臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、設(shè) 計(jì)題 目臥式雙面銑削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容試設(shè)計(jì)臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對(duì)象為鑄鐵變速箱箱體，動(dòng)作順序?yàn)閵A緊缸夾緊工作臺(tái)快速趨近工件工作臺(tái)進(jìn)給工作臺(tái)快退夾緊缸松開原位停止。工作臺(tái)移動(dòng)部件的總重力為4000N，加、減速時(shí)間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)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(tái)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80300m/min，軸向工作負(fù)載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)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

2、 設(shè)計(jì)題目 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)32 工況分析32.1負(fù)載分析33 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)43.1液壓缸參數(shù)計(jì)算.43.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖.63.3液壓元件的選擇.93.3.2閥類元件及輔助元件的選擇.103.3.3油管的選擇.114 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 12 4.1 驗(yàn)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(jì)算145 設(shè)計(jì)小結(jié)146 參考文獻(xiàn)151設(shè)計(jì)題目 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對(duì)象為鑄鐵變速箱箱體，動(dòng)作順序?yàn)閵A緊缸夾緊工作臺(tái)快速趨近工件工作臺(tái)進(jìn)給工作臺(tái)快退夾緊缸松開原位停止。工作臺(tái)移動(dòng)部件的總重力為400

3、0N，加、減速時(shí)間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)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(tái)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80300mm/min，軸向工作負(fù)載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，動(dòng)摩擦力為,則如果忽

4、略切削力引起的顛覆力矩對(duì)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(dòng)階段負(fù)載表工況負(fù)載組成負(fù)載值F/N推力起動(dòng)800889N加速517574N快進(jìn)400444N工進(jìn)1240013778N快退400444N根據(jù)負(fù)載計(jì)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(jì)3.1液壓缸參數(shù)計(jì)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(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作臺(tái)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(shí)差動(dòng)連接，

5、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(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，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(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)P=0；另外取快退時(shí)的回油壓力損失為0

6、.5MPa。根據(jù)假定條件經(jīng)計(jì)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、流量和功率值工作階段計(jì)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(jìn)啟動(dòng) 8710 0.440 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)137690.83.2280.41.50.210.8快退啟動(dòng) 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

7、注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失. 2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(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?。?lt;1kw）,速度較低；鉆鏜加工時(shí)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(dòng)的平穩(wěn)性，防止鉆孔時(shí)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(dòng)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(shí)采用液壓

8、缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路，快退時(shí)采用液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油的快速運(yùn)動(dòng)回路。3.2.4速度換接回路由工況圖可以看出，當(dāng)動(dòng)力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)滑臺(tái)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，同時(shí)在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個(gè)二位二通電磁換向閥，以便一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，等待裝卸工件時(shí)，液壓泵卸載，并便于液壓泵空載下迅速啟動(dòng)。3.2.6行程終點(diǎn)的控制方式這臺(tái)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組成液壓系統(tǒng)繪原理圖將上述所

9、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(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀測(cè)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(dòng)作順序如表3-2所示。動(dòng)作名稱1YA2YA3YA工作臺(tái)快進(jìn)-+工作臺(tái)工進(jìn)-+-工作臺(tái)快退+-液壓泵卸載-3-2電磁鐵動(dòng)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(gè)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

10、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(jì)，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-BL型變量葉片泵，其最大排量為25mL/r，壓力調(diào)節(jié)范圍為2.07.0Mpa，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(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為0.634MPa,進(jìn)油路壓力損失0.3Mp

11、a,流量為20.22L/min,取泵的總效率為0.75，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動(dòng)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(shí)際流量，可以選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表33表33元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱估計(jì)流量L/MIN額定流量L/MIN額定壓力額定壓降型號(hào)、符號(hào)1變量葉片泵257YBX-BL2三位四通閥558016<0.535DF3Y-E10B3行程閥606316<0.25AXQE-Ea10B4調(diào)速閥0.4

12、1.50.28016AXQF-Ea10B5單向閥6063160.2AF3-Ea10B6單向閥30630.5-16<0.2AF3-Ea10B7液控順序閥226316<0.3XF3-E10B8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*80J 12壓力表開關(guān)16KF3-Ea10B13單向閥556316<0.2KF3-Ea10B14壓力繼電器10HED1KA/103.3.3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

13、、輸出的最大流量計(jì)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(jì)算如表34所示表34液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度/(m/min)由表中的數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號(hào)、規(guī)格適合。由表34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(jì)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(dòng)式（7-8）估算，當(dāng)取為7時(shí)，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(yàn)算4.1驗(yàn)

14、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(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)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51.80L/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(huì)使壓力閥開啟，故能確保兩個(gè)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(shí)有桿腔壓力P2和無桿腔壓力P1之差。此值小于原估計(jì)值0.5Mpa,所以是偏安全的。 （2）工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油

15、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(shí)液壓缸回油腔壓力為 此值大于原估計(jì)值0.5Mpa,則重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力,與原計(jì)算數(shù)值3.761MPa相近?？紤]到壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓差，故溢流閥9的調(diào)壓（3）快退 快退時(shí)，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/m

16、in。一次進(jìn)油路上的總壓降為：此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。回油路上的總壓降是所以，快退時(shí)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(jì)算 工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)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(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為： 此時(shí)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(jì)小結(jié) 剛拿到本次的設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，我甚是煩躁，我覺得這個(gè)題目真的是太難了，比別的同學(xué)憑空多了兩個(gè)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)上再增加 一個(gè)夾緊缸即可。 在明確了自己的設(shè)計(jì)目的之后，我按照課本上例題的步驟開始進(jìn)行計(jì)算，但是由于圖書館里的設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jì)中的一個(gè)遺憾。在這不到一周的課程設(shè)計(jì)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(jì)框架而且我也掌握了設(shè)