓差為5 105pa )為匚 p =5.26 1 05(Pa)整個(gè)回路的壓力損失為二衛(wèi)=3.12 105(Pa)c. 快退時(shí)的回路壓力損失快退時(shí)整個(gè)回路壓力損失為Zp 14.36 105(Pa) 液壓泵的工作壓力。小流量泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力可按式(8-14)求出，但此時(shí)液壓缸的工作壓力p1需要從新計(jì)算，即Pp =5 二巾=匸 + 二：口二 也444.43.12 105 =28.59 X10 5 (Pa)pA,56.7 10此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。 順序閥的調(diào)整壓力順序閥在快進(jìn)、快退時(shí)關(guān)閉，工件時(shí)打開，其調(diào)整壓力必須保證關(guān)得住，開得及時(shí)。由 表8.8知，液壓缸在快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相同，但回路中的壓力損失不同，快退時(shí)為 工心口 =14.36勺05(Pa)(快進(jìn)時(shí)為工邙1 =5.4105(Pa)。故快退時(shí)大流量泵的壓力出 現(xiàn)最高值，即Pp 二 Pi .p 1111 /14.36 105=18.25xiO5(Pa)28.5x10故閥 3 的調(diào)整壓力 pV3 應(yīng)為：28.59X10 5 Pa pv3 18.25 X10