車床液壓系統(tǒng)設(shè)計與計算

車床液壓系統(tǒng)設(shè)計與計算刀架液壓控制系統(tǒng)液壓泵及油泵電動機的選擇計算由于該刀架刀盤的松開和夾緊均由液壓系統(tǒng)通才液壓缸活塞的往反運動來實現(xiàn)，當(dāng)車床在切削加工時，刀具所受的切削力由端面齒盤通過螺栓卸荷給刀架，為使刀架在強力切削下能穩(wěn)妥可靠地工作，液壓缸必須有足夠的拉緊力拉住刀盤使用于夾緊定位的端面齒盤在車床切削過程中始終處于嚙合狀態(tài)。因而液壓泵及油泵電動機的配置對液壓系統(tǒng)的工作性能有重要的影響。1.1液壓油泵的選擇選擇油泵的主要依據(jù)是壓力和流量，一般來說，齒輪泵價格低，維修方便，但當(dāng)系統(tǒng)壓力達到較大值時，輸油壓力脈動大，噪聲大。不宜作數(shù)控機床的油源；葉片泵的輸油壓力脈動小，噪聲小。因而被廣泛用于數(shù)控機床的主要油源。所以本液壓系統(tǒng)的液壓泵選用葉片泵。1.2油泵電動機功率的選擇計算1）油泵工作壓力的計算油泵工作壓力ps應(yīng)等于液壓缸的工作壓力p0和油液在管道中流動時產(chǎn)生的s0壓力損失Ap之和。即 ps=p0+Ap（1） 液壓缸工作壓力的估算對于中小型的數(shù)控車床，通常推薦液壓缸的拉緊力為10?20kN。液壓缸活塞的有效工作面積設(shè)定為S沁0.0043m2；則該刀架液壓缸的工作壓力p°Q3.5Mpa。（2） 油液壓力損失Ap的估算在液壓系統(tǒng)方案未確定之前，先對整個系統(tǒng)的壓力損失進行估算，等到正式系統(tǒng)設(shè)計完成后，再進行詳細的驗算。Ap=7.84xl0-3vQlK N/m2d4式中v 油的運動粘度（厘沲）；Q 流量（升/分）；d 管子的內(nèi)徑（毫米）； 管道總長（米）；K 修正系數(shù)。當(dāng)R當(dāng)Re)2000時,當(dāng)Re<2000時,e流量Q的計算方式如下:液壓系統(tǒng)所需的油泵流量是由工作油缸的尺寸和運動速度的快慢要求來決定的。工作油缸需油量用下式計算:QA式中u 活塞運動速度；A 活塞有效工作面積取u二0.05m/s；取A=0.0043m2。代入上式得 Q'=uA=0.05x0.0043=0.000215m3/s=12.9L/min考慮到泄漏的影響油缸實際需油量為:Q=KuA式中 K為修正系數(shù)在1.1?1.3之間。所以 Q=1.2x12.9=15.48L/min選用管徑油管內(nèi)徑應(yīng)足夠大,以減少油的壓力損失。但管徑若過大則會使結(jié)構(gòu)笨重、增加制造成本。正確選用管徑一般是先選取管中的流速,然后計算管徑,再按與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相近的選用。由于 Q=ud24所以 d=：翌兀U式中d 管子的內(nèi)徑；Q 通過管子的流量；u 管中流速，取0.25m/s。將上面計算的結(jié)果代入式中得 d=」翌%0.°°°215沁0.033=33mm兀u 3.14x0.25設(shè)液壓系統(tǒng)管道的總長度 l=5000mm則有 Ap=7.84x10-3vQ|K=7.84x103x46x10-6x0.00021555x1=360.64Pd4 0.0334 a得油泵的工作壓力 p廣p0+Ap=3.5MPa+0.00036MPa沁3.5MPa根據(jù)能量守恒原理，油泵輸出液壓油的功率就是需要油泵電動機的功率（不考慮效率）。因此只需算出油泵輸出液壓油的功率就可以確定該選多大功率的電動機。油泵的輸出功率 N二PxQ式中 P 液壓泵的工作壓力；sQ 液壓系統(tǒng)的液壓油流量。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入可得 N二PsxQ=3500000x0.000215=752.5W則油泵電動機的功率為： N二PsQ二竺5二917.6W沁1kW耳 0.82效率可由產(chǎn)品目錄查到.如cb型齒輪泵耳二0.63?0.87;YB型葉片泵，n二0.65?0.82.此外，尚需考慮電動機本身的效率及從電動機到油泵的聯(lián)軸節(jié)或皮帶傳動等的效率，故電動機的功率應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟蟆Ｒ簤焊椎脑O(shè)計2.1選擇液壓缸類型由于該液壓缸主要用于驅(qū)動刀架主軸的直線往反動動.故選用雙作用單桿活塞缸.2.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的計算計算液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑都必須考慮到設(shè)備的類型，例如在金屬切削機床中，對于動力較大的機床（刨床，拉床和組合機床）一定要滿足牽引力的要求，

計算時要以力為主;對于輕載高速的機床（磨床,珩磨機和研磨機等）一定要滿足速度的要求,計算時要以速度為主.由于本刀架的抬起動作是在數(shù)控車床脫離切削時完成的，因而在換刀過程中并沒有承受切削力的作用,因而符合第二種情況,計算時以速度為主。2.2.1以速度為主計算液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的速度要求和選定的液壓泵流量來確定液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，再從GB-2348-80標(biāo)準(zhǔn)中選取相近尺寸加以圓整。對于單活塞桿缸來說，當(dāng)液壓油進入油腔時式中q 式中q 輸入液壓缸的流量；u----液壓缸活塞的運動速度;設(shè)液壓缸活塞的往復(fù)速度比值為申，即：申=U]/u2。由于活塞往復(fù)運動的速度相等，所以申二1。由相關(guān)資料可知，當(dāng)申＜1.2?1.3時，一般取d/D=0.3?0.4。則得0.0055+則得0.0055+d2二D2D=0.0778m=77.8mm；d=0.0233m=23.3mm。從GB-2348-80標(biāo)準(zhǔn)中選取的液壓缸內(nèi)徑為80mm,活塞桿直徑取40mm.數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計1液壓回路的選擇首先選擇調(diào)速回路。由本數(shù)控車床刀架的工作原理可知，這臺車床液壓系統(tǒng)的功率較小，推動刀架主軸往復(fù)運動的液壓缸活塞運動速度低，工作負(fù)載變化小，因而可采用進口節(jié)流的調(diào)速形式。為了解決進口節(jié)流調(diào)速回路在活塞桿到達最大行程時沖擊現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。為保證夾緊力可靠，且能單獨調(diào)節(jié)，在支路上串接減壓閥和單向閥；為保證定位，夾緊的順序動作，在進入夾緊缸的油路上接單向順序閥來控制，只有當(dāng)?shù)侗P抬起達到目標(biāo)值后，液壓缸才會反向通油，執(zhí)行刀盤夾緊動作。為保證工件確已夾緊后車床切削才能動作，在夾緊缸進口處裝一壓力繼電器，只有當(dāng)夾緊壓力達到壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時，才能發(fā)出信號，車床才能進行切削加工。2擬定液壓系統(tǒng)圖綜合以上分析和所擬定的方案，將各種回路合理地組合成為該車床液壓系統(tǒng)原理圖，如下圖所示。二舸卡盤收壓缸1-溢流閥2,12-單向戰(zhàn)人7,10-r位四通電磁換向閥日-壓力毬電器￡8-減壓闔11-W幵關(guān)49-壓力叢圖1液壓系統(tǒng)控制回路3液壓系統(tǒng)的控制原理1主軸卡盤的控制主軸卡盤的夾與松開，由一個二位四通電磁換向閥7控制。當(dāng)卡盤處于夾緊狀態(tài)時，夾緊力的大小由減壓閥4來調(diào)整，由壓力表6顯示卡盤壓力。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥4，二位四通電磁換向閥7（右位），單向閥12（右位）至液壓缸右腔，活塞桿左移，卡盤夾緊。這時液壓缸左腔的油液經(jīng)單向閥12（左位）直接回油箱。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥4，二位四通電磁換向閥7（左位），單向閥12（左位）至液壓缸左腔，活塞桿右移，卡盤松開。這時液壓缸右腔的油液經(jīng)單向閥12（右位）直接回油箱。支路上的壓力繼電器5用于測定卡盤的夾緊力是否達到要求，只有卡盤在夾緊狀態(tài)下的夾緊力達到設(shè)定的壓力要求，壓力繼電器5才向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出電信號，說明工件夾緊可靠，數(shù)控車床才進行切削加工?；剞D(zhuǎn)刀架的控制回轉(zhuǎn)刀架換刀時，首先是刀盤松開，刀盤就近轉(zhuǎn)位到達指定的刀位，最后到盤復(fù)位夾緊。刀盤的松開與夾緊，由1個二位四通電磁換向閥3控制，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤松開指令后，二位四通電磁換向閥3電磁鐵通電，電磁閥3的左位接通，壓力油經(jīng)電磁閥3的左位進入液壓缸的左腔，推動液壓缸活塞向右運動，實現(xiàn)刀盤抬起動作。而油液則從液壓缸右腔經(jīng)電磁閥3直接流回油箱。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤鎖緊動作后，二位四通電磁換向閥3電磁鐵斷電，壓力油經(jīng)電磁閥3右位進入液壓缸右腔，推動活塞向左運動，實現(xiàn)刀盤鎖緊動作。液壓缸左腔的油液則經(jīng)電磁閥3的右位直接流回油箱。支路中行程開關(guān)11用于控制在刀盤抬起動作中液壓缸活塞的行程，當(dāng)活塞桿碰到行程開關(guān)時，即使液壓缸的左腔仍然通入壓力油，液壓缸的活塞也不會移動，這樣能夠保證液壓缸不與液壓缸壁相撞。尾座套筒的控制尾座套筒的伸出與退回由一個三位四通電磁換向閥4控制，套筒伸出工作時的預(yù)緊力大小通過減壓閥8來調(diào)整，并由壓力表9顯示。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出