液压与气动技术课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计本科论文Word格式文档下载.docx
- 文档编号:14754009
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:227.58KB
液压与气动技术课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计本科论文Word格式文档下载.docx
《液压与气动技术课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计本科论文Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液压与气动技术课程设计卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计本科论文Word格式文档下载.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
已知:
机床有主轴11个,其中7个用于钻φ13.9mm的孔,4个用于钻φ8.5mm的孔。
刀具材料为高速钢,工件材料为铸铁,硬度为240HBW,机床工作部件总质量为m=1000Kg;
快进速度v1、快退速度v2均为5.5m/S,快进行程长度L1=100mm,工进行程长度为L2=50mm,往复运动的加速、减速时间不大于0.157S,动力滑台采用平导轨,静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1;
液压系统的执行元件为液压缸。
二、主要内容
(1)熟悉设计任务,明确设计及目标。
(2)根据设计要求和已学过的设计流程,拟定系统工作原理图。
(3)计算各元件的参数并验算。
(4)元件选型。
(5)编制文件,绘制速度、负载图谱。
三、工作量要求
完成规定的任务,总字数3000~4000字。
四、时间要求
本课程设计于2015.12.18前完成
目录
1负载与运动分析…………………………………………………………1
2负载图和速度图的绘制…………………………………………………1
3
确定液压缸的主要参数…………………………………………………2
3.1初选液压缸工作压力……………………………………………………2
3.2计算液压缸主要尺寸…………………………………………………2
3.3各阶段压力、流量、功率的计算……………………………………3
4液压系统图的拟定………………………………………………………4
4.1液压回路的选择…………………………………………………………4
4.2液压回路的综合…………………………………………………………6
5液压元件的选择…………………………………………………………8
5.1液压泵的选择……………………………………………………………8
5.2阀类元件及辅助元件的选择……………………………………………9
5.3油管的选择………………………………………………………………9
5.4油箱的计算………………………………………………………………10
6液压系统性能的验算………………………………………………………10
6.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值……………………………10
6.1.1快进……………………………………………………………………10
6.1.2工进……………………………………………………………………11
6.1.3快退……………………………………………………………………11
6.2油液温升验算……………………………………………………………11
7油箱设计……………………………………………………………………12
7.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计…………………………………………12
7.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计设计………………………………………13
7.3箱底、放油塞及支架设计………………………………………………13
7.4油箱内隔板及除气网设置………………………………………………13
1.负载与运动分析
负载分析中,暂不考虑回油腔的背压力,液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。
因工作部件是卧式放置,重力的水平分力为零,这样需要考虑的力有:
夹紧力,导轨摩擦力,惯性力。
在对液压系统进行工况分析时,本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载,其他负载可忽略。
1.切削负载FW
工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载,对于金属切削机床液压系统来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。
切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为
(8—1)
式中:
D——钻头直径,单位为mm;
s——每转进给量,单位为mm/r;
HBW——铸件硬度,HBW=240。
根据组合机床加工特点,钻孔时主轴转速n和每转进给量s按“组合机床设计手册”取:
对φ13.9mm的孔:
n1=360r/min,sl=0.147mm/r;
对φ8.5mm的孔:
n2=550r/min,s2=0.096mm/r;
所以,系统总的切削负载Ft为:
Ft=7x25.5x13.9x0.1470.8x2400.6+4x25.5x8.5x0.0960.8x2400.6=17907N
令Ft=Fg=17907N
2.惯性负载
往复运动的加速,减速时间不希望超过0.157s,所以取为0.157S
Fm=m△v/△t=1000x5.5/(60x0.157)N=583N
3.阻力负载
机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为:
Fn=mg=9810N
静摩擦阻力:
Ftf=fsFn=0.2x9810N=1962N
动摩擦阻力:
Ffd=fdFn=0.1x9810N=981N
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率=0.9,根据上述负载力计算结果,可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表所列。
表8—1液压缸在各工作阶段的负载R
工况
负载组成
负载值F
启动
1962
工进
+Fg
加速
+m△v/△t
1564
快退
981
快进
注:
在负载分析中,没有考虑动力滑台上倾翻力矩的作用
按表8-1数值绘制的动力滑台负载图如图8-1(a)所示。
2负载图和速度图的绘制
根据工作循环(总行程L1+L2=150mm工进速度V2=n1s1=n2s2=53mm/min,绘制动力滑台速度图,负载图(如图所示)。
3确定液压系统主要参数
3.1确定液压缸工作压力
由表2和表3可知,组合机床液压系统在最大负载约为32000N时宜取4MPa。
表2按负载选择工作压力
负载/KN
<
5
5~10
10~20
20~30
30~50
>
50
工作压力/MPa
0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机床
农业机械
小型工程机械建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力/Mpa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
3.2计算液压缸主要尺寸
由于工作进给速度与快速运动速度差别较大,且快进、快退速度要求相等,从降低总流量需求考虑,应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。
通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件,最好采用活塞杆固定,而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。
这种情况下,应把液压缸设计成无杆腔工作面积是有杆腔工作面积两倍的形式,即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。
工进过程中,当孔被钻通时,由于负载突然消失,液压缸有可能会发生前冲的现象,因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式),选取此背压值为p2=0.6MPa。
快进时液压缸虽然作差动连接(即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接),但连接管路中不可避免地存在着压降,且有杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时取0.3MPa。
快退时回油腔中也是有背压的,这时选取被压值=0.6MPa。
工进时液压缸的推力计算公式为
F——负载力
——液压缸机械效率
A1——液压缸无杆腔的有效作用面积
A2——液压缸有杆腔的有效作用面积
p1——液压缸无杆腔压力
p2——液压有无杆腔压力
因此,根据已知参数,液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为
A2===26.59×
10-4m2
A1=
由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系,d=0.707D,因此活塞杆直径为d=0.707×
0.087=0.06m,根据GB/T2348—2001对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定,圆整后取液压缸缸筒直径为D=90mm,活塞杆直径为d=63mm。
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为:
3.3各阶段压力、流量、功率的计算
根据上述液压缸直径及流量计算结果,进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值,如表4所示。
表8-2液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值
负载
FL/N
回油腔
压力
P2/MPa
进油腔
P1/MPa
输入理论流量
q
/(L/s)
输入功率
P/kW
计算式
(差
动)
0.66
-
0.526
恒速
0.330
0.284
0.0937
18888
0.6
3.50
0.0056
0.0196
快
退
0.63
0.53
0.319
0.176
0.056
并据表4可绘制出液压缸的工况图,如图2所示。
图2组合机床液压缸工况图
4液压系统图的拟定
根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析,所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求,因此速度控制是该机床要解决的主要问题。
速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。
此外,与所有液压系统的设计要求一样,该组合机床液压系统应尽可能结构简单,成本低,节约能源,工作可靠。
4.1液压回路的选择
4.1.1选用执行元件
因系统运动循环要求正向快进和工进,反向快退,且快进,快退速度相等,因此选用单活塞杆液压缸,快进时差动连接,无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。
4.1.2速度控制回路的选择
工况图表明,所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小,系统的效率和发热问题并不突出,因此考虑采用节流调速回路即可。
虽然节流调速回路效率低,但适合于小功率场合,而且结构简单、成本低。
该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性,因此有三种速度控制方案可以选择,即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。
钻镗加工属于连续切削加工,加工过程中切削力变化不大,因此钻削过程中负载变化不大,采用节流阀的节流调速回路即可。
但由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间,存在负载突变的可能,因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式,且在回油路上设置背压阀。
由于选定了节流调速方案,所以油路采用开式循环回路,以提高散热效率,防止油液温升过高。
从工况图中可以清楚地看到,在这个液压系统的工作循环内,液压要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。
而快
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液压 气动 技术 课程设计 卧式 单面 钻孔 组合 机床 系统 设计 本科 论文