卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统.doc

卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进 工进 快退 停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力FL=30468N；运动部件所受重力G=9800N；快进、快退速度1= 3=0.1m/s，工进速度2=0.88×10-3m/s；快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm；往复运动的加速时间t=0.2s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数s=0.2，动摩擦系数d=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。液压传动课程设计一般包括以下容：(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；(6) 编制技术文件。1.负载分析1）切削阻力FL=30468N2）计算摩擦阻力静摩擦阻力：Fs=usG=0.2×9800=1960N动摩擦阻力：Fd=udG=0.1×9800=980N3）计算惯性阻力Fm=ma=500N4）计算各工况负载根据以上分析得到各工况负载如表所列工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F0/N启动Fs=usG19602180加速Fd=udG+ Fm14801640快进Fd=udG9801090工进F= FL+ Fd3144834968反向启动Fs=usG19602180加速Fd=udG+ Fm14801640快退Fd=udG9801090制动Fd=udG- Fm480530这里取液压缸效率为0.92.绘制液压缸的F-t图与v-t图1）工进速度V2=0.88mm/s2）快进，快退时间快进：t1=L1/v1=1s工进：t2=L2/v2=56.8s快退：t3=(L1+L2)/v3=1.5s3）绘制液压缸的F-t图与v-t图如图3.确定液压系统参数1）初选液压工工作压力由工况分析可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载关系以及列表，选p1=40105Pa.本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压p2=6105Pa，为使快进快退速度相等，选用A1=2A2，差动油缸，假定快进，快退的回油压力损失为p=7105Pa。2）计算液压缸尺寸由工进工况出发，计算油缸大腔面积，由（p1 A1- p2 A2）m=F得A1=94.5cm2液压缸直径D=10.97cm，圆整后取标准直径D=110mm因为A1=2A2，所以d=0.=77.8mm,圆整后取标准直径d=80mm则液压缸有效面积为A1=D2=95cm2, A2=( D2-d2)=44.7 cm23）计算液压缸在工作循环中各阶段的压力，流量和功率使用值液压缸工作循环各阶段压力，流量和功率计算结果如下表工况计算公式F/NP1/mpaq/(m3/s)p/kW快进启动P1=q=( A1-A2)v1P=p1q10-32180 0.43加速16400.7 0.95 快进1090 0.6 0.900.83×10-50.50工进P1=q=A1v2P= p1q10-334968 0.6 0.400.83×10-30.03快退反向启动P1=q= A2v3P= p1q10-32180 0.43 加速1640 1.84 快退1090 1.730.00450.80 制动530 1.24）绘制液压缸工况图如图4.拟定液压系统图1）选择液压回路（1）调速方式。由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。（2）液压泵形式的选择。从工况图中的q-t可清楚地看出，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比qmax/qmin=0.5/0.0083=60,其相应时间之比为56.8。从提高效率考虑，选用限压式变量叶片泵或双联叶片泵较合适。在本方案中，选用双联叶片泵。（3）速度换接方式。因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀或电磁换向阀。（4）快速回路与工进转快退控制方式的选择。为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。2）液压系统图在所选定基本回路的基础上，考虑其他因素，可得液压系统图。5.选择液压元件1）选择液压泵和电动机（1）确定液压泵的工作压力。前面已确定液压缸的最大工作压力为40×105Pa，选取进油管路压力损失p=5×105Pa，其调整压力一般比系统最大工作压力大5×105Pa，所以泵的工作压力p1=(40+5+5)×105=50×105Pa，这是高压小流量泵的工作压力。由液压系统原理图知，液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失p=4×105Pa，则快退时泵的工作压力为p2=(17.3+4)×105=21.3×105Pa这是低压大流量的工作压力。（2）液压泵的流量。由工况图可知，快近时的流量最大，其值为30L/min，最小流量在工进时，其值为0.51L/min，取系统泄漏折算系数K=1.2，则液压泵最大流量为qpmax=1.2×30×10-3=36L/min由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为3L/min，故小泵流量取3.6L/min。（3）确定液压泵的规格型号。根据以上计算数据，查阅产品目录，选用YYB-AA36/6B型双联叶片泵。（4）选择电动机。由工况图可知，液压缸最大输出功率出现在快退工况，其值为0.78W，此时泵站的输出压力应为p2=21.3×105Pa，流量qp=（36+6）L/min=42L/min。取泵的总效率0.7，则电动机所需功率为P=2130W根据以上计算结果，查阅电动机产品目录，选与上述功率和泵的转速相适应的电动机。2）选其他元件根据系统的工作压力和通过阀的实际流量选择元件，辅件，其型号和参数见下表序号元件名称通过阀最大流量（L/min） 规格 型号公称流量 公称压力1双联叶片泵 YYB-AA36/6B36/66.32单向阀 8435-DY-100B1006.3 3三位五通阀 8422C-100BH1006.3 4二位二通阀 841-100B1006.3 5调速阀 841-100B106.3 6压力继电器 42XU-40X100 7单向阀不大于0.5B-10B106.3 8液控顺序阀 61-10B106.3 9背压阀361-63B636.3 10液控顺序阀 8422C-100BH636.3 11单向阀 841-100B1006.3 12溢流阀 42Y-10B 13过滤器42XU-40X100 14压力表开关K-6B3）确定管道尺寸根据工作压力和流量，按照相关公式可确定出管道径和壁厚。4）确定容量容量可按经验公式估算，本设计中取5到7倍qp，即V=6qp=6×（6+36）=252L6.液压系统性能验算1）回路压力损失由于本系统集体管路尚未确定，故整个系统的压力损失无法验算。但是控制阀处压力损失的影响可以根据通过阀的实际流量及样本上查得的额定压力损失值予以计算。2）液压系统的发热与温升的验算由前述的计算可知，在整个工作循环中，工进时间为56.8s，快进时间为1s，快退为1.5s。工进所占比例大于96%，所以系统的发热和油液的温升可用工进时的情况来分析。工进时，液压缸的负载F=31480N，移动速度v=0.8810-3m/s，故其有效输出功率为P=Fv=.8810-3W=27.7W=0.027kW减压泵输出功率为=0.75kW则液压系统的发热量为H=Pp-P=0.72kW只考虑的散热，其中散热面积A=0.065=21.4摄氏度油液温升值没有超过允许值，系统无需添设冷却器。1. 双联叶片泵,2. 单向阀,3. 三位五通阀,4. 二位二通阀,5. 调速阀,6. 压力继电器,7. 单向阀,8. 液控顺序阀,9. 背压阀,10. 液控顺序阀,11. 单向阀,12. 溢流阀,13. 过滤器,14. 压力表开关 电磁铁的动作顺序表