文檔液壓設(shè)計(jì)例

9.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例【設(shè)計(jì)任務(wù)】設(shè)計(jì)一臺(tái)鉆、鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。要求:液壓系統(tǒng)完成快進(jìn)—工進(jìn)—死擋鐵停留—快退—原位停止的工作循環(huán)，并完成工件的定位與夾緊。機(jī)床的快進(jìn)速度為5m/min，快退速度與快進(jìn)速度相等。工進(jìn)要求是能在20～100mm/min范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速。最大行程為500mm，工進(jìn)行程為300mm。最大切削力為12000N，運(yùn)動(dòng)部件自重為20000N。導(dǎo)軌水平放置。工件所需夾緊力不得超過(guò)6500N，最小不低于4000N。夾緊缸的行程為50mm，由松開(kāi)到夾緊的時(shí)間Δt1=1s，啟動(dòng)換向時(shí)間Δt2=0.2s。9.2.1工況分析1.運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析根據(jù)主機(jī)要求畫(huà)出動(dòng)作循環(huán)圖，如圖9-1所示;然后根據(jù)動(dòng)作循環(huán)圖和速度要求畫(huà)出速度v與行程s的工況圖，如圖9-2（a）所示。圖9-1動(dòng)作循環(huán)圖圖9-2工況圖2.動(dòng)力參數(shù)分析（1）計(jì)算各階段的負(fù)載①啟動(dòng)和加速階段的負(fù)載Fq從靜止到快速的啟動(dòng)時(shí)間很短，故以加速過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，但摩擦阻力仍按靜摩擦阻力考慮。Fq=Fj+Fg+Fm式中Fj———靜摩擦阻力，計(jì)算時(shí)，其摩擦系數(shù)可取0.16～0.2;Fg———慣性阻力，可按牛頓第二定律求出:Fm———密封產(chǎn)生的阻力。按經(jīng)驗(yàn)可取Fm=0.1Fq，所以Fq=Fj+Fg+Fm=0.16×20000+849.47+0.1Fq故②快速階段的負(fù)載FkFk=Fdm+Fm式中Fdm———?jiǎng)幽Σ磷枇?，取其摩擦系?shù)為0.1;Fm———密封阻力，取Fm=0.1Fk，所以Fk=Fdm+Fm=0.1×20000+0.1Fk故Fk=2000/0.9≈2222.22N③工進(jìn)階段的負(fù)載FgjFgj=Fdm+Fqx+Fm式中Fdm———?jiǎng)幽Σ磷枇?，取其摩擦系?shù)為0.1;Fqx———切削力;Fm———密封阻力，取Fm=0.1Fgj，所以Fgj=Fdm+Fqx+Fm=0.1×20000+12000+0.1Fgj故其余制動(dòng)負(fù)載及快退負(fù)載等也可按上面類(lèi)似的方法計(jì)算，這里不再一一計(jì)算。（2）繪制工況圖根據(jù)上述計(jì)算得出的負(fù)載，可初步繪制出負(fù)載F與行程s的工況圖，如圖9-2（b）所示。9.2.2計(jì)算液壓缸尺寸和所需流量1.工作壓力的確定工作壓力可根據(jù)負(fù)載來(lái)確定?，F(xiàn)按第4章有關(guān)要求，查表表4-1液壓缸負(fù)載與工作壓力之間的關(guān)系負(fù)載F/kN<55～1010～2020～3030～50>50工作壓力p1/Mpa<0.8～11.5～22.5～33～44～5≥5～7表4-2各類(lèi)液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類(lèi)型磨床組合機(jī)床車(chē)床銑床鏜床拉床龍門(mén)刨床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械液壓機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力p1/MPa0.8～23～52～48～102～810～1620～32取工作壓力p=3MPa。2.計(jì)算液壓缸尺寸（1）液壓缸的有效工作面積A1（如圖9-3所示）用變量泵）。工進(jìn)時(shí)中壓小流量泵供油，并控制液控卸荷閥，使低壓大流量泵卸荷;快進(jìn)時(shí)兩泵同時(shí)供油。7.夾緊回路的確定由于夾緊回路所需壓力低于進(jìn)給系統(tǒng)壓力，所以在供油路上串接一個(gè)減壓閥。此外為了防止主系統(tǒng)壓力下降時(shí)（如快進(jìn)和快退）影響夾緊系統(tǒng)的壓力，所以在減壓閥后串接一個(gè)單向閥。夾緊缸只有兩種工作狀態(tài)，故采用二位閥控制。這里采用二位五通帶鋼球定位的電磁換向閥。為了實(shí)現(xiàn)夾緊后才能讓滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)的順序動(dòng)作，并保證進(jìn)給系統(tǒng)工作時(shí)夾緊系統(tǒng)的壓力始終不低于所需的最小夾緊壓力，故在夾緊回路上安裝一個(gè)壓力繼電器。當(dāng)壓力繼電器動(dòng)作時(shí)，滑臺(tái)進(jìn)給;當(dāng)夾緊壓力降到壓力繼電器復(fù)位值時(shí)，換向閥回到中位，進(jìn)給停止。根據(jù)以上分析，繪出液壓系統(tǒng)原理圖如圖9-4所示。9.2.4選擇液壓元件和確定輔助裝置1.選擇液壓泵（1）泵的工作壓力的確定泵的工作壓力可按缸的工作壓力加上管路和元件的壓力損失來(lái)確定，所以要等到求出系統(tǒng)壓力損失后，才能最后確定。采用調(diào)速閥調(diào)速，初算時(shí)可取∑Δp=0.5～1.2MPa?？紤]背壓，現(xiàn)取∑Δp=1MPa。泵的工作壓力pb初定為pb=p+∑Δp=3+1=4MPa式中p———液壓缸的工作壓力;∑Δp———系統(tǒng)的壓力損失。（2）泵的流量的確定①快速進(jìn)退時(shí)泵的流量由于液壓缸采用差動(dòng)連接方式，而有桿腔有效面積A2大于活塞桿面積A3，故在速度相同的情況下，快退所需的流量大于快進(jìn)的流量，故按快退考慮?？焱藭r(shí)缸所需的流量qkt=13L/min，故快退時(shí)泵應(yīng)供油量為qktb=Kqkt=1.1×13=14.3L/min式中，K為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取K=1.1～1.3，此處取1.1。圖9-4組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)原理圖②工進(jìn)時(shí)泵的流量工進(jìn)時(shí)缸所需的流量qgj=0.5L/min，故工進(jìn)時(shí)泵應(yīng)供流量為qgjb=Kqgj=1.1×0.5=0.55L/min考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點(diǎn)，需加上溢流閥的最小溢流量（一般取3L/min），所以qgjb=0.55+3=3.55L/min根據(jù)組合機(jī)床的具體情況，從產(chǎn)品樣本中選用YB—4/10型雙聯(lián)葉片泵。此泵在快速進(jìn)退時(shí)（低壓狀態(tài)下雙泵供油）提供的流量為qmax=4+10=14L/min≈qktb在工進(jìn)時(shí)（高壓狀態(tài)下小流量的泵供油）提供的流量為qmin=4L/min>qgjb故所選泵符合系統(tǒng)要求。

（3）驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度當(dāng)泵的流量規(guī)格確定后，應(yīng)驗(yàn)算快進(jìn)、快退的實(shí)際速度，與設(shè)計(jì)要求相差太大則要重新計(jì)算。2.選擇閥類(lèi)元件各類(lèi)閥可按通過(guò)該閥的最大流量和實(shí)際工作壓力選取。閥的調(diào)整壓力值必須在確定了管路的壓力損失和閥的壓力損失后才能確定，閥的具體選取可參考各種產(chǎn)品樣本手冊(cè)。限于篇幅，此處略。3.確定油管尺寸（1）油管內(nèi)徑的確定可按下式計(jì)算:泵的最大流量為14L/min，但在系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)，部分油管的流量可達(dá)28L/min，故按28L/min計(jì)算。取v為4m/s，則（2）按標(biāo)準(zhǔn)選取油管可按標(biāo)準(zhǔn)選取內(nèi)徑d=12mm、壁厚為1mm的紫銅管。安裝方便處也可選用內(nèi)徑d=12mm、外徑D=18mm的無(wú)縫鋼管。4.確定油箱容量本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，油箱有效容量可按泵每分鐘內(nèi)公稱(chēng)流量的5～7倍來(lái)確定。油箱有效容量為V=5×qb=5×14=70L9.2.5計(jì)算壓力損失和壓力閥的調(diào)整值按第2章中有關(guān)計(jì)算公式計(jì)算壓力損失。此處略。按壓力損失和工作需要可確定各壓力閥的調(diào)整值。此處略。9.2.6計(jì)算液壓泵需要的電動(dòng)機(jī)功率1.工進(jìn)時(shí)所需的功率工進(jìn)時(shí)泵1的調(diào)整壓力為4.3MPa，流量為4L/min，泵2卸荷時(shí)，其卸荷壓力可視為零。對(duì)于葉片泵，取其效率η=0.75，所以工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為2.快進(jìn)、快退時(shí)所需的功率由于快進(jìn)、快退時(shí)流量相同，而快進(jìn)時(shí)的工作壓力大于快退時(shí)的工作壓力，故功率可按快進(jìn)時(shí)計(jì)算。系統(tǒng)的壓力為3MPa（液控順序閥的調(diào)整壓力），流量為14L/min，其功率為3.確定電動(dòng)機(jī)功率由于快速運(yùn)動(dòng)所需電動(dòng)機(jī)功率大于工作進(jìn)給所需電動(dòng)機(jī)功率，故可按快速運(yùn)動(dòng)所需的功率來(lái)選取電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)按標(biāo)準(zhǔn)選用電動(dòng)機(jī)功率為1.1kW，具體型號(hào)可參考相關(guān)手冊(cè)。思考題與習(xí)題9-1試設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用銑床的液壓系統(tǒng)。已知最大切削