液壓課程設(shè)計說明書1

1、1設(shè)計要求及工況分析11.1設(shè)計要求12. 2負載與運動分析12主要參數(shù)的確定22. 1初選液壓缸的工作壓力22.2計算液壓缸主要尺寸23液壓系統(tǒng)圖的擬定53.1選擇基本回路54液壓元件的計算與選擇74.1動力元件的選擇74.2確定控制元件和輔助元件84.3確定油管94.4確定油箱95回路壓力損失驗算95.1熱溫升驗算106設(shè)計心得錯誤!未定義書簽。7參考文獻錯誤!未定義書簽。1設(shè)計要求及工況分析1.1設(shè)計要求一臥式鉆鋰組合機床動力頭要完成快進一工進f快退一原位停止的工作循 環(huán)，最大軸向切削力為F=30000N,動力頭自重Fg=19600N,工作進給要求能 在0.020.12m/min范圉內(nèi)無

2、級調(diào)速，快進、快退速度為6m/min,工進行程為 200mm,快進行程為200mm,導(dǎo)軌型設(shè)計該液壓系統(tǒng)。2.2負載與運動分析假定主軸轉(zhuǎn)速 n=360r/min, s=0.147mm/r(1) 工作負載巧=30000 N(2) 慣性負載耳=(9)x(竺)=瓣一-一 = 999(1-1)g Ar60x0.2(3) 摩擦負載 因為釆用的動力滑臺是平導(dǎo)軌，因此作用在其上的正壓力N=G=19600Nc靜摩擦阻力F/s =/v/V= 0.2x19600 = 3920 N(1-2)動摩擦阻力Ffd = = 0.1x19600 =1960 N(1-3)取液壓缸的機械效率7. =0.90,得出的液壓缸在各個工

3、作階段的負載值如下 表M所示。表M 液壓缸在各個階段的負載值工況負載組成負載推力%啟動r39204356加速F = FmFm29593288快進F譏19602178工進3196035511快退Ff19602178根據(jù)液壓缸上述各階段的負載可繪制負載循環(huán)圖F-lo速度圖按已知數(shù)值Vj = v3=6m/min,快進行程長度為厶=200mm，工進行程長度為厶=200曲，快退行程長度/3 =/1+/2 =400；7和工進速度冬等繪圖，其中冬由主軸轉(zhuǎn)速及每轉(zhuǎn) 進給量求出。BJ：d-4)v2 = ns a 53 nun / ninF/N35511435621782002178- 4356(b)速度圖(a)

4、負載圖圖1組合機床液壓缸的負載圖和速度圖2主要參數(shù)的確定2.1初選液壓缸的工作壓力所設(shè)訃的動力頭在工進時的負載最大，在其他工況負載都不太高，山課本表9-2和9-3初選液壓缸工作壓力“嚴4M2.2計算液壓缸主要尺寸鑒于動力頭要求快進、快退速度相等，液壓缸可選單杠式的并在快進時作差 動連接。此時液壓缸無桿腔工作面積兒應(yīng)為有桿腔生的兩倍，即活塞桿外徑d 與液壓缸內(nèi)徑D有d=O.7O7D的關(guān)系。在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須有背壓幾，以防被鉆通時滑臺突然前 沖?？扇?72=O.8M/J?？爝M時液壓缸雖然作差動連接，但是山于油管中有壓降3存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時可取約為0.5M用估算。

5、山工進時的推力計算液壓缸的面積= A1/?,-A2/?2=A1/?1-(2-1)所以兒=一/”)= 35511 /(4-) = 0.0099 m2 = 99cm2 幾2(2-2)(2-3)D = J4A / 7i = 11.23cm d = 0.707D = 7.94min輸入功 率 P/kw計算式快進(差 動)啟動4356必二01. 312片二(F+ A2 A/?)/(a-a2)q二(A A2) V)P 二Rq加速3288巴二片+切(3二0. 5Mpa)1.099恒速21780. 87930. 160. 44工進355110.87. 5060. 5010.063片二(F+A a2) “q二兒

6、 v2P二片q快退啟動4356必二00. 973片二(F+P, A】)/A,q二 A2 v3P二片q加速32880.51.80恒速21771.5526. 860. 693液壓系統(tǒng)圖的擬定3.1選擇基本回路(1) 選擇調(diào)速回路由功率曲線得知，這臺機床液壓系統(tǒng)的功率小，動力頭運動速度低，工作負 載變化小，可釆用進口節(jié)流的調(diào)速形式。山于要求不高，考慮經(jīng)濟性，使用節(jié)流 閥來進行進口節(jié)流調(diào)速。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中液壓油的循環(huán)必須是開式的。 從丄況圖系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流 量的液壓油。最大流量和最小流量之比約為60,而快進、快退所需的時間和工 進

7、所需時間匚分別為人二(/片)+ (/3 / V3) = (60x200) / (6x1000) + (60x400) / (6x1000) =6s(3-1)(3-2)G=/./v. = (60x200)/53二226. 4s 即t2/t. =38o因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)約能量的角度來看，采用單個定量泵作為 油源是不合適的，應(yīng)選用雙聯(lián)式定量葉片泵。(2) 選擇快速運動和換向回路系統(tǒng)在節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式，都必須有單獨的油路直接 通向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動?？紤]快進速度與快退速度相等，因此在本系 統(tǒng)中采用了單桿液圧缸作差動連接，來實現(xiàn)液壓缸的快進快退換向回路。在油路 設(shè)計一個行

8、程閥來控制快進與工進的轉(zhuǎn)換。(3) 選擇速度換接回路曲工況圖得當(dāng)動力頭從快進轉(zhuǎn)向工進時輸入的液壓缸的流量由30. 16L/min 降到0. 504L/min,動力頭速度變化很大，應(yīng)該選用行程閥來控制速度的換接， 以減少液壓沖擊。當(dāng)動力頭由工進轉(zhuǎn)向快退時，回路中通過的流量大，為了保證 換向平穩(wěn)，可采用電液換向閥式換接回路。(4) 選擇調(diào)壓回路和卸荷回路系統(tǒng)的壓力變化山工況圖可知變化與流量變化相反，系統(tǒng)調(diào)壓主要由高壓小 流量泵來調(diào)節(jié)供應(yīng)，流量變化山另一個低壓大流量泵來調(diào)節(jié)。兩個泵互相作用一 起調(diào)節(jié)油路的壓力和流量供應(yīng)。為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力在短時間內(nèi)急劇上升，在泵的出 口設(shè)計一個溢

9、流閥與泵并聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)壓力急劇上升，為了不讓系統(tǒng)元件遭到破壞, 也為了避免高壓油從管道接口處爆出，溢流閥就會自動為系統(tǒng)卸荷，通向油箱， 保護設(shè)備。(5) 順序動作通過以上的各個回路的設(shè)計以及組裝，L1的就是能夠通過系統(tǒng)的開關(guān)得以 能實現(xiàn)動力頭的循環(huán)動作，并符合要求。動力頭的順序動作通過開關(guān)的通斷來實 現(xiàn)的，具體通斷情況細節(jié)如下表：表31電磁鐵和行程閥的動作順序快進工進快退原位停止1YA+2YA+3YA+注：表示電磁鐵失電，“ + ”表示電磁鐵得電。4液壓元件的計算與選擇液壓元件的汁算主要是計算各個元件在工作中承受的壓力和流量。根據(jù)訃算 得結(jié)果來選擇元件的規(guī)格、型號，此外還要計算原動機的功率和油箱

10、的容量，盡 量選用標準元件，比較具有經(jīng)濟性。4.1動力元件的選擇液壓缸整個工作循環(huán)中的最高工作壓力為7. 506Mpa,如果進油路上的壓力損 失為0. 8Mpa,則高壓小流量泵的最高的壓力應(yīng)為P二7. 506+0. 8二8. 306Mpao低壓大流量是在快速運動時才向液壓缸供油，快退時液壓缸中的工作壓力比 快進時大，如果取進油路的壓力損失為0. 5Mpa,則低壓大流量泵的最高壓力為 pn9=l. 55+0. 5=2. 05Mpao兩個液壓泵向液壓缸提供的最大流量為30. 16L/min,若回路中的泄漏按液壓 缸輸入流量的10%佔算，則兩泵總流量應(yīng)為=1.1x30. 16=33. 18L/min

11、o而溢流 閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min,工進時輸入液壓缸的流量為0. 5L/min,所以低壓 小流量的流量規(guī)格最小應(yīng)為3. 5L/min。根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值査得，最后選擇PV2R12型雙聯(lián)葉片泵。山于液壓缸在快退時輸入功率最大，這相當(dāng)于液壓泵輸出壓力2. 05Mpa,流 量為30L/min時的情況。若取雙聯(lián)葉片泵的總功率為，二0.75,則液壓泵的驅(qū)動 原動機所需的功率為：P=Pp qp/,=2. 05x (30/60x IO3)/(0. 75x 103)=1.4kW(4-1)根據(jù)此數(shù)據(jù)查得，選擇J02-32-6型電動機，其額定功率為2. 2kwo4.2確定控制元件和輔助元件根據(jù)液壓系

12、統(tǒng)的丄作壓力和通過各個控制閥類元件和輔助元件的實際流量， 可選用這些元件的規(guī)格和型號，見下表：表4-1選用元件的型號與規(guī)格序號元件名稱估計通過 流量型號規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵PV2R1214Mpa, 355 和 4. 5L/min2三位四通換向 閥7535DYF3Y-E10B3行程閥84AXQF-E10B4調(diào)速閥1AXQF-E10B5單向閥35AF3-EalOB6單向閥35AF3-EalOB7背壓閥1YF3-10B16Mpa, 10 通徑8液控順序閥35XF3-E10B9溢流閥4.5YF3-E10B10兩位三通換向 閥70AXQF-E10B11濾油器40YYL-105-1021Mpa, 90L/mi

13、n4.3確定油管各元件間管道的規(guī)格按元件接口處的尺寸確定，液壓缸進、岀油管按輸入的 最大流量計算。山于液壓泵具體選定后液壓缸在各個階段的進、出流量已經(jīng)與原 定數(shù)據(jù)不同，所以要重新計算。當(dāng)液壓油的流速取3m/min時，可得到液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi) 徑為：d 二 2x 7(62.7 x 106) /( x 3 x 103 x 60) =21. 1mm(4-2)d=2x7(32x106)/(x3x103x60) =15. 05mm(4-3)為標準化，本系統(tǒng)所有的油管均為內(nèi)徑18mm,外徑25mm的10號冷拔鋼管。表42液壓缸的進、出流量項目快進快退輸入流量/L/min務(wù)二 4佈/ (- A

14、2)二62. 7% 二0. 54 =你=32輸出流量/ L/minq2 =Aj 二29 54q2-A2q / A】二0. 24q2-Axqx/A2-運動速度/m/minV1 二 Qp /(A -2)=6.4Vj =qx / 二0. 053Vj = qj A2=7. 154.4確定油箱油箱的容積V按是Vf%佔算，當(dāng)經(jīng)驗系數(shù)取6時，Vf%二6x30二180L 按國標規(guī)定，取黑近的值V=200Lo5回路壓力損失驗算壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類元件處的局部損失三 項。閥類元件的局部壓力損失則查出，當(dāng)通過閥類元件的實際流量q不是公稱流 量時，它的實際壓力損失與其額定壓力損失幾之間有以下近似關(guān)系：(4-5)5.1熱溫升驗算工進在整個工作循環(huán)過程中所