臥式鉆鏜組合機(jī)床動力頭

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1、、設(shè)計(jì)任務(wù) 1 二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算 1 1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及工況圖 1 （1） 負(fù)載圖及速度圖。 1 （2） 初選液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 3 （3 ）液壓缸工況圖。 3 2） 擬定液壓回路 5 （1 ）選擇液壓回路。 5 （2） 組成液壓系統(tǒng)圖。 7 3） 計(jì)算和選擇液壓元件 7 （1）確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。 7 （2 ）液壓閥的選擇。 8 （3） 確定管道尺寸 9 4） 液壓系統(tǒng)主要性能的估算 9 （1） 液壓缸的速度 10 （2） 系統(tǒng)的效率 10 （3） 液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 13 （4）

2、液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 13 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。該機(jī)床用于加工鑄鐵箱形零件的孔系， 運(yùn)動部 件總重G=10000N液壓缸機(jī)械效率為 0.9，加工時最大切削力為 12000N,工作循環(huán)為：“快 進(jìn)一一工進(jìn)一一死擋鐵停留一一快退一一原位停止” ?？爝M(jìn)行程長度為0.4m,工進(jìn)行程為0.1 m快進(jìn)和快退速度為 0.1m/s,工進(jìn)速度范圍為 3 X 10 4?5 X 10 3m/s，采用平導(dǎo)軌，啟 動時間為0.2s。要求動力部件可以手動調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠。 二、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算 1) 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及工況圖 (1)負(fù)載圖及速度圖。

3、① 負(fù)載分析。 a. 切削力： Fl=12000N b. 摩擦阻力： FfS fs Fg =0.2 X10000=2000N Ffd fd Fg =0.1 X10000=1000N c. 慣性阻力 L Fg _ 10000 0.1 Fm ma - = N=510N g t 9.81 0.2 d. 重力阻力 因工作部件是臥式安置，故重力阻力為零。 e. 密封阻力 將密圭寸阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去，去液壓缸機(jī)械效率 m=0.9。 f. 背壓阻力 背壓力p2查表選取。 根據(jù)上述分析課算出液壓缸在各動作階段中的負(fù)載，見下表。 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載f/n

4、 液壓缸推力F/ m F /0.9N 啟動 F Ffs 2000 2222 加速 F F fd Fm 1510 1678 快速 F Ffd 1000 1111 工進(jìn) F Fl Ffd 13000 14444 快退 F Ffd 1000 1111 ②負(fù)載圖、速度圖。 快進(jìn)速度 進(jìn)速度2=3 1與快退速度 4 10 ~ 5 10 3相等，即1 = 3=0.1m/s。行程分別為l1 =0.4m, 3 m/s，行程l3=0.1m。負(fù)載圖和速度圖如下。 |3=0.5m；工 Z7V I 10000 14444 -1111

5、 IJU 0.5 i/m -2222 i/nr (2)初選液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 ①初選液壓缸的工作壓力 Pi。 查表初選p =3MPa ② 計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 因要求1 3,故選用單桿式液壓缸， 使A 2A2(d=0.707D)，且快進(jìn)時液壓缸差動連 接。 因?yàn)槭倾@(鏜)孔加工，為防止鉆(鏜)通孔時工作部件突然前沖， 回油路中應(yīng)有背壓。

6、查表暫取背壓為p2 p1 p p1 0.5MPa。 快進(jìn)時，液壓缸是差動連接，由于管路中有壓力損失， 所以這時液壓缸有桿腔內(nèi)的壓力 P2必大于無桿腔中的壓力 P-。若估取這部分損失為 p=0.5MPa,則 p2 p1 p p1 0.5MPa 0.5MPa 快退時，油液從液壓缸無桿腔流出，是有阻力的，故也有背壓。此時背壓也按 估取。 由公式可求出面積 F 所以 R -P2 14444 2 1 53.5 ( cm ) (3 1 0.6) 106 2 4 535 =8.25cm 按標(biāo)準(zhǔn)取D=85mm 液壓缸活塞桿直徑 -D 0.707 D 0.707

7、85 60 mm 按標(biāo)準(zhǔn)取d=60mm 由此求得液壓缸實(shí)際有效工作面積為 亜 56.7( cm2) 無桿腔面積: A上 4 有桿腔面積: 查得調(diào)速閥 A2 -(D2 ( 4 ' 4 Q-10~Q-100的最小穩(wěn)定流量為 d2) -(852 602) 28.5(cm2) qVmin 0.05L/min。由公式驗(yàn)算液壓缸的 有效工作面積，即 2 A 56.7cm Ov min vmin 50 4 2 2 3 cm 27.8cm 10 4 10 60 A2 28.5cm2 皿 27.8cm2 V min 有效工作面

8、積均能滿足工作部件的最低速度要求。 (3) 液壓缸工況圖。 液壓缸工作循環(huán)中各動作階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值，見下表。 工況 負(fù)載 F/N 液壓缸 計(jì)算公式 回油壓力 p2 /MPa 輸入流量 q/(L/mi n) 進(jìn)油腔壓力 p1 /MPa 輸入功率 P/kW 快 進(jìn) 啟 動 2222 一 一 0.788 一 F A>P2 P1 A A q (A1 A2 ) 1 p P1q 加 速 1678 P2= P1 + P = P1 +0. 5 一 1.100 一 恒 速 1111 16.92 0.899 0

9、.254 工進(jìn) 14444 0.6 0.102~1.70 1 2.849 0.005~0.08 1 F A>P2 P1 A q A 2 p P1q 快 退 啟 動 2222 一 一 0.780 一 F AP2 P1 A2 q A2 3 p P1q 加 速 1678 0.5 一 1.584 一 恒 速 1111 17.1 1.385 0.395 根據(jù)上表可繪制液壓缸的工況圖，如下圖所示。 p/MPa q/(L min) L100 0.788 PkW 2) 擬定液壓回路 (1) 選擇液壓回路。 ① 調(diào)速回路及油

10、源形式。 由工況圖可知，該機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小， 速度較低；鉆鏜加工為連續(xù)切削， 切削力變化 小。故采用節(jié)流調(diào)速回路。為增加運(yùn)動的平穩(wěn)性，為防止當(dāng)工件鉆通時工作部件突然前沖， 采用調(diào)速閥的出口節(jié)流調(diào)速回路。 由工況圖還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成。 其最大流量與 最小流量之比為 qmax/qmin =17.1/(0.102~1.701)=10.05~167.65 ，而相應(yīng)的時間之比為 t工/t快=(20~333)/9=2.22~37 。此比值很大，為了節(jié)約資源，采用雙定量泵供油。 ② 快速回路及速度換接回路。 因系統(tǒng)要求快進(jìn)，快退的速度相等，故快進(jìn)時采用液壓

11、缸差動連接的方式， 以保證快進(jìn)、 快退時的速度基本相等。 由于快進(jìn)、工進(jìn)之間的速度相差較大，為減小速度換接時的液壓沖擊， 采用行程閥控制 的換接回路。 ③ 換向回路。 由工況圖可看出，回路中流量較小，系統(tǒng)的工作壓力也不高， 故采用電磁換向閥的換向 回路。 ④ 壓力控制回路。 在雙定量泵供油的油源形式確定后， 卸荷和調(diào)壓問題都已基本解決， 即工進(jìn)時，低壓泵 卸荷，高壓泵工作并由溢流閥調(diào)定其出口壓力。當(dāng)換向閥處于中位時， 高壓泵雖未卸荷，但 功率損失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路結(jié)構(gòu)更加簡單。 ⑤ 行程終點(diǎn)的控制方式。 在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。 上述選擇的

12、液壓回路，如下圖所示。 雙泵油源 YJ — 調(diào)速及速度換接回路 （2）組成液壓系統(tǒng)圖。 液壓系統(tǒng)圖、動作循環(huán)圖及電磁鐵動作循環(huán)表 3HT 3DF 擔(dān)T 2DT 3DT 2XK YJ + — + 士 — - - + ■ - - 土 -

13、■ — + 一 — - 土 — #± + Y] 3）計(jì)算和選擇液壓元件 （1）確定液壓泵的規(guī)格和電機(jī)功率。 ① 液壓泵工作壓力的計(jì)算。 a.確定小流量泵的工作壓力 pP1。 Pi=2.849MPa。在出口 小流量泵在快進(jìn)、快退和工進(jìn)時都向系統(tǒng)供油。最大工作壓力為 節(jié)流調(diào)速中，因進(jìn)油路比較簡單，故進(jìn)油路壓力損失取 p1 =0.5MPa,則小流量泵的最高 工作壓力為 Ppi = Pi + Pi =2.849+0.5=3.349M

14、Pa b.確定大流量泵的工作壓力 pP2。 大流量泵只有在快進(jìn)、快退中供油。由工況圖可知，最大工作壓力為 p1=1.385MPao若 取此時進(jìn)油路上的壓力損失為 p1 =0.5MPa,則大流量泵的最高工作壓力為 Pp2= Pi + Pi =1.385+0?5=1? 885MPa ② 液壓泵流量計(jì)算。 由工況圖知，液壓缸所需最大流量為 17.1L/min，若取泄漏折算系數(shù) K=1.2，則兩個泵 的總流量為 qp =17.1 X1.2=20.52 ( L/min ) 因工進(jìn)時的最大流量為 1.701L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量( 3L/min ),故小流 量泵的流量最

15、少應(yīng)為 4.701L/min。 ③ 液壓泵規(guī)格的確定。 按式 Ppmax= Pp1 為1+(25~60)%]=3.349 >[1+(25~60)%]=4.186~5.358MPa 及 qp =20.52 (L/min )查設(shè)計(jì)手冊，選取 YB 10/12型雙聯(lián)葉片泵，額定壓力為 6.3MPa。 ④ 電機(jī)功率的確定。 由工況圖得知，液壓缸最大功率 Fmax=0.395kW，出現(xiàn)在壓力為1.385MPa、流量為 17.1L/min的快退階段，這時泵站輸出壓力為 1.885MPa,流量為22L/min。若取泵的總效率 為p =0.75，則電機(jī)所需功率為 Ppqp 1.885 22

16、P=—— = =0.92kW P 60 0.75 查手冊選用功率為 1.1kW、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。 (2)液壓閥的選擇。 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥的最大實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格見下表。 序 號 液壓元件名稱 通過的最 大實(shí)際流 量 /(L/mi n) 型號 規(guī)格 接口尺寸 數(shù)量 1 雙聯(lián)葉片泵 YB 10/12 10/12L/mi n 6.3MPa 1 2 溢流閥 10 Y-25B 25L/min 6.3MPa 12 1 3 順序閥 12 XY-25B 25L/min 6.3MPa 12 1

17、 4 單向閥 12 I-25B 25L/min 6.3MPa 12 1  5 三位四通電磁換向閥 44 34D-63B 63L/min 6.3MPa 18 1 6 調(diào)速閥 3.4 Q-25B 25L/min 6.3MPa 12 1 7、 10 單向閥 22 I-25B 25L/min 6.3MPa 12 2 8 二位三通機(jī)動換向閥 22 23C-25B 25L/min 6.3MPa 12 1 9 壓力繼電器 一 DP1-63B 調(diào)壓范圍 1~6.3MPa 11 1 11 二位二通電磁換向閥

18、 22 22D-25B 25L/min 6.3MPa 12 1 12 濾油器 22 XU-40X100 40L/min 100 m 1 13 壓力表開關(guān) 一 K-6B 6.3MPa 4 1 選擇液壓元件時，在滿足要求的條件下， 應(yīng)盡量選擇使各元件的接口尺寸相一致， 以便 管道的選擇和安裝方便。 （3）確定管道尺寸 ①壓油管道 由式（5-12 ）有 d=2 22 10 3/60 \ (2.5 ?5) 0.0098?0.0137(m) 9.8 ?13.7(mm) 按已選定的標(biāo)準(zhǔn)元件的接口尺寸取 d=12mm ②吸油管

19、道 d=2 取 d=25mm 22一10 3 / 60 \ (0.5 ?1.5) 0.0176 ?0.0306(m) 17.6 ?30.6(mm) ③回油管道 取 d=25mm 3種管道皆為無縫鋼管。 22 10 3/60 （1.5?2.5） 0.0193 ?0.025(m) 19.3 ?25(mm) （4）確定郵箱容量 按推薦公式 V=(5?7) qp ,取V=6X22=132L 4）液壓系統(tǒng)主要性能的估算 下面主要對液壓缸的速度、系統(tǒng)效率和溫升進(jìn)行估算。 (1) 液壓缸的速度 在液壓系統(tǒng)各個組成元件確定之后， 液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時的輸入、排出

20、流 量和移動速度，已與題目原來所要求的數(shù)值不盡相同，故需要重新估算。估算結(jié)果如表。 輸入流量/(L/min) 排出流量/(L/min) 移動速度/(m/min) q qp q2 qp V1 q A A2 qp A q2 q qp = 快進(jìn)(差動) A1 A2 =44.234-22 22 103 22 22 28.5 44.234 =22.234 (56.7 28.5) 10 4 56.7 28.5 =7.8 A2 q2 -—q1 A 工進(jìn) q1=0.102 ?1.701

21、 28 5 V2 =0.018 ?0.3 (0.102 ?1.701) 56.7 =0.051 ?0.855 A q2 — q1 q1 V3 — A A2 快退 q1= qp=22 一 56.7 3 =22 10 - 22 一 4 28.5 28.5 10 =43.77 =7.72 (2) 系統(tǒng)的效率 ①回路中的壓力損失 管道直徑按選定元件的接口尺寸確定， 即d=12mm回路中進(jìn)、回油管道長度暫取l=12m 估算。油液的運(yùn)動粘度取 v=75 10 6m2/s。 系統(tǒng)中有關(guān)元件

22、的額定壓力損失如表 34D-63B 22D-25B 23C-25B I-25B Q-25B XY-25B 5 Pvn/( 10 )Pa 4 2 1.5 2 5 3 a.快進(jìn)時的回路壓力損失 快進(jìn)時進(jìn)油管中的流態(tài)為層流，即 Re=vd/v=4 q1 / ( dv) 4 44.234 10 3/( 12 10 3 75 10 6 60) 1043.5 2320 , 故進(jìn)油管的沿程壓力損失為 8 106 vq1 5 Pll 4 10 d 進(jìn)油管的局部壓力損失估取為 8 106 75 10 6 44.234 2 12 105 5 2.56

23、10 (Pa) p 1 0.1 Pl1 0.256 105Pa 進(jìn)油路上，油液只經(jīng)過 1個三位四通電磁換向閥 5,參照表8.11，該閥上的局部壓力損 失為 Pv5 Pvn (比)2 4 105(H)2 0.488 105 Pa qvn 63 由此得快進(jìn)時油路上的壓力損失為 p 2.56 105 0.488 105 3.304 105(Pa) 同理，可以判斷出回油管道中也是層流。 pl2 1.29 105(Pa) p 2 0.129 105Pa 此時，回油經(jīng)過閥11和閥8，回油量為q2=22.234L/min。兩閥局部壓力損失為 5 Pv Pv11 Pv8 2.77

24、 10 (Pa) 由此可得快進(jìn)時回油路上的壓力損失為 p 4.189 105(Pa) 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，得出差動快速時進(jìn)油路上的壓力損失為 p1 5.41 105(Pa) 這個數(shù)值的精確值是閥 3的調(diào)整壓力的下限參考之一。 b.工進(jìn)時的回路壓力損失 同理,計(jì)算工進(jìn)時的進(jìn)油路上的最大壓力損失為 p 0.48 105(Pa) 回油路上的最大壓力損失(取調(diào)速兩端最小壓差為 5 105 pa )為 P 5.26 105(Pa) 整個回路的壓力損失為 P1 3.12 5 10 (Pa) C.快退時的回路壓力損失 快退時整個回路壓力損失為 P1

25、 14.36 5 10 (Pa) ②液壓泵的工作壓力。 小流量泵在工進(jìn)時的工作壓力可按式 ( 8-14 ) 求出，但此時液壓缸的工作壓力 從新計(jì)算，即 14444 4 5 5 Pp P1 P1 p1= -r +3.12 105 =28.59 X105 (Pa) 56.7 10 此值是溢流閥調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。 ③ 順序閥的調(diào)整壓力 順序閥在快進(jìn)、快退時關(guān)閉，工件時打開，其調(diào)整壓力必須保證關(guān)得住，開得及時。由 表8.8知，液壓缸在快進(jìn)、快退時的負(fù)載相同，但回路中的壓力損失不同，快退時為 5 5 p1 14.36 105(Pa)(快進(jìn)時為 p1 5.41

26、 10 (Pa))。故快退時大流量泵的壓力出 現(xiàn)最高值，即 1)則系統(tǒng) 74% ?98% 1111 5 5 Pp P1 P1 4 14.36 105=18.25 x105(Pa) 28.5 10 故閥 3 的調(diào)整壓力 Pv3 應(yīng)為：28.59 X105 Pa> Pv3 >18.25 X1Q5Pa (3) 液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 液壓缸的工作壓力為 p1 14444.4/(56.7 1Q 4) 5.26 105(28.5/56.7) =28.12 x1Q5Pa 級閥3使大流量泵卸荷時的壓力損失為 12 2 5 D Pp2 PV3(25) =Q.69 X1Q Pa

27、 則回路效率 c為 pq pg c =Q.QQ97~Q.1626 Ppqp Ppg Pp2q2 泵的效率取 p =Q.75，液壓缸效率取 m =Q.9 ,(即設(shè)液壓缸的容積效率為 效率 為 p c m=0.75 X(O.QQ97~Q.1626) X).9=Q.QQ65~Q.1Q98 由此可見，定量泵系統(tǒng)在低速工作時效率是很低的。 (4) 液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 本題中，快進(jìn)、工進(jìn)和快退所占用的時間分別為 快進(jìn)： t l1 4QQ 1Q3=3s 1 v1 7.8/6Q 工進(jìn)： t2 l2 1QQ 1Q3 =2Q~333s v2 (0.018 ?0.3)/60

28、 快進(jìn)： 丄 l3 400 10 3 t3 3 =3.9s V3 7.72/60 在整個工作循環(huán)中，快進(jìn)占 Q.88%?11%快退占1.14%?14%工進(jìn)占 故溫升應(yīng)按工進(jìn)工況進(jìn)行驗(yàn)算。 工進(jìn)時，液壓缸輸出的有用功率為 FQ F 2 =13QQQNQ.Q18~Q.3)/6Q=3.9~65W 泵的輸入功率為 込勒=653.7W 故得系統(tǒng)發(fā)熱量為 Hi P F0 =653.7-(3.9~65)=588.7~649.8W 系統(tǒng)溫升可按式(8-23 )計(jì)算(設(shè)通風(fēng)良好) H 3 t - - 103=22.8~25.1( C) 3 V2 此值小于表中所規(guī)定的允許溫升值。 歡迎您的下載， 資料僅供參考! 致力為企業(yè)和個人提供合同協(xié)議， 策劃案計(jì)劃書，學(xué)習(xí)資料等等 打造全網(wǎng)一站式需求