大型鉆床動力頭的液壓系統(tǒng)設(shè)計說明

1、設(shè)計的大型鉆床動力頭液壓的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)要求完成：技術(shù)參數(shù)：動力滑臺工作循環(huán)為：快進T工進T快退T停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求為：切削力Ft=4320N;移動部件總重力G=2500N;快進行程L1=110mm;工進行程L2=180mm;快進速度為V1=3.0m/min;工進速度為V2=0.07m/min;快退速度為V3=6m/min;加速時間和減速時間均為0.2s；靜摩擦因素fs=0.2;動摩擦因素fd=0.15。該動力滑臺可在任意位置停止。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) 、工況分析切削推力：F切=25000N靜摩擦力：打=fjG=0.2X9800

2、=1960N動摩擦力：Fd=fdG=0.1X9800=980N啟動慣性力:Fg=ma=(9800/9.81)X(6/(0.2X60)=499N(2) 、液壓缸的推力啟動推力：F啟=Fj/t=1960/0.9=2180N加速推力：F加=(Fd+Fg)/廳(980+499)/0.9=1640N快進推力：F快=Fd/e980/0.9=1090N工進推力：F工=(F切+Fd)/t=(25000+980)/0.9=28900N反向啟動過程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反。速度循環(huán)圖2IQSNJ、改45cmlogoff'21Ot8N推力循環(huán)圖工況運行圖如下：進紿循環(huán)圖圖4-18:大型鉆床

3、動力頭液壓液壓缶工工況圖、確定液壓缶工工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缶工流量2、選取工作壓力及背壓力F工=28900N在20000-30000N之間,R=3-4MPa選取,R=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。3、確定液壓缶工結(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ViD阮Fjd圖4-19:大型鉆床動力頭液壓液壓缸力的平衡圖F=PiAi-P2A2=A1(Pi-P2A2/A1)快進速度V快=6m/min,工進速度V工進=0.05m/min,相差很大，應(yīng)進行差動換接，取k=4F工二(Pi-kp2)A2/Ai=0.5，則:=0.iim42

4、8900"(3.4-0.50.8)i06取液壓缸筒標準值：D=ii0d=0.7D=0.7Xii0=77取活塞桿標準值：d=804、認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：Pn=3.4MPa<i6MPa試驗壓力為：Py=i.5Pn=i.5X3.4=5.iMPa許用應(yīng)力?。贺怠?ii000N/mm2(E】=%/n取安全系數(shù)n=5)d6PyD51i0ii0i0y5110400.0023m=2.32.2110001045、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丁ii00取活塞桿長2000取液壓缸筒長：L=i6

5、006、求最少活塞桿直徑取X】=i08N/m2d=428900.二i08=0.0i9m=i9i9比80少4.2i倍，穩(wěn)定性足夠安全可靠7、校核活塞桿的穩(wěn)定性、求活塞桿的臨界半徑rkd4264=嘰80=20444、求活塞桿的臨界負載FkL/rk=2000/20=100選用45#鋼，取其柔性系數(shù)氣=85液壓缶工的安裝方式米用一'端固定，一端自由，其末端系數(shù)平2=1/4活塞桿細長比：L/rk=100決如=85%而2=42.541211二0.0222.0610取:Fk=4?6=199000N45#鋼的彈性模量：取E=2.06>d011N/m2活塞桿橫截面慣性矩：J=明4/64活塞桿伸出長

6、度：L=2000該液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性能好，可靠性高。(2) 、求活塞桿臨界負載的安全系數(shù)其安全系數(shù)：nk=199000忌8900=6.98、液壓缸各截面積A1=3/4)D2=(R/4)跆12=95.0cm2A3=(兀/4)d2=(兀/4)乂82=50.3cm2A2=(兀/4)(D2d2)=(兀/4)”11282)=44.7cm29、初定液壓缶工流量快進：Q1=vA1=60x0.95=57.0L/minQ2=vA2=600.45=26.8L/minQp=Q1-Q2=57.0-26.8=30.2L/min工進Q工=v2A1=(0.050.10)x9.5=(0.480.95)L/min:10、液壓

7、缸的負載、壓力、流量、功率的工況表工況負載(N)液壓缸計算公式油壓力P1X105回油壓力P2X105輸入流量Q(L/min)入功率P(kw)快進差動啟動21804.330P1=(Fi+pA"加速包速164010907.706.62p=530.20.33Q=(A1-A2)Xv快P=p1Q工進2890034.280.48-0.950.29-0.54P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退啟動加速包速21804.880P1=(Fi+p2AD/A2164014.285Q=A2Xv快109013.0626.80.58P=p2Q三、確定定位夾緊液壓缶工結(jié)構(gòu)尺寸及流量1、定位夾緊

8、力設(shè)計計算F夾=KF工/(fi+f2)K=kik2k3k4=2.4Ki一安全系數(shù)Ki=1.5-2K2一加工系數(shù)K2=1.2K3一刀具鈍化系數(shù)K3=1.2-1.3福一斷位切削系數(shù)K4=1.2根據(jù)實用經(jīng)驗，夾緊支撐系數(shù)f1=0.2,f2=0.7F夾=KF工/(f1+f2)=2.4x28900/0.9=77100N根據(jù)實用經(jīng)驗，推薦夾緊工作壓力P夾=20x105PaD=110J心竺=0.22m'二p.二20105取兩個液壓缸筒直徑標準值：設(shè)定活塞桿承受拉力，取活塞桿標準直徑：d=55Q夾="、=10x0.95x2=19L/min四、設(shè)計大型鉆床動力頭液壓的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖D

9、PI18IQ“DPI19to1C11173YA72YAJj12-n5YA理6YA164YArzjTi31YA電磁鐵動作表動作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊+快進+工進+快退+工件松火五、液壓元件設(shè)計計算與選擇(1) 1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動功率計算、高壓小流量泵工作壓力Pi計算(2) 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)速閥進口節(jié)流調(diào)速，設(shè)定工進最大壓力損失為Ap=10K1O5Pa,貝UP1=34210510105=4.42MPa、低壓大流量泵工作壓力P2計算低壓大流量泵的快速進退工作表得知快退工作壓力為13.06X

10、105Pa,高丁快進工作壓力6.62x105Pa,取13.06乂105Pa為快速進給工作壓力，設(shè)定快進最大壓力損失為5p=5婦0Pa,WJ:55、p2=p+Ap=(13.06+5)10=18.06乂10Pa、液壓泵的流量及規(guī)格由工況表得知快速進給流量為30.2L/minQp=1.2Q=1.230.2=36.24L/min工進最大流量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-D32-50/4-10,額定壓力p=10MPa,轉(zhuǎn)速n=1000r/min,選YB-C36/5.(3) 、電動機的驅(qū)動功率從液壓缸的負載、壓力、流量、功率的工況表得

11、知，液壓缸最大輸出功率為：P=p2Q=13.0610526.810；/60=0.58KW快速進退最大工作壓力：p=(13.06+5)乂105=18.06K105Pa,取電機效率：=0.75,則電動機的驅(qū)動功率為P=pQ/n=18.06X10、41X10；/(60X0.75)=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流量L/min輸出流量L/min移動速度m/min快A（qp1+qp）q1一A-代=95*=77.450.3A2q2=q；Ai44.7=77.U=36.495二疣屏+踞A-A2410=8.1550.3進工進q=0.95Aq2

12、=qiA44.7_-=0.95乂=0.4595qi10x0.95V2=0.1A95快退q=qpi+qp2=5+36=41q2=印久=41'9%4.7=87V3=qi/A2=10%.7=9.23、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件元件名稱實際通流量元件規(guī)格數(shù)量備U01雙聯(lián)葉片泵36/5L/minYB-D36/5102濾油器41L/minWU-63XF103油箱246L/min（容積）1自制(300L/min)04外控順序閥36L/minX4F-B20D-Y1105單向閥36L/minDF-B20H2106先導(dǎo)式溢流閥5L/minYF-B6B107電液換向閥87L/min34EYOB25H-

13、T108單向程行調(diào)速閥<1L/min1QCA3-D16109壓力繼電DP-63型210液壓缸（主缸）111電磁換向閥87L/min23E1B25C112P型背壓閥<1L/minP-D6B113電磁閥77.4L/min22E1B25C114減壓閥19L/minJF3-C10B115單向閥19L/minDF-B10H2116電磁換向閥19L/min24EB10H-ZZ117單向順序閥19L/minXD2F-B10E-Y1118火緊液壓缸119定位液壓缸120壓力表開關(guān)YK2-61（圖上未標）3、油管尺寸按標準化元件計算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下：d=2Q.v=277.廠1000（60400二

14、）=20mm取液壓油管內(nèi)徑標準值d=20（外徑d=25）4、油箱容積V=6Qp=641=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)快進液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、進油路壓力損失經(jīng)計算油管內(nèi)徑d=20,液壓裝置未安裝前，設(shè)置進、回油管長度L=2.5m,選取L-AN32號機油400C的運動粘度。=3.2cST1）、進油路流態(tài)判別v=4Q/兀d2=477.4V0誓/（60乂兀X0.022）=4.1.m/s3-Re=七=Q2d/u=一.乂一=1027<2000為層流二d60二/23.22）、進油路沿程阻力損失L、v275L:v2?進=舄P=d2Red2752.5880

15、4.12xx10270.022=0.681053）、進油路局部阻力損失5場局=AP沿K100。/=0.68x0.10=0.068x104)、進油路液壓閥阻力損失Q12,Q行、2577.42577.45Ap87(4+Ap行()=2X10X()+2X10X()=2.40X10Q額Q額1001005)、進油路總阻力損失55如進=Ap沿+AP局+??？閥=(0.68+0.067+2.40)x10=3.15乂10PaB、回油路壓力損失1）、回油路流態(tài)判別v=4Q/nd2=4x36.410"3/(60X71乂0.022)=1.93m/s3-Re=七=d/u=乂一=483<2000為層流二d6

16、0二/23.22）、回油路沿程阻力損失-2752.58801.93X2Red24830.022一_5=0.32103）、回油路局部阻力損失?局=Ap沿尺10°0/=0.32X0.10=0.032乂1054)、回油路液壓閥阻力損失0.2536.425p=知11(H2=2勺05乂()2=0.26V05Q額1005）、回油路總阻力損失句回=Ap沿十Ap局+中閥=（0.32十0.032十0.26）勺05=061乂105PaC、系統(tǒng)快進總壓力損失2a.44.7.Ap=Ap進+Ap回=3.15105+0.61婦05x=3.44105PaA195.0D、系統(tǒng)快進液壓泵工作壓力p大=p+Ap=(13

17、.06+3.44)乂105=16.50x105Pa<(13.06+5.0)x105=18.06乂105Pa系統(tǒng)快進工作性能穩(wěn)定可靠。(2)、系統(tǒng)工進液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、系統(tǒng)工進液壓泵壓力損失工進流量Q工max=0.95L/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：Apx=Ap調(diào)+Ap背冬=5K105+8K105X447=8.76x105PaAi95.0B、系統(tǒng)工進高壓小流量液壓泵工作壓力巳、=R+Ap=(34.2+8.76)x105=43.0x105Pa<44.2x105Pa系統(tǒng)工進工作性能穩(wěn)定可靠。(3) 、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機功率雁=

18、pQ"=16.50勺05x41x10七(60乂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、工進、快退時間由設(shè)計依據(jù)，主液壓缶工快進行程40cm,工進行程5cm,則快進時間:tf/v快進=4060/815=2.94s工進時間：t2=L/vx=560/10=30.00s快退時間:t3=(L快+L工)/v快退=(40+5)60/920=2.93s2) 、快進、工進、快退所占的時間效率快進時間效率：ti/(ti+t2+t3)=2.94/(2.94+30.00+2.93)=8.19%工進時間效率：t2/(ti+t2+t3)=30.00/(2.94+30.00+2.93)=83.64%快退時間效率：t3/(ti+t2+t3)=2.93/(2.94+30.00+2.93)=8.17%快進快退占進給決時間的16