臥式雙面銑削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：2012年6月1日TOC\o"1-5"\h\z1設(shè)計(jì)題目臥式雙面銃削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)22設(shè)計(jì)要求23液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3分析液壓系統(tǒng)工況3確定主要參數(shù)6.初定液壓缸的工作壓力6.液壓缸主要參數(shù)的確定6.繪制液壓系統(tǒng)工況圖6繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖8.調(diào)速回路的選擇8.油源及其壓力控制回路的選擇9.快速運(yùn)動(dòng)與換向回路9.速度換接回路9.壓力控制回路9.行程終點(diǎn)的控制方式9.組成液壓系統(tǒng)繪原理圖9計(jì)算與選擇液壓元件11液壓泵11閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇11油管的選擇11.確定油箱容積113.5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算12壓力損失的驗(yàn)算13工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失13工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失13變量泵出口處的壓力Pp13系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算13系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算144液壓缸的設(shè)計(jì)15液壓缸工作壓力的確定15液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿d前面已經(jīng)計(jì)算15液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算15缸蓋厚度的確定155設(shè)計(jì)小結(jié)16166參考文獻(xiàn)16.設(shè)計(jì)題目臥式雙面銃削組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式雙面銃削組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，加工對(duì)象為變速箱的兩側(cè)面。動(dòng)作順序?yàn)椋簥A緊缸夾緊一動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)一動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)一動(dòng)力滑臺(tái)快退一夾緊缸松開(kāi)一原位停止?；_(tái)工進(jìn)軸向阻力為11800N,夾緊缸夾緊力為8000N,滑臺(tái)移動(dòng)部件質(zhì)量為204kg?；_(tái)快進(jìn)速度為3.5m/min，快退速度為7m/min,滑臺(tái)工進(jìn)速度為100mm/min,力口、減速時(shí)間為0.2s,滑臺(tái)快退行程為500mm工進(jìn)彳T程為200mm夾緊缸行程為30mm要求動(dòng)力滑臺(tái)速度平穩(wěn)，可在80?300mm/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，夾緊缸夾緊后需保壓，夾緊缸內(nèi)徑為70mm液壓缸效率取0.9。.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算分析液壓系統(tǒng)工況負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為Ffs,動(dòng)摩擦力為Ffd,則如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率“m=0.9,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，見(jiàn)表3-1。表3-1液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表運(yùn)動(dòng)階段負(fù)裁組成'F/N推力fVf/R〉n快進(jìn)啟動(dòng)399.84444.27加速259.42288.24勻速199.92222.13工進(jìn)啟動(dòng)11942.1213269.02勻速11999.9213333.24減速11998.2213331.36快啟動(dòng)399.84444.27

退加速318.92354.36勻速199.92222.13根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪制出負(fù)載圖(F-l)和圖3-1負(fù)載圖和速度圖速度圖(F-2)確定主要參數(shù)速度圖(F-2).初定液壓缸的工作壓力組合機(jī)床液壓系統(tǒng)白最大負(fù)載約為11800N,查表9-2初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa。.液壓缸主要參數(shù)的確定由于差動(dòng)連接時(shí)液壓缸的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，速度比非差動(dòng)連接時(shí)大，當(dāng)加大油泵流量時(shí)，可以得到較快的運(yùn)動(dòng)速度，因此采用差動(dòng)連接。為了減小液壓泵的流量，液壓缸選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接。為防止銃削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，查表9-4暫取背壓為P2=0.5MPa,并取液壓缸機(jī)械效率"m=0.9o則液壓缸上的平衡方程故液壓缸無(wú)桿腔的有效面積：液壓缸內(nèi)徑：按GB/T2348-1980,取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm因A1=3俘，故活塞桿直徑d=0.816D=63mm(標(biāo)準(zhǔn)直徑)則液壓缸有效面積為：.繪制液壓系統(tǒng)工況圖差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力P2必須大于無(wú)桿腔壓力P1,其差值估取P2-P1=0.5MPa并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)△P=0;另外取快退時(shí)的回油壓力損失為0.5MP3根據(jù)假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率，并可繪出其工況圖表3—1液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工作階段計(jì)算公式F(N)回油腔壓力P2(MPa工作腔壓力Pi(MPa輸入流里q(L/min)輸入功率p(Kvy快進(jìn)啟動(dòng)444.2700.14快進(jìn)加速288.240.90.4一一快進(jìn)恒222.130.880.3810.90.069

速工進(jìn)啟動(dòng)13269.020.52.83工進(jìn)勻速13333.240.52.840.4~1.50.019-0.071工進(jìn)減速13331.360.52.84快退啟動(dòng)444.2700.23快退加速354.360.51.5快退恒速222.130.51.4313.360.325一.注：1.差動(dòng)連接時(shí)，回油到進(jìn)油之間的壓力損失△P=5M1°P，而Pb=Pj+即2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為Pj,無(wú)桿腔回油，壓力為Pb液壓缸的工況圖：口由69口,口口由69口,口71nniA300500口Q323.3繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖.調(diào)速回路的選擇該機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率?。ǎ?kw），速度較低；鉆鏈加工時(shí)連續(xù)切削，切削力變化小，故采用節(jié)流調(diào)速的開(kāi)式回路是合適的，為了增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，進(jìn)油路火速度閥。.油源及其壓力控制回路的選擇該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，因此為了節(jié)能，考慮采用葉片泵油源供油。.快速運(yùn)動(dòng)與換向回路由于差動(dòng)連接時(shí)液壓缸的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，速度比非差動(dòng)連接時(shí)大，當(dāng)加大油泵流量時(shí)，可以得到較快的運(yùn)動(dòng)速度因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上，快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路，快退時(shí)采用液壓缸有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔回油的快速運(yùn)動(dòng)回路。為防止銃削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，采用單向閥。.速度換接回路由工況圖可以看出，當(dāng)動(dòng)力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)滑臺(tái)速度變化較大，可選用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接，以減少液壓沖擊。.壓力控制回路在大泵出口并聯(lián)一電液比例壓力閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)極調(diào)壓。在小泵出口并聯(lián)一溢流閥，形成液壓油源。.行程終點(diǎn)的控制方式這臺(tái)機(jī)床用于鉆、鍵孔（通孔與不通孔）加工，因此要求行程終點(diǎn)的定位精度高因此在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。.組成液壓系統(tǒng)繪原理圖

將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如下圖1-3所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無(wú)腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀測(cè)各點(diǎn)壓力。圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表3-2所示。動(dòng)作名稱(chēng)1YA2YA3YA4YA5YA6YA定位+-----夾緊+-----工作臺(tái)快進(jìn)--+-+-工作臺(tái)工進(jìn)---+-+工作臺(tái)快退--++++液壓泵卸載---+-+松開(kāi)-+----拔銷(xiāo)-+----3-2電磁鐵動(dòng)作順序表3.4計(jì)算與選擇液壓元件.液壓泵液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為2.84MP,如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa,則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為Pp1=(2.84+0.8+0.5)X2MPa=8.28MPa大流量泵是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)才向液壓缸輸油的，由工況圖可知，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa,則大流量泵的最高工作壓力為Pp2=(1.5+0.5)X2MPa=4MPa由工況圖可知，兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為13.36X2L/min,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為qp=1.1M26.72L/min=29.392L/min。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min,而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.4?1.5L/min,由小流量泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少為3.4L/min。根據(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PV2R1-6與PV2R1-23型葉片泵，其小泵和大泵的排量分別為4mL/r和23.4mL/r,又液壓泵的容積效率沒(méi)有給出，所以當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為qD=(23.4*1400/1000)L/min=32.76L/minp由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這是液壓泵工作壓力為9.1MPa,流量為33.934L/min,取泵的總效率為0.75,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按JB/T10391-2002,，查閱JB/T9616-1999選取丫90L-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率巳=1.5KW,其額定功率巳=1.5KW,額定轉(zhuǎn)速n=1400r/min。.閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇根據(jù)閥類(lèi)及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可以選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見(jiàn)表3-3表3—3元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)估計(jì)流星L/MIN額定流量L/MIN額定壓力額定壓降型號(hào)、符號(hào)1過(guò)濾器38.7663<0.2XU-63*80J2葉片泵32.7632.76PV2R1-233葉片泵66PV2R1-64溢流閥3.46316YF3-E10B5調(diào)速閥0.4~1.50.07~5016AXQF-Ea10B調(diào)速閥0~26.420.07~5016AXQF-Ea10B6二位五通閥26.42SVK21207單向閥16.38630.5-16<0.2AF3-Ea10B8行程開(kāi)關(guān)LX19-12111電液比例壓力閥5EDG-01-C12減壓閥331.5JF-L1013三位四通閥1.392516<0.534EF3Y-H10BT14液控單向閥1.3911.5716YAF3-Ea10B15單向順序閥<6AXF3-10B16壓力繼電器10HED1KA/10.油管的選擇各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出油管則按輸入、輸出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵的具體選定之后液壓缸在各階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同；又對(duì)液壓缸工作時(shí)，每一個(gè)泵均供兩條支路，所以每條支路所需流量為總流量的一半，重新計(jì)算如表3—4所示表3—4液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)速度

流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/(L/min)排出流量/(L/min)運(yùn)動(dòng)速度/(m/min)由表中的數(shù)據(jù)可知所選液壓泵的型號(hào)、規(guī)格適合。由表3-4可知，該系統(tǒng)中最大壓力小于3MPa油管中的流速取3m/so所以按公可計(jì)算得液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：查表JB827—66(5—2),同時(shí)考慮制作方便，選18M2(外徑18mm壁厚2mm的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管(YB23_70)4,確定油箱容積：油箱容積按《液壓傳動(dòng)》式(7-8)估算，二與壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，低壓2?4,中壓5?7,高壓10?12,當(dāng)取二為7時(shí)，求得其容積按JB/T7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。3.5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)的進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為18mm運(yùn)動(dòng)粘度為u=150cst=1.5cm2/s油的密度p=920kg/m3油的密度p=920kg/m31壓力損失的驗(yàn)算工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的速度為0.1m/min,進(jìn)給時(shí)的最大流量為0.502L/min,則液壓油在管內(nèi)流速V1為：V1=Q/(兀d2/4)=4X0,502乂1000/(3.14X1.52)=2.84(cm/s)管道流動(dòng)雷諾數(shù)R1為田=v1d/u=2.84義1.8/1,8=2.84<2300可見(jiàn)油液在管道中流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)入1=75,R=2.84進(jìn)油管道的沿程壓力損失Ap1-1為Api-i=入(l/d)/(pV2/2)=75X(1/1.5)/(0.015X920X0.02842/2)=0.09MPa忽略油液通過(guò)管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路的總壓力損失Api=0.09(MPa)工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積是無(wú)桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則V2=v1/2=2.84/2=1.42(cm/s)Re=v2d/u=1.42X1.5/1.5=1.42<2300入2=75/Re2=75/1.42=52.82回油管道的沿程壓力損失Ap2-1為Ap2-1=X2(l/d)/(pV2⑵=52.82(1/1.5)/(0.015X920X0.01422/2)=0.253Mpa查產(chǎn)品樣本知換向閥D—E10B的壓力損失為Ap2-2=0.025MPa回油路總壓力損失Ap2為Ap2=Ap2-1+Ap2-2=0.253+0.025=0.278MPa)變量泵出口處的壓力RPp=(F/4cm+AAp2)/A1+Ap1=(13333.24+19.09乂0.278)/50.24+0.09=2.65(MPa)系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算工作循環(huán)中進(jìn)、回油管中通過(guò)的最大流量q=29.392L/min,由此計(jì)算雷諾數(shù)得R=vd/u=4q/兀du=4義29.592義10-3/60X兀X15義10-3X1.5X10-4=279.23<2300由此可推出各工況下的進(jìn)、出回油中的液流均為層流，管中流速為V=q/(ttd2/4)=4X30X10-3/60乂兀乂(15X10-3)2=2.79m/s因此沿程壓力損失為△pf=75/Rel/dppV2/2=75/279.23X2/15X10-3X920X2.79A2/2=0.13X106Mpa2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，計(jì)算如下：v=0.1m/min:流量Q=v(兀d2/4)=兀X0.12乂0.i/4=0.785(L/min)此時(shí)泵的效率為0.1,泵的出口壓力為3.64Mpa則有：P(輸入)=3.64X0.785/(60X0.1)=0.476(kW)P(輸出)=Fv=13333.24乂10/60X102X103=0.022(kW)此時(shí)的壓力損失為：AP=P(輸入)-P(輸出)=0.476Kw-0.022KW=0.454KW假定系統(tǒng)的散熱X^況一般，取K=10X10-3=kW/(cm2C),油箱的散熱面積A為1.92cm2,則系統(tǒng)的溫升為：AT=AP/KA=0.454/(10X10-3X1.92)=23.5(C)驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。4液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸工作壓力的確定選擇5MP液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備類(lèi)型確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力也不同。液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿d前面已經(jīng)計(jì)算D=80mm;d=63mm液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)

壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒，起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算公式中：工為液壓缸壁厚(項(xiàng)d為液壓缸內(nèi)徑(mP試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25-1.5倍）（Mp3[6]缸筒材料的許用應(yīng)力：鍛鋼110-120,鑄鋼100-110,無(wú)縫鋼管100-110高強(qiáng)度鑄鐵60,灰鑄鐵25,單位（Mp3工>PD/2[5]=1.5X5X0.1Z