臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書題 目： 液壓與氣動技術(shù) 臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 鄭義強(qiáng) 學(xué) 號: 1 5 0 6 2 4 0 1 3 0 系 別： 機(jī)電工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 班 級： 15機(jī)械1 指導(dǎo)教師： 陳佳彬 黎明職業(yè)大學(xué) 2017年6月27日目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)1 1.1設(shè)計(jì)要求1 1.2設(shè)計(jì)參數(shù)1 1.3主要內(nèi)容12.工況分析2 2.1負(fù)載圖及速度圖2 2.1.1負(fù)載分析2 2.1.2負(fù)載圖、速度圖3 2.2工況分析圖43.方案確定5 3.1選擇液壓回路。5 3.1.1調(diào)速回路及油源形式5 3.1.2快速回路及速度換接回路5 3.1.3換向回路6 3.1.4行程終點(diǎn)的

2、控制方式64.計(jì)算和選擇液壓元件6 4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率6 4.1.1壓泵工作壓力的計(jì)算6 4.2液壓閥的選擇7 4.3確定管道尺8 壓油管道8 回油管道9 4.4確定郵箱容量95.組成液壓系統(tǒng)圖96.液壓系統(tǒng)主要性能的估算10 6.1液壓缸的速度10 6.2系統(tǒng)的效率11 回路中的壓力損失12 液壓泵的工作壓力13 順序閥的調(diào)整壓力13 6.3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率141.設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺臥式鉆、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)動部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時(shí)最大切削力為12000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停

3、止”。快進(jìn)行程長度為0.4m，工進(jìn)行程為0.1 m。快進(jìn)和快退速度為0.1ms，工進(jìn)速度范圍為310510ms，采用平導(dǎo)軌，啟動時(shí)間為0.2s。要求動力部件可以手動調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。1.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺臥式鉆、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)動部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時(shí)最大切削力為12000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止”。，1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)快進(jìn)行程長度為0.4m， 工進(jìn)行程為0.1 m快進(jìn)和快退速度為0.1ms 工進(jìn)速度范圍為310510ms 1.3 主要內(nèi)容1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)

4、原理圖，繪制電磁鐵動作表3、計(jì)算液壓系統(tǒng)及有關(guān)元件參數(shù)，選擇液壓元件4、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、編寫設(shè)計(jì)說明書2.工況分析 2.1負(fù)載圖及速度圖 負(fù)載分析a.切削力：=12000Nb.摩擦阻力：=0.210000=2000N=0.110000=1000Nc.慣性阻力=N=510Nd.重力阻力因工作部件是臥式安置，故重力阻力為零。e.密封阻力將密封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=0.9。f.背壓阻力背壓力查表選取。根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動作階段中的負(fù)載，見下表。工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力啟動20002222加速15101678快速10001111工進(jìn)13000144

5、44快退10001111負(fù)載圖、速度圖?？爝M(jìn)速度與快退速度相等，即=0.1m/s。行程分別為=0.4m，=0.5m；工進(jìn)速度=m/s，行程=0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。 2-1負(fù)載圖 2-2 速度圖2.2工況分析圖。液壓缸工作循環(huán)中各動作階段的壓力、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/MPa輸入流量q/(L/min)進(jìn)油腔壓力/MPa輸入功率P/kW快進(jìn)啟動22220.788加速1678=+=+0.51.100恒速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.1021.7012.8490.0050.081快退啟動22220.780加速1678

6、0.51.584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。 2-3工況圖3.方案確定 3.1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，切削力變化小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動的平穩(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兩個(gè)階段組成。其最大流量與最小流量之比為=17.1/(0.1021.701)=10.05167.65，而相應(yīng)的時(shí)間之比為=(20333)/9=2.2237。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供

7、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。在雙定量泵供油的油源形式確定后，卸荷和調(diào)壓問題都已基本解決，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

8、下圖所示。 3-1雙泵油源 3-2 調(diào)速及速度換接回路 3-3換向回路4.計(jì)算和選擇液壓元件4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。壓泵工作壓力的計(jì)算。a.確定小流量泵的工作壓力。小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時(shí)都向系統(tǒng)供油。最大工作壓力為=2.849MPa。在出口節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡單，故進(jìn)油路壓力損失取=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力為=+=2.849+0.5=3.349MPab.確定大流量泵的工作壓力。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=1.385MPa。若取此時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為=0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為=+=1.385+0.5=1.88

9、5MPa液壓泵流量計(jì)算。由工況圖知，液壓缸所需最大流量為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=17.11.2=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=1+(2560)%=3.3491+(2560)%=4.1865.358MPa及=20.52（L/min）查設(shè)計(jì)手冊，選取型雙聯(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=0.395kW，出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、流量為17.1L/min的快退

10、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=0.75，則電機(jī)所需功率為P=0.92kW查手冊選用功率為1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。4.2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。序號液壓元件名稱通過的最大實(shí)際流量/(L/min)型號規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵10/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa13順序閥12XY-25B25L/min6.3MPa14單向閥12I-25B25L/min6.3MPa15三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min

11、6.3MPa16調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa17、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa28二位三通機(jī)動換向閥2223C-25B25L/min6.3MPa19壓力繼電器DP1-63B調(diào)壓范圍16.3MPa111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min6.3MPa112濾油器22XU-4010040L/min100113壓力表開關(guān)K-6B6.3MPa1選擇液壓元件時(shí)，在滿足要求的條件下，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。4.3確定管道尺寸壓油管道由式（5-12）有d=2按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mm吸油管道 d=2

12、取d=25mm回油管道d=2取d=25mm3種管道皆為無縫鋼管。 4.4確定郵箱容量按推薦公式V=(57),取V=622=132L5組成液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)圖、動作循環(huán)圖及電磁鐵動作循環(huán) 5-1液壓系統(tǒng)圖5-2動作循環(huán)圖5-3電磁鐵動作循環(huán)表6.液壓系統(tǒng)主要性能的估算6.1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)移動速度/(m/min)快進(jìn)（差動）=44.234-22=22.234=7.8工進(jìn)=0.1021.701=0.0

13、510.855=0.0180.3快退=22=43.77=7.726.2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)、回油管道長度暫取l=12m估算。油液的運(yùn)動粘度取v=75。系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25B421.5253a.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)為層流，即Re=vd/v=4,故進(jìn)油管的沿程壓力損失為 進(jìn)油管的局部壓力損失估取為進(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為由此得快進(jìn)時(shí)油路上的壓力損失為同理，可以判斷出回油管

14、道中也是層流。此時(shí)，回油經(jīng)過閥11和閥8，回油量為=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為由此可得快進(jìn)時(shí)回油路上的壓力損失為將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動快速時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為這個(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回油路上的最大壓力損失（取調(diào)速兩端最小壓差為5）為整個(gè)回路的壓力損失為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)液壓缸的工作壓力需要從新計(jì)算，即=28.5910(Pa)此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。順序

15、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（快進(jìn)時(shí)為）。故快退時(shí)大流量泵的壓力出現(xiàn)最高值，即=18.2510(Pa)故閥3的調(diào)整壓力應(yīng)為：28.5910Pa18.2510Pa6.3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率液壓缸的工作壓力為=28.1210Pa級閥3使大流量泵卸荷時(shí)的壓力損失為=0.6910Pa則回路效率為=0.00970.1626泵的效率取=0.75，液壓缸效率取=0.9，（即設(shè)液壓缸的容積效率為1）則系統(tǒng)效率為=0.75(0.00970.1626)0.9=0.00650.1098由此可見，定量泵系統(tǒng)在低速工作時(shí)效率是很低的。6.4液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算本題中