機床上有一夾緊進(jìn)給液壓系統(tǒng)

1、- -1液壓傳動設(shè)計題目：在某專用機床上有一夾緊進(jìn)給液壓系統(tǒng)，完成工件的先夾緊后、后進(jìn)給任務(wù)，工作原理如下：夾緊油缸：快進(jìn)f慢進(jìn)f達(dá)到夾緊力后啟動進(jìn)給油缸工作進(jìn)給油缸：快進(jìn)f慢進(jìn)f達(dá)到進(jìn)給終點f快速退回夾緊油缸快速退回。夾緊缸快進(jìn)速度：4m/s夾緊缸慢進(jìn)速度：7mm/s最大夾緊力：45KN進(jìn)給油缸快進(jìn)速度：0.17m/s進(jìn)給油缸慢進(jìn)速度：0.017m/s最大切削力：125KN進(jìn)給工作部件總質(zhì)量：m250kg夾緊缸行程：用行程開關(guān)調(diào)節(jié)（最大250mm）進(jìn)給缸行程：用行程開關(guān)調(diào)節(jié)（最大1000mm）攀枝花學(xué)院課程設(shè)計2負(fù)載與運動分析- -2負(fù)載與運動分析已知最大夾緊力為45KN，則夾緊油缸工作負(fù)載

2、F二45KN，液壓缸的機械1效率取耳二0.9，則推力F,h二50KN，由于夾緊工作工作部件總質(zhì)量很小，m1m可以忽略。則慣性負(fù)載Fi二0，阻力負(fù)載F1=F1=0。mfsfd夾緊缸快進(jìn)、快退速度：v1=v1=0.04m/s，夾緊缸慢進(jìn)速度：v1=7mm/s。132夾緊缸行程：用行程開關(guān)調(diào)節(jié)最大250mm已知最大切削力為125KN，則進(jìn)給油缸工作負(fù)載F二125KN。進(jìn)給工作部2件總質(zhì)量：m=250kg，取靜摩擦因數(shù)為f二0.2，動摩擦因數(shù)為f二0.1；取往sd復(fù)運動的加速、減速時間0.2s。由式式（21）F=m竺mAt式（21）中m工作部件總質(zhì)量Av快進(jìn)或快退速度At運動的加速、減速時間求得：慣性

3、負(fù)載F=mA=250X罟N=5阻力負(fù)載：靜摩擦阻力動摩擦阻力液壓缸的機械效率取耳二0.9，m快進(jìn)、快退速度：v11=v11=0.17m/s，13F二0.2x212.5x9.8N二416.5NfSF二0.1x212.5x9.8N二208.25N則推力（F+F）打2fdm進(jìn)給油缸慢進(jìn)速度：=139120N。進(jìn)給油缸v11=0.017m/s，進(jìn)給缸2行程：用行程開關(guān)調(diào)節(jié)最大1000mm。綜上所訴得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載表21和表22。表21夾緊缸各工作階段的負(fù)載F（N）工況負(fù)載組合負(fù)載值推力工況負(fù)載組合負(fù)載值推力啟動F=F1fs00工進(jìn)F=F1+Ffd145208.2550213.4加速F=F1

4、+F1fdm00快退F=F1fd00快進(jìn)F=F1fd00表22進(jìn)給缸各工作階段的負(fù)載F(N)工況負(fù)載組合負(fù)載值推力工況負(fù)載組合負(fù)載值推力啟動F=F416.5462.8工進(jìn)F=F+Ffd2125208.25139120.3加速F=F+Ffdm420.75467.5快退F=Ffd208.25231.1快進(jìn)F=Ffd208.25231.1根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運動時間，即可繪制出負(fù)載圖F-l和速50?13Fp+工Ap+App11ep最高工作壓力p1p最大工作壓力1YAp總壓力損失Ap動作要求壓差5.1.2計算液壓泵的流量工Ap+Ap=(6.92+0.6+0.5)MPa=8.02MPa由表3

5、2和表33可知，油源向進(jìn)給缸輸入的最大流量為2.086X10-3m3/s，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，由式qKq式（5-2）p式（5-2）中q缸最大的流量pK回路泄漏系數(shù)q輸入的最大流量。則泵提供油缸最大的流量為q1Kq=1.1x1.802x60 x10-3m3/s=115.9L/minp1考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min,則泵的總流量q118.9L/min，根p攀枝花學(xué)院課程設(shè)計5計算和選擇液壓件- -據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R4-136型葉片泵,排量為q=136mL/r。若取液壓泵的容積效率為耳=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速pvn=980r/min時：液壓泵的

6、實際輸出流量為q=1136x980 x0.9/1000l/min=119.95L/min。5.2確定電動機功率p由表32和表33可知，進(jìn)給油缸工進(jìn)時輸入功率最大，這時液壓泵最大工作壓力為8.02MPa，若取液壓泵總效率n=0.8，由式P=匕紅式（5-3）p式（5-3）中P電動機功率，p工作壓力，pq工作流量，p耳一液壓泵總效率。p這時液壓泵的驅(qū)動電動機功率為P=匕紅=8.02x119.95kw=20.04kW，根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選耳60 x0.8p用規(guī)格相的Y225M6型電動機，其額定功率為30KW，額定轉(zhuǎn)速為1470r/min。5.3確定其它元件及輔件5.3.1確定閥類元件及輔件根據(jù)系

7、統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表51所列。表51液壓元件規(guī)格及型號序號元件名稱估計通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號額定流量qn/L/min額定壓力P/MPan額定壓降P/MPan1雙作用葉片泵PV2R4-136119.95142三位四通電液換向閥1204WE10HM20160250.53三位四通電液換向閥2504WE16HJ50300250.54三位四通電液換向閥454WE10HJ20160250.55行程閥20AXQF3-E10L0.0750160.56調(diào)速閥67單向閥100.28二位二通電磁換向閥120VE825141670.

8、2120.59調(diào)速閥20AQF3-E10B501610單向閥60CRT-06-35-50125250.3511行程開關(guān)12減壓閥19.9DB10A3-50250100.513順序閥119.95DB10A3-50250100.514濾油器120zU-H160 x15BQ160320.3515單向閥120CRT-06-35-50125250.3516壓力繼電器HEDlkA/101017液控單向閥10CPT-03-35-5040250.35表52各工況實際運動速度、時間和流量參數(shù)快進(jìn)工進(jìn)快退輸入q二q1pq6.462L/minqq夾流量二1.1x0.341X60二22.506L/min11p-22.

9、506L/minAAA排除q=q丁21A2qq21A2qq十21A1“153.9/153.9“75.4rlX流量-22.506x-6.462x22.506x緊75.475.4153.9-45.94L/min-13.19L/min-11.03L/minqv-qv-q2A2vp缸運動1A-A122A10.341x1.1“0.1077x1.1“x100.341x1.1“速度x10(153.9-75.4)153.9-x1075.40.050m/s0.048m/s0.0077m/s輸入q-qq22.57L/minq-q1p11p進(jìn)流量-119.95L/min-119.95L/minAAA給排除q-q丁2

10、1A2CL201qq丁21A2“s201q-q21A1CCL106流量-119.95x22.5/x-119.95x10678.3201227.5L/min57.9L/min63.3L/min缸運動qv二p1A-A12q2A1q2A2119.950.376x1.1119.95速度（201-106）x60201106x60二0.21m/s二0.021m/s二0.19m/s根據(jù)表5一2數(shù)值，系統(tǒng)中當(dāng)油液在壓力管中流速取v=3m/min由式5.3.2確定油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，由于液壓缸在實際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運動階段的運動速度、時間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重

11、新計算的結(jié)果如表5一2所列。由表5一2可以看出，液壓缸在各階段的實際運動速度符合設(shè)計要求。兀vd=2xjjd=2xjgd二翌計算得各液壓缸系統(tǒng)中相連的油管內(nèi)徑分別為.(22.506x106)/(kx3x103x60)mm二12.62mmY；G19.95xl06)/Cix3xlO3x60hm二29.14mm由于兩根管道內(nèi)徑差別大，則不統(tǒng)一選取。查閱產(chǎn)品樣本，選出夾緊缸系統(tǒng)中選用外徑014mm、厚度1.6mm的鋼管，進(jìn)給缸系統(tǒng)中選用外徑Q34mm、厚度3mm的無縫鋼管。5.3.3確定油箱油箱的容量按式Vq估算，其中g(shù)為經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)，g=24；p中壓系統(tǒng)，g=57；高壓系統(tǒng)，g=612。由式式

12、(5-4)中Vgq式(5-4)pV一油箱的容量g一經(jīng)驗系數(shù)q一最大工作流量p現(xiàn)取g=7，得：V二gq二7x119.95L二839.65Lp按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V二1000L。攀枝花學(xué)院課程設(shè)計5計算和選擇液壓件- -驗算液壓系統(tǒng)性能驗算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，所以只能估算閥類元件壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路壓力損失可以不考慮。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作中不同階段分別進(jìn)行。6.1.1夾緊缸系統(tǒng)的驗算1）快進(jìn)快進(jìn)時，液壓缸通過電液換向閥連接。在進(jìn)油路上，在進(jìn)油路上，油

13、液通過單向閥15、通過減壓閥12、通過行程閥4的流量都為22.506L/min，然后進(jìn)入液壓缸無桿腔。0.35x(22.506丫125)+0.5x(22.506丫160)+0.5x(22.506丫160)+0.2x(22.506丫pAp+Ap=3.35+0.5015+0.5=4.3515MPap1A1ve3）快退滑臺快退時，在進(jìn)油路上，油液通過單向閥15、減壓閥12、電液換向閥4的流量都為22.506L/min，然后進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥6、液控單向閥17和電液換向閥4流量都為10.1L/min，返回油箱，返回油箱。在進(jìn)油路上由式（6-1）總的壓力損失為0.35x(22.

14、506丫125)+0.5x(22.506丫160J+0.5x(22.506丫160J=(0.011+0.010+0.010)MPa二0.031MPa此值較小，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路由式(6-1)上總的壓力損失為0.5xf竺丫I160丿+0.35x(11.03*+0.5x(11.03丫=(0.002+0.021+0.002)MPa二0.025MPa該值小于表32液壓缸的回油腔壓力p2=0.5MPa,但由于機床夾緊缸系統(tǒng)中沖擊很小，再參考表52中的速度數(shù)據(jù)則不會影響系統(tǒng)安全。6.1.2進(jìn)給缸系統(tǒng)的驗算快進(jìn)快進(jìn)時,液壓缸通過電液換向閥連接。在進(jìn)油路上,油液通過單向閥15、通過

15、順序閥13、再通過電液換向閥3、通過二位二通電磁換向閥8的流量都為119.95L/min，然后進(jìn)入液壓缸無桿腔。在進(jìn)油路上，壓力總損失為：0.35x(119.95丫125丿+0.5x(119.95丫160丿+0.5x+0.5x(119.95丫pAp+Ap=【8.068+0.5157+0.5=9.08MPap1A1ve此值是調(diào)整溢流閥12的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。（3）快退滑臺快退時,在進(jìn)油路上,油液通過單向閥15、順序閥2、電液換向閥3的流量都為119.95厶/min，然后進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥10和電液換向閥3流量都為58.8L/min，返回油箱。在進(jìn)油路上為總的壓力損

16、失0.35x(119.95丫125J+0.5x(119.95丫160J+0.5x(119.95丫、300丿此值遠(yuǎn)小于估計值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路上總的壓力損失為0.35x（63.3丫話丿+0.5x（63.3丫而丿+0.5x(63.3丫、300丿=0.185MPa該值小于表33液壓缸的回油腔壓力p2=0.5MPa，但由于機床夾緊缸系統(tǒng)中沖擊很小，則不會影響系統(tǒng)安全。6.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升系統(tǒng)工進(jìn)在整個工作循環(huán)中占90%以上，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)則分別計算。由式式（6-2）中式（6-2）工況來計算。根據(jù)機床工作原理夾緊缸和進(jìn)給缸不會同時工作，P=FvoP輸出功率

17、，oF工作負(fù)載，攀枝花學(xué)院課程設(shè)計6驗算液壓系統(tǒng)性能- -v工作速度對于夾緊缸工進(jìn)時液壓系統(tǒng)的有效功率系統(tǒng)的輸出功率由式（6-2）為Fv45208x0.007103x60二0.007Kw在工進(jìn)時，系統(tǒng)流量通過溢流閥11來控制，由式（5-3）泵的總輸出功率為p=Ppiqp1+Pp2qp20.5x106x2004X10-3+3.188x106x2004x10-3Kw=0.39Kw2502500.8x103由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為H=P-P=（0.37-0.27）Kw=0.10Kwiio按式AT=-Lx103計算工進(jìn)時系統(tǒng)中的油液溫升，即彳V2AT=.巴x103#100020C=1.440C設(shè)環(huán)

18、境溫T2=25OC，則油液溫升近似值T=T+AT=25+1.44It=550C700C121油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。對于進(jìn)給缸由式（6-2）工進(jìn)時液壓系統(tǒng)的有效功率即系統(tǒng)的輸出功率為：Fv153032.3x0.01760 x103=2.11Kw在工進(jìn)時，由式（5-3）系統(tǒng)流量通過溢流閥11來控制，泵的總輸出功率0.5x106x119.95x10-3+9.89x106x119.95x10-30.8x103250250Kw239.9+4481.332”=Kw0.8x103=5.91Kw由此可計算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為：H=P-P=（5.91-2.11）Kw=3.81Kwiio按式AT=-Lx103計算工進(jìn)時系統(tǒng)中的油液溫升，即3v2AT二3呼103#10002oC二34.10C設(shè)環(huán)境溫T2=25OC，則油液溫升近似值T=T+AT=25+34.1It=55oC7OoC121油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。參考文