組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1《液壓與氣壓傳動》課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)院、系：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程學(xué)生姓名：班級：指導(dǎo)教師姓名：職稱：副教授最終評定成績：2021年01月05日至目錄TOC\o"1-3"\h\u1、設(shè)計(jì)要求及工況分析 、設(shè)計(jì)要求及工況分析1.1設(shè)計(jì)要求削力=30000N；快進(jìn)、快退的速度=

=0.1

m/s，快進(jìn)行程長度=100mm要求設(shè)計(jì)的機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”。主要性能參數(shù)與性能要求如下：機(jī)床上有主軸16個(gè)，加工Φ13.9

mm的孔14個(gè)，Φ8.5mm的孔2個(gè)。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵，硬度為240HB，運(yùn)動部件總質(zhì)量G=10000N，切，工進(jìn)行程長度=50

mm，往復(fù)運(yùn)動的加速，減速時(shí)間為0.2s，動力滑臺采用平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)=0.1，液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件使用液壓缸。1.2負(fù)載與運(yùn)動分析1.2.1工作負(fù)載工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載。切削負(fù)載(確定切削負(fù)載應(yīng)具備機(jī)械切削加工方面的知識)用高速鋼鉆頭(單個(gè))鉆鑄鐵孔時(shí)的軸向切削力Ft(單位為N)為式中：D——鉆頭直徑，單位為mm；s——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm／r；HBS——鑄件硬度。根據(jù)組合機(jī)床加工特點(diǎn)，鉆孔時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s,按“組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊”?。簩Ζ?3.9mm的孔：=360r／min，=0.147mm／r；

對φ8.5mm的孔：=550r／min，=0.096mm／r；所以，系統(tǒng)總的切削負(fù)載Ft為：工作負(fù)載即為切削阻力=30000N1.2.2慣性負(fù)載往復(fù)運(yùn)動的加速，減速時(shí)間為0.2s，所以取為0.2S1.2.3導(dǎo)軌摩擦負(fù)載因?yàn)椴捎玫膭恿_是平導(dǎo)軌，因此機(jī)床工作部件對動力滑臺導(dǎo)軌的法向力為：靜摩擦阻力：動摩擦阻力：如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率=0.9，根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況由此得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載如表1-1所列。表1-1液壓缸在個(gè)工作階段的負(fù)載值工況負(fù)載組成負(fù)載值F（N）推力F/（N）啟動20212222加速15001667快進(jìn)10001111工進(jìn)3050033889快退10001111

根據(jù)液壓缸上述各階段的負(fù)載可繪制如圖1-1（a）所示的負(fù)載循環(huán)圖F-t。速度圖安已知數(shù)值，快進(jìn)行程長度為，工進(jìn)行程長度為，快退行程和工進(jìn)速度等繪制，如圖1-1（b）所示，其中由主軸轉(zhuǎn)速及每轉(zhuǎn)進(jìn)給量求出，即。圖1-1組合機(jī)床液壓缸的負(fù)載圖和速度圖2、主要參數(shù)的選定2.1初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動力滑臺在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其他工況負(fù)載都不太高，參考表2-1和表2-2，初選液壓缸的工作壓力=4MPa。表2-1按負(fù)載選擇系統(tǒng)工作壓力負(fù)載力/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作壓力/MPa0.8~11.5~22.5~33~44~55~7表2-2各種設(shè)備常用系統(tǒng)工作壓力設(shè)備類型磨床車、銑、鏜床組合機(jī)床龍門刨床、拉床汽車、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械大中型挖掘機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、液壓機(jī)工作壓力/MPa0.8~22~43~5≤1010~1620~302.2計(jì)算液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動連接方式。通常利用差動液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺運(yùn)動的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A1是有桿腔工作面積A2兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系。工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.8MPa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降△P，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時(shí)取△P≈0.5MPa。快退時(shí)回油腔中△也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值p2=0.5MPa。。由工進(jìn)時(shí)的推力計(jì)算液壓缸的面積所以當(dāng)按GB2348-1993將這些直徑圓整成接近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得D=110mm,d=80mm。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為：經(jīng)檢驗(yàn)，活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均符合要求。根據(jù)上述D和d的值，可以估算液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率，如表2-3所示。并據(jù)此繪出如圖1-2所示的液壓缸工況圖，其中粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線和雙點(diǎn)畫線分別表示P、q、p。表2-3液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負(fù)載F/N回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式快進(jìn)（差動）啟動2222加速16670.883——————恒速11110.6630.50510.335工進(jìn)338890.83.9450.00830.033快退啟動22220.497————加速16670.51.434————恒速11111.3050.44750.586圖2-1組合機(jī)床液壓缸的工況圖3、液壓系統(tǒng)圖的擬定3.1選擇基本回路 3.1.1選擇路 由圖得知，這臺機(jī)床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口節(jié)流的調(diào)速形式。為了解決進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路在孔鉆通時(shí)滑臺突然前沖的現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。

由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)圖1-2曲線中液壓油的循環(huán)必須是開式的。

從工況圖可知，在這個(gè)系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸交替地要求油源提供低壓大流量和高壓小流量的液壓油。最大流量和最小流量之比約為60，而快進(jìn)、快退所需的時(shí)間和工進(jìn)所需的時(shí)間分別為即。因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為油源是不合適的。宜選用圖1-3（a）所示的雙聯(lián)式定量葉片泵。

3.1.2選擇快速運(yùn)動和換向回路系統(tǒng)在采用節(jié)流調(diào)速回路后，不管采用什么油源形式，都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。此系統(tǒng)中單桿液壓缸要做差動連接，所以它的快進(jìn)快退換向回路應(yīng)采取如圖1-3（b）所示的形式。由于這一回路要實(shí)現(xiàn)液壓缸的差動連接，所以換向閥必須是五通的。 3.1.3選擇速度換接回路由圖1-2中的q-l曲線得知，當(dāng)滑臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量由0.505L/s降為0.033L/s，滑臺的速度變化較大，宜選用行程閥來控制速度的換接，以減小液壓沖擊，如圖1-3（c）所示。當(dāng)滑臺由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，回路中通過的流量很大，為了保證換向平穩(wěn)，可采用電液換向閥式換接回路，如圖1-3（c）所示 3.1.4選擇調(diào)壓回路和卸荷回路系統(tǒng)的調(diào)壓問題已經(jīng)在圖1-3（a）中解決了。卸荷問題可采用中位機(jī)能是Y型的三位換向閥來實(shí)現(xiàn)。圖3-1液壓回路的選擇3.2組成液壓系統(tǒng)選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤滑油路、測壓油路等，并對回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)，即組成如圖5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，背壓閥和液壓腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓力表即能觀察各壓力。

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動作，即要求實(shí)現(xiàn)的動作順序?yàn)椋簡印铀佟爝M(jìn)→減速→工進(jìn)→快退→停止。則可得出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序如表1-5所示。表中“+”號表示電磁鐵通電或行程閥壓下；“—”號表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。圖3-2液壓系統(tǒng)原理圖1—雙聯(lián)葉片泵；2—三位五通電液閥；3—行程閥；4—調(diào)速閥；5,6,10,13—單向閥；7—液控順序閥；8—背壓閥；9—溢流閥；11—濾油器；12—壓力表開關(guān)；14—壓力繼電器3.3系統(tǒng)圖的原理

3.3.1．快進(jìn)

快進(jìn)如圖所示，按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，由泵輸出地壓力油經(jīng)2三位五通換向閥的右側(cè)，這時(shí)的主油路為：

進(jìn)油路：泵

→單向閥10→三位五通換向閥2（1YA得電）→行程閥3→液壓缸右腔。

回油路：液壓缸左腔→三位五通換向閥2（1YA得電）→單向閥6→行程閥3→液壓缸右腔。

由此形成液壓缸兩腔連通，實(shí)現(xiàn)差動快進(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)載壓力小，系統(tǒng)壓力低，變量泵輸出最大流量。

3.3.2．減速

當(dāng)滑臺快到預(yù)定位置時(shí)，此時(shí)要減速。擋塊壓下行程閥3，切斷了該通路，這時(shí)，壓力油只能經(jīng)過調(diào)速閥4，進(jìn)入液壓缸的右腔。由于減速時(shí)系統(tǒng)壓力升高，定量泵無法輸出低壓油，使得單向閥10關(guān)閉，雙聯(lián)式定量量泵便輸出小流量高壓油，且與調(diào)速閥4開口向適應(yīng)，此時(shí)液控順序7打開，單向閥6關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動連接油路，液壓缸左腔的回油經(jīng)背壓閥8流回油箱，這樣經(jīng)過調(diào)速閥就實(shí)現(xiàn)了液壓油的速度下降，從而實(shí)現(xiàn)減速，其主油路為：

進(jìn)油路：左邊泵

→三位五通換向閥2（1YA得電）→調(diào)速閥4→液壓缸右腔。

回油路：液壓缸左腔→三位五通換向閥2→背壓閥8→液控順序閥7→油箱。

3.3.3．工進(jìn)

減速終了時(shí)，擋塊還是壓下，行程將通路切斷，這時(shí)油必須經(jīng)調(diào)速閥4才能進(jìn)入液壓缸左腔，回油路和減速回油完全相同，此時(shí)變量泵輸出地流量自動與工進(jìn)調(diào)速閥4的開口相適應(yīng)，故進(jìn)給量大小由調(diào)速閥4調(diào)節(jié)，其主油路為：

進(jìn)油路：左邊泵→三位五通換向閥2（1YA得電）→調(diào)速閥4→液壓缸右腔。

回油路：液壓缸左腔→三位五通換向閥2→背壓閥8→液控順序閥7→油箱。

3.3.4．快退

當(dāng)孔鉆通以后，活塞缸向右伸到盡頭，此時(shí)右腔壓力升高使壓力繼電器迅速發(fā)出電信號，使得1YA斷電，2YA通電，這時(shí)三位五通換向閥2接通右位，，因滑臺返回時(shí)的負(fù)載小，系統(tǒng)壓力下降，雙聯(lián)式定量量泵輸出流量又自動恢復(fù)到最大，兩泵同時(shí)供油，單向閥10打開，滑快速退回，行程閥3和單向閥5打開，其主油路為：

進(jìn)油路：泵

→單向閥10→三位五通換向閥2（2YA得電）→液壓缸左腔。

回油路：液壓缸右腔→單向閥5→三位五通換向閥2（右位）→油箱。

3.3.5．原位停止

當(dāng)滑臺退回到左邊盡頭時(shí)，右腔壓力下降，壓力繼電器斷開使2YA斷電，換向閥處于中位，液壓泵油路封閉，滑臺停止運(yùn)動，但處于浮動狀態(tài)，液壓泵不卸荷。系統(tǒng)圖的動作順序表如表3-1所示?！?”號表示電磁鐵通電或行程閥壓下；“—”號表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。表3-1

電磁鐵的動作順序表工況元件1YA2YA行程閥快進(jìn)＋－－減速＋－＋工進(jìn)＋－＋快退－＋＋原位停止－－－4、液壓元件的計(jì)算與選擇 4.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率液壓缸整個(gè)工作循環(huán)中的最高工作壓力為3.945MPa,如果進(jìn)油路上的壓力損失0.8MPa，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最高工作壓力0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力應(yīng)為=3.945+0.8+0.5=5.245MPa。大流量泵是在快速運(yùn)動時(shí)才向液壓缸1供油的，由圖1-4可知，快退液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如果取進(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=1.305+0.5=1.805MPa。兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提高的最大流量為0.5051L/s,如圖1-4所示，若回路中的泄露按液壓缸輸入流量的10%估算，則兩泵總流量應(yīng)為=1.1×0.5051=0.5556L/s。而溢流閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/s，工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.0083L/s，所以小流量泵的流量規(guī)格最小應(yīng)為0.0583L/s。根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵。由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這相當(dāng)于液壓泵輸出壓力1.805MPa、流量0.5556L/s時(shí)的情況。若取雙聯(lián)葉片泵的總效率=0.75，則液壓泵的驅(qū)動原動機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)值查閱電機(jī)產(chǎn)品樣本，最后選定Y100L-6型電動機(jī)，其額定功率為1.5kW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。4.2確定其他元件及輔件 4.2.1確定控制元件和輔助元件根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)控制閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的規(guī)格和型號，表1-6為選用的元件的型號和規(guī)格。表4-1

選用元件的規(guī)格和型號序號元件名稱估計(jì)通過流量/L型號規(guī)格生產(chǎn)廠家1雙聯(lián)葉片泵——PV2R1214MPa，0.085和0.465L/s阜新液壓廠2三位五通電液閥1.2535DYF3Y-E10B16MPa,10通徑高行液壓件廠3行程閥1.4AXQF-E10B4調(diào)速閥<0.0175單向閥1.256單向閥0.73AF3-Ea10B7液控順序閥0.58XF3-E10B8背壓閥<0.017YF3-E10B9溢流閥0.075YF3-E10B10單向閥0.58AF3-Ea10B11濾油器0.67YYL-105-1021MPa,1.5L/s新鄉(xiāng)116長12壓力表開關(guān)——KF3-E3B16MPa,3測試點(diǎn)高行液壓件廠13單向閥1.25AF3-Ea20B16MPa,20通徑14壓力繼電器——PF-B8C14MPa,8通徑榆次液壓件廠4.2.2確定油管各元件間管道的規(guī)格按元件接口處的尺寸確定，液壓缸進(jìn)、出油管按輸入、輸出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定后液壓缸的各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已經(jīng)與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算得到表1-7所示的數(shù)據(jù)。表4-2液壓缸的進(jìn)、出流量項(xiàng)目快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/L=1.031輸出流量/L=0.487=0.0039=1.168運(yùn)動速度/m=0.109=0.88=0.123當(dāng)液壓油的流速取0.05m/s時(shí)，可得到液壓缸有桿腔和無桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為為統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有油管均為內(nèi)經(jīng)20mm、外徑28mm的10號冷拔鋼管。4.2.3油箱油箱的容量按式V=估算，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為6時(shí)，V==60.55×60=200L。5、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 5.1回路壓力損失驗(yàn)算由于系統(tǒng)的具體管路布置沒有確定，整個(gè)回路的壓力損失無法估算，所以此處省略。 5.2發(fā)熱溫升驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占用的時(shí)間達(dá)96%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和液壓油溫升主要是計(jì)算工進(jìn)時(shí)的。工進(jìn)液壓缸的有效功率為這時(shí)大流量泵通過液控順序閥卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩個(gè)泵的總輸出功率為=0.590kW則液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為求出液壓油溫升的近似值溫升沒有超出允許的范圍，系統(tǒng)不需要設(shè)置冷卻器。個(gè)人總結(jié)這次液壓的課程設(shè)計(jì)，是我們第一次較全面的運(yùn)用液壓綜合知識。通過這次設(shè)計(jì)，使得我們對液壓基礎(chǔ)知識有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識，加深了對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，講原來比較抽象的內(nèi)容實(shí)體化，初步培養(yǎng)了我們理論結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用相關(guān)課程的理論。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的知識。通過制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計(jì)算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴(kuò)展了我們的知識面，培養(yǎng)了我們在本學(xué)科方面的興趣和實(shí)際動手能力，對將來我們在工作方面有很大的幫助。本次課程設(shè)計(jì)是我們所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過老是的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。參考文獻(xiàn)[1]劉忠偉.液壓與氣壓傳動.第2版.北京化學(xué)工業(yè)出版社2021.[2]銀金光劉楊.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第2版.北京清華大學(xué)出版社2021.[3]液壓傳動手冊.北京機(jī)械工業(yè)出版社2021.

公司印章管理制度一、目的公司印章是公司對內(nèi)對外行使權(quán)力的標(biāo)志，也是公司名稱的法律體現(xiàn)，因此，必須對印章進(jìn)行規(guī)范化、合理化的嚴(yán)格管理，以保證公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，