液压课程设计某卧式单面多空钻孔机床液压系统的设计计算Word下载.docx
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(三)快速运动回路和速度换接回路。
(四)换向回路的选择。
三、液压系统的参数计算
(一)工作台液压缸参数计算。
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(二)液压泵的参数计算。
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(三)电动机的选择。
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四、液压元件的选择。
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五、验算液压系统性能
(一)压力损失的验算。
(二)液压系统的发热和温升计算。
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六、参考文献。
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任务书
一、设计课题
设计一台卧式单面多轴钻孔机床的液压传动系统,有三个液压缸,分别完成钻削(快进、工进、快退)、夹紧工件(夹紧、松开)、工件定位(定位、拔销)。
其工作循环为:
定位→夹紧→快进→工进→快退→拔销松开,如图1所示。
二、原始数据
1.主轴数及孔径:
主轴6根,孔径Φ14mm;
2.总轴向切削阻力:
12400N;
3.运动部件重量:
9800N;
4.快进、快退速度:
5m/min;
5.工进速度:
0.04~0.1m/min
6.行程长度:
320mm,快进行程:
230mm;
7.导轨形式及摩擦系数:
平导轨,
8.加速、减速时间:
大于0.2秒;
9.夹紧力:
5000~6000N
10.夹紧时间:
1~2秒;
11.夹紧液压缸行程长度:
16mm。
三、系统设计要求
1.夹紧后在工作中如突然停电时,要保证安全可靠,当主油路压力瞬时下降时,夹紧缸保持夹紧力;
2.快进转工进时要平稳可靠;
3.钻削时速度平稳,不受外载干扰,孔钻透时不前冲。
四、设计内容要求根据原始数据和系统设计要求,完成:
1.根据设计要求以及附图,绘制液压系统原理图,并完成系统电磁铁动作顺序表。
2.在附图的基础上,若系统油源改为双泵供油(即一个大泵和一个小泵),重新设计并绘制系统原理图。
3.对系统进行设计计算,从而对主要液压元件进行选型(除液压缸外),给出液压元件明细表,包含元件名称、主要参数、型号规格,包含电机选型,液压缸计算出缸径、行程等主要参数。
4.进行设计验算(发热验算、压力损失等)。
5.设计一个液压阀块(油路块、阀块),其上安装至少3-4个液压元件,可选阀块方案:
①附图上,元件3、7、8、9
②附图上,元件3、7、4、5
③附图上,元件8、10、11、12
④附图上,元件12、13、14、15
选取上述阀块中的一种,要求绘制阀块的二维设计工程图,表明加工所需要的信息(材料、公差、粗糙度、技术说明、加工工艺等)。
6.液压阀块的三维建模,验证钻孔符合要求。
用Pro/E或者SolidWorks等软件,绘制其三维实体图。
7.可选部分,在阀块三维实体的基础上,将安装在阀块上的液压阀、过滤器、液压附件三维建模并安装于阀块上。
五、最后提交内容(电子稿和打印稿各一份)
1.设计说明书一份,内容及格式参看文献[1]或[2];
2.系统原理图一份,含电磁铁动作顺序表,主要元件明细表;
(A3)
3.双泵供油方案的系统原理图一份,含电磁铁动作顺序表,主要元件明细表;
4.液压阀块二维CAD零件图(A3,比例尺1:
1或1:
2)
5.液压阀块三维实体图(图例见附图1,附图2);
6.可选部分,包含液压阀块、阀块安装件的三维实体图(见附图3)。
六、评分标准
1.根据设计说明书、图纸质量、答辩情况评定成绩
2.评分比例:
设计说明书(40%)、图纸质量(30%)、答辩(40%)。
七、答辩分组说明:
根据设计任务,按照班级人员,每5人为一个小组,每组成员除了完成系统的设计计算、元件选型、回路分析以外,分别重点完成各自任务内容,并在答辩时候,分别重点回答任务相关问题,包括:
(1)油源处元器件选型过程与依据;
(2)钻销液压缸(附图上元件16)速度控制
(3)液压阀块设计
(4)各液压缸压力流量分析及主要参数计算
(5)系统动作顺序的实现,含电磁铁动作顺序表
参考文献:
[1]许福玲、陈尧明.液压与气压传动(第三版)[M].北京:
机械工业出版社,2007
[2]成大先.机械设计手册(第五版)[M].北京:
化学工业出版社,2008
一、负载分析
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:
切削力,导轨摩擦力和惯性力。
导轨的正压力等于动力部件的重力,设导轨的静摩擦力为,动摩擦力为,则
而惯性力
(取t=0.3s)
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=0.95,则液压缸在各个工作阶段的总机械负载可以算出,见表1。
表1液压缸各运动阶段负载表
运动阶段
计算公式
总机械负载
启动
F=
2063
加速
F=(F+F)/
1324
快进
F=F/
1032
工进
F=(F+F)/
14084
快退
根据伏在计算结果和意志的各阶段的速度,可绘出负载(F-)和速度图(-),见下图。
横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线,以下为液压缸活塞退回时的曲线。
a)负载图b)速度图
一、液压系统方案设计
(一)确定液压泵类型及调速方式
参考同类组合机床,选用单作用叶片泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路,溢流阀做定压阀。
为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲,回油路上设置背压阀,初定背压值P=1.0MP。
(二)选用执行元件
因系统动作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,无杆腔面积等于有杆腔面积的两倍。
(三)快速运动回路和速度换接回路
根据本例的运动方式和要求,采用差动连接回路来实现快速运动。
即快进时,液压缸差动连接。
本例采用二位二通行程阀的速度换接回路,控制由快进转为工进。
工作台压下行程阀时,工作台由快进转为工进。
另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。
因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。
(四)换向回路的选择
本系统对换向的平稳性没有严格的要求,所以选用电磁换向阀的换向回路。
为便于实现差动连接,选用了三位五通换向阀。
组成液压系统绘原理图
将上述所选定的液压回路进行组合,并根据要求作必要的修改补充,即组成如图所示的液压系统图。
为便于观察调整压力,在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点,并设置多点压力表开关。
这样只需一个压力表即能观测各点压力。
液压系统中个电磁铁的动作顺序如下表:
表2电磁铁动作顺序表
1Y
2Y
3Y
定位
-
夹紧
+
松开
二、液压系统的参数计算
(一)工作台液压缸参数计算
1.初选液压缸的工作压力
参考同类型组合机床,初定液压缸的工作压力为
2.确定液压缸的主要结构尺寸
本例要求动力滑台的快进、快退速度相等,现采用活塞固定的单杆式液压缸。
快进时采用差动连接,并取无杆腔有效面积等于有杆腔面积的两倍,即。
为了防止在钻孔钻通时滑台突然前冲,在回油路中装有背压阀,由表8—2,初选背压由表1可知最大负载为工进阶段的负载F=14084N,按此计算则
液压缸直径
由可知活塞杆直径
按GB/T2348—1993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径,以便采用标准的密封装置。
元整后得
D=8㎝d=5.6㎝
按标准直径算出
按最低工进速度验算液压缸尺寸,查产品样本,调速阀最小稳定流量,因工进速度为最小速度,则由式(8-11)
本例,满足最低速度的要求。
3.计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率
根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积,可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率,在计算工进时背压代入,快退时背压按代入计算公式和计算结果列于表3中。
表3液压缸所需的实际流量、压力和功率
工作循环
负载F
进油压力
回油压力
所需流量q
输入功率P
N
L/min
kW
差动快进
0.193
(v=0.06)
其中。
(二)液压泵的参数计算
由表3可知工进阶段液压缸工作压力最大,若取进油路总压力损失,压力继电器可靠动作需要压力差为,则液压泵最高工作压力可按式(8—5)算出
因此泵的额定压力可取。
由表3可知,工进时所需流量最小是,设溢流阀最小溢流量为,则小流量泵的流量按式(8—16)应为:
,
快进快退时液压缸所需的最大流量是12.81L/min,则泵的总流量为:
根据上面计算的压力和流量,查产品样本,选用YBX-A16N型的变量叶片泵,该泵压力调节范围,额定转速。
(三)电动机的选择
下面分别计算3个阶段所需要的电动机功率。
1.差动快进
差动快进时,大腔的压力,查样本可知,泵的出口压力损失,所以泵的出口压力为,总效率为0.65。
泵的流量:
电动机功率
2.工进
考虑到调速阀所需最小压力差。
因此工进时泵的出口压力,总效率为0.6。
电动机功率:
3.快退
液压泵最大工作压力,液压泵的输出流量泵的流量,总效率为0.7
综合比较,快退时所需功率最大。
据此查样本选用选用Y90L-2异步电动机,电动机功率2.2KW。
额定转速2840r/min.
三、液压元件的选择
1.液压阀及过滤器的选择
根据液压阀所在系统中得最高工作压力与通过该阀的最大流量,可选出这些元件的型号及规格。
本系统中所有阀的额定压力都为,额定流量根据各阀通过的流量,确定为
表4液压元件明细表
序号
元件名称
最大通过流量/
型号
1
单叶片变量泵
YBX-A16N
2
过滤器
32
XU-B32×
100
3
三位五通电磁阀
DG4V-3
4
单向阀
CRG-03-04-50
5
调速阀
0.5
QA-H10
二位二通行程阀
UCF1G-03-4-40-10
8
液控顺序阀
0.25
DZ5DP1
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