设计一台双面钻通孔卧式组合机床液压进给系统及其装置

目录

一、设计题目 (2)

二、工况分析 (3)

三、负载图和速度图的绘制 (4)

四、液压缸主要参数的确定 (6)

五、拟定液压系统原理图 (8)

六、液压元件的选择 (12)

七、液压系统性能的验算 (17)

八、参考文献 (20)

一、设计题目：

设计一台双面钻通孔卧式组合机床的液压进给系统及其装置。机床的工作循环为：工件夹紧→左、右动力部件快进→左右动力部件工进→左动力部件快退、右动力部件继续工进→左动力部件停止、右动力部件快退→左、右动力部件皆停止、工件松开。已知工件的夹紧力为8*103 N，两侧加工切削负载皆为15*103N, 工件部件的重量皆为9.8*103N，快进、快退速度为5m/min，快进行程为100mm，左动力部件工进行程50mm，右动力部件工进行程80mm，v min=80~200mm/min，往复运动的加、减速时间为0.2s，滑台为平导轨，静、动摩擦系数分别为0.2和0.1。

二、工况分析

首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1所示，然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。 液压缸所受外负载F 包括三种类型，即

a f w F F F F ++=

F w 为工作负载，为15000N ；

F a —运动部件速度变化时的惯性负载；

F f —导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后

为动摩擦阻力，对于平导轨可由下式求得

()Rn f F G f F +=

G —运动部件重力；

F Rn —垂直于导轨的工作负载。

f —导轨摩擦系数，本例中取静摩擦系数0.2，动摩擦系

数为0.1。求得：

F fs =0.2*9800N=1960N

F fa =0.1*9800n=980N

上式中F fs 为静摩擦阻力，F fa 为动摩擦阻力。

t

v

g G F a ∆∆=

g —重力加速度；

△t —加速度或减速度，一般△t=0.01～0.5s

△v —△t 时间内的速度变化量。在本题中△v ＝5－0＝5m/min

N F a 41760

2.05

8.99800=⨯⨯=

表1 工作各阶段左、右液压缸活塞负载

推力F/m 三、负载图和速度图的绘制

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载(见表1)，并画出如图1所示的负载循环图.

图1 速度和负载循环图

四、液压缸主要参数的确定

由《液压传动》中表11-2和表11-3可知，组合机床液压系统在最大负载约为17760N时宜取P1=3MPa。

鉴于左右运动部件要求快进、快退速度相同，这里的液压缸可选用单杆式，并在快进时作差动连接。由第五章得知，这种情况下液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径呈d=0.7D的关系。

在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压p2,以防孔被钻通时滑台突然前冲。根据《现代机械设备设计手册》中推荐数值，可取p2=0.8MPa。快退时回油腔中有背压的，这是p2可按0.6MPa估算。

计算液压缸面积：

⎪⎭

⎪

⎬⎫⎪⎩

⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯⨯⨯⨯=

2

12

cm 111p 14.3F 4D d p p

D η

可得：

()[]

)(7.957.0135.019.0103014.317760

425mm D =⎭

⎬

⎫

⎩⎨⎧--⨯⨯⨯⨯⨯=

d=0.7D=66.99mm

当按JB826-66将这些直径圆整成就近标准值：D=95mm, d=65mm 。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：A 1=D 2

/4=70.88×10-4

m 2

,A 2=

(D 2-d 2)/4=37.7×10-4m 2

。经检验，

活塞杆的强度和稳定性均符合要求。

根据上述D 和d 的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表2所示。

表2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值

推力

F/m

五、拟定液压系统原理图

(1)确定供油方式

考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采

用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

(2)调速方式的选择

在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。

(3)速度换接方式的选择

本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。

(4)夹紧回路的选择

用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了

避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。

最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图2所示的液压系统原理图。