臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計

■雙硬嗦大厚■雙硬嗦大厚LEMtKGVOCATIONALUWIVEMSITY課程設(shè)計說明書題目： 液壓與氣動技術(shù) ——臥式鉆鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計姓 名： 鄭義強(qiáng) 學(xué) 號： 1506240130系別： 機(jī)電工程與自動化學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計與制造 班級： 15機(jī)械1 指導(dǎo)教師： 陳佳彬 黎明職業(yè)大學(xué)2017年6月27日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù) 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計要求 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計參數(shù) 1\o"CurrentDocument"1.3主要內(nèi)容 1\o"CurrentDocument"工況分析 2\o"CurrentDocument"2.1負(fù)載圖及速度圖 2\o"CurrentDocument"2.1.1負(fù)載分析 2\o"CurrentDocument"2.1.2負(fù)載圖、速度圖 3\o"CurrentDocument"2.2工況分析圖 4\o"CurrentDocument"方案確定 5\o"CurrentDocument"3.1選擇液壓回路。 5\o"CurrentDocument"3.1.1調(diào)速回路及油源形式 5\o"CurrentDocument"3.1.2快速回路及速度換接回路 5\o"CurrentDocument"3.1.3換向回路 6\o"CurrentDocument"3.1.4行程終點的控制方式 6\o"CurrentDocument"計算和選擇液壓元件 6\o"CurrentDocument"4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率 6\o"CurrentDocument"4.1.1壓泵工作壓力的計算 6\o"CurrentDocument"4.2液壓閥的選擇 7\o"CurrentDocument"4.3確定管道尺 8\o"CurrentDocument"4.3.1壓油管道 8\o"CurrentDocument"4.3.3回油管道 9\o"CurrentDocument"4.4確定郵箱容量 9\o"CurrentDocument"組成液壓系統(tǒng)圖 9\o"CurrentDocument"液壓系統(tǒng)主要性能的估算 10\o"CurrentDocument"6.1液壓缸的速度 10\o"CurrentDocument"6.2系統(tǒng)的效率 11\o"CurrentDocument"6.2.1回路中的壓力損失 12\o"CurrentDocument"6.2.2液壓泵的工作壓力 13\o"CurrentDocument"6.2.3順序閥的調(diào)整壓力 13\o"CurrentDocument"6.3液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 14設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時最大切削力為12000N，工作循環(huán)為：“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一，快退一一原位停止”?？爝M(jìn)行程長度為0.4m，工進(jìn)行程為0.1m?？爝M(jìn)和快退速度為0.1m/s,X進(jìn)速度范圍為3X10T?5X10m/s-3，采用平導(dǎo)軌，啟動時間為0.2s。要求動力部件可以手動調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。1.1設(shè)計要求設(shè)計一臺臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系，運(yùn)動部件總重G=10000N，液壓缸機(jī)械效率為0.9，加工時最大切削力為12000N，工作循環(huán)為:“快進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一，快退一一原位停止”。，1.2設(shè)計參數(shù)快進(jìn)行程長度為0.4m， 工進(jìn)行程為0.1m快進(jìn)和快退速度為0.1m/s 工進(jìn)速度范圍為3X10-4?5X10-3m/s1.3主要內(nèi)容1、 進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。2、 擬定液壓系統(tǒng)原理圖，繪制電磁鐵動作表3、 計算液壓系統(tǒng)及有關(guān)元件參數(shù)，選擇液壓元件4、 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計5、 編寫設(shè)計說明書工況分析2.1負(fù)載圖及速度圖2.1.1負(fù)載分析切削力：fl=12000N摩擦阻力：F廣f-Fg二0.2X10000=2000NFd=fd-F二0.1X10000=1000N慣性阻力「 FAv100000.1TF=ma=—g.―^=981?^^N=510N重力阻力因工作部件是臥式安置，故重力阻力為零。密封阻力將密封阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去，去液壓缸機(jī)械效率門m=0.9o背壓阻力背壓力p2查表選取。根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動作階段中的負(fù)載，見下表。工況計算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力F/門m=F/0.9N啟動F=Ffs20002222加速F=Ffd+Fm15101678快速F=Ffd10001111工進(jìn)F=F+「扭1300014444

快退F=%100011112.1.2負(fù)載圖、速度圖?？爝M(jìn)速度v]與快退速度v3相等，即v]=v3=0.1m/s。行程分別為11=0.4m,13=0.5m；工進(jìn)速度v2=3xl°一4~5xl。-3皿八，行程匕二0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。2-1負(fù)載圖

2-2速度圖2.2工況分析圖。液壓缸工作循環(huán)中各動作階段的壓力、流量和功率的實際使用值，見下表。工況負(fù)載F/N液壓缸計算公式回油壓力P2/MPa輸入流量q/(L/min)進(jìn)油腔壓力p1/MPa輸入功率P/kW快進(jìn)啟動2222——0.788—F+ApP— 22加速1678P2=P1+△P=P1+0.5—1.100—七A-A1 2q—(A-A)vP—pq1恒速111116.920.8990.254工進(jìn)144440.60.102~1.7012.8490.005~0.081F+App— i Aiq—Av12P—pq快退啟動2222——0.780—F+App1 A12q—AvP—pq1加速16780.5—1.584—恒速111117.11.3850.395根據(jù)上表可繪制液壓缸的工況圖，如下圖所示。2-3工況圖方案確定3.1選擇液壓回路。3.1.1調(diào)速回路及油源形式。由工況圖可知，該機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，速度較低；鉆鏜加工為連續(xù)切削，切削力變化小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動的平穩(wěn)性，為防止當(dāng)工件鉆通時工作部件突然前沖，采用調(diào)速閥的出口節(jié)流調(diào)速回路。由工況圖還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成。其最大流量與最小流量之比為q/q.=17.1/(0.102~1.701)=10.05~167.65,而相應(yīng)的時間之比為t工/1快二(20?333)/9=2.22?37。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供油。3.1.2快速回路及速度換接回路。

因系統(tǒng)要求快進(jìn)，快退的速度相等，故快進(jìn)時采用液壓缸差動連接的方式，以保證快進(jìn)、快退時的速度基本相等。由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大，為減小速度換接時的液壓沖擊，采用行程閥控制的換接回路。3.1.3換向回路。由工況圖可看出，回路中流量較小，系統(tǒng)的工作壓力也不高，故采用電磁換向閥的換向回路。在雙定量泵供油的油源形式確定后，卸荷和調(diào)壓問題都已基本解決，即工進(jìn)時，低壓泵卸荷，高壓泵工作并由溢流閥調(diào)定其出口壓力。當(dāng)換向閥處于中位時，高壓泵雖未卸荷，但功率損失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路結(jié)構(gòu)更加簡單。3.1.4行程終點的控制方式。在行程終點采用死擋鐵停留的控制方式。上述選擇的液壓回路，如下圖所示。3-1雙泵油源3-2調(diào)速及速度換接回路 3-3換向回路計算和選擇液壓元件4.1確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。4.1.1壓泵工作壓力的計算。a.確定小流量泵的工作壓力pp1。小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時都向系統(tǒng)供油。最大工作壓力為p=2.849MPa。在出口節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡單，故進(jìn)油路壓力損失取￡詢、=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力為ppjp1+^Ap1=2.849+0.5=3.349MPab.確定大流量泵的工作壓力pp2。大流量泵只有在快進(jìn)、快退中供油。由工況圖可知，最大工作壓力為p1=1.385MPa。若取此時進(jìn)油路上的壓力損失為^Ap1=0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為pp2=p1+^Ap1=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2液壓泵流量計算。由工況圖知，液壓缸所需最大流量為17.1L/min，若取泄漏折算系數(shù)K=1.2，則兩個泵的總流量為q廣17.1X1.2=20.52(L/min)因工進(jìn)時的最大流量為1.701L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量(3L/min)，故小流量泵的流量最少應(yīng)為4.701L/min。4.1.3液壓泵規(guī)格的確定。按式pp=pp1X[1+(25~60)%]=3.349X[1+(25~60)%]=4.186~5.358MPa及qp=20.52(L/min)查設(shè)計手冊，選取YB-10/12型雙聯(lián)葉片泵，額定壓力為6.3MPa。4.1.4電機(jī)功率的確定。由工況圖得知，液壓缸最大功率Pmax=0.395kW，出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、流量為17.1L/min的快退階段，這時泵站輸出壓力為1.885MPa，流量為22L/min。若取泵的總效率為門p=0.75，則電機(jī)所需功率為P=也=技85x22=0.92kW門60x0.75P查手冊選用功率為1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。4.2液壓閥的選擇。根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥的最大實際流量，選出各閥的規(guī)格見下表。

序號液壓元件名稱通過的最大實際流量/(L/min)型號規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵YB-10/1210/12L/min6.3MPa12溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa?1213順序閥12XY-25B25L/min6.3MPa?1214單向閥12I-25B25L/min6.3MPa?1215三位四通電磁換向閥4434D-63B63L/min6.3MPa?1816調(diào)速閥3.4Q-25B25L/min6.3MPa?1217、10單向閥22I-25B25L/min6.3MPa?1228二位三通機(jī)動換向閥2223C-25B25L/min6.3MPa?1219壓力繼電器—DP1-63B調(diào)壓范圍1~6.3MPa?11111二位二通電磁換向閥2222D-25B25L/min6.3MPa?12112濾油器22XU-40X10040L/min100pm113壓力表開關(guān)—K-6B6.3MPa?41選擇液壓元件時，在滿足要求的條件下，應(yīng)盡量選擇使各元件的接口尺寸相一致，以便管道的選擇和安裝方便。4.3確定管道尺寸4.3.1壓油管道由式(5-12)有d=2里=2：22x10「3/60=0.0098?0.0137(m)=9.8?13.7(mm)、'兀v\兀(2.5?5)按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取d=12mm4.3.2吸油管道d=2、:里=2,'22x10~3/60=0.0176?0.0306(m)=17.6?30.6(mm)腥v 、，兀(0.5?1.5)取d=25mm4.3.3回油管道d=2」也=2,,22x10~3/60=0.0193?0.025(m)=19.3?25(mm)\nv 、，兀(1.5?2.5)取d=25mm3種管道皆為無縫鋼管。4.4確定郵箱容量按推薦公式V=(5?7)qp，取V=6X22=132L5組成液壓系統(tǒng)圖。液壓系統(tǒng)圖、動作循環(huán)圖及電磁鐵動作循環(huán)5-1液壓系統(tǒng)圖

5-3電磁鐵動作循環(huán)表6.液壓系統(tǒng)主要性能的估算6.1液壓缸的速度在液壓系統(tǒng)各個組成元件確定之后，液壓缸在實際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時的輸入、排出流量和移動速度，己與題目原來所要求的數(shù)值不盡相同，故需要重新估算。估算結(jié)果如表。輸入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移動速度/(m/min)

快進(jìn)（差動）q=q+q=q+―%—ApA1-A 2” 22x28.5 ..__.=22+ =44.23456.7-28.5q2=q1―qp=44.234-22=22.234qv=p—1A-A1 222x10-3(56.7-28.5)x10-4=7.8工進(jìn)q1=0.102?1.701Aq2=a2q1128.5——x(0.102?1.701)56.7=0.051?0.855v2=0.018—0.3快退q=q=22Aq2=才q1256.7”=——x2228.5=43.77v=q3A2二22x10-328.5x10-4=7.726.2系統(tǒng)的效率6.2.1回路中的壓力損失管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=12mm，回路中進(jìn)、回油管道長度暫取l=12m估算。油液的運(yùn)動粘度取v=75x10一6m2/s。系統(tǒng)中有關(guān)元件的額定壓力損失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25BAp/(x105)Pa421.5253快進(jìn)時的回路壓力損失快進(jìn)時進(jìn)油管中的流態(tài)為層流，即Re=vd/v=4q/（兀dv）=4x44.234x10-3/（兀x12x10一3x75x10一6x60）=1043.5<2320,1故進(jìn)油管的沿程壓力損失為8X1°6明x105=8X1°6婦5X1。-6X44.234x2、皿=登6x105(Pa)11 d4 124進(jìn)油管的局部壓力損失估取為Apg1=0.1AP^1=0.256x105Pa進(jìn)油路上，油液只經(jīng)過1個三位四通電磁換向閥5,參照表8.11，該閥上的局部壓力損失為Ap=Ap(%)2=4X105X(22)2=0.488x105Pav5 vnq 63由此得快進(jìn)時油路上的壓力損失為￡Ap=2.56x105x0.488x105=3.304x105(Pa)同理，可以判斷出回油管道中也是層流。Ap〔2=1.29x105(Pa)Ap=0.129x105Pa82此時，回油經(jīng)過閥11和閥8，回油量為q2=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為ZAp=Ap11+Ap8=2.77x105(Pa)由此可得快進(jìn)時回油路上的壓力損失為ZAp=4.189x105(Pa)將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動快速時進(jìn)油路上的壓力損失為ZAp1=5.41x105(Pa)這個數(shù)值的精確值是閥3的調(diào)整壓力的下限參考之一。工進(jìn)時的回路壓力損失同理,計算工進(jìn)時的進(jìn)油路上的最大壓力損失為ZAp=0.48x105(Pa)回油路上的最大壓力損失(取調(diào)速兩端最小壓差為5x105pa)為ZAp=5.26x105(Pa)整個回路的壓力損失為￡Ap1=3.12x105(Pa)快退時的回路壓力損失快退時整個回路壓力損失為ZApi=14.36x105(Pa)6.2.2液壓泵的工作壓力。小流量泵在工進(jìn)時的工作壓力可按式(8-14)求出，但此時液壓缸的工作壓力p1需要從新計算，即F 144444p=p1+EAp1=—+￡△"= +3.12x105=28.59X105(Pa)1此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。6.2.3順序閥的調(diào)整壓力順序閥在快進(jìn)、快退時關(guān)閉，工件時打開，其調(diào)整壓力必須保證關(guān)得住，開得及時。由表8.8知，液壓缸在快進(jìn)、快退時的負(fù)載相同，但回路中的壓力損失不同，快退時為EAp1=14.36x105(Pa)(快進(jìn)時為EA^=5.41x105(Pa))。故快退時大流量泵的壓力出現(xiàn)最高值，即pP=p1+EAp1=28"o+14.