臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共24頁(yè)).docx

1、臥式雙面說(shuō)削組合機(jī)床的液壓專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為弓，無(wú)桿腔回油，壓力為丹液壓缸的工況圖：p0,0690.071300500l/mm0.032圖3-1工況圖3.3繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖1 .調(diào)速回路的選擇該機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率?。╨kw），速度較低；鉆篷加工時(shí)連續(xù)切削，切削力變化小，故采用節(jié)流調(diào)速的開(kāi)式回路是合適的，為了增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,進(jìn)油路夾速度閥。2 .油源及其壓力控制回路的選擇該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，因此為了節(jié)能，考慮采用葉片泵油源供油。.快速運(yùn)動(dòng)與換向回路由于差動(dòng)連接時(shí)液壓缸的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，速度比非差動(dòng)連接時(shí)大，當(dāng)加大油泵流量時(shí)，可以

2、得到較快的運(yùn)動(dòng)速度因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上,快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(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(wú)桿腔回油的快速運(yùn)動(dòng)回路。為防止洗削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，采用單向閥。3 .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，可選用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接，以減少液壓沖擊。4 .壓力控制回路在大泵出口并聯(lián)一電液比例壓力閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)極調(diào)壓。在小泵出口并聯(lián)一溢流閥，形成液壓油源。5 .行程終點(diǎn)的控制方式這臺(tái)機(jī)床用于鉆、篷孔（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。6 .組成液壓系統(tǒng)

3、繪原理圖將上述所選定的液壓回路進(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(guān)察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無(wú)腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀(guān)測(cè)各點(diǎn)壓力。山11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7Ko動(dòng)作名稱(chēng)1YA2YA3YA4YA5YA6YA定位+3-2電磁鐵動(dòng)作順序表夾緊+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+松開(kāi)+拔銷(xiāo)+3.4計(jì)算與選擇液壓元件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2.84MP,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

4、大工作壓力之值為0.5MPa,則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為Ppl=(2.84+0.8+0.5)x2MPa=8.28MPa大流量泵是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油的，由工況圖可知，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(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Pp2=(1.5+0.5)x2MPa=4MPa由工況圖可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為13.36X缸提供的最大流量為13.36Xiii2L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則兩個(gè)泵的總流由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為量應(yīng)為q;,=1.1x26.72L/niin=29.392L/mino3L/min

5、,而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.41.5L/min,由小流量泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少為3.4L/mino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PV2R1-6與PV2R1-23型葉片泵，其小泵和大泵的排量分別為4mL/r和23.4mL/r,又液壓泵的容積效率沒(méi)有給出，所以當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為qp=(23.4*1400/1000)L/inin=32.76L/min由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這是液壓泵工作壓力為9.IMPa,流量為33.934L/min,取泵的總效率為0.75,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為=1.46KW=1.46K

6、WPpXQp=2.0x32.76fP60x0.75根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,查閱JB/T9616-1999選取Y90L-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率Pn=L5KW,額定轉(zhuǎn)速nn=1400尸/mino2. 閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇根據(jù)閥類(lèi)及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)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(jiàn)表3一3表3-3元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)估計(jì)流量L/MIN額定流量L/MIN額定壓力MP“額定壓降MP.型號(hào)、符號(hào)1過(guò)濾器38.7663<0.2XU-63*80J2葉片泵32.7632.76PV2R1-233葉片泵66PV2R1-64溢流閥3.463

7、16YF3-E10B5調(diào)速閥0.41.50.075016AXQF-EalOB5快調(diào)速閥026.420.075016AXQF-EalOB6二位五通閥26.42SVK21207單向閥16.38630.5-16<0.2AF3-EalOB8行程開(kāi)關(guān)LX19-12111電液比例壓力閥5EDG-01-C12減壓閥331.5JF-L1013三位四通閥L392516<0.534EF3Y-H10BT14液控單向閥1.3911.5716YAF3-EalOB15單向順序閥<6AXF3-10B16壓力繼電器10HED1KA/103. 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

8、油管則按輸入、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；又對(duì)液壓缸工作時(shí)，每一個(gè)泵均供兩條支路，所以每條支路所需流量為總流量的一半，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q.=<Aqn)/(A-4)=(50.24x32.76)/2x(50.24-19.09)】=26.42q】=們,/2=16.38/(L/min)排出流量/(L/min)q：=(偵"=(19.09x32.76)/(2x50.24)=6.23q=(0.41.5)xAS=(0.41.5)x19.09/50.24=0.15-0.

9、57q?=(Aq)/A=(50.24x32.76)/(19.09x2)=43.11運(yùn)動(dòng)速度/(m/min)qq/AF)=(32.76x10)/(5024-19.09)x2=5.25q：=q"=(10x32.76)/(19.09x20)=8.58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/so所以按液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：2012年6月1日公式”=圭可計(jì)算得液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：=2XJg/(屁)=2XJ(52.84X1()6)/(勿X3X1o'X60)=19

10、.33=2xJg/(w)=2xJ(32.76x10。)/(x3x1x60)=15.22查表JB82766(52),同時(shí)考慮制作方便，選18x2(外徑18mm,壁厚2mm)的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管(YB23_70)4.確定油箱容積：油箱容積按液壓傳動(dòng)式(7-8)估算，與壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，低壓24,中壓57,高壓1012.當(dāng)取。為7時(shí)，求得其容積V=P=7x32.76=229.32L按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250Lo3.5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)的進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為18mm,運(yùn)動(dòng)粘度為v=150cst=1.5cm2/s油的密度P=920kg/m3油的密度P=920kg/

11、m31壓力損失的驗(yàn)算1.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的速度為O.lm/min,進(jìn)給時(shí)的最大流量為0.502L/min,則液壓油在管內(nèi)流速為：vi=Q/(Ttd2/4)=4X0.502X1000/(3.14X1.52)=2.84(cnVs)管道流動(dòng)雷諾數(shù)Rel為Rei=Vid/U=2.84X1.8/1.8=2.84<2300可見(jiàn)油液在管道中流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)X75,Rei=2.84進(jìn)油管道的沿程壓力損失Apll為Api.i=(1/d)/(PV2/2)=75X(1/1.5)/(0.015X920X0.02842/2)=0.09MPa忽略油液通過(guò)管接頭、油路板等處的局部

12、壓力損失，則進(jìn)油路的總壓力損失Api=0.09(MPa)1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積是無(wú)桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則V2=vi/2=2.84/2=1.42(cm/s)Re2=v2d/v=1.42X1.5/1.5=1.42<2300X2=75/Rc2=75/1.42=52.82回油管道的沿程壓力損失P2-1為P2-l=X2(l/d)/(PV2/2)=52.82(1/1.5)/(0.015X920X0.01422/2)=0.253Mpa查產(chǎn)品樣本知換向閥DFE10B的壓力損失為p2.2=0.025MPa

13、,回油路總壓力損失Ap2為 P2=P2-1+P2-2=0.253+0.025=0.278MPa)1.3變量泵出口處的壓力RPp=(F/ncm+A2Ap2)/Ai+aPl=(13333.24+19.09X0.278)/50.24+0.09=2.65(MPa)1.4系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算工作循環(huán)中進(jìn)、回油管中通過(guò)的最大流量q=29.392L/min,由此計(jì)算雷諾數(shù)得Re=vd/U=4q/ndV=4X29.592X10*3/60XnX15XIO3X1.5X10-4=279.23V2300由此可推出各工況下的進(jìn)、出回油中的液流均為層流，管中流速為V=q/(nd2/4)=4X30X103/60XnX(15X1

14、(P)2=2.79m/s因此沿程壓力損失為pf=75/Rel/dPPvi/2=75/279.23X2/15X103X920X2.79A2/2=0.13X106Mpa2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，計(jì)算如下：v=0.1m/min：流量Q=v(JId2/4)=31X0.12X0.1/4=0.785(L/min)此時(shí)泵的效率為0.1,泵的出口壓力為3.64Mpa則有：P(輸入)=3.64X0.785/(60X0.1)=0.476(kW)P(輸出)=Fv=13333.24X10/60XIO?XIO,=0

15、.022(kW)此時(shí)的壓力損失為： P=P(輸入)-P(輸出)=0.476Kw-0.022KW=0.454KW假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取K=10X103=kW/(cm2°C),油箱的散熱面積A為1.92cm2,則系統(tǒng)的溫升為：AT=AP/KA=0.454/(10XIO3X1.92)=23.5(°C)驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。4液壓缸的設(shè)計(jì)4.1液壓缸工作壓力的確定選擇5MP液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備類(lèi)型確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力也不同。4.2液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿d前面已經(jīng)計(jì)算D=80mm;d=63mm4.3液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)

16、算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒，起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算它PD/2可公式中：為液壓缸壁厚(m)D為液壓缸內(nèi)徑(m)P試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25.1.5倍)(Mpa)6缸筒材料的許用應(yīng)力：鍛鋼110-120,鑄鋼100-110,無(wú)縫鋼管100-110高強(qiáng)度鑄鐵60,灰鑄鐵25,單位(Mpa)它PD/2g=l.5X5X0.1/(2x110)故取液壓缸壁厚算出后，即可求出

17、缸體的外徑D1為Dl>D+2；=80+2X10=100mm取0=1004.4缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩個(gè)公式進(jìn)行近似計(jì)算無(wú)孔時(shí)：0O.433D(P/【口)有孔時(shí)：t>0.433DPD/【口(D-d)式中,t缸蓋有效厚度D缸蓋止口內(nèi)直徑d缸蓋孔的直徑5設(shè)計(jì)小結(jié)剛拿到本次的設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，我很是開(kāi)心，我覺(jué)得這個(gè)題目應(yīng)該比較簡(jiǎn)單，后來(lái)老師一說(shuō)，我們這一組的題算是比較難的，我就有點(diǎn)后悔，真不應(yīng)該做這一題。但后來(lái)經(jīng)老師一分析，覺(jué)得也不是特別難，就多加一個(gè)工作回路而已。在明確了自己的設(shè)計(jì)目的之后，我按照課本上和網(wǎng)上下的資料的例題步驟開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算，但是

18、由于圖書(shū)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(wú)法進(jìn)行，只能網(wǎng)上收索，也不知道是否正確。如二位五通電磁換向閥的選擇等。在這二周的課程設(shè)計(jì)中，學(xué)到的東西還是很多，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)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)的步驟，并且熟悉了一些軟件。我想本次課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試，是我們?cè)谝簤褐R(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。在本次課程設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書(shū)本中難以理解的內(nèi)容，加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。在此，表示對(duì)老師們的深深謝意！6

19、參考文獻(xiàn)左健民.液壓與氣動(dòng)傳動(dòng).北京，機(jī)械工業(yè)出版社,20051 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本+液壓傳動(dòng)與控制（電子版R1.0）北京：化學(xué)工業(yè)出版社2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第20篇液壓傳動(dòng)（電子版R1.0）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004張利平，液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)指南，化學(xué)工業(yè)出版社，20091設(shè)計(jì)題目臥式雙面銖削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)22設(shè)計(jì)要求23液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算33.1分析液壓系統(tǒng)工況33.2確定主要參數(shù)61. 初定液壓缸的工作壓力62. 液壓缸主要參數(shù)的確定63. 繪制液壓系統(tǒng)工況圖63.3繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖81.調(diào)速回路的選擇82. 油源及其壓力控制回路的選擇93. 快速運(yùn)動(dòng)與換向回路94. 速度

20、換接回路95. 壓力控制回路96. 行程終點(diǎn)的控制方式97. 組成液壓系統(tǒng)繪原理圖93.4計(jì)算與選擇液壓元件111液壓泵112. 閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇113 .油管的選擇114 .確定油箱容積113. 5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算121壓力損失的驗(yàn)算131.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失131.2工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失131.3變量泵出口處的壓力Pp131.4系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算132系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算144液壓缸的設(shè)計(jì)154.1液壓缸工作壓力的確定154.2液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿d前面已經(jīng)計(jì)算154.3液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算154.4缸蓋厚度的確定155設(shè)計(jì)小結(jié)166參考文獻(xiàn)161. 設(shè)計(jì)題目臥式雙面鋌

21、削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式雙面鋌削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，加工對(duì)象為變速箱的兩側(cè)面。動(dòng)作順序?yàn)椋簥A緊缸夾緊動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)動(dòng)力滑臺(tái)快退一夾緊缸松開(kāi)一原位停止。滑臺(tái)工進(jìn)軸向阻力為11800N,夾緊缸夾緊力為8000N,滑臺(tái)移動(dòng)部件質(zhì)量為204kgo滑臺(tái)快進(jìn)速度為3.5m/min,快退速度為7m/min,滑臺(tái)工進(jìn)速度為100mm/min,加、減速時(shí)間為0.2s,滑臺(tái)快退行程為500mm,工進(jìn)行程為200mm,夾緊缸行程為30mmo要求動(dòng)力滑臺(tái)速度平穩(wěn)，可在80300mm/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，夾緊缸夾緊后需保壓，夾緊缸內(nèi)徑為70mm,液壓缸效率取0.9。2. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)

22、算3.1分析液壓系統(tǒng)工況負(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F代,動(dòng)摩擦力為匕，則工作負(fù)載：Fiv=11800/V慣性負(fù)載:靜摩擦負(fù)載:動(dòng)摩擦負(fù)載:b35F(a=m=204x=59.5N&60x0.2Fai=m=204X3,5Q1=57.8N也60x0.2_AV2_.00.1,_.,Fa3=m=204x=1.7Nz60x0.2奇27-0Fa4=m=204X=119/V也60x0.2Ffs=0.2

23、x204x9.8=399.84NAviF/i/=0.1x204x9.8=392/V如果忽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)械效率么二0.9,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見(jiàn)表3.1。表3-1液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表速度圖（F-2）運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載組成負(fù)載F/N推力尸=（%）/N快進(jìn)啟動(dòng)尸=&399.84444.27加速F=(%+%)259.42288.24勻速F=Fm199.92222.13工進(jìn)啟動(dòng)11942.1213269.02勻速F=Fw+Ffd11999.9213333.24減速=玲+瑤土11998.2213331.36快退啟動(dòng)F=Fr399.84444.27加速f=F"+f“4318.92354.36勻速F=F"199.92222.13根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)身艮和已知的各階段的速度，可繪制出負(fù)載圖（F-1）和圖3.1負(fù)載圖和速度圖3.2確定主要參數(shù)1. 初定液壓缸的工作壓力組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為11800N,查表9-2初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P=MPa.2. 液壓缸主要參數(shù)的確定由于差動(dòng)連接時(shí)液壓缸的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，速度比非差動(dòng)連