9第五章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第五章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)要求分析組合鏜床的主軸有兩個(gè)，鏜削 ？80和？106兩孔，要求的工作循環(huán)是：快 速接近工件，然后以工作速度鏜孔，加工完畢后快速退回原始位置，最后自動(dòng)停 止。工件材料使用鑄鐵，硬度為 240HB，假設(shè)運(yùn)動(dòng)部件重 9800N，快進(jìn)快退速 度vi 0.1m/s，動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，靜動(dòng)摩擦系數(shù)fs 0.2, fd 0.1 ;往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的加減速時(shí)間為0.2s，快進(jìn)行程J 375mm，工進(jìn)行程L2 95mm。5.2設(shè)計(jì)計(jì)算1.加工中最大切屑阻力：Fe 3 364.8 1094.4N。2.計(jì)算摩擦阻力：靜摩擦阻力，F(xiàn)sfsG0.298001960N動(dòng)摩擦阻力，F(xiàn)dfdG0.19

2、800980N3.慣性阻力：GFm ma-v98000.1500Ngt9.80.24.工進(jìn)速度：v 300 0.3 1.5mm/s60根據(jù)以上分析計(jì)算各工況復(fù)負(fù)載，見表5-1表5-1液壓缸負(fù)載的計(jì)算工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸驅(qū)動(dòng)力F0/N啟動(dòng)Fs=fsG19602180加速Fd=f dG+fm14801650快進(jìn)Fd=f dG9801090工進(jìn)F=Fe+Fd2074.42304.9反向啟動(dòng)Fs=f sG19602180加速Fd=f dG+Fm14801650快退Fd=f dG9801090制動(dòng)Fd=f dG-Fm4805325.計(jì)算快進(jìn)、工進(jìn)時(shí)間和快退時(shí)間快進(jìn)：t1L13751033.

3、75sV10.1工進(jìn)：t2L29510363.3sv1.510 3快退：t3L1L2(375395) 104.7s0.1V11. 粗選液壓缸工作壓力由工況分析可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算。根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系，選 P 40 105Mp。液壓缸回油腔設(shè)有背 壓，設(shè)背壓P2 6 105 Pa，為使快進(jìn)快退速度相等，選用 Ai 2A差動(dòng)油缸，假 定快進(jìn)快退的回油壓力損失為 P 7 105Pa o2. 計(jì)算液壓缸尺寸：由工進(jìn)工況出發(fā)，計(jì)算油缸大腔面積，由公式P1A P2A2 m F得，液壓缸直徑:Fm 口 P2/2207440.9 40 362.29(cm?)，D4 6

4、2.2943.1489.08cm，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=90mm因?yàn)?a 2A2，所以 d D / - 2 63.63mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=63mm,液壓缸的有效面積為，A4263.585cm2 2A26.32)32.428cm2(D d )43. 計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率使用值表5-2液壓缸工作循環(huán)各階段壓力、流量和功率計(jì)算表工況計(jì)算公式F/Np2/MPP1/MPqP/KW快啟動(dòng)PlFa2 p2180014.21050.31進(jìn)加速AA216507 10512.6105103快進(jìn)q(A1A2 )V1109010.81050.334工PiFA2 P進(jìn)A19.5436.4 10qAV2

5、230556 1040105610pP1q10 3快反向啟動(dòng)PiFA1P2218006.710退加速A21650快退qA2V110907 1(f17.11050.310.53制動(dòng)53210 31. 選擇液壓回路：1 ）調(diào)速方式，該液壓系統(tǒng)的功率小，工作負(fù)載變化小，可選用進(jìn)油路 節(jié)流調(diào)速，為防止鏜孔時(shí)前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。2 ）液壓泵形式的選擇，系統(tǒng)工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個(gè)階段組成，最大流量與最小流量之比約為3.25，其相應(yīng)的時(shí)間比為30.65，根據(jù)該情況，選葉片泵較適宜，在本方案中選雙聯(lián)葉片泵。3 ）速度換接形式：因鏜孔對(duì)位置精度及工作平穩(wěn)性要求高，選用電磁 調(diào)速閥。4

6、 ）快速回路與工進(jìn)轉(zhuǎn)快退控制方式的選擇，為使快進(jìn)快退速度相等，選用差動(dòng)回路作快速回路。2. 繪制液壓系統(tǒng)圖：在所選定基本回路的基礎(chǔ)上，在考慮其他有關(guān)因素，可組成液壓系統(tǒng)圖，見圖紙液壓系統(tǒng)原理圖。原位停止：電磁鐵1CT和2CT均斷電。換向閥5和4處于中間位置。油缸無 活塞桿腔通過液動(dòng)換向閥4和單向閥15與油箱相通。此時(shí)高壓泵排出的油經(jīng)溢 流閥1流回油箱，高壓油控制順序閥3使低壓泵卸荷。單向閥14在高壓油作用 下封閉?？焖偾斑M(jìn)：使電磁鐵1CT通電，電磁換向閥5換向，壓力油經(jīng)過電磁換向閥 5、單向閥6流入液動(dòng)換向閥4的左控制腔，使換向閥4換向。此時(shí)油泵排出的 油經(jīng)換向閥4和行程閥19流入油缸無活塞桿

7、腔。由于順序閥 3的開啟壓力高于 快進(jìn)時(shí)所需的壓力，所以這時(shí)順序閥 3不打開。低壓泵排出的油頂開單向閥 14, 與咼壓泵排出的油一起流入油缸無活塞桿腔，所以這時(shí)為差動(dòng)鏈接。工作進(jìn)給：當(dāng)動(dòng)力部件快速前進(jìn)到控制擋鐵壓下行程閥19的滑閥時(shí)，切斷了快速油路，壓力油只有通過調(diào)速閥 18流入油缸的無活塞桿腔。此時(shí)進(jìn)給速度 由調(diào)速閥18調(diào)節(jié)。由于調(diào)速閥18的通過量小于高壓泵12的排油量，因此加工 過程中，溢流閥1溢流，并控制順序閥3使低壓泵卸荷。加工時(shí)油缸有活塞桿腔 排出的油經(jīng)背壓閥2和順序閥3回油箱。此時(shí)由于油缸無活塞桿腔的壓力較高， 有活塞桿腔的壓力較低，所以單向閥16關(guān)閉。快速退回：加工結(jié)束后，碰到終

8、點(diǎn)開關(guān)，電磁鐵1CT斷電，電磁鐵2CT通電, 使換向閥5換向。壓力油通過換向閥5和單向閥7流入換向閥4的右控制箱，使 液動(dòng)換向閥4換向。油泵排出的油經(jīng)換向閥4流入油缸有活塞桿腔。由于快退時(shí) 壓力較高，順序閥3關(guān)閉，低壓泵排出的油也流入油缸的有活塞桿腔。此時(shí)，由 油缸無活塞桿腔排出的油經(jīng)單向閥17、換向閥4和單向閥15回油箱。當(dāng)快退至原位后，壓下原位開關(guān)，電磁鐵 2CT斷電，換向閥5和4的滑閥 在彈簧的作用下回到中間位置，動(dòng)力部件原位停止。當(dāng)機(jī)床液壓系統(tǒng)長時(shí)間不工作時(shí)，由于管道處的密圭寸不良，在“油柱”的壓 力作用下，管道內(nèi)的油會(huì)流回油箱，形成局部真空，使空氣滲入系統(tǒng)，影響系統(tǒng) 工作的穩(wěn)定性。因

9、此，在本系統(tǒng)中設(shè)置了單向閥15和13以防止空氣進(jìn)入液壓系 統(tǒng)。單向閥13的另一個(gè)作用是防止油泵在電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)。1. 選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)1 ）確定液壓泵的工作壓力：前面已確定液壓缸的最大工作壓力為40 105Pa，選擇進(jìn)油管路壓力損失P 5 105Pa，其調(diào)整壓力一般比系統(tǒng)最大工作壓力大5 105Pa，所以泵的工作壓力為，P 40 5 510550 105Pa這就是高壓小流量泵的工作壓力。液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，取其壓力損失P 4 105Pa，則快退時(shí)泵的工作壓力為，P,17.087410521.087 105Pa這就是低壓大流量泵的工作壓力。2 ）液壓泵的流量：快進(jìn)時(shí)流量最大，其值

10、為18.6L/min,最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為0.572L/min,取系統(tǒng)，泄露折算系數(shù)k=1.2,則液壓泵的最大流量應(yīng)為qpmax 1.2 1.86 22.32L/min，由于溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)最小溢流量為3L/min,故小泵流量為3.6L/min 。3 ）確定液壓泵的規(guī)格型號(hào)：根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，查閱產(chǎn)品目錄，選用YB-25/6 型雙聯(lián)葉片泵。4 ）選擇電動(dòng)機(jī)：液壓缸最大輸出功率出現(xiàn)在快退工況，其值為0.53kW,此時(shí)泵站的輸出壓力應(yīng)為F2 21.5 105Pa，流量,qp 22.32 6 28.32L/min 0.472 10 3m3/s取泵的總效率0.7，則電動(dòng)機(jī)所需功率為,P2qp21.

11、5 105 0.472 10 30.71449.7W根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查產(chǎn)品目錄，選與上述功率和泵的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。2. 選擇其它元件油箱流量可按經(jīng)驗(yàn)公式估算，取V （5 7）qp，V 6qp 6 25 6 186L1.液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算63.3s，快進(jìn)時(shí)間為由前述的驗(yàn)算可知，在整個(gè)工作循環(huán)中工進(jìn)時(shí)間為3.75s ,快退時(shí)間為4.7s ,工進(jìn)所占比重約為88.22%,所以系統(tǒng)的發(fā)熱和油液的 溫升可用工進(jìn)時(shí)的情況來分析，工進(jìn)時(shí)液壓缸負(fù)載F=2074.4N,移動(dòng)速度v=1.5mm/s,其有效輸出功率為3.1116W,液壓泵輸出功率為PppgP?q2p式中，Pi, P2分別為小流量泵和大流

12、量泵的工作壓力，其中Pi 50 105PaP2 1.48 105Pa，為大流量泵通過順序閥的卸荷損失。q,q2，分別為小流量泵和大流量泵的輸出流量，其中 5 6L/min, q2 25L/min，油泵總效率p 0.7Pp10.7550 106 10 36051.45 10325 1060802.381W由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為H Pp P 0.7989kW，只考慮油箱散熱，其中油箱散熱面積為A 2.12m2，取油箱傳熱系數(shù)Ct 13 10 3，則油箱溫升為，HCrA29.015 C0.789313 102.12油液溫升沒有超過允許值，系統(tǒng)無需添加冷卻劑。5.2液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)工作前應(yīng)檢查油

13、溫，若油溫低于 10攝氏度，則可將泵開開停停數(shù)次進(jìn) 行溫升，一般應(yīng)空載運(yùn)作20min以上才能加載運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓油要定期檢查和更 換，保持油液清潔，對(duì)新投入使用的設(shè)備，使用三個(gè)月左右應(yīng)清洗油箱，更 換新油以后按設(shè)計(jì)說明書的要求每隔半年或一年進(jìn)行一次清洗和換油。使用時(shí)應(yīng)注意過濾器的工作情況，濾芯應(yīng)定期清洗和更換，防止雜質(zhì)進(jìn)入油箱。維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)分為日常維護(hù)、定期檢查和綜合檢查三個(gè)階段。日常維護(hù)通 過目視、耳聽及手觸感覺等比較簡(jiǎn)單的辦法，在泵啟動(dòng)前、后和停止運(yùn)轉(zhuǎn)前 檢查油量、油溫、壓力、漏油、噪聲以及振動(dòng)等情況，并隨之進(jìn)行維護(hù)和保 養(yǎng)。定期檢查時(shí)間為23個(gè)月，綜合檢查為一年一次。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen