研發(fā)設(shè)計臥式鉆鏜組合機床液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)

1、啟動推力 加速推力 快進(jìn)推力 工進(jìn)推力反向啟動過程作用力與 F 啟、F加、F 快大小相同，方向相反臥式鉆鏜組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計例題 設(shè)計的臥式鉆鏜組合機床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)要求完成 : 快進(jìn)工進(jìn)快退停止；切削推力25000N，快進(jìn)行程 400mm,工進(jìn)行程 50mm， V 快=6m/min 、 V 工進(jìn)=0.05-0.10m/min, 運動部件重 G=9800N,。靜摩擦系數(shù)： f j =0.2 ，動摩擦系數(shù)： f d=0.1 ， 液壓缸機械 效率： 0.9 ，快速起動時間不大于 0.2s. 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。一、行工況分析，確定液壓缸推力1、工況分析及液壓缸的推力：（1）、工

2、況分析切削推力：F 切 =25000N靜摩擦力：F j = f j G=0.2 9800=1960N動摩擦力：F d= f dG=0.1 9800=980N啟動慣性力：F g=ma=(9800/9.81) ( 6/ ( 0.2 60) =499N2）、液壓缸的推力F 啟= Fj/ = 1960/0.9=2180NF 加=(Fd+Fg)/ =(980+499)/0.9=1640NF 快= F d/ =980/0.9=1090NF 工=(F切+ Fd)/ =(25000+980)/0.9=28900N工況運行圖如下：圖 4-18 ：臥式鉆鏜組合機床液壓缸工況圖二、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定

3、液壓缸流量2、選取工作壓力及背壓力F 工 =28900N在 20000-30000N 之間 ,P 1=3-4MPa 選取,P 1=3.4MPa，為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖 , 設(shè)回油路有背壓閥， 取背壓 P2=0.8MPa。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。3、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程：圖 4-19 ：臥式鉆鏜組合機床液壓缸力的平衡圖 F=P1A1- P 2A2= A 1( P1- P 2 A2/ A 1)4 28900(3.4 0.5 0.8) 106快進(jìn)速度 V快=6m/min，工進(jìn)速度 V工進(jìn)=0.05m/min, 相差很大 , 應(yīng)進(jìn) 行差動換接 , 取 k

4、= A 2/ A 1=0.5, 則： 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。0.11m取液壓缸筒標(biāo)準(zhǔn)值： D=110110=77d=0.7D=0.7取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)值： d=804 、認(rèn)證液壓缸筒壁厚中低壓液壓系統(tǒng) , 由其切削加工性能確定液壓缸筒壁厚， 按薄壁圓筒計算壁厚：額定工作壓力： P n=3.4MPa16MPa試驗壓力為：Py=1.5Pn=1.5 3.4=5.1MPa許用應(yīng)力?。?1000N /mm2 (b /n 取安全系數(shù) n=5)63py D 5.1 106 110 10 3 4 0.0023m 2.32 2 11000 1045、定液壓缸筒的長度 活塞桿工作行程： 450 活塞桿伸出長度不少于 1

5、100 取活塞桿長 2000取液壓缸筒長： L=16006、求最少活塞桿直徑取108 N /m2d4 289001080.019m 1919 比 80 少 4.21 倍, 穩(wěn)定性足夠安全可靠。7、校核活塞桿的穩(wěn)定性1)、求活塞桿的臨界半徑22) 、求活塞桿的臨界負(fù)載 FkL/rk 2000/ 20 100選用 45#鋼，取其柔性系數(shù) 1 85液壓缸的安裝方式采用一端固定 , 一端自由 , 其末端系數(shù) 2 1/4活塞桿細(xì)長比： L rk 100 1 2 85 1 4 42.5取： F k 2 22EJ k L2 45#鋼的彈性模量：取 活塞桿橫截面慣性矩：41 2 110.0242.06 104

6、 2 64199000 N22E 2.06 1011N /m2Jd 4 64活塞桿伸出長度： L=2000該液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性能好 , 可靠性高。( 3)、求活塞桿臨界負(fù)載的安全系數(shù)其安全系數(shù)： nk=199000 28900=6.98、液壓缸各截面積A1 ( /4)D2 ( /4) 112 95.0cm22 2 2A3 ( /4)d2 ( /4) 82 50.3cm222 22 2A2( /4)(D2d2) (/4) (11282)44.7cm29、初定液壓缸流量快進(jìn)： Q1 vA1= 60 0.95 57.0L/ minQ2 vA2 =60 0.45 26.8L/minQp Q1 Q2

7、=57.0 26.8 30.2L / min工進(jìn) Q工 v2 A1 = (0.05 0.10) 9.5 (0.48 0.95)L / min ：10、液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表工況負(fù)載(N)液壓缸計算公式油壓力5P110回油壓力5 P210輸入流量Q(L/min)入功率P(kw)快進(jìn) 差動啟動21804.330P1=(Fi+pA2)/A3加速 恒速164010907.706.62p=530.20.33Q=(A 1-A2) v 快P=p1Q工進(jìn)2890034.280.48-0.950.29-0.54P1=(Fi +p2A2)/A 1Q=v 工 A1P=p1Q 工3快退啟動 加速 恒速

8、21804.880P1=(Fi +p2A1)/A 2164014.285Q=A 2 v 快109013.0626.80.58P=p2Q三、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量1、定位夾緊力設(shè)計計算F夾KF工 （/ f1 f2）K k1k2k3k4 2.4K 1安全系數(shù)K2 加工系數(shù)K 3刀具鈍化系數(shù)K4斷位切削系數(shù)K1 1.5 2K2 1.2K3 1.2 1.3K 4 1.2根據(jù)實用經(jīng)驗，夾緊支撐系數(shù)f1=0.2，f 2=0.7F夾KF工 （/ f1 f2） 2.4 28900 / 0.9 77100N根據(jù)實用經(jīng)驗，推薦夾緊工作壓力 P 夾20105Pa4 7710020 1050.22m取兩個液

9、壓缸筒直徑標(biāo)準(zhǔn)值： D=110設(shè)定活塞桿承受拉力，取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑： d=55Q夾=v夾A 10 0.95 2 19L / min夾夾四、設(shè)計臥式鉆鏜組合機床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖動作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊快進(jìn)工進(jìn)快退工件松夾五、液壓元件設(shè)計計算與選擇1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動功率計算（1）、高壓小流量泵工作壓力 p1 計算 高壓小流量泵工作循環(huán)過程中，最大工作壓力 34.2 105Pa ，采用調(diào) 速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，設(shè)定工進(jìn)最大壓力損失為 p 10 105Pa ，則55p1 34 2 105 10 105 4.42M P a（2）、低壓大流量泵工作壓力

10、 p2 計算 低壓大流量泵的快速進(jìn)退工作表得知快退工作壓力為13.06 105Pa ，高于快進(jìn)工作壓力 6.62 105Pa, 取13.06 105 Pa為快速進(jìn)給工作壓力 , 設(shè)定 快進(jìn)最大壓力損失為 p 5 105 Pa ，則： 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。p2 p p （13.06 5） 105 18.06 105Pa30.2L / min3) 、液壓泵的流量及規(guī)格 由工況表得知快速進(jìn)給流量為Qp 1.2Q 1.2 30.2 36.24L /min工進(jìn)最大流量 0.95L / min ，溢流閥最少穩(wěn)定流量為 3L/min ，即高壓小 流量泵的流量最少要 4L / min ，選 YB-D32-5

11、0/4-10, 額定壓力 p 10MPa ， 轉(zhuǎn)速 n 1000r / min ,選 YB-C36/5. 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。(4)、電動機的驅(qū)動功率 從液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表得知，液壓缸最大 輸出功率為： P p2Q 13.06 105 26.8 10 3 /60 0.58KW快速進(jìn)退最大工作壓力： p (13.06 5) 105 18.06 105Pa ，取電機效率：0.75 ，則電動機的驅(qū)動功率為P電pQ / 18.06 105 41 10 3/(60 0.75) 1.65KW 選Y90L 2型 2.2KW 交流異步電動機。2、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動速度工步輸入

12、流量 L/min輸出流量L/min移動速度 m/min快A1(qp1 qp1) q1q2 q1A2v 10 (qp1 qp2)1A1 A2A1A1 A2進(jìn)= 95(36 5) 77.477.444.736.44108.15= 50.39550.3A2q1 10 0.95工q2 q1v21 0.1q1 0.95A12 A195進(jìn)44.70.950.4595快q1 qp1 qp2q2 q1A1A2v3 q1 / A25 36 41210 41 9.2退44.741 95 8744.73、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件01雙聯(lián)葉片泵36/5 L/minYB-D36/5 1謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。02

13、濾油器41 L/minWU-63 F103油箱246 L/min（容積） 1自制 （300L/min ） 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。04外控順序閥36 L/minX4F-B20D-Y1 1煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。05單向閥36L/minDF-B20H2 1鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。06先導(dǎo)式溢流閥5L/minYF-B6B 1籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。07電液換向閥87L/min34EYOB25H-T 1預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。08單向程行調(diào)速閥1L/min1QCA3-D16 109壓力繼電DP-63 型 210液壓缸（主缸）1滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。11電磁換向閥87L/min23E1B25C 1鐃誅臥瀉噦圣騁

14、貺頂廡。12 P型背壓閥1L/minP-D6B 113電磁閥77.4L/min22E1B25C 1擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。14減壓閥19L/minJF3-C10B 1贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。15單向閥19L/minDF-B10H2 1壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。16電磁換向閥19L/min24EB10H-ZZ 1蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。17單向順序閥19L/minXD2F-B10E-Y1 1買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。18夾緊液壓缸119定位液壓缸120壓力表開關(guān)YK2-6 1（圖上未標(biāo)） 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。序號 元件名稱實際通流量 元件規(guī)格數(shù)量 備 註3、油管尺寸按標(biāo)準(zhǔn)化元件計算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下：d

15、2 Q v =2 77.4 1000 (60 400 ) 20mm取液壓油管內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值 d=20 (外徑 d=25 )4、油箱容積V=6Qp =6 41 246L六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證1、液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、進(jìn)油路壓力損失經(jīng)計算油管內(nèi)徑 d=20，液壓裝置未安裝前，設(shè)置進(jìn)、回油管長度L=2.5m, 選取 L-AN32 號機油 400C的運動粘度3.2cST 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。1）、進(jìn)油路流態(tài)判別v 4Q d24 77.4 10 3/(600.022 ) 4.1.m / svdRe77.4 103 2260 /22 3.21027 2000為層

16、流2）、進(jìn)油路沿程阻力損失p進(jìn) dLv2 75L v22 Re d 2275 2.5 880 4.121027 0.02 250.68 1053）、進(jìn)油路局部阻力損失p局 p沿 1000 0.68 0.10 0.068 105p閥 p7（ Q1 ）2p行（）2 Q額Q額4）、進(jìn)油路液壓閥阻力損失2 105 (77.4)2 2 105 (77.4) 2.40 105100 1005）、進(jìn)油路總阻力損失p進(jìn) p沿p局p閥 (0.68 0.067 2.40) 105 3.15 105 PaB、回油路壓力損失1）、回油路流態(tài)判別v 4Q d2 4 36.4 10 3/(600.022) 1.93m/s

17、RevdQd 2d336.4 1032260/22 3.2483 2000為層流2）、回油路沿程阻力損失p進(jìn) d75L v2Re d 2275 2.5 880 1.932483 0.02 20.32 1053）、回油路局部阻力損失p局 p沿 1000 0.32 0.10 0.032 1054）、回油路液壓閥阻力損失Q 2 5 36.4 2 5p閥 p11( 1 )2 2 105 (36.4)2 0.26 105 Q額1005）、回油路總阻力損失p回 p沿 p局 p閥 （0.32 0.032 0.26） 105 061 105PaC、系統(tǒng)快進(jìn)總壓力損失A244.7pp進(jìn)p回 2 3.15 105

18、 0.61 105 44.7 3.44 105PaA195.0D、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力p大pp （13.06 3.44）10516.50105Pa（13.06 5.0）10518.06105Pa系統(tǒng)快進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。（2）、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵壓力損失工進(jìn)流量 Q工max0.95L / min ，其沿程、局部壓力損失可略去不計，只 有調(diào)速閥、背壓閥的壓力損失納入計算如下：A 5 5 44.7 5p工 p調(diào) p背 2 5 105 8 1058.76 105 PaA195.0B、系統(tǒng)工進(jìn)高壓小流量液壓泵工作壓力P小P1 p (34.2 8.76) 105 43.

19、0 105Pa 44.2 105Pa 系統(tǒng)工進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。(3) 、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機功率P電pQ/ 16.50 105 41 10 3 /(60 0.75) 1.5KW 1.65KW選Y90L 2型 2.2KW 交流異步電動機，系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定。2、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核(1)、系統(tǒng)效率1) 、快進(jìn)、工進(jìn)、快退時間由 設(shè)計依據(jù)，主液壓缸快進(jìn)行程 40cm,工進(jìn)行程 5cm，則快進(jìn)時間： t1 L快 / v快進(jìn) 40 60 / 815 2.94s工進(jìn)時間： t2 L工 /v工 5 60/10 30.00s快退時間： t3 (L快 L工)/v快退 (40 5) 60 / 920 2.93s2) 、快進(jìn)、工進(jìn)、快退所占的時間效率快進(jìn)時間效率： t1/(t1 t2 t3) 2.94 /(2.94 30.00 2.93) 8.19% 工進(jìn)時間效率： t2 /(t1 t2 t3) 30.00