半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計

動力機械綜合設(shè)計課程設(shè)計說明書TOC\o"1-5"\h\z班 級:姓 名：學(xué) 號:設(shè)計日期:目錄一、設(shè)計參數(shù)二、設(shè)計內(nèi)容TOC\o"1-5"\h\z.負(fù)載分析 1\o"CurrentDocument"液壓缸負(fù)載分析 1\o"CurrentDocument"負(fù)載圖與速度圖的繪制 2\o"CurrentDocument"2.確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 3\o"CurrentDocument"初選液壓缸的工作壓力 3\o"CurrentDocument"計算液壓缸的主要尺寸 3\o"CurrentDocument"繪制液壓缸工況圖 4\o"CurrentDocument"3、擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5\o"CurrentDocument"選擇液壓回路 5擬定液壓原理圖 5\o"CurrentDocument"4、液壓元件的選擇 6\o"CurrentDocument"液壓泵及其驅(qū)動電動機 6\o"CurrentDocument"閥類元件及輔助元件 7\o"CurrentDocument"5、液壓系統(tǒng)的主要性能驗算 8\o"CurrentDocument"系統(tǒng)壓力損失驗算 810\o"CurrentDocument"系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算 810附錄半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)見下表。其中：工作臺液壓缸負(fù)載力（KN）：Fl=3.0夾緊液壓缸負(fù)載力（KN）：Fc=4.9工作臺液壓缸移動件重力（KN）：G=1.5夾緊液壓缸負(fù)移動件重力（N）：Gc=55工作臺快進(jìn)、快退速度（m/min）：V1=V3=5.6夾緊液壓缸行程（mm）：Lc=10工作臺工進(jìn)速度（mm/min）：V2=45夾緊液壓缸運動時間（S）：tc=1工作臺液壓缸快進(jìn)行程（mm）：L1=250工作臺液壓缸工進(jìn)行程（mm）：L2=70導(dǎo)軌面靜摩擦系數(shù)：R=0.2s導(dǎo)軌面動摩擦系數(shù)：%=0.1工作臺啟動時間（S）：t=0.5二、設(shè)計內(nèi)容.負(fù)載^析液壓缸負(fù)載分析液壓缸驅(qū)動工作機構(gòu)直線運動時，液壓缸所受的外負(fù)載是F=Fe+Ff+FaFe為工作負(fù)載，且FjFc+%Gc=4.9+0.1>55=10.4KNFf為摩擦阻力負(fù)載則動摩擦Ffd=RdGc=0.1x55=5.5KN,靜摩擦Ffs=^sGc=0.2x55=11KNFaFa為慣性負(fù)載,則中=5.6m/min=0.093m/s假設(shè)液壓缸的機械效率:七。=口'9得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，液壓缸在各個工作階段的負(fù)載如表1負(fù)載圖與速度圖的繪制快進(jìn)VjV3=5.6m/min=0.093m/s,工作臺速度V2=45mm/min=0.00075m/s負(fù)載圖和速度圖如圖1工況計算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F0=F*J啟動F=Ffs1100012222.2加速F=Fd+Fa5528.446142.7快進(jìn)F=Ffd55006111.1工進(jìn)F=Fd+Fe1590017666.7反向啟動F=Ffs1100012222.2加速F=Fd+Fa5528.446142.7快退F=Ffd55006111.1F/Ns0=F/Ns0=ESIQoIv(m..j).確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)初選液壓缸的工作壓力根據(jù)負(fù)載選擇液壓缸的執(zhí)行壓力p=1MPa，為了減小液壓泵的最大流量，空程前進(jìn)時選用差動快速回路，為了滿足工作臺快進(jìn)與快退速度相等，選用液壓缸無桿腔面積A1與有桿腔面積A2之比為2:1，即d=0.71D（D為液壓缸內(nèi)徑，d為活塞桿直徑）。差動連接時，由于管路存在壓力損失，液壓缸有桿腔壓力必須大于無桿腔壓力，估計時取=0.5MPa，為防止銃床銃完后突然前沖，工進(jìn)時液壓缸回油路上必須存在背壓p2,取p2=0.6MPa。取快退時回油腔中背壓為0.7MPa。計算液壓缸的主要尺寸由工進(jìn)時的推力計算液壓缸無桿腔的有效面積

則液壓缸的直徑為按國標(biāo)GB/T2348—199325液壓國內(nèi)役及活塞桿外徑系列(GB/T23481993)(見表23.1-9.10)裊工3.19液壓組的缸筒內(nèi)徑尺寸系列? jIZj10320玉雨|西一J3電乜 J6前HQZ0(?0)gg25jcitrSOO.」<1101及0取標(biāo)準(zhǔn)值D=200mm,d=142mm,由此可得液壓缸的實際有效面積為：無桿腔有桿腔0.03142m無桿腔有桿腔0.01558m繪制液壓缸工況E根據(jù)上述A1和A2值，可計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率值，如表2所示，并據(jù)此繪出液壓缸工況圖，如圖2所示

表2各工況所需壓力、流量和功率工況計算公式F/N0回油腔壓力p/MPa進(jìn)油腔壓力P1/MPa輸入流量q/(L/min)輸入功率P/W快進(jìn)啟動12222.20.77加速6142.70.890.39恒速6111.10.890.3988.391135工進(jìn)15900.00.600.513.93x10-412快退啟動12222.20.78加6142.70.700.39

速恒速6111.10.700.3986.94565圖2液壓缸工況圖80--D8339770.390.7856580--D8339770.390.785650.5186,91120.000393tzti ：.ts3、擬定液壓系統(tǒng)原理選擇液壓回路1）選擇調(diào)速回路由可知這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)油調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路。為防止銃床結(jié)束時負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，在液壓缸的回路上加背壓閥。2）選擇油源形式從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液，其相應(yīng)的時間之比（（+1=（2.69+3.44）/93.33=0.0657這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作，從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用高低壓雙泵供油回路或者是限壓式變量泵作為油源，同時選用一定量泵作為夾緊缸油源?，F(xiàn)選用高低壓雙泵供油方案。3）選擇快速運動和換向回路本系統(tǒng)已選定液壓缸差動回路和高低壓雙泵供油兩種快速運動回路實現(xiàn)快速運動?？紤]到從工進(jìn)轉(zhuǎn)快進(jìn)快退時回路流量較大、速度變化大，因此采用行程閥作為速度轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，由于本機床工作部件終點的定位精度不高，因此采用擋塊壓下行程開關(guān)控制換向閥磁鐵失電。由于快退時流量較大，為保證換向平穩(wěn)，所以選用三位五通電液換向閥作為主換向閥。4）選擇調(diào)壓和卸荷回路在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥確定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖為卸荷，但功率損失較小，故可不許再設(shè)卸荷回路。將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖。見附錄4、液壓元件的選擇液壓泵及其驅(qū)動電動機⑴確定液壓泵的最大工作壓力由表2可知，工作臺液壓缸在快退時工作壓力最大,最大工作壓力0.78MPa。如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取回油路路上的總壓力損失0.4MPa，則限壓式變量泵的最高工作壓力估算為：pP1=089+0.4=1.29MPa大流量泵只在快進(jìn)、快退時向液壓缸供油，由表2可知快退時比快進(jìn)時大沒去進(jìn)油路壓力損失為0.4MPa，則大流量泵最高工作壓力為PPZ=0,39+0,4=0.79MPa在工進(jìn)中的壓力損失為0.8MPa則為=0,51%0.8=1.31MPa故實際上最大壓力⑵確定液壓泵的流量由圖2可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為q=88.39L/min,按10%的泄露來計算那么泵的總流量為：229LqP=1,1X88.39=97. min由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流流量為2L/min，工進(jìn)時的輸入液壓缸的流量為3.93XL0-4L/min，所以小流量液壓泵的流量為2.000393L/min⑶確定液壓泵的規(guī)格#2J5-21詼水戕格持爆/mL?r~1/MFn轉(zhuǎn)速/r-cnin^1驅(qū)動功率/kW.心YBj-Z.52.56,3二5口0.6二3YBi440.B￥出6gl.SYBi-10IO2.2￥BrlZl匕九3z23￡54YBj-32325YB.-40403.5YBl5Gso7.SY如煙鋁102D.0YHi-EO卻10加。13-根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取YBN-40M型限壓式丫81-2.5型雙聯(lián)葉片泵滿足要求。⑶選擇電動機

由工況圖2可知，最大功率出現(xiàn)在快進(jìn)階段，取泵的總效率為印75則所需電動機功率為1型 號甄定功率/JcW，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩簿定轉(zhuǎn)斯2定8壽嗨聲./4BCA)飛輪力短卬FN-屁置M/kp/Ttmm一］/A敦生功也因依'Un1三L-L藕定電流1班2裝675910。3仇705,52.2RA鼠：U.0292iL13.2173-5G-72Cl251.591-077.50.746.0570.0690.334rsYJ12M-6Z-25.Q勖5選用電動機型號：查電動機產(chǎn)品樣本，選用Y112M-6型電動機，其額定功率為2.2KW閥類元件及輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格，如表3所示。表3液壓元件表序號元件名稱通過閥的最大流量/(L/min)型號額定流量q/L/min額定壓力pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵YB-40M6.32三位五通電液換向閥9835DY-100BY1006.33行程閥62.322C-100B1006.3

H4調(diào)速閥<1QF3-E6aB6.36.35單向閥701—100B1006.36單向閥29.31—100B1006.37背壓閥<1B—10B106.38液控單向閥28.1XY-63B636.39溢流閥5.1Y—10B106.310濾油器34.5XU-80義200806.311單向閥36.61—100B1006.312單向閥701—100B1006.313壓力繼電器PF-D8L14葉片泵YB1-2.56.0-4.815單向閥29.31—100B1006.316順序閥32XY-63B636.35、液壓系統(tǒng)的主要性能驗算系統(tǒng)壓力損失驗算管道直徑按選定的液壓元件接口尺寸確定為d=18mm,進(jìn)、回油管長度均取l=2m，油液的運動粘度取v=1x10-4,油液密度取p=900kg/m3。工作循環(huán)中進(jìn)、回油管中通過的最大流量q=98L/min,由此計算雷諾數(shù)，得

由此可推出個工況下的進(jìn)、回油路中的液流均為層流。管中流速為q inu—— 6.42—4因此沿程損失為在管道具體結(jié)構(gòu)沒有確定時，管路局部損失常按以下經(jīng)驗公式計算在管道具體結(jié)構(gòu)沒有確定時，管路局部損失常按以下經(jīng)驗公式計算各工況下的閥類元件的局部壓力損失為21P21P式中：q為閥的實際流量；L為閥的額定流量（從產(chǎn)品手冊中查得）；為閥在額定流量下的壓力損失（從產(chǎn)品手冊中查得）。根據(jù)以上公式計算出各個工況下的進(jìn)、回油管路的壓力損失。計算結(jié)果均小于估取值（計算從略），不會使系統(tǒng)工作壓力高于系統(tǒng)的最高壓力系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算液壓系統(tǒng)工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例94%,所以系統(tǒng)發(fā)熱和溫升可用工進(jìn)時的數(shù)值來計算。工進(jìn)時的回路效率P1Q1

五= - =0.06~Ppi^pi