組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　臥式鉆,鏜組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　院 系: </b></p><p>　　專 業(yè): </p><p

2、>　　班 級(jí): </p><p><b>　　姓 名: </b></p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p><b>　　指導(dǎo) 老師: </b></p><p><b>　　完成 日期: </b></p><p>

3、;　　自制一臺(tái)臥式鉆,鏜組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái),其工況要求:</p><p>　?。?）工作性能和動(dòng)作循環(huán) 動(dòng)力滑臺(tái)加工鑄鐵的箱形零件的孔系,要求孔的加工精度為二級(jí),光潔度▽7(精鏜)或▽5(粗鏜).工作循環(huán)為快進(jìn)、工進(jìn)、快退原位停止.</p><p>　?。?）動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 軸向最大切削力10000N,工作進(jìn)給速度要求在0.30×10-3～18×10-3m/s范圍內(nèi)

4、無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),快進(jìn)和快退的速度均為V1=0.2m/s.導(dǎo)軌型式為平導(dǎo)軌,靜、動(dòng)摩擦系數(shù):f8=0.2、fd=0.2.往返運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間為0.3s,快進(jìn)行程L1為0.2m,工進(jìn)行程L2為0.2m.</p><p>　　（3）自動(dòng)化程度 采用液壓與電氣配合,實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)循環(huán).</p><p>　　根據(jù)上述工況要求和動(dòng)力滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)安排,應(yīng)采用液壓缸為執(zhí)行元件,有液壓缸筒與滑臺(tái)固結(jié)完成工作循環(huán)

5、,活塞桿固定在床身上.由于要求快進(jìn)與快退的速度相等,為減少液壓泵的供油量,決定采用差動(dòng)型液壓缸,取液壓缸前、后腔的有效工作面積比為2:1,活塞桿較粗,結(jié)構(gòu)上可允許油管通過(guò),進(jìn)、出油管穿過(guò)活塞桿,直接使用硬管與 液壓裝置或液壓泵連接.這樣就避免了由于較長(zhǎng)軟管的彈性變形引起動(dòng)力滑臺(tái)在轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生“前沖”“后坐”現(xiàn)象.使液壓缸無(wú)桿腔為高壓工作腔,這樣能得到較大的輸出動(dòng)力,并可得到較低的穩(wěn)定工作速度,以便滿足精加工的要求.</p>

6、<p>　　按本章前幾節(jié)設(shè)計(jì)步驟,分步計(jì)算如下:</p><p><b>　　計(jì)算外負(fù)載</b></p><p>　　動(dòng)力滑臺(tái)受力情況如圖9-12所</p><p><b>　　1.切削阻力為已知</b></p><p><b>　　Ft=12010N</b><

7、/p><p><b>　　導(dǎo)軌摩擦阻力</b></p><p>　　2.導(dǎo)軌摩擦阻力由動(dòng)力滑臺(tái)顛復(fù)力矩產(chǎn)生的,本題忽略顛復(fù)力矩的影響. 圖 9-12動(dòng)力滑臺(tái)受力分析簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　靜摩擦阻力</b></p><p>　　Fts=fsFg=0.2×12010

8、N=24020N</p><p><b>　　動(dòng)摩擦阻力</b></p><p>　　Ffd=fdFg=0.1×12010=12010N</p><p><b>　　3.慣性阻力</b></p><p>　　(1)動(dòng)力滑臺(tái)快速時(shí)慣性阻力Fm動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)加速、反響啟動(dòng)加速和 快退減速制動(dòng)的加

9、速度相等,△V=0.2m/s,△t=0.3s,故慣性阻力為</p><p>　　(2.動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)慣性阻力F′m動(dòng)力滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)換到制動(dòng)是減速,取=15×10-3m/s ， =0.3s,故慣性阻力為</p><p><b>　　4.重力</b></p><p>　　由于動(dòng)力滑臺(tái)為臥式放置,所以負(fù)載不考慮重力.</p>

10、<p>　　關(guān)于液壓缸內(nèi)部密封裝置摩擦阻力Fs的影響,計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率中.</p><p>　　根據(jù)以上分析,計(jì)算各工況負(fù)載列表9-10.本機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受負(fù)載跡為液壓缸所受負(fù)載.</p><p>　　表9-10 液壓缸在各動(dòng)作階段的負(fù)載</p><p>　　注: 取液壓缸機(jī)械效率?m=0.9. </p><p>　　

11、二，繪制負(fù)載圖和速度圖</p><p>　　根據(jù)已給的快進(jìn) ，快退，工進(jìn)的行程和速度，配合表9—10中相應(yīng)負(fù)載的數(shù)值，可繪制液壓港的F—l與υ—l圖，或近似計(jì)算快進(jìn)、工進(jìn)、快退的時(shí)間如下：</p><p><b>　　快進(jìn)</b></p><p>　　工進(jìn) V×10-3</p><

12、;p>　　圖9—13液壓缸負(fù)載圖和速度圖</p><p>　?。╝）F—t圖 (b)υ—t圖 </p><p>　　工進(jìn)所需最長(zhǎng)時(shí)間t2max為</p><p>　　工進(jìn)所需最短時(shí)間t2min為</p><p><b>　　快退</b></p>

13、<p>　　配合表9—10中相應(yīng)負(fù)載的數(shù)值，可繪制F—t、υ—t圖，見圖9—13所示。</p><p>　　三、確定液壓系統(tǒng)參數(shù)</p><p>　　1. 初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　關(guān)于組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作壓力，一般為（30～50）×105Pa(參照表9—3)。初選液壓缸工作壓力P1=45×105Pa。為防止鉆銅孔時(shí)動(dòng)

14、力滑臺(tái)發(fā)生前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，背壓P2=6×105Pa。假定決進(jìn)、快退回油壓力損失⊿P2=5×105Pа .</p><p>　　2. 計(jì)算液壓缸尺寸</p><p>　　由于液壓缸前，后腔有效面積之比為2:1，則得液壓缸無(wú)桿腔有效工作面積A1為</p><p>　　取 A1=33.8×1

15、0-4㎡</p><p><b>　　故液壓缸內(nèi)徑D為</b></p><p>　　按表9-4取標(biāo)準(zhǔn)值D=7×102m。示. . </p><p>　　按式（4-7）計(jì)算活塞桿直徑d為</p>

16、<p>　　d=0.7D≈5×10-2m(標(biāo)準(zhǔn)值徑)</p><p>　　液壓缸尺寸取標(biāo)準(zhǔn)值之后的有效工作面積：</p><p><b>　　無(wú)桿腔面積</b></p><p><b>　　有桿腔面積</b></p><p><b>　　活塞桿面積</b>

17、;</p><p>　　A3=A1-A2=15.7×10-4㎡</p><p>　　3.計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、力量和功率。見表9—11，表中F0為液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，由表9—10查得。</p><p>　　4，繪制液壓缸的工況圖</p><p>　　根據(jù)表9—11，即可繪制液壓缸的流量圖、壓力圖和功率圖。如圖9—14所

18、示。</p><p>　　表9—11 各工況所需壓力、流量和功率</p><p>　　注:去工進(jìn)時(shí)的最大速度υ2=20×10-3m/s</p><p>　　(a)流量圖 (b)壓力圖</p><p><b>　　(c)功率圖</b></p&g

19、t;<p>　　圖9－14 液壓缸工況圖 </p><p>　　四,似定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　1,調(diào)速方式的選擇</b></p><p>　　鉆、鏜組合機(jī)床工作時(shí)，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；速度負(fù)載特性好，由圖9—14可知，液壓缸快速和工進(jìn)時(shí)功率都較小，負(fù)載變化也較小，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為防止

20、工作負(fù)載突然消失（鉆通孔）引起前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。</p><p>　　2.快速回路和速度換接方式的選擇</p><p>　　本題已選用差動(dòng)型液壓缸（A1=2A2）實(shí)現(xiàn)“快、慢、快”的回路，即采用快進(jìn)和快退速度相等的差動(dòng)回路作為快速回路。由于快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)有平穩(wěn)性要求，故決定采用行程閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，而工進(jìn)轉(zhuǎn)快退則利用壓力繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　綜上所

21、述，本系統(tǒng)的主要液壓回路為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路。為實(shí)現(xiàn)這兩種回路的要求，可以有多種不同形式的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路的組合。下面對(duì)圖9—15所示（a）、（b）、（c）和（d）四種回路進(jìn)行分析比較。</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　(c)

22、 (d)</p><p>　　圖9—15 液壓回路圖</p><p>　　其中，(a)圖所示回路是利用兩個(gè)二位三通電磁換向閥代替（b）、(c)圖中的一個(gè)三位五通電磁換向閥。二位換向閥通道簡(jiǎn)單，壓力損失小，而且(a)圖比（b）、(c)圖少用一個(gè)液壓順序閥。</p><p>　　圖9-16鉆，鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)圖</p><p

23、>　　表9—13 系統(tǒng)工作循環(huán)表 </p><p><b>　　五、選擇液壓元件，</b></p><p>　　1. 選擇液壓泵和電機(jī)</p><p>　?。?）確定液壓泵的工作壓力，由圖9—14（b）和表9—11可知，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為42×105本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管路壓力損失為8&#

24、215;105Pa，由于采用壓力繼電器，溢流法的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)高壓力大5×105Pa故泵的最高工作壓力為</p><p>　　PP1=(42+8+5)×105=55×105Pa</p><p>　　這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流法的調(diào)整工作壓力。</p><p>　　Pn=1.25PP1=1.25×55

25、15;105Pa≈68.8×105Pa</p><p>　　大流量泵只只在快速時(shí)向液壓缸輸油，由圖9—14(b)可知，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，這是壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，進(jìn)油路較簡(jiǎn)單，但流經(jīng)管道合法的有流量較大，取進(jìn)油路壓力損失為5×105Pa,故快退時(shí)，甭的最高工作壓力為</p><p>　　PPN=(11.7+5)×105=16.7×105

26、Pa</p><p>　　這是大流量泵的最高工作壓力，此職是液控順序閥7和8（見圖9—16）調(diào)整時(shí)的參考數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）液壓泵的流量 由圖9—14(a)可知，最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為0.4×10-3m3/s(24L/min).按式（9—13）計(jì)算液壓泵的最大流量，取K=1.15，得</p><p>　　Q=1.15×0.4&#

27、215;10-3=4.6×10-3m3/s(276L/min)</p><p>　　最小流量在工進(jìn)時(shí)，其值為0.7×10-3 m3/s(42L/min)，為保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為0.17×10-3 m3/s（約1 L/min）故小流量泵應(yīng)取0.094×10-3 m3/s（約5.62 L/min）。</p>&l

28、t;p>　　根據(jù)一上計(jì)算數(shù)值，選用公稱流量分別為0.15×10-3 m3/s、0.1×10-3 m3/s；公稱壓力為68.8×105Pa的雙聯(lián)葉片泵。</p><p>　　（3）選擇電動(dòng)機(jī) 由圖9—14（c）可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按式（9—17）計(jì)算</p><p>　　式中: Q—大泵流量,Q=0.15

29、15;10-3 m/s（9L/min）；</p><p>　　Q—小泵流量, Q=0.1×10-3 m/s（6L/min）</p><p>　　ηP—液壓泵總效率，取ηP=075。</p><p>　　根據(jù)快退階段所需功率566W幾雙聯(lián)葉片泵要求的轉(zhuǎn)速，選用功率為1.1×103W的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)電機(jī)</p><p>

30、<b>　　2.元，輔件的選擇</b></p><p>　　根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。由于當(dāng)前液壓行業(yè)正在更新各種液壓元件，即將生產(chǎn)新高壓規(guī)格的遠(yuǎn)見，以取代中、低壓液壓元件。為此本列題中只列出系統(tǒng)所用遠(yuǎn)見的名稱和技術(shù)數(shù)據(jù)，型號(hào)從略（見表9—14）。</p><p><b>　　3.確定管道尺寸</b>

31、;</p><p>　　由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，油管內(nèi)通油量較大，其實(shí)際流量Q ≈0.5×10-3m3/s(30L/min)，取允許流速υ=0.5 m/s，則住壓力油管d用式（9—21）計(jì)算</p><p><b>　?。?1.3㎜） </b></p><p>　　圓整化取d=12㎜。</p><p>　　

32、油管壁厚一般不需計(jì)算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動(dòng)手冊(cè)的有關(guān)表格得管的壁厚δ。</p><p>　　選用14×12㎜，10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。</p><p>　　其他進(jìn)油管、回油管和吸油管，按元件連接口尺寸決定油管尺寸，測(cè)壓管選用4×3㎜柴銅管或鋁管。管接頭選用卡套式管接頭，其規(guī)格按油管通徑選取。</p><p>　　表9-14所選液壓元件的說(shuō)

33、明</p><p>　　注；以上元件除液壓泵、濾油器外，均為板式連接。</p><p><b>　　4.確定油箱容量</b></p><p>　　中壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱流量Qn的5～7倍，故取油箱容積V為</p><p>　　V=7Qn=7×15×10-3=105×10-3m3

34、(105L)</p><p>　　六、管路系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算 </p><p>　　由于有同類型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，故一般不必驗(yàn)算壓力損失值。下面以工進(jìn)時(shí)的管路壓力損失為列計(jì)算如下：</p><p>　　已知：進(jìn)油管、回油管長(zhǎng)均為L(zhǎng)=1.5m，油管內(nèi)徑d=12×10-3m，通過(guò)流量Q=0.077×10-3m3/s,選用20號(hào)機(jī)械油，考慮

35、最低工作溫度為15℃，υ=1.5cm2/s.</p><p>　　判斷油流類型，利用式（9—24）</p><p><b>　　故為層流。</b></p><p>　　沿程壓力損失∑⊿Р1</p><p>　　利用式(9—25)分別算出進(jìn)、回油壓力損失，然后相加即得到總的沿程損失。進(jìn)油路上</p><

36、p>　　回油路上，其流量Q=0.0385×10-3m3/s(差動(dòng)液壓缸A1≈2A2),壓力損失為 </p><p>　　由于差動(dòng)液壓缸，且A1≈2A2,故回油路的壓力損失只有一半折合到進(jìn)油腔。所以工進(jìn)時(shí)總的沿程損失為</p><p>　　∑⊿Р1=（0.4＋0.5×0.2）×105Pa=0.5×105Pa</p>&l

37、t;p>　　局部壓力損失∑⊿Р2 </p><p>　　由于采用集成塊式的液壓裝置，故只考慮閥類元件和集成內(nèi)油路的壓力損失。</p><p>　　為計(jì)算方便，將工進(jìn)時(shí)油流通過(guò)各種閥的流量和壓力損失列表9—15如下： </p><p>　　表9—15發(fā)的流量和壓力損失</p><p>　　利用式(9-26)，計(jì)算各閥局部壓力損失值和∑⊿Р

38、v如下：</p><p>　　取油流通過(guò)集成塊時(shí)的壓力損失</p><p>　　⊿РJ=0.3×105 Pa</p><p>　　故工進(jìn)時(shí)總的局部壓力損失為</p><p>　　∑⊿Р2=（8.2+0.3）×105=8.5×105 Pa</p><p>　　所以 ∑⊿Р=（0.5+8

39、.5）×105 =9×105 Pa</p><p>　　這個(gè)數(shù)值加上液壓缸的工作壓力（由外負(fù)載決定的壓力）和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高的壓力（取其值為5×105 Pa），可作為溢流閥調(diào)整壓力的參考數(shù)據(jù)。其壓力調(diào)整值P為</p><p>　　P=∑⊿P+P1+∑⊿P+5×105Pa</p><p>　　式中；P1—液壓缸工進(jìn)時(shí)克服外

40、負(fù)載所需壓力。</p><p>　　P1=F0/A1=15556N/38.5×10-4㎡=40.4×105 Pa</p><p>　　所以 P=(40.4+9+5) ×105 Pa=54.4×105 Pa</p><p>　　這個(gè)值比估算的溢流閥調(diào)整壓力值56.6×105 Pa稍小。因此主油路上的元件和

41、油管直徑均可不便。</p><p>　　應(yīng)該指出，本系統(tǒng)液壓缸快退時(shí)，由于流量大和液壓缸前后腔壓力折算的影響，此時(shí)管路系統(tǒng)總的壓力損失比工進(jìn)時(shí)要大。若工進(jìn)時(shí)外負(fù)載較小，則其溢流閥的調(diào)整壓力就有可能要按快退時(shí)所需壓力調(diào)定。</p><p>　　七、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算</p><p>　　從圖9—13知，本機(jī)床的工作時(shí)間主要是工進(jìn)工況。為簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)是的

42、發(fā)熱，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 </p><p>　　1. 液壓泵的輸入功率</p><p>　　工進(jìn)時(shí)小流量泵的壓力Pυ=56.6×105 Pa ，流量QP1=0.1×10-3m3/s，小流量泵功率為</p><p>　　式中：ηP—液壓泵的總效率。</p><p>　　工進(jìn)時(shí)大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失⊿P=1.5

43、×105 Pa，大流量泵的工作壓力PP2=1.5×105 Pa，流量QP2=0.15×10-3m3/s，大流量泵功率P2為</p><p>　　故雙聯(lián)泵的合計(jì)輸入功率Pi為</p><p>　　Pi=P1+P2=750+26=766W</p><p><b>　　2.有效功率</b></p><

44、p>　　工進(jìn)時(shí)，液壓缸的負(fù)載F=14001N（見表9-10），取工進(jìn)速度υ=1.65×10-3m/s（0.1m/min），輸出功率P0為</p><p>　　P0=Fυ=14001×0.00165=23.4W</p><p>　　3.系統(tǒng)發(fā)熱功率Ph</p><p>　　系統(tǒng)總的發(fā)熱功率Ph為</p><p>　　P

45、h=Pi—P0≈760W</p><p><b>　　4.散熱面積</b></p><p>　　油箱容積V=105l（105×10-3m3），油箱近似散熱面積A為</p><p>　　A=0.065V2=0.065</p><p><b>　　5.油液溫升⊿T</b></p>