臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2

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1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 .....精品文檔...... 合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè) 計(jì) 題 目 臥式雙面銑削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成績 主 要 內(nèi) 容 試設(shè)計(jì)臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體，動作順序?yàn)閵A緊缸夾緊→工作臺快速趨近工件→工作臺進(jìn)給→工作臺快退→夾緊缸松開→原位停止。工作臺移動部件的總重力為4000N，加、減速時間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動摩擦因數(shù)μs=0.2，μd=0.1。夾緊缸行程為30mm，夾緊力為800N，工作臺快進(jìn)行

2、程為100mm，快進(jìn)速度為3.5m/min，工進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)速度為80～300mm/min，軸向工作負(fù)載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺運(yùn)動平穩(wěn)，夾緊力可調(diào)并保壓。 指 導(dǎo) 教 師 意 見 簽名： 200 年 月 日 目 錄 1 設(shè)計(jì)題目 臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2 工況分析 3 2.1負(fù)載分析 3 3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………4 3.1液壓缸參數(shù)計(jì)算…………………………………….4 3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖………

3、………………………..6 3.3液壓元件的選擇…………………………………….9 3.3.2閥類元件及輔助元件的選擇……………………...10 3.3.3油管的選擇……………………………………....11 4 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 …………………………………………12 4.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值……………12 4.2 油液溫升計(jì)算……………………………………………14 5 設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………14 6 參考文獻(xiàn)……………………………………………………15 1．設(shè)計(jì)題目 臥式雙面銑削組

4、合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試設(shè)計(jì)臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。機(jī)床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體，動作順序?yàn)閵A緊缸夾緊→工作臺快速趨近工件→工作臺進(jìn)給→工作臺快退→夾緊缸松開→原位停止。工作臺移動部件的總重力為4000N，加、減速時間為0.2s，采用平導(dǎo)軌，靜、動摩擦因數(shù)μs=0.2，μd=0.1。夾緊缸行程為30mm，夾緊力為800N，工作臺快進(jìn)行程為100mm，快進(jìn)速度為3.5m/min，工進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)速度為80～300mm/min，軸向工作負(fù)載為12000N，快退速度為6m/min。要求工作臺運(yùn)動平穩(wěn)，夾緊力可調(diào)并保壓。 2 工況分析 2.1負(fù)載分析 負(fù)載分析中，暫不考慮

5、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)軌的正壓力等于動力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，動摩擦力為,則 如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率，則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見表2-1。 表2-1 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力 起動 800 889N 加速 517 574N 快進(jìn) 400 444N 工進(jìn) 12400 13778N 快退 40

6、0 444N 根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪制出負(fù)載圖（F-l）和速度圖（F-2） 圖2-1負(fù)載圖和速度圖 3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1液壓缸參數(shù)計(jì)算 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約為14000N，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作臺快速進(jìn)退速度要求，并減小液壓泵的流量，這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=0.37A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.607D。為防止銑削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取液壓缸機(jī)械效率=0.9。則

7、液壓缸上的平衡方程 故液壓缸無桿腔的有效面積： 液壓缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=0.37A，故活塞桿直徑d=0.607D=50mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑） 則液壓缸有效面積為： 差動連接快進(jìn)時，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無桿腔壓力P1，其差值估取P2－P1=0.5MPa，并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時△P=0；另外取快退時的回油壓力損失為0.5MPa。根據(jù)假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率，并可繪出其工況圖 表3—1液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值 工作階段 計(jì)算公式 推力 F（N） 回油腔壓力 P

8、2（MPa） 工作腔壓力 P1（MPa） 輸入流量 q（L/min） 輸入功率 P（KW） 快進(jìn)啟動 871 0 0.44 0 0 快進(jìn)加速 566 1.57 1.07 變化 變化 快進(jìn)恒速 436 1.5 1.00 6.86 0.114 工進(jìn) 13769

9、 0.8 3.228 0.4~1.5 0.21~0.8 快退啟動 871 0 0.284 0 0 快退加速 566 0.3 0.677 變化 變化 快退恒速 436 0.3 0.634 18.378 0.194 注：1.差動連接時，液壓缸的回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失. 2.快退時，液

10、壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為，無桿腔回油，壓力為 液壓缸的工況圖： 圖3-1工況圖 3.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3.2.1調(diào)速回路的選擇 該機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小（<1kw）,速度較低；鉆鏜加工時連續(xù)切削，切削力變化小，故采用節(jié)流調(diào)速的開式回路是合適的，為了增加運(yùn)動的平穩(wěn)性，防止鉆孔時工件突然前沖，系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路中加背壓閥。 3.2.2油源及其壓力控制回路的選擇 該系統(tǒng)為了節(jié)能，考慮采用變量葉片泵油源供油。 3.2.3快速運(yùn)動與換向回路 由于系統(tǒng)要求快進(jìn)與快退的速度相同，因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上，快進(jìn)時采用液壓

11、缸差動連接快速運(yùn)動回路，快退時采用液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油的快速運(yùn)動回路。 3.2.4速度換接回路 由工況圖可以看出，當(dāng)動力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時滑臺速度變化較大，可選用行程閥來控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接，以減少液壓沖擊。 3.2.5壓力控制回路 在泵出口并聯(lián)一先導(dǎo)式溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，同時在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個二位二通電磁換向閥，以便一個工作循環(huán)結(jié)束后，等待裝卸工件時，液壓泵卸載，并便于液壓泵空載下迅速啟動。 3.2.6行程終點(diǎn)的控制方式 這臺機(jī)床用于鉆、鏜孔（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。 3.2.7

12、組成液壓系統(tǒng)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。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)。這樣只需一個壓力表即能觀測各點(diǎn)壓力。 圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如表3-2所示。 動作名稱 1YA 2YA 3YA 工作臺快進(jìn) - + + 工作臺工進(jìn) - + - 工作臺快退 + - - 液壓泵卸載 - - - 3-2電磁鐵動作順序表 3.3液壓元件的選擇 3.3.

13、1液壓泵 液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.228MPa,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)最大工作壓力之值為0.5MPa，則變量泵的最大工作壓力應(yīng)為 Pp=(3.228+0.8+0.5)MPa=4.528MPa 由工況圖可知，液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為18.378L/min，若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則液壓泵的總流量應(yīng)為 。 由于要求工作平穩(wěn)，選取最大工作壓力為液壓泵額定壓力的70%，則液壓泵的額定壓力為: P=Pp/0.7=6.47Mpa 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YBX-

14、B※L型變量葉片泵，其最大排量為25mL/r，壓力調(diào)節(jié)范圍為2.0—7.0Mpa，若取液壓泵的容積效率，泵的轉(zhuǎn)速為1500r/min 由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為0.634MPa,進(jìn)油路壓力損失0.3Mpa,流量為20.22L/min,取泵的總效率為0.75，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)輸出所需的功率為 根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,，查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取Y90L-4型電動機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。 3.3.2閥類元件及輔助元件的選擇 根據(jù)閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量，可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表3—3

15、 表3—3元件的型號及規(guī)格 序號 元件名稱 估計(jì)流量 L/MIN 額定流量 L/MIN 額定壓力 額定壓降 型號、符號 1 變量葉片泵 — 25 7 —— YBX-B※L 2 三位四通閥 55 80 16 <0.5 35DF3Y-E10B 3 行程閥 60 63 16 <0.25 AXQE-Ea10B 4 調(diào)速閥 0.4~1.5 0.2~80 16 — AXQF-Ea10B 5 單向閥 60 63 16 0.2 AF3-Ea10B 6 單向閥 30 63 0.5-16 <0.2 AF3

16、-Ea10B 7 液控順序閥 22 63 16 <0.3 XF3-E10B 8 背壓閥 0.2~0.8 63 16 — YF3-E10B 9 溢流閥 5.1 63 16 —— YF3-E10B 10 單向閥 22 63 16 <0.2 AF3-Ea10B 11 過濾器 30 63 — <0.2 XU-63*80J 12 壓力表開關(guān) —— —— 16 —— KF3-Ea10B 13 單向閥 55 63 16 <0.2 KF3-Ea10B

17、 14 壓力繼電器 —— —— 10 —— HED1KA/10 3.3.3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，所以要重新計(jì)算如表3—4所示 表3—4液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動速度 流量、速度 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量/(L/min) 排出流量/(L/min) 運(yùn)動速度/(m/min) 由表中的數(shù)

18、據(jù)可知所選液壓泵的型號、規(guī)格適合。 由表3—4可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于3MPa，油管中的流速取3m/s。所以按公式可計(jì)算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 則選18mm的孔徑。 3.3.4確定油箱容積： 油箱容積按《液壓傳動》式（7-8）估算，當(dāng)取為7時，求得其容積 按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 4.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值 (1) 快進(jìn) 滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/MIN，通過電液換向閥2的流量是20.22L/MIN，然后與液壓缸的有桿腔的回油匯合，以流量51

19、.80L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為 此值不大，不會使壓力閥開啟，故能確保兩個泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。 回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是28.2L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力P2和無桿腔壓力P1之差。 此值小于原估計(jì)值0.5Mpa,所以是偏安全的。 （2）工進(jìn) 工進(jìn)時，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥2的流量為0.4~1.5L/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5Mpa;油液在回油路上通過換向閥2的流量為0.20~0.76L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa

20、,通過順序閥7的流量為22.2~22.76L/min，因此這時液壓缸回油腔壓力為 此值大于原估計(jì)值0.5Mpa,則重新計(jì)算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力 ,與原計(jì)算數(shù)值3.761MPa相近。 考慮到壓力繼電器可靠動作需要壓差，故溢流閥9的調(diào)壓 （3）快退 快退時，油液在進(jìn)油路上通過單向閥5的流量為22L/min，通過換向閥2的流量為20.22L/MIN；油液在回路上通過單向閥5、換向閥2和單向閥13的流量都是33.17L/min。一次進(jìn)油路上的總壓降為： 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動電動機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞系目倝航凳? 所以，快退時液壓泵的最大工作壓力： ，因此主泵卸荷的順序閥7調(diào)

21、壓應(yīng)大于0.862Mpa. 4.2油液溫升計(jì)算 工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達(dá)95%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)的情況來計(jì)算。 工進(jìn)時液壓缸的有效功率為： 此時泵在高壓下供油，所以它的輸入功率為： 系統(tǒng)效率0.0088， 由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為： 溫升近似值如下： 溫升沒有超出范圍，液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 5設(shè)計(jì)小結(jié) 剛拿到本次的設(shè)計(jì)題目的時候，我甚是煩躁，我覺得這個題目真的是太難了，比別的同學(xué)憑空多了兩個步驟，首先就想到了退宿，不止一次的跟老師要求更換題目。 但是在老師的幫助和細(xì)心的指導(dǎo)下，我發(fā)現(xiàn)我的題目只是在其他同學(xué)的基礎(chǔ)上

22、再增加 一個夾緊缸即可。 在明確了自己的設(shè)計(jì)目的之后，我按照課本上例題的步驟開始進(jìn)行計(jì)算，但是由于圖書館里的設(shè)計(jì)手冊都被借走了，使我有一些配件的選用無法進(jìn)行，如油管的選擇。使我現(xiàn)在都不是很清楚要如何選擇配件，不的不說這是本次課程設(shè)計(jì)中的一個遺憾。 在這不到一周的課程設(shè)計(jì)中，能學(xué)到的東西真的很有限，但是不能說一點(diǎn)收獲都沒有，我想我知道了一般機(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)一個液壓系統(tǒng)的步驟，我想本次課程設(shè)計(jì)是我們對所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(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)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過老師的指導(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。 6參考文獻(xiàn) [1] 王積偉 章宏甲主編 液壓傳動 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 賈明新主編. 液壓傳動與控制解難和練習(xí). 北京：國防工業(yè)出版社. 2003 [3] 液壓設(shè)計(jì)手冊（電子版R1.0）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社