卧式双面铣削组合机床的液压系统设计说明书_百度文库解读

课程设计任务书

目录

1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (2)

2 工况分析 (2)

2.1负载分析 (2)

3 液压系统方案设计…………………………………………………………………

3 3.1液压缸参数计算.......................................... . 3 3.2拟定液压系统原理图.................................... .. 6 3.3液压元件的选择.......................................... . 7 3.3.2阀类元件及辅助元件的选择........................ (8)

3.3.3油管的选择.......................................... . (9)

4 液压系统性能验算................................................ 12 4.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (12)

4.2油液温升计算 (14)

5 设计小结 (14)

6 参考文献 (15)

1.设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计

试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱体, 动作顺序为夹紧缸夹紧→工作台快速趋近工件→工作台进给→工作台快退→夹紧缸松开→原位停止。工作台移动部件的总重力为 4000N , 加、减速时间为 0.2s , 采用平导轨, 静、动摩擦因数μs =0.2, μd =0.1。夹紧缸行程为 30mm ,夹紧力为

800N ,工作台快进行程为 100mm , 快进速度为 3.5m/min, 工进行程为 200mm , 工进

速度为 80~300mm/min,轴向工作负载为 12000N ,快退速度为 6m/min。要求工作台运动平稳,夹紧力可调并保压。

2 工况分析

2.1负载分析

负载分析中, 暂不考虑回油腔的背压力, 液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置, 重力的的水平分力为零, 这样需要考虑的力有:切削力, 导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力,设导轨的静摩擦力为 fs F ,动摩擦力为 fd F ,

则

如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响, 并设液压缸的机械效

率9. 0m =η,则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出,见表 2-1。

速度图(F-2

图 2-1负载图和速度图

3 液压系统方案设计

3.1液压缸参数计算

组合机床液压系统的最大负载约为 14000N ,初选液压缸的设计压力 P1=3MPa,为了满足工作台快速进退速度要求,并减小液压泵的流量,这里的液压缸课选用单杆式的, 并在快进时差动连接, 则液压缸无杆腔与有杆腔的等

效面积 A1与 A2应满足 A1=0.37A2(即液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 应满足: d=0.607D。为防止铣削后工件突然前冲, 液压缸需保持一定的回油背压, 暂取

背压为 0.5MPa ,并取液压缸机械效率 m

η=0.9

。则液压缸上的平衡方程故液压缸无杆腔的有效面积:

液压缸内径:

按 GB/T2348-1980,取标准值 D=80mm;因 A1=0.37A,故活塞杆直径

d=0.607D=50mm(标准直径

则液压缸有效面积为:

差动连接快进时,液压缸有杆腔压力 P2必须大于无杆腔压力 P1,其差值估取P2-P1=0.5MPa,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动,此时△ P=0;另外取快退时的回油压力损失为 0.5MPa 。根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力 . 流量和功率,并可绘出其工况图

表 3— 1液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值

注 :1. 差动连接时 , 液压缸的回油口到进油口之间的压力损失p p p p p j b a ?+=?=?而 , 5105.

2.快退时,液压缸有杆腔进油,压力为 j

P ,无杆腔回油,压力为

b

P

液压缸的工况图:

图 3-1工况图

3.2拟定液压系统原理图3.2.1调速回路的选择

该机床液压系统的功率小(<1kw , 速度较低;钻镗加工时连续切削,切削力变化小,故采用节流调速的开式回路是合适的, 为了增加运动的平稳性, 防止钻孔时工件突然前冲, 系统采用调速阀的进油节流调速回路,并在回油路中加背压阀。

3.2.2油源及其压力控制回路的选择

该系统为了节能,考虑采用变量叶片泵油源供油。

3.2.3快速运动与换向回路

由于系统要求快进与快退的速度相同,因此在双泵供油的基础上,快进时采用液压缸差动连接快速运动回路, 快退时采用液压缸有杆腔进油, 无杆腔回油的快速运动回路。

3.2.4速度换接回路

由工况图可以看出, 当动力头部件从快进转为工进时滑台速度变化较大,可选用行程阀来控制快进转工进的速度换接,以减少液压冲击。

3.2.5压力控制回路

在泵出口并联一先导式溢流阀,实现系统的定压溢流,同时在该溢流阀的远程控制口连接一个二位二通电磁换向阀, 以便一个工作循环结束后, 等待装卸工件时, 液

压泵卸载,并便于液压泵空载下迅速启动。

3.2.6行程终点的控制方式

这台机床用于钻、镗孔(通孔与不通孔加工,因此要求行程终点的定位精度高因此在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。

3.2.7组成液压系统绘原理图

将上述所选定的液压回路进行组合, 并根据要求作必要的修改补充, 即组成如下图 1-3所示的液压系统图。为便于观察调整压力, 在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无腔进口处设置测压点,并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。

图

1-3液压系统原理图

液压系统中各电磁铁的

3-2电磁铁动作顺序表

3.3液压元件的选择 3.3.1液压泵

液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 3.228MPa, 如取进油路上的压力损失为 0.8MPa, 压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为 0.5MPa , 则变量泵的最大工作压力应为

Pp=(3.228+0.8+0.5MPa=4.528MPa

由工况图可知,液压泵应向液压缸提供的最大流量为 18.378L/min,若回路中的泄漏按液压缸输入流量的 10%估计 , 则液压泵的总流量应为

。

由于要求工作平稳,选取最大工作压力为液压泵额定压力的 70%,则液压泵的额定压力为 :

P=Pp/0.7=6.47Mpa

根据以上压力和流量的数值查阅产品样本,最后确定选取 YBX-B ※ L 型变量叶片泵,其最大排量为 25mL/r,压力调节范围为 2.0— 7.0Mpa ,若取液压泵的容积效率

0.9=η,泵的转速为 1500r/min

由于液压缸在快退时输入功率最大,这时液压泵工作压力为 0.634MPa, 进油路压力损失 0.3Mpa, 流量为 20.22L/min,取泵的总效率为 0.75, 则液压泵驱动电动机输出

所需的功率为

根据此数值按 JB/T10391-2002,,查阅电动机产品样本选取 Y90L-4型电动机,其额定功率 KW 5. 1P n =,额定转速

。

3.3.2阀类元件及辅助元件的选择

根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际

流量,可以选出这些液压元件的型号及规格见表 3— 3

表 3— 3元件的型号及规格

3.3.3油管的选择

各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定,液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量计算。由于液压泵的具体选定之后液压缸在各阶段的进、出流量已与原定数值不同,所以要重新计算如表 3— 4所示

由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。

由表 3— 4可知,该系统中最大压力小于 3MPa ,油管中的流速取 3m/s。所以按公

式

d =

则选 18mm 的孔径。

3.3.4确定油箱容积:

油箱容积按《液压传动》式(7-8估算,当取ζ为 7时,求得其容积

按 JB/T7938-1999规定,取标准值 V=250L。

4液压系统性能验算

4.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值

(1 快进

滑台快进时,液压缸差动连接,进油路上油液通过单向阀 10的流量是 22L/MIN, 通过电液换向阀 2的流量是 20.22L/MIN,然后与液压缸的有杆腔的回油汇合,以流量 51.80L/min通过行程阀 3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为

此值不大，不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀 2 和单向阀 6 的流量都是

28.2L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀 3 流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力 P2 和无杆腔压力 P1 之差。

?

此值小于原估计值0.5Mpa,所以是偏安全的。（2）工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀 2 的流量为 0.4~1.5L/min，在调速阀 4 处的压力损失为 0.5Mpa;油液在回油路上通过换向阀 2 的流量为 0.20~0.76L/min，在背压阀 8 处的压力损失为 0.5MPa,通过顺序阀 7 的流量为 22.2~22.76L/min，因此这时液压缸回油腔压力 p 2 为

= 0.539MPa 此值大于原估计值 0.5Mpa,则重新计算工进时液压缸进油腔压力 ,与原计算数值 3.761MPa 相近。考虑到压力继电器可靠动作需要压

差?pe = 0.5MPa ，故溢流阀 9 的调压

（3）快退快退时，油液在进油路上通过单向阀 5 的流量为 22L/min，通过换向阀 2 的流量为

20.22L/MIN；油液在回路上通过单向阀 5、换向阀 2 和单向阀 13 的流量都是

33.17L/min。一次进油路上的总压降为： 11

此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上的总压降是所以，快退时液压泵的最大工作压力：，因此主泵卸荷的顺序阀 7 调压应大于

0.862Mpa. 4.2 油液温升计算工进在整个工作循环中所占的时间比例达 95%，所以系统发热和油液温升可用工进的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为：此时泵在高压下供油，所以它的输入功率为：系统效率 0.0088，由此得液压系统的发热量为：温升近似值如下：温升没有超出范围，液压系统中不需设置冷却器。 12

参考文献 [1] 王积伟章宏甲主编液压传动机械工业出版社 [2] 贾明新主编. 液压传动与控制解难和练习. 北京：国防工业出版社. 2003 [3] 液压设计手册（电子版R1.0）. 北京：机械工业出版社 13