液壓支架設(shè)計

立式組合機床液壓系統(tǒng)設(shè)計-0-立式組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC1引言 12立式組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計 22.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 22.1.1液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要求 22.1.2工作環(huán)境和工作條件 22.2液壓系統(tǒng)工況分析，確定主要參數(shù) 22.2.1分析液壓系統(tǒng)工況 22.2.2工況分析 32.2.3確定液壓缸的主要參數(shù) 42.2.4計算液壓缸的輸入功率 52.3液壓傳動系統(tǒng)原理圖的擬定 52.3.1確定液壓傳動系統(tǒng)的類型 62.3.2液壓回路的選擇 62.3.3擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖 72.4液壓元件的選擇 82.4.1確定液壓油泵 82.4.2輔件元件的選擇 92.4.3管件及油箱尺寸 102.5液壓系統(tǒng)性能驗算 112.5.1系統(tǒng)壓力損失的驗算 112.5.5系統(tǒng)發(fā)熱功率Ph 122.5.6散熱面積 122.6注意事項 132.6.1系統(tǒng)安裝前注意事項 132.6.2系統(tǒng)安裝時注意事項 133結(jié)論 14致謝 15參考文獻 16PAGEPAGE151引言液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術(shù)，液壓傳動系統(tǒng)由液壓泵、閥、執(zhí)行器及輔助件等液壓元件組成。液壓傳動原理是把液壓泵或原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽缓笸ㄟ^控制、調(diào)節(jié)閥和液壓執(zhí)行器，把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，以驅(qū)動工作機構(gòu)完成所需求的各種動作。液壓傳動技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，其發(fā)展速度僅次于電子技術(shù)，特別是近年來液壓與微電子、計算機技術(shù)相結(jié)合，使液壓技術(shù)的發(fā)展進入了一個新的階段。從70年代開始，電子學(xué)和計算機進入了液壓技術(shù)領(lǐng)域，并獲得了重大的效益。例如在產(chǎn)品設(shè)計、制造和測試方面，通過利用計算機輔助設(shè)計進行液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計計算、性能仿真、自動繪圖以及數(shù)據(jù)的采取和處理，可提高液壓產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本并大大提高交貨周期?？傊?，液壓技術(shù)在與微電子技術(shù)緊密結(jié)合后，在微計算機或微處理器的控制下，可以進一步拓寬它的應(yīng)用領(lǐng)域，使得液壓傳動技術(shù)發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，使它在國民經(jīng)濟的各方面都得到了應(yīng)用。本文研究內(nèi)容是立式組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計，該文的設(shè)計過程基本上體現(xiàn)了一個典型的液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計思路。液壓傳動在金屬切削機床行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。如磨床、車床、銑床、鉆床以及組合機床等的進給裝置多采用液壓傳動，它可以在較大范圍內(nèi)進行無級調(diào)速，有良好的換向性能，并易實現(xiàn)自動工作循環(huán)。組合機床是由具有一定功能的通用部件（動力箱、滑臺、支承件、運輸部件等）和專用部件（夾具、多軸箱）組成的高效率專用機床。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大進展；在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就，采用液壓傳動的程度現(xiàn)已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。隨著機械制造行業(yè)在國民經(jīng)濟中地位的提高，液壓技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，對其性能也提出了更高的要求，決定了它在技術(shù)方面的革新已迫在眉睫。2立式組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求本組合機床用于鉆、擴、鉸等孔的加工。動力滑臺為立式布置，動力滑臺擬采用液壓驅(qū)動；工件采用機械方式夾緊。課題所設(shè)計的液壓系統(tǒng)是立式組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng),主要是完成系統(tǒng)原理圖和該系統(tǒng)主要零件的結(jié)構(gòu)及有關(guān)設(shè)計計算。液壓泵及疊加式液壓元件的選用，液壓缸采用雙作用液壓缸，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件安裝在機床的床身上，與液壓供油裝置分開布置，避免兩者之間形成振動干涉。2.1.1液壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)要求動力滑臺工作臺工作循環(huán)為：快進——工進——快退——停止；液壓執(zhí)行元件為液壓缸，其運動速度大小為：快進退速度：5m/min；工作速度：45mm/min；加減速時間：0.05s；軸向切削負(fù)載為30000N；運動部件重量為31000N；平導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)為0.2；動摩擦系數(shù)為0.1；快進行程：110mm；工進行程：60mm；2.1.2工作環(huán)境和工作條件組合機床的液壓系統(tǒng)應(yīng)使其工作時運行平穩(wěn)、可靠，滿足工況要求，保證組合機床的可靠性和性能要求。本課題所設(shè)計的組合機床在普通車間使用，工作環(huán)境要求不高，對環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況沒有特殊的要求，液壓系統(tǒng)的安裝必須穩(wěn)定，避免對機床產(chǎn)生直接的沖擊振動，影響機床加工精度及壽命。本課題設(shè)計的液壓系統(tǒng)對重量、外形尺寸、經(jīng)濟性沒有特殊的要求，但必須符合一般的普遍設(shè)計原則：重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用維護方便。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求選擇疊加閥系列液壓元件。2.2液壓系統(tǒng)工況分析，確定主要參數(shù)在明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求后，針對設(shè)計系統(tǒng)在性能和動作方面的特性，確定設(shè)計系統(tǒng)的工作壓力，以及計算液壓缸的最大行程，工作速度，回程速度等等一些具體的系統(tǒng)主參數(shù)2.2.1分析液壓系統(tǒng)工況繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖2.2.2工況分析工況分析是確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的基本依據(jù)，包括液壓執(zhí)行元件的動力分析和運動分析。工作負(fù)載：=30000N；靜摩擦力：=31000×0.2=6200N動摩擦力：=31000×0.1=3100N慣性負(fù)載：Fm===5146N式中：Fm慣性力；G滑臺自重；g重力加速度，取10快進速度；快進時間。啟動加速階段：取液壓系統(tǒng)的機械效率=0.9F=（Ff+Fm）=（fs*G+）=（0.2×31000+）×=12606.6N快進或快退階段：F==（0.1×31000）×=3444.4N工進階段：F=（Ff+Fw）=（3100+30000）×=36777.7N表1液壓缸在個階段速度和負(fù)載值工作階段速度負(fù)載工作階段速度負(fù)載啟動加速12606.6工進36777.7快進、快退0.0833444.42.2.3確定液壓缸的主要參數(shù)1）初選液壓缸的工作壓力有負(fù)載值大小查表9-3，參考同類型組合機床，取液壓缸工作壓力為4Mpa。2）計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)最大負(fù)載為工進階段負(fù)載F=36777.7N，求得：活塞腔工作時D=式中F液壓缸的最大工作負(fù)載（N）。作用在活塞上的有效壓力（Pa），即D==0.108m根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列將所計算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，查表取D=110㎜。為了實現(xiàn)快進速度與快退素的相等，采用差動連接，則d=0.7D,所以d=0.7×110=77㎜由公式，圓整成標(biāo)準(zhǔn)系列活塞桿直徑，取d=70㎜。由D=110mm，d=70mm算出液壓缸無干腔有效作用面積==94.985cm,有桿腔有效作用面積為cm3)確定活塞桿的最大行程本設(shè)計課題給定了活塞桿最大行程為100+50=150mm。4)計算液壓缸的工作壓力、流量和功率查表9-5，本系統(tǒng)的被壓估計值可在0.5～0.8Mpa范圍內(nèi)選取，顧暫定：工進時，；快速運動時，。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力為差動快進階段：工作進給階段：快速退回階段：計算液壓缸的輸入流量因快進、快退速度，工進速度，則液壓缸各階段的輸入流量需為：快進階段工進階段快退階段 2.2.4計算液壓缸的輸入功率快進階段工進階段快退階段表2液壓缸在各工作階段的壓力、流量和功率工作階段工作壓力輸入流量輸入功率快速前進1.6221.120.57工作進給3.870.420.28快速退回1.5526.160.682.3液壓傳動系統(tǒng)原理圖的擬定液壓傳動系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)所提出的各項要求，它包括三項內(nèi)容：確定液壓傳動系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。2.3.1確定液壓傳動系統(tǒng)的類型液壓傳動系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般的設(shè)計，凡具備較大空間可以存放油箱且不另設(shè)置散熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸送給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和贓物易進入回路；凡容許采用輔助泵進行補油并通過換油來達到冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點是雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡單，用油不多而且動作迅速，但閉式回路也有其缺點，就是回路的散熱條件較差，并且所用的雙向液壓泵比較復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補、排油裝置，成本較高，故應(yīng)用還不普遍。本課題設(shè)計的液壓傳動系統(tǒng)類型采用開式液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。2.3.2液壓回路的選擇液壓機械的液壓系統(tǒng)雖然越來越復(fù)雜，但是一個復(fù)雜的液壓系統(tǒng)往往是由一些基本回路組成的。液壓基本回路就是由有關(guān)液壓元件組成，能夠完成某一特定功能的基本回路。在本設(shè)計中選擇五種回路，分別為調(diào)壓回路、調(diào)速回路、平衡回路、換向回路和卸荷回路。1)調(diào)壓回路調(diào)壓回路的功用在于調(diào)定或限制液壓源的最高工作壓力，也就是說能夠控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機構(gòu)在運動過程中的各個階段具有不同的工作壓力。調(diào)壓控制回路包括連續(xù)調(diào)壓回路、多級調(diào)壓回路、恒壓控制回路等。液壓源工作壓力級的多少，壓力在調(diào)節(jié)、控制或切換方式上的差異，是這種回路出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)方案的原因，也是對它進行評比、選擇時要考慮的因素。該設(shè)計選擇溢流閥單級調(diào)壓回路，溢流閥開啟壓力可通過調(diào)壓彈簧調(diào)定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值。系統(tǒng)的實際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時，溢流閥處無溢流流量，此時溢流閥起安全閥作用。2)調(diào)速回路調(diào)速閥調(diào)速回路由調(diào)速閥、溢流閥、液壓泵和執(zhí)行元件等組成。它通過改變調(diào)速閥的通流面積來控制和調(diào)節(jié)進入或流出執(zhí)行元件的流量，從而達到調(diào)速的目的。這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、使用維護方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點。用流量控制閥實現(xiàn)速度控制的回路有三種基本方式，節(jié)流調(diào)速回路分為進口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、旁通節(jié)流調(diào)速回路等。本設(shè)計選用單向進油節(jié)流調(diào)速回路。用溢流閥和串聯(lián)在執(zhí)行元件進油路上的調(diào)速閥調(diào)節(jié)流入執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度。3)換向回路往復(fù)直線運動換向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機運動部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地變換運動方向。簡單的換向回路只須采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥。4)卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動電機不須頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運轉(zhuǎn)，以減少功率損失，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵和電機的使用壽命。2.3.3擬定液壓傳動系統(tǒng)原理圖一個液壓傳動系統(tǒng)都是由許多的回路組合而成，所以將上面的幾個液壓回路組合在一起.并對液壓系統(tǒng)傳動原理圖進行必要的修改和整理，擬定出完整的符合要求的液壓系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)原理圖1電磁鐵與行程閥動作表動作1YA2YA行程閥快進+--工進+-+快退-++停止2.4液壓元件的選擇2.4.1確定液壓油泵由前面可知，液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.89MPa，本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速，選取進油管道壓力損失為0.6MPa。由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大0.5MPa，故泵的最高壓力為Pp1=（3.87+0.6+0.5）MPa=4.97MPa這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流閥的調(diào)整工作壓力。液壓泵的額定工作壓力Pr為Pr=1.25Pp1=1.25×4.97MPa=6.21MPa大流量泵只在快速時向液壓缸輸油，由壓力圖可知，液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，這時壓力油不通過調(diào)速閥，進油路比較簡單，但流經(jīng)管道和閥的油流量較大。取進油路壓力損失為0.5MPa，故快退時泵的工作壓力為Pp2=（1.55+0.5）MPa=2.01MPa這是大流量泵的最高工作壓力，此值是液控順序閥7和8調(diào)整的參考數(shù)據(jù)。2)確定液壓泵的流量快進、快退時泵的流量為≥k=1.1工進時泵的流量為≥k=1.1式中：k―――系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取k=1.1~1.3;考慮節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，尚需加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量，一般取，所以小流量泵的流量為查樣本，選用小泵排量為的YB1型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速n=960，則大泵的額定流量為因此，大流量泵的流量為選用排量YB1雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速則大泵的額定流量為大于于，可以滿足要求。故本系統(tǒng)選擇一臺型雙聯(lián)葉片泵3)選擇電動機由表2可知，快退階段的功率最大，故按快退階段估算電動機功率，若取快退時進油路的壓力損失，液壓泵的總效率為，則電動機的功率為查電動機數(shù)據(jù)表可知，，選用型異步電機，,2.4.2輔件元件的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過閥類元件和輔助元件的實際流量，結(jié)合本課題設(shè)計要求，選出液壓元件的具體型號和規(guī)格，表3液壓元件及型號序號元件名稱通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降?Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵35YB1-35/65.18/30.24*16—2三位五通電液換向閥7035DY—100BY1006.30.33行程閥62.322C—100BH1006.30.34調(diào)速閥<1Q—6B66.3—5單向閥70I—100B1006.30.26單向閥29.3I—100B1006.30.27液控順序閥28.1XY—63B636.30.38背壓閥<1B—10B106.3—9溢流閥5.1Y—10B106.3—10單向閥27.9I—100B1006.30.211濾油器36.6XU—80×200806.30.0212壓力表開關(guān)—K—6B———13單向閥70I—100B1006.30.214壓力繼電器—PF—B8L—14—2.4.3管件及油箱尺寸 1)確定油管的內(nèi)徑油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過小，以免是管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大或產(chǎn)生振動和噪音，影響正常工作。在強度保證的情況下，管壁可盡量選的薄些。薄璧易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數(shù)目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問題。液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設(shè)計及管道的安裝應(yīng)具體考慮。管道的內(nèi)徑d=式中：Q通過管道的流量；m3/sV管內(nèi)允許流速；m/s允許流速的推薦值液體流經(jīng)的管道推薦速度m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般常取1m/s液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短，粘性小，取最大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6所以：液壓泵吸油管道：d1=液壓系統(tǒng)壓油管道：d2=液壓系統(tǒng)回油管道：d3=圓整得：2)油箱的尺寸液壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱流量的5～7倍圓整得：V=180L2.5液壓系統(tǒng)性能驗算2.5.1系統(tǒng)壓力損失的驗算由于本液壓系統(tǒng)比較簡單，壓力損失驗算可以從略2.5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算本機床的工作時間主要是工進工況，為簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱，故按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。2.5.3液壓泵的輸入功率工進時小流量泵的壓力:工進時小流量泵流量:小流量泵的功率為:式中ηp——液壓泵的總效率。工進時大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失△P=1.5×105Pa，即大流量泵的工作壓力，流量大流量泵的功率為故雙聯(lián)泵的合計輸出功率為2.5.4有效功率工進時，液壓缸的負(fù)載F=36777.7N，取工進速度輸出功率為2.5.5系統(tǒng)發(fā)熱功率系統(tǒng)總的發(fā)熱功率為2.5.6散熱面積油箱容積V=180L，油箱近似散熱面積A為2.5.6油液溫升△t假定采用風(fēng)冷，取油箱的傳熱系數(shù),可得油液溫升為:設(shè)夏天的室溫為30℃，則油溫為，沒有超過最高允許油溫（50～65℃）。2.6注意事項2.6.1系統(tǒng)安裝前注意事項1）便于馬達或電動機執(zhí)行工作。2）安裝場所宜在灰塵少，通風(fēng)條件好，受其他機器工作影響小的地方。3）對系統(tǒng)外部的各個零部件、油箱、油管和過濾器等安置于最佳散熱位置。4）過濾器、蓄能器等需經(jīng)常維護、檢修的元件，需安裝在易于維修的位置。2.6.2系統(tǒng)安裝時注意事項1)清潔度a.軟管、油管、接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝之前要清洗。b.盡量避免油變質(zhì)，也就是說，過濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的密封。2)配管a.配管時需注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔一般為2m。b.橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不容許與其它機械及管道接觸，否則會在短時間內(nèi)損壞。c.管子或軟管損壞的要立即更換，硬管選用無縫鋼管。d.鋼管與金屬管接頭在安裝前必須絕對清潔、不得有污垢、銹皮、焊渣和切屑等?？梢杂娩摻z刷、洗管器清理或酸洗。酸洗前的管子要進行脫脂處理，酸洗之后要徹底漂洗。e.如果導(dǎo)管要存放一段時間，應(yīng)該堵住管口以防止異物進入。但不得用破布或其他東西堵住管口。3)加油a.油桶要臥式存放，并盡可能在室內(nèi)或棚內(nèi)存放。b.只準(zhǔn)用清潔的容器、軟管等從油桶向油箱輸送油液。4)沖洗a.沖洗之前應(yīng)取下精密的系統(tǒng)元件，而在其位置上安裝短接件或空心件。b.沖洗流量應(yīng)為系統(tǒng)預(yù)期流量的2～2.5倍。c.不能用系統(tǒng)泵作為沖洗泵，同時沖洗油箱以避免污染物滯留在系統(tǒng)油箱中。d.用盡可能大的流速進行沖洗，以便清除管接頭處的污染物，沖洗壓力一般為1～3Mpa。清洗結(jié)束后要清除管道和油箱壁上附著的清洗液。e.在系統(tǒng)進行清洗時，在排油回路中設(shè)置過濾器，以檢測清洗的效果，直至基本上不再有污染物排出時，清洗結(jié)束。f.清洗油應(yīng)采用與工作液體相同性質(zhì)的油液，加入加強溶解力及防腐蝕等的添加劑。3結(jié)論液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技