臥式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)

式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)(總頁)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOnel-CAL式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)(總頁)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOnel-CAL-本頁僅作為文檔封面，使用請直接刪除8湖南工業(yè)大學液壓與氣壓傳動課程設(shè)計資料袋機械工程學院（系、部）2014~2015學年第1學期課程名稱 機械設(shè)計 指導教師劉忠偉

學生姓名專業(yè)班級學號

題目臥式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)

成績起止日期2015年1月4日?2015年1月8日目錄清單序號材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)說明書共一頁2課程設(shè)計目錄共一頁3課程設(shè)計圖紙1 張456課程設(shè)計說明書課程名稱：液壓傳動課程設(shè)計設(shè)計題目： 臥式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：機械工程及其自動化班級:機工1204學生姓名：—學號：起迄日期：2015年1月5日至2015年1月8日指導教師：劉忠偉湖南工業(yè)大學制目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一設(shè)計要求及工況分析 3\o"CurrentDocument"二主要參數(shù)的確定 6三擬定液壓系統(tǒng)原理圖 9\o"CurrentDocument"四液壓元件的計算和選擇 12\o"CurrentDocument"五液壓系統(tǒng)的性能驗算 15六心得體會 16\o"CurrentDocument"七參考文獻 17題目1:一臥式鉆鏜組合機床動力頭要完成快進―工進―一快退一原位停止的工作循環(huán)，最大切削力為F二12000N，動力頭自重Fg二20000N,工作進給要求能在0.02?1.2m/min范圍內(nèi)無級調(diào)速，快進、快退速度為6m/min,工進行程為100mm，快進行程為300mm,導軌型式為平導軌，其摩擦系數(shù)取fs二0.2,fd二0.1；往復運動的加速減速實踐要求不大于0.5s。試設(shè)計該液壓系統(tǒng)。一、設(shè)計要求及工況分析設(shè)計要求要求設(shè)計的臥式鉆鏜組合機床動力頭要完成快進-工進―一快退―原位停止主要性能參數(shù)與性能要求如下：最大切削力F=12000N動力頭自重Fg=20000N工作進給要求能在0.02~1.2m/min范圍內(nèi)無極調(diào)速快進、快退速度為6m/min工進行程為100mm快進行程為300mm導軌型式為平導軌,其摩擦系數(shù)取靜摩擦因數(shù)fs=0.2,動摩擦因數(shù)fd=0.1往復運動的加速減速實踐要求不大于0?5s。液壓缸機械效率為0.9.2工況分析切削推力 F切=12000N靜摩擦力 Fs=fs*FG=0.2*20000=4000N動摩擦力 Fd=fd*FG=0.1*20000=2000N啟動慣性力(慣性負載)Fm=(G/g)*(AV/At)=(20000/9.8)*(6/0.5*60)=408N液壓缸的推力啟動推力「啟=Fs/n=4000/0.9=44444N加速推力F加=(Fd+Fm)/n=(2000+408)/0.9=2676N快進推力F^=Fd/n=2000/0.9=2222N工進推力FX=(F切+Fd)/n=912000+20000/0.9=15556N反向啟動過程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反表1液壓缸各階段的負載和推力工況 負載組成液壓缸負載F/N液壓缸推力m/n啟動F=日1FsF=Fd+F40004444加速mF=Fd24082676快進F=尸切+FdF=FFd20002222工進1400015556快退20002222根據(jù)液壓缸上述各階段的負載可繪制如圖（1）所示的負載循環(huán)圖速度圖按已知數(shù)值V1=V3=6m/min，快進行程長度L1=300mm，工進行程長度為L2=100mm，快退行程I3=l1+l2=400mm和工進速度V2等繪制，如圖（2）選V2=0.02~1.2m/min進給循環(huán)圖如圖（3）二、主要參數(shù)的確定選取工作壓力及背壓力FZ=15556N，在10000-20000N之間，參考表9-2,P1=2.5~3MPa,初選P1=3MPa，防止加工結(jié)束動力頭突然前沖，設(shè)回路有背壓閥，取背壓閥P2=0.8MPa，但是由于油管中有壓降^p存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時可取^p約為0.5MPa，快退時回油腔中有背壓，這時P2也可按0.5MPa估算。表2按負載選擇系統(tǒng)工作壓力負載/KN<55-1010-2020-3030-50>50系統(tǒng)壓力/MPa<0.811.6-22.5-33-44-5>5-7確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸由工進時的推力計算液壓缸的面積F/n=A1P1-A2P2=A1P1-(A1/2)P2所以A1=F/n/(P1-P2/2)=15556/0.9/(3-0.8/2)=87mm2

表3液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-1993)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表4活塞桿直徑系列(GB2348-1993)456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400根據(jù)表3表4由計算所得的液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d值應(yīng)按GB2348—1993圓整到相近的標準直徑，以便于采用標準的密封件。取液壓缸標準值：D=90mm取活塞桿標準值:d=63mm取活塞桿標準值:d=63mm定液壓缸筒的長度活塞桿工作行程：400mm活塞桿伸出長度不少于450mm取活塞桿長500mm 取液壓缸筒長：L=450mm液壓缸的活塞面積A1=nD2/4=(n*9*9)/4=64cm2A2=A1-A2=33cm2A3=nd2/4=(n*6.3*6.3)/4=31cm2初選液壓缸流量快進：Q廣VA1=60x0.64=38.4L/minQ2=以2=60x0.33=19.8L/minQ=Q1-q=38.4-19.8=18.6L/min工進 Q工=匕A】=(0.02~1.2)x6.4=0.128~7.68L/min

根據(jù)上述D和d的值，可以估算液壓缸在不同工作階段的壓力流量和功率表（5），并根據(jù)繪出如圖（4）所示的液壓缸工況圖，其中粗實線、細實線、雙點畫線分別表示功率、流量、壓力.表5液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力F0/N回油腔壓力p2/MP進油腔壓力p1/MPa輸入流量q/10-3/m3/s輸入功率P/KW計算公式快進啟動444401.43——P=(F+AAPV(A—A)1 0 2 12q=(A—A)vP=pq1加速2676p1+Ap△p=0.51.395——恒速2222p1+Ap1.2518.60.3875工進155560.82.840.128?7.680.006?0.36P=(F+pA)A1 0 22' 1q=AvP=pq1快退啟動444401.34——P=(F+pA)/A1 0 22' 2q=AvP=pq1加速26760.51.78——恒速22220.51.6419.80.5412注:1.Ap為液壓缸差動連接時，回油口到進油口之間的壓力損失，取△p=0.5MPa?？焱藭r，液壓缸有桿腔進油，壓力為pl,無桿腔回油，壓力為p2。三、液壓系統(tǒng)圖的擬定1. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應(yīng)考慮以下幾個問題：采用何種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件；確定供油方式；調(diào)速方式的選擇；快速回路和速度換接方式的選擇；如何完成執(zhí)行機構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作；系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機構(gòu)的換向和安全互鎖等要求；壓力測量點的合理選擇。根據(jù)上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路歸并、整理，在增加一些必要的元件或輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)，進行這項工作時還必須注意一下幾點：盡可能省去不必要的元件，以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2） 最終綜合出來的液壓系統(tǒng)應(yīng)保證其工作循環(huán)中的每個動作都安全可靠，互相無干擾；（3） 盡可能采用標準件，減少自行設(shè)計的專用件；（4） 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟合理，便于維修檢測。2.選擇基本回路(1)選擇調(diào)速回路 由圖(4)中的曲線得知，這臺機床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，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)速回路前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。初定背壓值Pb=0.8MPa.由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中的液壓油的循環(huán)必須是開式的。從工況圖來看，這個系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的液壓油，最大流量和最小之比約為58，而快進，快退所需時間t1和工進所需時間t2分別是t=(l/V)+(l/v)=(60X300)/(6X1000)+(60X400)/(6x100)=7s1 1 1 3 3t2=12/V2=(60X100)/[(0.02?1.2)X1000]=5?300s從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能源來看，采用定量泵作為油源是不合適的。所以采用雙聯(lián)式定量葉片泵。如圖(5)圖(5)雙聯(lián)式定量葉片泵（2）選擇快速運動和換向回路采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式，都必須有單獨的油路直接通向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動。此系統(tǒng)中單桿液壓缸要作差動連接。（3） 選擇速度換接回路由圖4中的流量值得知，當滑臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，輸入流量由18.6L/min降到0.32L/min，滑臺的速度變化較大，宜采用行程閥來控制速度的換接，以減小沖擊。當滑臺由工進轉(zhuǎn)為快退時，回路中通過的流量很大，為了保證換向閥式換接回路。（4） 組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，就得到完整的液壓系統(tǒng)原理圖。如A3圖紙（1）四、液壓元件的計算與選擇1、 確定液壓泵的規(guī)格液壓整個工作循環(huán)中的最高工作壓力為2.84MPa,如果進油路上壓力損失為0.8MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高于系統(tǒng)最高工作壓力0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力應(yīng)為2.84+0.8+0.5=4.14MPa。大流量泵是在快速運動時才向液壓缸供油的，由圖(4)可知，快退時液壓缸中的工作壓力要比快進時大，如果取進油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為1.78+0.5=2.28MPa。兩個液壓泵液壓缸提高的最大流量為19.8L/min，如圖(4)，若回路中的泄露按液壓缸輸入的10%來估算的話，則兩泵總流量應(yīng)為q=1.1x19.8=21.12L/min而溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進時p輸入液壓缸的流量為0.32L/min，所以小流量泵的流量規(guī)格最小為3.5L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查，最后確定選取PV2R12型雙聯(lián)式葉片泵。2、 電動機的驅(qū)動功率由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這相當于液壓泵輸出壓力2.28MPa、流量22L/min時的情況。若取雙聯(lián)葉片泵的總效率門廣0.75，則液壓泵的驅(qū)動原動機的功率為P=(2.28*22)/(60*0.75*106)=1.11KW根據(jù)此數(shù)據(jù)查電機產(chǎn)品樣本，最后選定了Y系列型電動機，其額定功率為1.5KW。3.其他元件及輔件(1)確定控制元件和輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個控制閥類元件和輔助元件的實際流量，可選出這些元件的規(guī)格和型號，表(6)為選用的元件型號和規(guī)格。表11液壓元件明細表序號元件名稱最大通過流量(L/min)型號1雙聯(lián)葉片泵—PV2R124溢流閥4Y-10B5單向閥35I-25B3外控順序閥12XY-25B9單向閥21I-25B8壓力繼電器0.522D1-63BH10背壓閥0.8B-10B2濾油器30XU-B32x1006三位四通電液換向閥4012液壓缸367單向行程調(diào)速閥0.32Q-10B11二位三通電磁閥23(2)確定油管各元件間管道的規(guī)格按元件接口的尺寸確定，液壓缸進、出油管按輸入、輸出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定后液壓缸在各個階段的進出流量已經(jīng)與原定數(shù)值不同，所以要重新計算得到表(7)所示的數(shù)據(jù)。當液壓油的流速取3m/min時，可得到液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為d=2x(43.35x106)/(x3x103x60)牝21mmd=2x(21x106)/(x3x103x60)牝15mm

為統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有的油管均為內(nèi)徑20mm，外徑28mm的10號冷拔鋼管。表^7）液壓缸的進、出流量工步輸入流量L/min輸出流量L/min移動速度m/min快進Aqq=——1p1A-A1 2/64x21、 ”站=( )=43.3564-33AH了143.35x33__= =22.356410q“—A-A1 210x21= =6.831工進01=0.5A10.5x33= =0.2664q0.5x10八*v=與= =0.782A 64快退q=q-21q2=q1AA264x21“r= =40.733v=q/A321^102= =6.3633⑶油箱油箱的容量V按式V=aq,估算，當經(jīng)驗系數(shù)取6時，V=6*21=126L。按GB2876-1981規(guī)定，取最靠近的標準值V=150L五、液壓系統(tǒng)的性能驗算回路壓力損失驗算由于系統(tǒng)的具體管路布置沒有確定，整個回路的壓力損失無法估算，所以此處省略。2油液溫升驗算工進在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進時的情況來計算。工進時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為P0=FV=^55：；0*?'.2=5.19X10-3?0.3KW這是大流量泵通過順序閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個泵的總輸入功率（即系統(tǒng)輸入功率）為PwqXP工W21X2.84=0.994KW由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為H=p-p0=0.994-0.3=0.694按式（11-2）求出油液溫升近似值函=.^_X103=28.230C溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。六、心得系統(tǒng)了所學的專業(yè)知識。貫穿了液壓與氣動、材料力學、機械原理以及機械設(shè)計等的知識，使所學知識得以融會貫通。并溫故而知新，對知識有了一個更深層次的理解。培養(yǎng)了自己的基本素質(zhì)，學會查