雙頭車床液壓系統(tǒng)設(shè)計1

1、僅供個人參考某廠要設(shè)計制造一臺雙頭車床，加工壓縮機(jī)拖車上一根長軸兩端的軸頸。由于零件較長，擬采用零件固定，刀具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給的加工方式。具加工動作循環(huán)是快進(jìn)(FastFeed廠工進(jìn)(WorkingFeed)一快退(FastReturn)-停止(Stop)。同時要求各個車削頭能單獨調(diào)整。其最大切削力在導(dǎo)軌中心線方向估計為12kN,所要移動的總重量估計為15kN,工作進(jìn)給要求能在0.0201.2m/min范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，快速進(jìn)、退速度一致，為4m/min,試設(shè)計該液壓傳動系統(tǒng)。圖10.1為該機(jī)床的外形示意圖。圖10.1雙頭車床外形示意圖Forpersonaluseonlyinstudyandres

2、earch;notforcommercialuse10.2.1 確定對液壓系統(tǒng)的工作要求DefinetheWorkRequirementoftheHydraulicSystem根據(jù)加工要求，刀具旋轉(zhuǎn)由機(jī)械傳動來實現(xiàn)；主軸頭沿導(dǎo)軌中心線方向的快進(jìn)(FastFeed工進(jìn)(WorkingFeed)快退(FastReturn)一停止(Stop)工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。考慮到車削進(jìn)給系統(tǒng)傳動功率不大，且要求低速穩(wěn)定性好，粗加工時負(fù)載有較大變化，故擬選用調(diào)速閥、變量泵組成的容積節(jié)流調(diào)速方式。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考Forpersonaluseonlyinstudya

3、ndresearch;notforcommercialuse為了自動實現(xiàn)上述工作循環(huán)，并保證零件一定的加工長度（該長度并無過高的精度要求），擬采用行程開關(guān)及電磁換向閥實現(xiàn)順序動作。10.2.2 擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖DrawuptheWorkSchematicCircuitofHydraulicSystem該系統(tǒng)同時驅(qū)動兩個車削頭，且動作循環(huán)完全相同。為了保證快速進(jìn)、退速度相等，并減小液壓泵的流量規(guī)格，擬選用差動連接回路。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse在行程控制中，由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時，采用機(jī)動滑閥。使速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，且

4、工作安全可靠。工進(jìn)終了時。壓下電器行程開關(guān)返回?？焱说浇K點，壓下電器行程開關(guān)，運動停止?？爝M(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)后，因系統(tǒng)壓力升高，遙控順序閥打開，回油經(jīng)背壓閥回油箱，系統(tǒng)不再為差動連接。此處放置背壓閥使工進(jìn)時運動平穩(wěn)，且因系統(tǒng)壓力升高，變量泵自動減少輸出流量。兩個車削頭可分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。要調(diào)整一個時，另一個應(yīng)停止，三位五通閥處中位即可。分別調(diào)節(jié)兩個調(diào)速閥，可得到不同進(jìn)給速度；同時，可使兩車削頭有較高的同步精度。由此擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖10.2所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖10.2雙頭車床液壓系統(tǒng)工作原理圖10.2.3 計算和選擇液壓元件CalculateandSelectHydraulicComp

5、onents液壓缸的計算CalculateHydraulicCylinder(1)工作負(fù)載及慣性負(fù)載計算計算液壓缸的總機(jī)械載荷，根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況，液壓缸受力如圖10.3所示，其在不同階段的總機(jī)械載荷可參照式(10.4)-(10.7)計算。TRT冉圖10.3液壓缸受力圖根據(jù)題意，工作負(fù)載：Fw=12000N油缸所要移動負(fù)載總重量：G=15000n根據(jù)題意選取工進(jìn)時速度的最大變化量：v=0.02m/s,根據(jù)具體情況選取:t=0.2s(其范圍通常在0.01-0.5s),則慣性力(InertialForce)為:不得用于商業(yè)用途僅供個人參考150000.02二1539.810.2(N)(2)密封阻力

6、(TheSealingResistanc部J計算液壓缸的密封阻力通常折算為克服密封阻力所需的等效壓力乘以液壓缸的進(jìn)油腔的有效作用面積。若選取中壓液壓缸，且密封結(jié)構(gòu)為Y型密封，根據(jù)資料推薦，等效壓力取Peq=0.2MPa,液壓缸的進(jìn)油腔的有效作用面積初估值為Ai=80mm,則密封力為：5啟動時：Fs=PeqAi=2父10X0.008=1600(N)PeqAi5運動時:Fs2100.00850%=8002(N)(3)導(dǎo)軌摩擦阻力的計算CalculateFrictionalResistanceofGuideWay若該機(jī)床材料選用鑄鐵對鑄鐵，其結(jié)構(gòu)受力情況如圖10.4,根據(jù)機(jī)床切削原理，一般情況下，巳

7、：兀：巳=1:0.4:0.3,由題意知，F(xiàn)x=Fw=12000N,則由12000Fz=40000.一于切削力所產(chǎn)生的與重力萬向相一致的分力0.3N,選取摩擦系數(shù)f=01,V型導(dǎo)軌的夾角=90一，則導(dǎo)軌的摩擦力為:Ff=(G馬f(G馬，22.:sin21500040000)0.1(1500040000)0.1sin45-=6640N不得用于商業(yè)用途僅供個人參考G+E2G+R2圖10.4導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)受力示意圖(4)回油背壓造成的阻力計算CalculatetheResistanceCausedbyBackPressureinReturnLine回油背壓，一般為0.3-0.5MPa,取回油背壓Pb=0.3

8、MPa,考慮兩邊差動比為2,且已知液壓缸進(jìn)油腔的活塞面積A=80mm,取有桿腔活塞面積A2=40mm,將上述值代入公式得：Fb=PbA2=0.3父106M0.004=1200(N)分析液壓缸各工作階段中受力情況，得知在工進(jìn)階段受力最大，作用在活塞上的總載荷F=Fw+Fa+Fs+Ff+Fb=12000+153+800+6640+1200=20793(N)(5)確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸和工作壓力DefinetheStructureSizeandtheWorkPressureofHydraulicCylinder根據(jù)經(jīng)驗確定系統(tǒng)工作壓力，選取p=3MPa,則工作腔的有效工作面積和活塞直徑分別為：不得用于

9、商業(yè)用途僅供個人參考F_20793p33106=0.00693m2因為液壓缸的差動比為2,所以活塞桿直徑為Dd=0.70.094=0.066m2根據(jù)液壓技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=0.09m=90mmd=0.063m=63mm則液壓缸實際計算工作壓力為4F二D2=3.27106Pa4207932二0.092實際選取的工作壓力為p-3.3106Pa由于左右兩個切削頭工作時需做低速進(jìn)給運動，在確定油缸活塞面積Ai之后，還必須按最低進(jìn)繪速度驗算油缸尺寸。即應(yīng)保證油缸有效工作面積Ai為：A1一照vmin式中：qmin一流量閥最小穩(wěn)定流量，在此取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為50ml/min；vmin一活塞最低

10、進(jìn)繪速度，本題給定為20mm/min；不得用于商業(yè)用途僅供個人參考根據(jù)上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為：22_32A=_d2=0.092=6.3610m244qmn=10乂=2.510，m2vmin2驗算說明活塞面積能滿足最小穩(wěn)定速度要求。油泵的計算CalculatePump(1)確定油泵的實際工作壓力，選擇油泵5對于調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，管路的局部壓力損失一般取(515/10Pa,在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局未定之前，可用局部損失代替總的壓力損失，現(xiàn)選取總的壓力5損失Api=10父10Pa,則液壓泵的實際計算工作壓力Pp-pp=331051010543105(Pa)當(dāng)液壓缸左右兩個切削頭快進(jìn)時

11、，所需的最大流量之和為qmax=2-d2Vmax=20.63240=25(1/min)44按照常規(guī)選取液壓系統(tǒng)的泄露系數(shù)(TheCoefficientoftheLeakage)k|=1.1,則液壓泵的流量為：qp=kmax=1.125=27.5(1/min)根據(jù)求得的液壓泵的流量和壓力，又要求泵變量，選取YBN-40M型葉片泵。(2)確定液壓泵電機(jī)的功率DecidethePowerofElectromotor不得用于商業(yè)用途僅供個人參考因該系統(tǒng)選用變量泵，所以應(yīng)算出空載快速、最大工進(jìn)時所需的功率，按兩者的最大值選取電機(jī)的功率。最大工進(jìn)：此時所需的最大流量為2.2qwmax=DVwmax=0.9

12、12=7.6(l/min)44選取液壓泵的總效率為：=0.8,則工進(jìn)時所需的液壓泵的最大功率為:5-Ppqwmax43107.6fPw=2p=210=1.36(kW)600.8快速空載：此時，液壓缸承受以下載荷Fa慣性力：G*二坐包里二g：t9.810.2密封阻力:%一d221050.0632=155(N)2424導(dǎo)軌摩擦力:FfGGf=f22.:sin一215000150000.10.I22sin45=1800(N)空載條件下的總負(fù)載：Fe=FaFsFf=5101551800=2465(N)選取空載快速條件下的系統(tǒng)壓力損失即3=0.5父106Pa,則空載快速條件下液壓泵的輸出壓力為:4246

13、5二0.0632不得用于商業(yè)用途0.5106=1.29106(Pa)僅供個人參考Ppqp空載快速時液壓泵所需的最大功率為:=0.74(kW)1.2910627.5=10600.8故應(yīng)按最大工進(jìn)時所需功率選取電機(jī)。選擇控制元件SelecttheControlComponents控制元件的規(guī)格應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取。方向閥(DirectionalControlValve):按P=4.3d06Pa,q=12.5l/min選35D-25B(滑閥機(jī)能O型)；單向閥(CheckValve):按P=33父1。6Pa,q=25l/min選I-25B;調(diào)速閥(Sp

14、eedControlValve):按工進(jìn)最大流量q=7.6l/min,工作壓力p-3.3106Pa選Q-10B背壓閥(BackPressureValve)調(diào)至pFW/Pa,流量為q=7.6l/min選B10;順序閥(SequenceValve):調(diào)至大于p=3.3父10Pa,保證快進(jìn)時不打開。q=7.6l/min選X-B10B不得用于商業(yè)用途僅供個人參考行程閥(Camvalve):按p=1.29d06Pa,q=12.5min選22C-25B;油管及其它輔助裝置的選擇SelectOilPipeandOtherAccessories查GB/T2351-93和JB82766,確定鋼管公稱通經(jīng)、外徑、

15、壁厚、連接螺紋及推薦流量。在液壓泵的出口，按流量27.5l/min,查表取管路通徑為*10(mm)；在液壓泵的入口，選擇較粗的管道，選取管徑為何2(mm);其余油管按流量12.51/min,查表取帖(mm)。對于一般低壓系統(tǒng)，油箱白容量一般取泵流量的35倍，本題取4倍，其有效容積：V=4qp=427.5=110(l)在繪制液壓系統(tǒng)裝配管路圖后，可進(jìn)行壓力損失驗算。由于該液壓系統(tǒng)較簡單，該項驗算從略。由于本系統(tǒng)的功率小，又采用限壓式變量泵，效率高，發(fā)熱少，所取油箱容量又較大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗算。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfurdenpers?nlichenfurSt