臥式鉆鏜組合機(jī)床動(dòng)力頭

1、、設(shè)計(jì)任務(wù)1二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算11) 確定液壓缸的構(gòu)造尺寸及工況圖1(1)負(fù)載圖及速度圖 12初選液壓缸的構(gòu)造尺寸。33液壓缸工況圖。32) 擬定液壓回路5(1)選擇液壓回路。52組成液壓系統(tǒng)圖。73) 計(jì)算和選擇液壓元件81確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。82液壓閥的選擇。93確定管道尺寸104液壓系統(tǒng)主要性能的估算101液壓缸的速度102系統(tǒng)的效率3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率144液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算14可修編-、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鎮(zhèn)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動(dòng)部 件總重G=10000N.液壓缸機(jī)械效率為0.9,加工時(shí)最大切削力為12000N,工作循環(huán)為：

2、“快 進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停頓。快進(jìn)展程長(zhǎng)度為0.4m,工進(jìn)展程為 0.1 m?？爝M(jìn)和快退速度為0.1m / s,工進(jìn)速度范圍為3x10-4 - 5x10_m /s,采用平導(dǎo)軌, 啟動(dòng)時(shí)間為0.2s。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可乘。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算1）確定液壓缸的構(gòu)造尺寸及工況圖1負(fù)載圖及速度圖。 負(fù)載分析。a. 切削力:仇=12000Nb. 摩擦阻力：Fts =0.2x10000=2000NFfd =0.1x10000=1000Nc. 慣性阻力百Fg Av 10000 0.1F, = ma=N=510Ng Ar 9.81 0.2d. 重力阻力因工作部件是臥式安置，故重

3、力阻力為零。e. 密封阻力將密封阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去，去液壓缸機(jī)械效率77r=0.9of. 背壓阻力背壓力“2查表選取。根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動(dòng)作階段中的負(fù)載，見(jiàn)下表。工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F/,”=F/0.9N啟動(dòng)F = F“20002222加速15101678快速10001111工進(jìn)F1300014444快退10001111 負(fù)載圖、速度圖。/3 =0.5m ；快進(jìn)速度1與快退速度卩3相等，即v,=v3 =0.1m/so行程分別為/j =0.4m. 工進(jìn)速度”2 = 3xl()T 5xlOm/s,行程厶丸亦。負(fù)載圖和速度圖如下。2初選液壓缸的構(gòu)造尺寸。 初選

4、液壓缸的工作壓力O查表初選p產(chǎn)3MPa： 計(jì)算液壓缸的構(gòu)造尺寸。因要求=勺,應(yīng)選用單桿式液壓缸，使A)=2A2(d=0.707D),且快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連 接。因?yàn)槭倾@膛孔加工，為防止鉆膛通孔時(shí)工作部件突然前沖，回油路中應(yīng)有背壓。 查表暫取背壓為p2 = P + S = Pi +0.5MP?？爝M(jìn)時(shí)，液壓缸是差動(dòng)連接，由于管路中有壓力損失，所以這時(shí)液壓缸有桿腔內(nèi)的壓力D必大于無(wú)桿腔中的壓力幾。假設(shè)估取這局部損失為Ap=0.5MPa,那么p1 = Pi + = p、+0.5MPa快退時(shí)，油液從液壓缸無(wú)桿腔流出，是有阻力的，故也有背壓。此時(shí)背壓也按0.5MPa 估取。F14444.(3 丄 x0.6)

5、xl062 2所以由公式可求出面積=-一=:=53.5廣DV2按標(biāo)準(zhǔn)取D=85mmo 液壓缸活塞桿直徑d為=0.707D = 0.707x85 = 60mm按標(biāo)準(zhǔn)取d=60mmo由此求得液壓缸實(shí)際有效工作面積為無(wú)桿腔面積：州=辛= = 56.7(肺)有桿腔面積:U = -(D2-J2) = -(852-602) = 28.5(cm2)44查得調(diào)速閥Q-10Q-100的最小穩(wěn)定流量為弘min =05厶/min。由公式驗(yàn)算液壓缸的 有效工作面積，即A = 56.7C/H2 =cm2 = 27.8c/?r% SxlOxlO-xbOA = 2&5c/ 如l = 27.8c/n2vmin有效工作面積均能

6、滿足工作部件的最低速度要求。3液壓缸工況圖。液壓缸工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值，見(jiàn)下表。工況負(fù)載F/N液壓缸計(jì)算公式回油壓力必 /MPa輸入流量 q/(L/min)進(jìn)油腔壓力1 /MPa輸入功率P/kW快進(jìn)啟 動(dòng)22220.788P- a ：q = (A-A2)vP = PxQ加 速1678卩2丿+ i+o.51.100恒 速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.102-1.7012.8490.005-0.081F + A.p.q = 4v2 P = 1Q快退啟動(dòng)22220.780F + A/人 甘q =血匕p = PQ加 速16780.51.58

7、4恒 速111117.11.3850.395根據(jù)上表可繪制液壓缸的工況圖，如下列圖所示。p,qf1.1000.788p/MPaq/(L/min)P/kW2.849593Q2擬定液壓回路(1)選擇液壓回路。 :調(diào)速回路及油源形式。由工況圖可知，該機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，速度較低；鉆膛加工為連續(xù)切削，切削力變化 小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，為防止當(dāng)工件鉆通時(shí)工作部件突然前沖, 采用調(diào)速閥的出口節(jié)流調(diào)速回路。由工況圖還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成。其最大流量與 最小流量之比為/qn =17.1 /(0.102 1.701 )=10.05 167.65,而相應(yīng)的時(shí)間

8、之比為 八:快=(20333)/9=2.2237。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供油。 快速回路及速度換接回路：，因系統(tǒng)要求快進(jìn)，快退的速度相等，故快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接的方式，以保證快進(jìn)、 快退時(shí)的速度根本相等。由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大，為減小速度換接時(shí)的液壓沖擊，采用行程閥控制 的換接回路。 換向回路。由工況圖可看出，回路中流量較小，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向 回路。4壓力控制回路。在雙定量泵供油的油源形式確定后，卸荷和調(diào)壓?jiǎn)栴}都已根本解決，即工進(jìn)時(shí)，低壓泵 卸荷，高壓泵工作并由溢流閥調(diào)定其出口壓力。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，高壓泵雖未卸荷，但 功率損失不大，

9、故不再采用卸荷回路,以便油路構(gòu)造更加簡(jiǎn)單。行程終點(diǎn)的控制方式。在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。上述選擇的液壓回路，如下列圖所示。YJ13調(diào)速及速度換接回路換向回路2組成液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)圖、動(dòng)作循環(huán)圖及電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表初a2DT3DT10A3XKYJ1XK+土-工進(jìn)+-土-快還+-土-停止+彳XK3計(jì)算和選擇液壓元件(1)確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。 液壓泵工作壓力的計(jì)算。a. 確定小流量泵的工作壓力pPl。小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時(shí)都向系統(tǒng)供油。最大工作壓力為p1=2.849MPao在出 口節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比擬簡(jiǎn)單，故進(jìn)油路壓力損失取工；嚴(yán)5MPa,那么小流量泵的 最高工作壓力為

10、Ppi = P| + 22=2.849+0.5=3.349MPab. 確定大流量泵的工作壓力pP2O大流量泵只有在快進(jìn)、快退中供油。由工況圖可知，最大工作壓力為P|J.385MPa假設(shè)取此時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為工廣0.5MPa,那么大流量泵的最高工作壓力為pP2 - H 工即I =1.385+0.5=1.885MPa 液壓泵流量計(jì)算。由工況圖知，液壓缸所需最大流量為17.1L/min,假設(shè)取泄漏折算系數(shù)K=1.2,那么兩 個(gè)泵的總流量為qp因工進(jìn)時(shí)的最大流量為1.701L/min,考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量(3L/min),故小 流量泵的流量最少應(yīng)為4.701 L/mino 液壓泵規(guī)格確實(shí)定。

11、按式 pPmdX= Ppx x1+(2560)%=3.349xl+(2560)96=4.1865.358MPa 及如=20.52 (L/min)查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取W 10/12型雙聯(lián)葉片泵，額定壓力為6.3MPa。 電機(jī)功率確實(shí)定。由工況圖得知，液壓缸最大功率隘廣0.395kW,出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、流量為17.1L/min的快退階段,這時(shí)泵站輸岀壓力為1.885MPa,流量為22L/min0假設(shè)取泵的總效率為廠0.75,那么電機(jī)所需功率為1.885x2260x0.75=0.92kW查手冊(cè)選用功率為1.1 kWs同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。2液壓閥的選擇。根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力

12、和通過(guò)各閥的最大實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格見(jiàn)下表。序 號(hào)液壓元件名稱通過(guò)的最 大實(shí)際流量/(L/min)型號(hào)規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵KB-10/1210/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa01213順序閥12XY-25B25L/min6.3MPa01214單向閥12I-25B25L/mi n6.3MPa01215三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min6.3MPa01816調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa01217、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa01228一位二通機(jī)動(dòng)換向閥2223C-25B25L/min

13、6.3MPa01219壓力繼電器DP1-63B調(diào)壓范圍1-6.3MPa01 1111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min6.3MPa012112濾油器22XU-40x10040L/mi n100 /nn113壓力表開(kāi)關(guān)K-6B63MPa041選擇液壓元件時(shí)，在滿足要求的條件下，應(yīng)盡量選擇使各元件的接口尺寸相一致，以便 管道的選擇和安裝方便。3確定管道尺寸=2 22燈（）_/6（）=。鮒處0.0137（加）=9.813.7（“） 壓油管道 由式（5-12）有龍（255）按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mm=2取 d二25mm 吸油管道二 = 0.01760.0306（/?）

14、= 17.6 30.6（“） 龍（0.5 1.5）=2 回油管道22x1（）7/60龍（1525）=0.0193 0.025（?）= 19.3 25（勁）取 d=25mm3種管道皆為無(wú)縫鋼管4確定容量按推薦公式 V=（5 7） qp，取 V=6x22=132L4）液壓系統(tǒng)主要性能的估算下面主要對(duì)液壓缸的速度、系統(tǒng)效率和溫升進(jìn)展估算。（1）液壓缸的速度在液壓系統(tǒng)各個(gè)組成元件確定之后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)的輸入、排出流 量和移動(dòng)速度，已與題目原來(lái)所要求的數(shù)值不盡一樣，故需要重新估算:：估算結(jié)果如表。輸入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移動(dòng)速度/(m/min)快進(jìn)差動(dòng)4 =佈+

15、?2=7n A,A-a2 -“22x28.5川-22+- 44.23456.7-28.5q2=q、_qp =44.234-22 =22.234V. = 人-筏22x10“(56.7 - 28.5) x 10-1=7.8工進(jìn)4 =0.102-1.701h=-rQ AOQ C x(0.102 1.701) 56.7=0.051 0.855v2 =0.018-0.3快退g產(chǎn)勺,=22A(h=Ql a256.7 “ =x 2228.5=43.77Ai_ 22x10“28.5X104 =7.722系統(tǒng)的效率回路中的壓力損失管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=12mm,回路中進(jìn)、回油管道長(zhǎng)度暫取1=1

16、2m 估算；油液的運(yùn)動(dòng)粘度取v=75x10/h2/5o系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25B./(xloVa421.5253a.快進(jìn)時(shí)的回路壓力損失快進(jìn)時(shí)進(jìn)油管中的流態(tài)為層流，即Re=vd/v=4q / (勿V)= 4 X 44.234X10- / (兀X12 X10 X 75 X10 x 60) = 1043.5 V 2320,故進(jìn)油管的沿程 壓力損失為8xl06va i c 8x106x75x10x44.234x2 1 d0(Pa)故閥 3 的調(diào)整壓力 Pv3 應(yīng)為:2&59x105Pa pV318.25x105Pa3液壓

17、回路和液壓系統(tǒng)的效率液壓缸的工作壓力為/?1 =14444.4/(56.7x10)+5.26x105(2&5/56.7)=2 &12dopa級(jí)閥3使大流量泵卸荷時(shí)的壓力損失為PP2=4PV3()2=0.69x10 s Pa那么回路效率為P4 _ P4,7t_ 嘰一-0.0097-0.1626泵的效率取=0.75,液壓缸效率取rjm =0.9,即設(shè)液壓缸的容積效率為1那么系 統(tǒng)效率工為77 = 7777=0.75x(0.0097-0.1626)x0.9=0.0065-0.1098由此可見(jiàn)，定量泵系統(tǒng)在低速工作時(shí)效率是很低的。4液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算此題中，快進(jìn)、工進(jìn)和快退所占用的時(shí)間分別為快進(jìn)：/1= 400x10-=3s1 片 7.8/60工進(jìn)：100x10“匚一一=20-333s v2 (0.01