液壓課程設(shè)計(jì)--雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床的液壓進(jìn)給系統(tǒng)及其裝置

1、目 錄一、設(shè)計(jì)題目.2二、工況分析.3三、負(fù)載圖和速度圖的繪制.4四、液壓缸主要參數(shù)的確定.6五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖 .8六、液壓元件的選擇.12七、液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算.17八、參考文獻(xiàn).20一、 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床的液壓進(jìn)給系統(tǒng)及其裝置。機(jī)床的工作循環(huán)為：工件夾緊左、右動(dòng)力部件快進(jìn)左右動(dòng)力部件工進(jìn)左動(dòng)力部件快退、右動(dòng)力部件繼續(xù)工進(jìn)左動(dòng)力部件停止、右動(dòng)力部件快退左、右動(dòng)力部件皆停止、工件松開。已知工件的夾緊力為8*103 n，兩側(cè)加工切削負(fù)載皆為15*103n, 工件部件的重量皆為9.8*103n，快進(jìn)、快退速度為5m/min，工進(jìn)速度為55mm/min，快進(jìn)行程為100

2、mm，左動(dòng)力部件工進(jìn)行程50mm，右動(dòng)力部件工進(jìn)行程80mm，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加、減速時(shí)間為0.2s，滑臺(tái)為平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.2和0.1。二、工況分析 首先根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖1所示，然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。 液壓缸所受外負(fù)載f包括三種類型，即 fw為工作負(fù)載，為15000n；fa運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；ff導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對于平導(dǎo)軌可由下式求得 g運(yùn)動(dòng)部件重力；frn垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載。f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。求得：ffs=0.2*9800n=1960nffa=

3、0.1*9800n=980n上式中ffs為靜摩擦阻力，ffa為動(dòng)摩擦阻力。 g重力加速度；t加速度或減速度，一般t=0.010.5svt時(shí)間內(nèi)的速度變化量。在本題中v505m/min表1 工作各階段左、右液壓缸活塞負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值f啟動(dòng)、加速f=ffs+fa2377快進(jìn)f= ffa980工進(jìn)f= ffa+fw15980快退f= ffa980三、負(fù)載圖和速度圖的繪制根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載(見表1)，并畫出如圖1所示的負(fù)載循環(huán)圖.圖1 速度和負(fù)載循環(huán)圖四、液壓缸主要參數(shù)的確定 由液壓傳動(dòng)中表11-2和表11-3可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載為15980n時(shí)宜取p1=3

4、mpa。 鑒于左右運(yùn)動(dòng)部件要求快進(jìn)、快退速度相同，這里的液壓缸可選用單桿式，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。由第五章得知，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積a1應(yīng)為有桿腔工作面積a2的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑呈d=0.7d的關(guān)系。 在鉆孔加工時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓p2,以防孔被鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊中推薦數(shù)值，可取p2=0.8mpa?？焱藭r(shí)回油腔中有背壓的，這是p2可按0.6mpa估算。計(jì)算液壓缸面積： 可得： d=0.7d=61.6mm當(dāng)按gb2348-80將這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值：d=100mm,d=70mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：a1=pd2/4=7

5、.8510-3m2,a2=p(d2-d2)/4=4.010-3m2。經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。系統(tǒng)工作各階段所需的流量已知v快進(jìn)=5m/min、v快退=5m/min、v工進(jìn)=55mm/min，則五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖 (1)確定供油方式 考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。(2)調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓

6、式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。(3)速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。(4)夾緊回路的選擇用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)

7、定。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。圖2. 液壓系統(tǒng)原理圖六、液壓元件的選擇 （一）液壓泵 1)泵的工作壓力的確定。考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 (1-13) pp液壓泵最大工作壓力； p1執(zhí)行元件最大工作壓力； p進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡單系統(tǒng)可取0.20.5mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取 0.51.5mpa，本題取0.5mpa。上述計(jì)算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn(1.251.6) pp。中低

8、壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本題中pn =1.25 pp=4.4mpa。 2)泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為 (1-14)qp液壓泵的最大流量；(q)max同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量23lmin； kl系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取kl=1.11.3，現(xiàn)取kl=1.2。3)選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的pp和qp，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用ybs-40變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為:泵的額定壓力6.3mpa，泵的每轉(zhuǎn)排量40ml/r，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450rmin。4)與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。根據(jù)所選液壓泵的技術(shù)參數(shù)由液壓技術(shù)手冊查得

9、與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的功率為。（二）閥類元件及輔助元件根據(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，可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表3。序號(hào)元件名稱額定流量/lmin-1額定壓力/mpa型號(hào)、規(guī)格1過濾器80xu-25100（沈陽黃河五金液壓廠）2變量葉片泵63ybs-403溢流閥4016y1-f1od-p/o-14壓力表16kf3-ea10b5減壓閥4020j-fc10d-p-16壓力表16kf3-ea10b7單向閥4020a-f10d-p/pp18二位四通閥301624d0-b10h-t（深圳市儷駿自動(dòng)化科技有限公司）9單向節(jié)流閥4020la-f10d-b-110壓

10、力繼電器-20pd-fa10d-b11夾緊液壓缸1612三位四通閥301634d0-b10c-t13單向行程閥2516qci-25（泰興市斯德液壓制造有限公司）14二位三通閥301624d0-b10c-t15左動(dòng)力液壓缸1616三位四通閥301634d0-b10c-t17單向行程閥2516qci-2518二位三通閥301624d0-b10c-t19右動(dòng)力液壓缸16(三)油管 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、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算表4所示。表中數(shù)值說明，液壓缸快進(jìn)快退的速度v1v3與設(shè)計(jì)要求相近。這表明所選液壓泵的型號(hào)規(guī)格是適宜的。 表4 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/lmin-1排除流量/lmin-1運(yùn)動(dòng)速度/mmin-1 根據(jù)表4中的數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/min，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔的油管內(nèi)徑分別為： 這兩根油管都按gb/t 2351-93選用外徑f16mm、內(nèi)徑f12的無縫鋼管。（四）油箱 油管容積估算，當(dāng)