液壓傳動(dòng)液壓專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

**1.液壓系統(tǒng)用途(包括工作環(huán)境和工作條件)及主要參數(shù)：導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)0.1，快進(jìn)/退速度5m/min，工進(jìn)速度s液壓缸機(jī)械效率0.9。2.執(zhí)行元件類型：液壓油缸3.液壓系統(tǒng)名稱：鉆鏜兩用臥式組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)。設(shè)計(jì)內(nèi)容1.擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；2.選擇系統(tǒng)所選用的液壓元件及輔件；3.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字**年月日簽發(fā)**1序言 -1-2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù) -2-3工況分析 -3-3.1確定執(zhí)行元件 -3-3.2分析系統(tǒng)工況 -3-3.3負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 -5-3.4確定系統(tǒng)主要參數(shù) -6-3.4.1初選液壓缸工作壓力 -6-3.4.2確定液壓缸主要尺寸 -6-3.4.3計(jì)算最大流量需求 -8- -10- -13-**液壓元件的選擇 -15- 3.7.1回路壓力損失驗(yàn)算 -23- **1序言作為一種高效率的專用銑床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，其中包括組合機(jī)床動(dòng)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具而組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時(shí)加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈活、操作方便、調(diào)速無級(jí)連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。液壓系統(tǒng)在組合機(jī)床上主要是用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)作循環(huán)通常包括：原位停止快進(jìn)I工進(jìn)II工進(jìn)死擋鐵停留快退**圖1組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán)2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)工作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn)快退停止；系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦表1設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)數(shù)值切削阻力(N)滑臺(tái)自重(N)22000快進(jìn)、快退速度(m/min)5工進(jìn)速度(mm/min)F=15000NW**最大行程(最大行程(mm)350工進(jìn)行程(mm)200啟動(dòng)換向時(shí)間(s)0.1液壓缸機(jī)械效率0.93工況分析3.1確定執(zhí)行元件金屬切削機(jī)床的工作特點(diǎn)要求液壓系統(tǒng)完成的主要是直線運(yùn)動(dòng)，因3.2分析系統(tǒng)工況在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時(shí)，本設(shè)計(jì)實(shí)例只考慮組合機(jī)床動(dòng)力滑 (1)工作負(fù)載FW工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即** (2)慣性負(fù)載度可通過工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動(dòng)換向時(shí)間mt9.8600.1 (3)阻力負(fù)載阻力負(fù)載主要是工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦fsfsfd根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)表2液壓缸在各工作階段的負(fù)載(單位：N)負(fù)負(fù)載組成fsF=F+FfdmFfdF=F+Ffdtfs液壓缸推力F'=F/nm4889N4523N2444N19111N4889N工況起動(dòng)加速快進(jìn)工進(jìn)反向起動(dòng)負(fù)載值F4400N4071N2200NN4400N2**FF=F+Ffdmfd4071N2200N4523N2444N加速快退注：此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響。3.3負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2中計(jì)算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖2組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度D=D=5m/min、快進(jìn)行程3123Dmm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)1**圖3組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖3.4確定系統(tǒng)主要參數(shù)3.4.1初選液壓缸工作壓力3.4.2確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A是有**桿腔工作面積A兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=2工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)Pa快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接(即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接)，但連接管路中不可避免地存在著壓降p，且有桿腔的壓力必a2F/ApApAp(A/2)p，m1112式中：F——負(fù)載力A有效作用面積A有效作用面積可計(jì)算為A(F)/(pp2D(4A)(40.0091106)107.6mm1GB/T2348—1993對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的**此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為：123.4.3計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流q快進(jìn)=(A1-A2)×v1=25.1L/min工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為min根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工表3各工況下的主要參數(shù)值輸入功率輸入功率計(jì)算公式P/Kw推力工況F’/N力1**PP=錯(cuò)誤!未找到引q=(A1-A2)v1qA2v3動(dòng)快加速退————————8891889523————————00快進(jìn)1**圖4液壓系統(tǒng)工況圖3.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡3.5.1速度控制回路的選擇中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口續(xù)采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。3.5.2換向和速度換接回路的選擇**力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖5所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器a.換向回路b.速度換接回路圖5換向和速度切換回路的選擇3.5.3油源的選擇和能耗控制**向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完。在圖4工況圖的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸在快進(jìn)和快退行程中要求油源以低壓大流量供油，工進(jìn)行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比q/q=25.1/0.95必26.4，而快進(jìn)和快退所maxmin需的時(shí)間t與工進(jìn)所需的時(shí)間t2分別為：33222上述數(shù)據(jù)表明，在一個(gè)工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時(shí)間都處于高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時(shí)間工作在低壓大流量供油狀態(tài)。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會(huì)長時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量缸循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為如果采用一個(gè)大流量定量泵和一個(gè)小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方此時(shí)液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為**除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，圖6雙泵供油油源3.5.4壓力控制回路的選擇用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在點(diǎn)。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的**考慮到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔(通孔與不通孔)加工，對(duì)位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器6。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)，圖7液壓系統(tǒng)原理圖**3.6液壓元件的選擇本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元3.6.1確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格 (1)計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 p=p+p+p=(2.39+0.8+0.5)MPa=3.69MPap1max損繼電器p=(p+p)=(2.28+0.5)MPa=2.78MPap21損 (2)計(jì)算總流量表3表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最**按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為：p閥的最小穩(wěn)定溢流量3L/min，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為3.95據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值，上網(wǎng)或查閱有關(guān)樣本，例如YUKEN日本油研液壓泵樣本，確定PV2R型雙聯(lián)葉片泵能夠滿足上述設(shè)計(jì)要求，因此選取PV2R126/33型雙聯(lián)葉片泵，其vpvpqp小=69400.9/1000=5.076L/min大泵的輸出流量為qp大=33*940*0.9/1000=27.918L/min雙泵供油的實(shí)際輸出流量為p表4液壓泵參數(shù)格額定壓力MPa最高工作壓力為21型號(hào)PV2R12—6/33元件名稱雙聯(lián)葉片泵估計(jì)流量—額定流量(5.1+27.9)**pp3.6.2閥類元件和輔助元件的選擇述流量及壓力計(jì)算結(jié)果，對(duì)圖7初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速圖7中溢流閥2、背壓閥9和順序閥10的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力，因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流**壓閥9的作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時(shí)在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。最后本設(shè)計(jì)所選表5閥類元件的選擇序號(hào)元件名稱1三位五通電磁閥2行程閥3調(diào)速閥4單向閥5單向閥86背壓閥97溢流閥8單向閥119單向閥310單向閥411順序閥估計(jì)流量/8249.5/61.5/8216.5/20.50.475/0.64.13/5/8227.92/34.75.1/5.128.4/35.2額定流量16格額定壓力MPa型號(hào)35D-100B22C-63BHQ-6BI-100BI-25BY-10BI-100BI-63BI-10BXY-63B**按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過濾器的流量為泵流量的2.5倍。由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)油液的過濾精度要求不高，故有過濾器泵入表6通用型WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器參數(shù)公稱流公稱流量100100M422153082—通徑型號(hào)WU—過濾精度mM(d)尺寸過濾器p過濾器pF表7液壓空氣濾清器AABabc四只螺釘均布mmmmmmmmmm參數(shù)過濾注油空氣流油過濾量面積注油流量油過濾精度m空氣過濾精度**105120100507型號(hào)EF-3222790649注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.6.3油管的選擇壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不表8液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度快退快退1p2211=快進(jìn)q=(Aq)/(AA)p12=2211=流量、速度輸入流量排出流量21121工進(jìn)=**12==運(yùn)動(dòng)速度v3=1Av2=1A21=表8中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：=2=22.24mm，取標(biāo)準(zhǔn)值20管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿3.6.4油箱的設(shè)計(jì)獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938—1999標(biāo)準(zhǔn)估算，取**ppl=1107mm，寬w=738mm，高為h1=369mm。11對(duì)于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱1高1為為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用，油箱中應(yīng)采用隔據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為：V30.253h==mm=229mm隔板的厚度與箱壁厚度相同，取為3mm。**回油管尺寸，可按照各順序閥或液壓