立式組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)液壓課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：岳維-指導(dǎo)教師：唐煒2012年1月5日江蘇科技大學(xué)南徐學(xué)院目錄TOC\o"1-5"\h\z工況分析1擬定液壓系統(tǒng)原理圖23．液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件……………………8液壓缸主要尺寸的確定……………4確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格5液壓閥的選擇………………………5確定管道尺寸………………………6液壓油箱容積的確定………………74.液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算……………………6壓力損失的驗(yàn)算……………………6系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算……………………8某立式組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)采用液壓傳動(dòng)。已知切削負(fù)載為31000N，滑臺(tái)工進(jìn)速度為50mm/min,快進(jìn)、快退速度為6m/min，滑臺(tái)（包括滑臺(tái)上的動(dòng)力頭）的質(zhì)量為1500kg,滑臺(tái)對(duì)導(dǎo)軌的法向作用力為1500N，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加、減速時(shí)間為，滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為和，快速行程為180mm，工進(jìn)行程為50mm。試設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓系統(tǒng)和液壓缸。1.工況分析首先根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖所示，然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。

液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類(lèi)型，即Fw為工作負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō)，即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的切削力，在本例中為31000N；Fa—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；Ff—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌可由下式求得G一運(yùn)動(dòng)部件重力；F—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，事例中為零；Rnf—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)，動(dòng)摩擦系數(shù)為。求得：F=*14700N=2940NfsF=*14700N=1470Nfa上式中F為靜摩擦阻力，F(xiàn)為動(dòng)摩擦阻力。fsfag—重力加速度；△t—加速度或減速度，一般At二?△v—At時(shí)間內(nèi)的速度變化量。在本例中=300N147006=300Nx9.80.5x60根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載(見(jiàn)表，并畫(huà)出如圖所示的負(fù)載循環(huán)圖。圖速度和負(fù)載循環(huán)圖表工作循環(huán)外負(fù)載F(N)工作循環(huán)外負(fù)載F(N)啟動(dòng)、加速F=F+Ffsa3240工進(jìn)F=F+FaG)32470快進(jìn)F=Ffa1470快退F=Fa14702．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。現(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。調(diào)速方式的選擇在中小型專(zhuān)用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類(lèi)專(zhuān)用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。

（4）夾緊回路的選擇用二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開(kāi)換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開(kāi)，應(yīng)采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。最后把所選擇的液壓回路組合起來(lái)，即可組合成圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。圖液壓系統(tǒng)原理圖3．液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件液壓缸主要尺寸的確定1）工作壓力p的確定。工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類(lèi)型來(lái)初步確定，表取液壓缸工作壓力為3MPa。2）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為32470N，按表可取P為，n2cm126mm432470126mm,52301050^51301072為，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取d/D為。將上述數(shù)據(jù)代入式可得根據(jù)指導(dǎo)書(shū)表，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=125mm;活塞桿直徑d,按d/D二及表活塞桿直徑系列取d=90mm。按工作要求夾緊力由兩個(gè)夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進(jìn)給液89.6mmi141500089.6mm”3.14251050.95壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為，回油背壓力為零，n為，可得cm按表及表液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊液壓缸的D和d分別為125mm及90mm。q0.05103A&incm25cm2v10min按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式可得式中q是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。min本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積，即可見(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。3）計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量q=—^D2一d2>=—x^0.1252一O.O92L6=35x10-3m3/min=35L/min快退4快退4——q=D2v=xO.I2x20x10-3x60=9.42x10-3m3/min=9.42L/min44確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格1）泵的工作壓力的確定考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力p—液壓泵最大工作壓力；pp—執(zhí)行元件最大工作壓力；1E^p—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取?，復(fù)雜系統(tǒng)取?，本例取。上述計(jì)算所得的p是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往p超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力p應(yīng)滿足np三?p。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本例中p=p=。npnp2）泵的流量確定液壓泵的最大流量應(yīng)為q—液壓泵的最大流量；p（Eq）同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加min溢流閥的最小溢流量2?3L/min；K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=?，現(xiàn)取KL=。L3）選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上算得的p和q,再查閱有關(guān)手冊(cè)，pp液壓閥的選擇根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按通過(guò)各元件的最大流量來(lái)選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表所示。表液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱(chēng)通過(guò)流量/L?min-1型號(hào)1過(guò)濾器XU-B50X1002變量葉片泵YBX-403壓力表KF3-EA10B4三位四通電磁閥34EF30-E10B5二位三通電磁閥23EF3B-E10B6單向行程調(diào)速閥AQF3-E10B7減壓閥JF3-10B8壓力表KF3-EA10B9單向閥AF3-EA10B10二位四通電磁閥24EF3-E10B11壓力繼電器DP]-63B12單向節(jié)流閥ALF-E10B確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為差動(dòng)時(shí)流量q=76L/min,壓油管的允許流速取u=4m/s,則內(nèi)徑d為若系統(tǒng)主油路流量按快退時(shí)取q=35L/min,則可算得油管內(nèi)徑d=13mm。綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為16mm。吸油管同樣可按上式計(jì)算(q=/min、v=1.5m/s),現(xiàn)參照YBX-40變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑d為35mm。液壓油箱容積的確定本例為中壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的5?7倍來(lái)確定，現(xiàn)選用容量為160L的油箱。4．液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為16mm，各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m，AC=1.7m，AD=1.7m,DE=2m。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15°C，查得15°C時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度v=150cst=1.5cm2/s,油的密度P=920kg/m3。壓力損失的驗(yàn)算工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為/min,進(jìn)給時(shí)的最大流量為/min,則液壓油在管內(nèi)流速v為1管道流動(dòng)雷諾數(shù)Re為lRe<2300,可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)九=21=21=14.15。iR5.3e1進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失為l-1查得換向閥4WE6E50/AG24的壓力損失Ap=X106pal-2忽略油液通過(guò)管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失Ap為1工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)桿腔工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則回油管道的沿程壓力損失Ap為2-1查產(chǎn)品樣本知換向閥3WE6A50/AG24的壓力損失Ap=X106pa，換向閥4WE6E50/AG24的壓2-2力損失Ap=X106pa,調(diào)速閥2FRM5—20/6的壓力損失Ap=X106pao2-32-4回油路總壓力損失Ap為2Ap=Ap+Ap+Ap+Ap二(0.001+0.025+0.025+0.5)x106二0.55x106pa3)變量2-12-22-32-4泵出口處的壓力pp快進(jìn)時(shí)的壓力損失。快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自匯流點(diǎn)A至液壓缸進(jìn)油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即/min,AC段管路的沿程壓力損失Ap為1-l同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失Ap和Ap為l-2l-3查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為4EW6E50/AG24的壓力損失Ap=X106pa；2-13EW6E50/AG24的壓力損失Ap=X106pao2-2據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力P為p快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓