臥式鉆鏜組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書題目：液壓與氣動技術(shù)臥式鉆鏈組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計姓名：鄭義強學(xué)號：1506240130系別：機電工程與自動化學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計與制造班級：15機械1指導(dǎo)教師：陳佳彬黎明職業(yè)大學(xué)2021年6月27日目錄1 .設(shè)計任務(wù)11.1 設(shè)計要求11.2 設(shè)計參數(shù)11.3 主要內(nèi)容12 .工況分析22.2工況分析圖43 .方案確定53.1 選擇液壓回路.555664 .計算和選擇液壓元件64.1 確定液壓泵的規(guī)格和電機功率664.2 液壓閥的選擇74.3 確定管道尺84.3.1 壓油管道84.3.3回油管道94.4確定郵箱容量95 .組成液壓系統(tǒng)圖96 .液壓系統(tǒng)主要性能的估算106.1 液壓

2、缸的速度106.2 系統(tǒng)的效率116.2.1 回路中的壓力損失126.2.2 液壓泵的工作壓力136.2.3 順序閥的調(diào)整壓力136.3 液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率141 .設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺臥式鉆、鍵組合機床液壓系統(tǒng).該機床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系,運動部件總重G=10000N液壓缸機械效率為0.9,加工時最大切削力為12000N,工作循環(huán)為：“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一,快退一一原位停止.快進(jìn)行程長度為0.4m,工進(jìn)彳T程為0.1m.快進(jìn)和快退速度為0.1m/s,工進(jìn)速度范圍為3X1045X10m/s3,采用平導(dǎo)軌,啟動時間為0.2s.要求動力部件可以手動調(diào)整,快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠.1.

3、1 設(shè)計要求設(shè)計一臺臥式鉆、鍵組合機床液壓系統(tǒng).該機床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系,運動部件總重G=10000N液壓缸機械效率為0.9,加工時最大切削力為12000N,工作循環(huán)為：“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一,快退一一原位停止"o,1.2 設(shè)計參數(shù)快進(jìn)行程長度為0.4m,工進(jìn)行程為0.1m快進(jìn)和快退速度為0.1m/s工進(jìn)速度范圍為3X1045X103m/s1.3 主要內(nèi)容1、進(jìn)行工況分析,繪制工況圖.2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖,繪制電磁鐵動作表3、計算液壓系統(tǒng)及有關(guān)元件參數(shù),選擇液壓元件4、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計5、編寫設(shè)計說明書2.工況分析2.1 負(fù)載圖及速度圖2.1.1負(fù)載分析a.切削力:

4、Fl=12000Nb.摩擦阻力:FfsfsFg=0.2X10000=2000NFfdfdFg=0.1X10000=1000Nc.慣性阻力Fmma100000.12=N=510Nt9.810.2d.重力阻力因工作部件是臥式安置,故重力阻力為零.e.密封阻力m=0.9o將密封阻力考慮在液壓缸的機械效率中去,去液壓缸機械效率f.背壓阻力背壓力p2查表選取.根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動作階段中的負(fù)載,見下表.工況計算公式液壓缸負(fù)裁F/N液壓缸推力F/mF/0.9N啟動20002222加速15101678快速10001111工進(jìn)1300014444快退100011112.1.2負(fù)載圖、速度圖.快進(jìn)速度

5、i與快退速度3相等,即1=3=0.1m/so行程分別為li=0.4m,43l3=0.5m；工進(jìn)速度2=310510m/s,行程l3=0.1m.負(fù)載圖和速度圖如下.2-1負(fù)載圖2-2速度圖2.2工況分析圖.液壓缸工作循環(huán)中各動作階段的壓力、流量和功率的實際使用值,見下表.工況F/N液壓缸計算公式回油壓力p2/MPa軸入加亡里q/(L/min)進(jìn)油腔壓力Pi/MPa輸入功率P/kW快進(jìn)啟動2222一一0.788一加速1678P2=Pl+P=Pl+0.5一1.100一包速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.102-1.7012.8490.005-0.081快退啟動2222一

6、一0.780一加速16780.5一1.584一包速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2-3工況圖3 .方案確定3.1 選擇液壓回路.3.1.1 調(diào)速回路及油源形式.由工況圖可知,該機床液壓系統(tǒng)功率小,速度較低；鉆鏈加工為連續(xù)切削,切削力變化小.故采用節(jié)流調(diào)速回路.為增加運動的平穩(wěn)性,為預(yù)防當(dāng)工件鉆通時工作部件忽然前沖,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兩個階段組成.其最大流量與最小流量之比為qmax/qmin=17.1/(0.102-1.701)=10.05-167.65,而相應(yīng)的時間之比為b/t快=(2

7、0333)/9=2.2237.此比值很大,為了節(jié)約資源,采用雙定量泵供油.3.1.2 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)時采用液壓缸差動連接的方式,以保證快進(jìn)、快退時的速度根本相等.由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大,為減小速度換接時的液壓沖擊,采用行程閥限制的換接回路.3.1.3 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.在雙定量泵供油的油源形式確定后,卸荷和調(diào)壓問題都已根本解決,即工進(jìn)時,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,高壓泵雖未卸荷,但功率損失不大,故不再采用卸荷回路,以便油路

8、結(jié)構(gòu)更加簡單.3.1.4 行程終點的限制方式.在行程終點采用死擋鐵停留的限制方式.上述選擇的液壓回路,如下列圖所示.3-1雙泵油源3-2調(diào)速及速度換接回路3-3換向回路4 .計算和選擇液壓元件4.1 確定液壓泵的規(guī)格和電機功率.4.1.1 壓泵工作壓力的計算.a.確定小流量泵的工作壓力pP10小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時都向系統(tǒng)供油.最大工作壓力為P1=2.849MPa在出口節(jié)流調(diào)速中,因進(jìn)油路比擬簡單,故進(jìn)油路壓力損失取P1=0.5MPa,那么小流量泵的最高工作壓力為PP1=P1+口=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

9、圖可知,最大工作壓力為Pi=1.385MPa假設(shè)取此時進(jìn)油路上的壓力損失為R=0.5MPq那么大流量泵的最高工作壓力為Pp2=Pi+Pi=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2 液壓泵流量計算.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,那么兩個泵的總流量為Qp=17.1X1.2=20.52(L/min)因工進(jìn)時的最大流量為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4.701L/min.4.1.3 液壓泵規(guī)格確實定.按式PPmax=PP1X1+(2560)%=3.349X1+(2560)%=4.186

10、5.358MPa及Qp=20.52(L/min)查設(shè)計手冊,選取YB10/12型雙聯(lián)葉片泵,額定壓力為6.3MPa4.1.4 電機功率確實定.由工況圖得知,液壓缸最大功率Pmax=0.395kW,出現(xiàn)在壓力為1.385MPa流量為17.1L/min的快退階段,這時泵站輸出壓力為1.885MPa,流量為22L/min.假設(shè)取泵的總效率為p=0.75,那么電機所需功率為p=ppq£=1L88L2=0.92kwP600.75查手冊選用功率為1.1kWA同步車$速為1000r/min的電動機.4.2 液壓閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥的最大實際流量,選出各閥的規(guī)格見下序號液壓元件名

11、稱通過的最大實際流量/(L/min)型號規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵10/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa13順序閥12XY-25B25L/min6.3MPa14單向閥12I-25B25L/min6.3MPa15三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min6.3MPa16調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa17、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa28二位三通機動換向閥2223C-25B25L/min6.3MPa19壓力繼電器一DP1-63B調(diào)壓范圍16.3MPa111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min

12、6.3MPa112濾油器22XU-40X10040L/min100m113壓力表開關(guān)一K-6B6.3MPa1選擇液壓元件時,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致,以便管道的選擇和安裝方便.4.3 確定管道尺寸4.3.1 壓油管道222103/60:(2.55)由式5-12有0.00980.0137(m)9.813.7(mm)按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mmd=2222103/60(0.51.5)4.3.2 吸油管道0.01760.0306(m)17.630.6(mm)取d=25mm4.3.3 回油管道d唔2暮暮500.0190.025(m)19.325(mm)取d=2

13、5mm3種管道皆為無縫鋼管4.4 確定郵箱容量按推薦公式V=(57)qp,取V=6X22=132L5組成液壓系統(tǒng)圖.液壓系統(tǒng)圖、動作循環(huán)圖及電磁鐵動作循環(huán)5-1液壓系統(tǒng)圖痂'互51DT2DT3DT1QA3XkYJ1XK快進(jìn)+工進(jìn)+一土一快退+一土停止十5-2動作循環(huán)圖5-3電磁鐵動作循環(huán)表6.液壓系統(tǒng)主要性能的估算6.1 液壓缸的速度在液壓系統(tǒng)各個組成元件確定之后,液壓缸在實際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時的輸入、排出流量和移動速度,已與題目原來所要求的數(shù)值不盡相同,故需要重新估算.估算結(jié)果如表.輸入流星/(L/min)排出流星/(L/min)移動速度/(m/min)快進(jìn)(差動)=44.234-2

14、2=22.23422103(56.728.5)104=7.8工進(jìn)%=0.1021.70128.5(0.1021.701)56.7=0.0510.855V2=0.0180.3快退q產(chǎn)qp=2256.7=2228.5=43.77一一3_22103428.510=7.726.2系統(tǒng)的效率6.2.1 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)、回油管道長度暫取l=12m估算.油液的運動粘度取v=75106m2/so系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25B421.5253a.快進(jìn)時的回路壓力損失快進(jìn)時進(jìn)油管中

15、的流態(tài)為層流,即Re=vd/v=4q1/(dv)444.234103/(121037510660)1043.52320,故進(jìn)油管的沿程壓力損失為進(jìn)油管的局部壓力損失估取為進(jìn)油路上,油液只經(jīng)過1個三位四通電磁換向閥5,參照表8.11,該閥上的局部壓力損失為由此得快進(jìn)時油路上的壓力損失為同理,可以判斷出回油管道中也是層流.此時,回油經(jīng)過閥11和閥8,回油量為q2=22.234L/min.兩閥局部壓力損失為由此可得快進(jìn)時回油路上的壓力損失為將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上,得出差動快速時進(jìn)油路上的壓力損失為這個數(shù)值的精確值是閥3的調(diào)整壓力的下限參考之一.b.工進(jìn)時的回路壓力損失同理,計算工進(jìn)時的進(jìn)

16、油路上的最大壓力損失為回油路上的最大壓力損失(取調(diào)速兩端最小壓差為5105pa)為整個回路的壓力損失為c.快退時的回路壓力損失快退時整個回路壓力損失為6.2.2 液壓泵的工作壓力.小流量泵在工進(jìn)時的工作壓力可按式(8-14)求出,但此時液壓缸的工作壓力Pi需要從新計算,即F144444PpPiP1+p產(chǎn)14444.44+3.12105=28.59X105(Pa)A56.710-4此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù).6.2.3 順序閥的調(diào)整壓力順序閥在快進(jìn)、快退時關(guān)閉,工件時翻開,其調(diào)整壓力必須保證關(guān)得住,開得及時.由表8.8知,液壓缸在快進(jìn)、快退時的負(fù)載相同,但回路中的壓力損失不同,快退時為P

17、i14.36105(Pa)(快進(jìn)時為p15.41105(Pa).故快退時大流量泵的壓力出現(xiàn)最高值,即111155PpP1P1r14.36105=18.25X105(Pa)28.510故閥3的調(diào)整壓力Pv3應(yīng)為：28.59X105Pa>Pv3>18.25X105Pa6.3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率液壓缸的工作壓力為P114444.4/(56.7104)5.26105(28.5/56.7)=28.12X105Pa級閥3使大流量泵卸荷時的壓力損失為122_5fPP2的3堂=0.69乂10"那么回路效率c為P1.PMc-=0.00970.1626PpQpPpMPp2Q2泵的效率取p=0.75,液壓缸效率取m=0.9,(即設(shè)液壓缸白容積效率為1)那么系統(tǒng)效率為pcm=0.75X(0.0097-0.1626)X0.9=0.0065-0.1098由此可見,定量泵系統(tǒng)在低速工作時效率是很低的.6.4液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗算此題中,快進(jìn)、工進(jìn)和快退所占用的時間分別為快進(jìn):t上400103=3