臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)

四、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計1.確定液壓泵類型及調(diào)速方式參考同類組合機床，選用雙作用葉片泵雙泵供油、調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥。為防止鉆孔鉆通時滑臺突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥。2.選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進和工作，反向快退，且快進、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接，無桿腔面積A1等于有桿面積A2的兩倍。3.快速運動回路和速度換接回路根據(jù)本例的運動方式和要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。4.換向回路的選擇本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向器的換向回路。為便于實現(xiàn)差動連接，選用了三位五通換向閥。為提高換向的位置精度，采用死檔板和壓力繼電器的行程終點返程控制。5.組成液壓系統(tǒng)繪原理圖將上述所選定的液壓回路進行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補充，即組成如圖所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進口處設(shè)置測壓點，并設(shè)置多點壓力表。這樣只需一個壓力表即能觀測各點壓力。圖3系統(tǒng)工作原理圖液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如下表。表2電磁鐵動作順序1Y2Y3Y快進+--工進+-+快退停止-+-五、液壓系統(tǒng)參數(shù)計算初步選定液壓缸工作壓力根據(jù)由表1所示負(fù)載大小，可得本次設(shè)計的臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)中工進時負(fù)載最大且為29444N。由表2可初定液壓缸的工作壓力p1=4MPa。表3按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力負(fù)載F（kN）<55~1010~2020~3030~50>50壓力p（MPa）<0.8~1.01.5~2.02.5~3.03.0~4.04.0~5.0>5.0~7.02.確定液壓缸主要尺寸參考同類組合機床，選用雙作用葉片泵雙泵供油、調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥。由于系統(tǒng)的快進快退速度相等，現(xiàn)采用活塞式固定單杠液壓缸，并在快進時采用單作用液壓缸的差動連接方式。使用活塞桿固定，活塞桿直徑d與缸筒直徑D成d=0.707D關(guān)系。為防止在工進時鉆孔鉆通時滑臺突然向前沖，在回油路中安裝背壓閥，使液壓缸的回油腔有一定的背壓，選取此背壓值p2=0.8MPa。快進時液壓缸存在降壓△p，有桿腔壓力必然大于無桿腔壓力，估算時初取△p0.5MPa；快退時回油腔同樣有背壓且與工進時相等。工進時液壓缸的推力計算為：由該公式得：根據(jù)GB/T2348—1993對液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=70mm。則液壓缸兩腔的實際有效面積分別為：計算得到液壓系統(tǒng)的實際工作壓力為：3.計算最大流量系統(tǒng)在快進過程中液壓缸差動連接，此時有：由此可得，組合機床在快進的過程中液壓缸所需流量為：在組合機床快退過程中液壓缸所需流量為：由組合機床工進過程中的速度為工進速度30～120mm/min，故取其速度v'1=50mm/min,液壓缸所需流量為：其中最大的流量為快退速度33.924L/min。根據(jù)上述值及流量計算結(jié)果，進一步計算液壓缸在各個工作階段的壓力、流量和功率值，如表4所示：圖4多軸機床液壓系統(tǒng)工況圖表4各工況下的主要參數(shù)值工作循環(huán)計算公式負(fù)載FN回油壓力p2MPa進油壓力p1MPa所需流量qL/min輸入功率PkW快進啟動333301.600//快進加速33682.1101.610//快進恒速16671.6681.16823.0940.450工進294440.83.5700.4750.028快退啟動333301.389//快退加速33680.81.395//快退恒速16670.81.09533.9240.619六、液壓元件的選擇1.液壓泵液壓缸在循環(huán)中的最大工作壓力為3.570MPa，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)油路上的壓力損失為0.8MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力應(yīng)比系統(tǒng)最大工作壓力要高0.5MPa，則高壓小流量泵的最大工作壓力為：低壓大流量泵在快速運動時才向液壓缸輸送液壓油，由已知快進時液壓缸中工作壓力比快進時大，若取油路的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為：兩個液壓泵應(yīng)當(dāng)提供給液壓缸的最大流量為23.094L/min，若回路中的泄露按液壓缸輸入流量的10%估算，則兩臺泵的總流量為：。又由溢流閥最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，工進時輸入液壓缸的流量為0.475L/min，固小流量泵的流量規(guī)格最少應(yīng)達到3.475L/min。根據(jù)數(shù)據(jù)查詢產(chǎn)品數(shù)值，選取YB-4/25型雙聯(lián)葉片泵。由于該液壓缸快退時輸入功率最大，這相當(dāng)于液壓泵輸入壓力為1.668MPa，流量為29L/min時的情況，取雙聯(lián)葉片泵總效率ηp=0.75，則液壓泵驅(qū)動電動機所需功率為：查閱電動機產(chǎn)品樣本，選擇Y100L-6異步電動機，其主要參數(shù)如下：表5Y100L-6異步電動機主要參數(shù)表功率KW額定轉(zhuǎn)速r/min電流A效率%凈重kg1.5940477.535閥類元件的選擇液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的實際流量，如表6的方案：表6元件型號與規(guī)格序號元件名稱最大通過流量型號1雙聯(lián)葉片泵29YB-4/252單向閥60QCI-63B3三位五通電磁閥6035DY-63BYZ4二位二通電磁閥3222-63BH5調(diào)速閥<1QCI-63B6壓力繼電器-D-63B7單向閥45I-63B8液控順序閥0.16XY-25B9背壓閥<1B-10B10液控順序閥25XY-63B11單向閥25I-63B12溢流閥4Y-10B13過濾器30XU-62*100-J14壓力表開關(guān)K-3B15減壓閥30J-63B16單向閥30I-63B17二位四通電磁閥3024D-40B18單向順序閥-XI-63B19壓力繼電器-D-63B20壓力繼電器-D-63B3.油管的選擇根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接快進快退時，油管內(nèi)通油量最大，其實際流量為泵的額定流量的兩倍達58L/min，則液壓缸進、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為15mm，外徑為22mm的20號退冷鋼管。4.油箱容積的確定中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的5~7倍，本設(shè)計取7倍，故油箱容積為：七、驗算液壓系統(tǒng)性能1.回路壓力損失驗算由于系統(tǒng)具體管路布置未確定，整個回路的壓力損失無法估算，所以本次設(shè)計略過此處。2.油液溫升驗算在整個工作循環(huán)中，工進階段所占用的時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進階段造成的，故按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。工進時液壓泵的輸入功率q1—小泵的標(biāo)準(zhǔn)流量q2—大泵的標(biāo)準(zhǔn)流量Pp1—小泵的出口工進階段壓力Pp2—大泵的卸載的初選壓力工進時液壓缸的輸出功率系統(tǒng)總的發(fā)熱功率為：已知油箱容積V=203L,則按油箱近似散熱面積A為：假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)