铣床夹紧装置液压系统的设计毕业设计.docx
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1、铣床夹紧装置液压系统的设计1.概述 液压传动的概念与进展液压传动是以流体(液压油液)为工作介质进行能量传递和操纵的一种传动形式。它们通过各类元件组成不同功能的大体回路,再由假设干大体回路有机地组合成具有必然操纵功能的传动系统。液压传动,是机械设备中进展速度最快的技术之一。专门是最近几年来,随着机电一体化技术的进展与微电子、运算机技术相结合,液压传动进入了一个新的进展时期。液压传动技术是依照帕斯卡提出的液体静压力传动原理而进展起来的一门新兴技术。液压传动是以液体为工作介质,依托液体的压力能来传递动力的一种传动形式。与机械传动相较,它是一门比较新兴的技术。从1795年英国制成世界上第一台水压机算起
2、液压传动技术已有二三百年的历史,但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件,且工艺水平低下,进展缓慢。1905 年将工作介质水改成油,进一步取得改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动普遍应用,专门是 1920 年以后,进展更为迅速。1925年维克斯发明了压力平稳式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的慢慢成立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910 年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的奉献使这两方面领域取得了进展3。第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。20世
3、纪60年代以后,工艺水平有了专门大的提高,液压技术随着电气操纵技术、传感器技术、运算机技术的进展而迅速进展成为包括传动、操纵、检测在内的一门完整的自动化技术。在国民经济的各个部门都取得了应用,如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。 现在,流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业进展水平的重要标志。历史的体会证明,流控学科技术的进展,仅有20%是靠本学科的科研功效推动,来源于其他领域发明的占50%移植,其他技术功效占30%,即大部份,来源于其他相关学科进步的推动。 随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动操纵技术及新工艺、新材料的进展和应用液压传动技术也在不断创新。液压传动技术已成为工业
4、机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 轻量化方向进展,是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。 液压传动的优缺点及应用液压传动与机械传动、电气传动相较有以下要紧优势: (1) 在一样功率情形下,液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例犹如功率液压马达的重量约只有电动机的1/6左右。 (2) 液压传动的各类元件,可依照需要方便、灵活地来布置。(3) 液压装置工作比较平稳,由于重量轻、惯性小、反映快、液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。(4) 操纵操纵方便,可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1),它还能够
5、在运行的进程中进行调速。(5) 一样采纳矿物油为工作介质,相对运动面可自行润滑,利用寿命长。 (6) 容易实现直线运动。(7) 既易实现机械的自动化,又易于实现过载爱惜,当采纳电液联合操纵乃至运算机操纵后,可实现大负载、高精度、远程自动操纵。(8) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化,便于设计、制造和利用。 液压传动系统的要紧缺点: (1) 液压传动不能保证严格的传动比,这是由于液压油的可紧缩性泄漏造成的。(2) 工作性能易受温度转变的阻碍,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。(3) 由于流体流动的阻力损失和泄漏较大,因此效率较低。若是处置不妥,泄漏不仅污染场地,而且还可能引发火灾和爆炸事
6、故。(4) 为了减少泄漏,液压元件在制造精度上要求较高,因此它的造价高,且对油液的污染比较灵敏。总的说来,液压传动的优势最突出的,它的一些缺点有的现已大为改善,有的将随着科学技术的进展而进一步取得克服。由于液压技术有许多突出的优势,从民用到国防、由一样传动到精准度很高的操纵系统,都取得了普遍地应用。液压传动与操纵是现代机械工程的基础技术,由于其在功率重量比、无级调速、自动操纵、过载爱惜等方面的独特技术优势,使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现传动与操纵的重要技术手腕。2.液压系统的设计 本设计是完成铣床夹紧装置液压系统的设计(装夹装置静动摩擦因数,)的设计,拟采纳缸筒固定的液压缸驱动夹紧
7、装置,完成工件装夹运动。夹紧装置由液压与电气配合实现的自动循环要求为:工位夹紧缸夹紧工位夹紧缸松开工位夹紧缸夹紧工位夹紧缸松开。机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数如表2-1所列。表2-1 机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数工况行程/mm速度时间/运动部件重力G/N负载/N启动、制动时间工位夹紧缸夹紧35245050003松开1工位夹紧缸夹紧2515002000松开 设计原那么:从实际动身,注重调查研究,吸收国内外先进技术,采纳现代设计思想,在知足工作性能要求、工作靠得住的前提下,力求使系统结构简单、本钱低、效率高、操作保护方便、利用寿命长。 液压系统原理及组成 以液体作为工作介质来进行能量
8、传递和操纵的传动形式称为液压传动,与利用液体动能的液力传动不同的是它以液体的压力能来传递动力,是依照17世纪帕斯卡提出液体静压力传动原理来实现的。液压系统一样是由以下5个部份组成:动力源用来将原动机的机械能转变成液体的压力能,输出有必然压力的油液,最多见的形式确实是液压泵。执行器用来将液体的压力能转变成机械能,来驱动工作机构带动负载工作,可实现往复直线运动、持续回转运动、摆动等。有液压缸、液压马达等。操纵调剂装置操纵液压系统油液压力、流量和方向,以保证执行器驱动的工作机构完成预期动作。有各类液压阀。 辅助装置用来寄存、提供、回收油液,滤除油液杂质,给油液降温;存储、释放液压能或吸收液压脉动、冲
9、击;显示系统压力、油温等。有邮箱、管件、过滤器、热互换器、蓄能器、各类指示仪表等。液压工作介质传递能量的介质,同时起着润滑、冷却等作用。有各类液压油。 运动分析运动分析:确实是研究工作机构依照工艺要求应以什么样的运动规律完成工作循环、运动速度的大小、加速度是恒定的仍是转变的、行程大小及循环时刻长短等。为此必需确信执行元件的类型,并绘制位移一时刻循环图或速度一时刻循环图。2.2.1 工位液压缸的负载计算惯性负载夹紧: =2450/ =59N松开: =2450/ =175N静摩擦负载 =(2450+0) = 490N动摩擦负载 =(2450+0) =245N2.2.2 工位液压缸的负载计算惯性负载
10、夹紧:=1500/ =382N松开: =1500/ =765N静摩擦负载 =(1500+0) = 300N动摩擦负载 =(1500+0) =150N由此得工位夹紧缸和工位夹紧缸在工作的各个时期所受的负载,由表2-2所示表2-2工位夹紧缸的外负载计算结果工况负载组成外负载F/N启动490加速304夹紧5245反向启动490加速420松开245表2-3工位夹紧缸的外负载计算结果工况负载组成外负载F/N启动300加速532夹紧2150反向启动300加速915松开150 液压系统要紧参数的确信 执行元件的工作压力和流量是液压系统最要紧的两个参数。 这两个参数是计算和选择元件、辅件和原动机的规格型号的依
11、据。要确信液压系统的压力和流量,第一必需依照各液压执行元件的负载循环图,选定系统工作压力;再依照系统压力,确信液压缸有效工作面积A或液压马达的排量VM;最后,依照位移一时刻循环图(或速度一时刻循环图)确信其流量。2.3.1 系统工作压力的确信依照液压执行元件的负载循环图,能够确信系统的最大载荷点,在充分考虑系统所需流量、系统效率和性能要求等因素后,可参照表或表选择系统工作压力。在系统功率一按时,一样选用较高的工作压力,使执行元件和系统的结构紧凑、质量轻、经济性好。工作压力太高,会提高对元件的强度、刚度及密封要求和制造精度要求,不但达不到预期的经济成效,反而会降低元件的容积效率、增加系统发烧、降
12、低元件寿命和系统靠得住性。工作压力太低,会增大执行元件及整个系统的尺寸,使结构变得庞大。 表2-4按负载选择工作压力负载kN551010202030305050系统压力MPal23344557 表2-5 按主机类型选择系统工作压力设备类型 机 床 农业机械汽车工业小型工程机械及辅助机械 工程机械重型机械锻压设备液压支架船用系统磨床组合机床牛头刨床插床齿轮加工机床车床铣床镗床珩磨机床拉床龙门刨床压力MPa10101616321425 由于咱们设计的主机类型为铣床,因此工作压力咱们初选为4Mpa。为了避免夹紧时发生冲击,液压缸需维持必然回油背压。参考表2-6液压执行器的背压力取。表2-6液压执行器
13、的背压力系统类型背压力(MPa)中低压系统简单系统和和一般轻载节流调速系统回油带背压阀调整压力一般为回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时设补油泵的闭式系统高压系统初算是可忽略不计2.3.2工位液压缸参数的确信本设计将工位液压缸的无杆腔作为主工作腔,那么有公式: (21)公式中 液压缸无杆腔的有效面积; 液压缸有杆腔的有效面积;液压缸的最大负载力;液压缸的机械效率(一样取)本设计取; 液压缸工作腔压力; 系统的背压,本设计取。当计算液压缸的结构参数时,还需确信活塞杆直径与液压缸内径的关系,以便在计算出液压缸内径D时,利用这一关系取得活塞杆的直径d。一般是由液压缸的来回速比确信这一关系,即,按这
14、一关系取得的d的计算公式入如下表表2-7依照来回速度比计算活塞杆直径d的公式往返速度比2活塞杆直径d油缸的速比,可由机械设计手册查得。本设计取=。那么由上表查得d=。得D=(mm)按GB/T2348-1980 ,取标准值: D=50(mm)又d=,得d=25(mm),取标准值d=28(mm)那么液压缸无杆腔实际有效面积为: =有杆腔实际有效面积为: =2.3.2 工位液压缸要紧参数的确信工位夹紧缸的无杆腔作为主工作腔,那么有公式:那么有 得 D=(mm)按GB/T23481980 ,取标准值: D=32(mm)又 d=,得 d=16(mm),取标准值 d=20(mm)那么液压缸无杆腔实际有效面
15、积为: =有杆腔实际有效面积为: =2.3.3液压缸在不同工作时期的压力、流量和功率值 依照上述假定条件经计算取得液压缸工作循环中各时期的压力、流量和功率,如下表所示: 表2-8 工位液压缸工作循环个时期的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载/N回油腔压力/MPa工作腔压力/MPa输入流量Q输入功率/w启动490加速304夹紧524570.96反向启动490加速420松开245 表2-9 工位夹紧缸工作循环各个时期的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载/N回油腔压力/MPa工作腔压力/MPa输入流量Q输入功率/w启动300加速532夹紧2150反向启动300加速915松开1503.液压系统图的
16、拟定拟定系统原理图是液压系统设计中比较重要的一步,它是从工作原理和结构组成上来具体表现设计任务中的各项要求,不需精准计算和选择元件规格,只需选择功能适合的元件,原理合理的大体回路组合成系统。一样方式: 选择一种与本系统类似的成熟系统作为基础,对它进行适应性调整或改良,使其成为具有继承性的新系统。步骤:1)确信系统类型 2)选择回路 3)组成系统 供油方式的选择液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种,他们各自的特点及彼此比较见下表表3-1开式系统和闭式系统的比较油液循环方式开式闭式散热条件较方便,但是油箱较大较复杂,需要用辅泵来换油冷却抗污染性较差,但可采用压力油箱或者油箱呼吸器来改善较好,但是
17、油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大,用节流调速时效率低管路腰里损失较小,容积调速时效率较高限速 制动形式用平衡阀进行能耗限速,用制动阀进行能耗制动,引起油液发热液压泵由电动机拖动时,限速及制动过程中拖动电能向电网输电,回收部分能量,即是再生限速和再生制动其他对泵的自吸性能要求高对主泵的自吸性能要求低油路循环方式的选择要紧取决于液压系统的调速方式和散热条件。一样来讲,凡有较大空间能够寄存油箱而且不需要另设散热装置的系统,要求结构尽可能简单的系统,采纳节流调速或容积节流调速的系统,均宜采纳开式系统。在本设计中,油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小,整个系统的结构也比较简单,因此本设计采纳开
18、式系统。调速方式的选择调速方案对主机的性能起到决定性的作用。相应的调整方式有节流调速、容积调速和二者的结合容积节流调速。节流调速一样采纳定量泵供油,用流量操纵阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调剂速度。此种调速方式结构简单,由于这种系统必需用节流阀,故效率低,发烧量大,多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优势是没有溢流损失和节流损失,效率较高。但为了散热和补充泄漏,需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一样是用变量泵供油,用流量操纵阀调剂输入或输出液压执行元件的流量,并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也
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