某立式組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院液壓課程設(shè)計(jì)說明書 目 錄 1.工況分析………………………………………………………………………………1 2.?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………………………………2 3.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 ……………………………………………………7 3.1液壓缸主要尺寸的確定……………………………………………………………3 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格………………………………………4 3.3液壓閥的選擇………………………………………………………………………5 3.4確定管道尺寸………………………………………………………………………7 3.5液壓油箱容積的確定………………………………………………………………7 1.工況分析 首先根據(jù)已知條件,繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖,如圖1.5所示,然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。 液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型,即 Fw為工作負(fù)載,對于金屬切削機(jī)床來說,即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的切削力,在本例中為18000N; Fa—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載; Ff—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載,啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力,啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力,對于平導(dǎo)軌可由下式求得 G—運(yùn)動(dòng)部件重力; FRn—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載,事例中為零; f—導(dǎo)軌摩擦系數(shù),本例中取靜摩擦系數(shù)0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。求得: Ffs=0.2*1500kg*9.8N/kg=2940N Ffa=0.1*1500kg*9.8N/kg=2500N 上式中Ffs為靜摩擦阻力,F(xiàn)fa為動(dòng)摩擦阻力。 g—重力加速度; △t—加速度或減速度,一般△t=0.01~0.5s △v—△t時(shí)間內(nèi)的速度變化量。在本例中 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,列出各工作階段所受的外負(fù)載(見表1.4),并畫出如圖1.5所示的 負(fù)載循環(huán)圖。 圖1.1 速度與負(fù)載循環(huán)圖 表1.4 工作循環(huán) 外界負(fù)載F/N 工作循環(huán) 外界負(fù)載F/N 啟動(dòng)加速 F=Ffs+Fa 4470 工進(jìn) F=Ffs+Fw 29970 快進(jìn) F=Ffs 1470 快退 F=Ffs 1470 2.?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖 (1)確定供油方式 考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大,速度較低,而快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小,速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱等方面考慮,泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。先采用具有壓力反饋功能的限壓式變量泵。 (2)調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中,進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn),決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn),并且調(diào)速閥裝在回油路上,具有承受負(fù)切削力的能力。 (3)背壓方式的選擇 由于該機(jī)床采用立式,所以選擇液控單向順序閥構(gòu)建平衡回路。 (4)速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁換向閥的快慢速換接回路,它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便,閥的安裝也較容易,但速度換接平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性,則可改用行程閥切換的速度換接回路。 最后把所選擇的液壓回路組合起來,即可組合成圖1.2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖1.2 液壓系統(tǒng)原理圖 3.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 3.1液壓缸主要尺寸的確定 1)工作壓力p的確定。工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定,表1.1取液壓缸工作壓力為4.5MPa。 2)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知最大負(fù)載F=31547N,按表1.2取p2為0.5Mpa,ηcm為0.95,考慮到快進(jìn)、快退速度相等,取d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式可得 根據(jù)指導(dǎo)書表2.1,將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=100mm;活塞桿直徑d,按d/D= 0.7及表2.2活塞桿直徑系列取d=70mm。 按表2.1及表2.2液壓缸和活塞桿的尺系列,取夾緊液壓缸的D和d分別為100mm及70mm。 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度,由式可得 式中qmin是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。 本例中調(diào)速閥是安裝在回油路上,故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積,即 可見上述不等式能滿足,液壓缸能達(dá)到所需低速。 3)計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 3.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1)泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失,所以泵的工作壓力為 pp—液壓泵最大工作壓力; p1—執(zhí)行元件最大工作壓力; ∑△p—進(jìn)油管路中的壓力損失,初算時(shí)簡單系統(tǒng)可取0.2~0.5MPa,復(fù)雜系統(tǒng)取 0.5~1.5MPa,本例取0.5MPa。 上述計(jì)算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力,考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量,并確保泵的壽命,因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn≥(1.25~1.6) pp。中低壓系統(tǒng)取小值,高壓系統(tǒng)取大值。在本例中pn =1.25 pp=6.25MPa。 2)泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 qp—液壓泵的最大流量; (∑q)min同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作,尚須加溢流閥的最小溢流量2~3L/min; KL—系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取KL=1.1~1.3,現(xiàn)取KL=1.2。 3)選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的pp和qp,再查閱有關(guān)手冊,現(xiàn)選用YBX-25限壓式變量葉片泵,該泵的基本參數(shù)為:每轉(zhuǎn)排量16mL/r,泵的額定壓力6.3MPa,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min,容積效率0.85,總效率0.7。 3) 與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率,取兩者較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減小,泵的功率急劇降低,一般當(dāng)流量在0.2~1L/min范圍內(nèi)時(shí),可取η=0.03~0.14。同時(shí)還應(yīng)注意到,為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn),需要進(jìn)行驗(yàn)算,即 Pn-所選電動(dòng)機(jī)額定功率; PB-限壓式變量泵的限定壓力; qp-壓力為PB時(shí),泵的輸出流量。 首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率,快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為1547N(考慮機(jī)械效率后),進(jìn)右路的壓力損失為0.3Mpa,由公式可得 快進(jìn)所所需電動(dòng)機(jī)的功率為 工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率 查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本,選用Y90L-4型電動(dòng)機(jī),其額定功率為1.5KW,額定轉(zhuǎn)速1400r/min. 根據(jù)產(chǎn)品樣本可查的YBX-25的流量壓力特性曲線。再有已知的快進(jìn)時(shí)流量為28.8L/min,工進(jìn)是的流量0.39L/min,壓力為 5 MPa,做出泵的實(shí)際工作時(shí)的流量壓力特性曲線,如 圖所示,查得該曲線拐點(diǎn)處的流量為28.8L/min,壓力為3.3MPa,該工作點(diǎn)對應(yīng)的功率為 所選電動(dòng)機(jī)滿足要求,拐點(diǎn)處能正常工作。 3.3液壓閥的選擇 本液壓系統(tǒng)可采用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。方案一:控制液壓缸部分選用力士樂系列的閥,其夾緊部分選用疊加閥。方案二:均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖,按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表1.5所示。 表1.5 液壓元件明細(xì)表 序 號 元 件 名 稱 通過流量/L·min-1 型 號 1 過濾器 28.8 XU-B32×100 2 變量葉片泵 28.8 YBX-16 3 單向閥 28.8 AF3-EA10B 4 三位四通電磁閥 24 34EF30-E10B 5 二位三通電磁閥 24 23EF3B-E10B 6 單向行程調(diào)速閥 24 AQF3-E10B 7 二位二通電磁閥 24 8 單向順序閥 0.39 HC※T03B422 9 單向閥 9.4 AF3-EA10B 10 二位四通電磁閥 9.4 24EF3-E10B 11 壓力繼電器 9.4 DP1-63B 12 單向節(jié)流閥 9.4 ALF-E10B 3.4確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定,也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為差動(dòng)時(shí)流量q=48L/min,壓油管的允許流速取u=4m/s,則內(nèi)徑d為 若系統(tǒng)主油路流量按快退時(shí)取q=24L/min,則可算得油管內(nèi)徑d=11.27mm。 綜合諸因素,現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為12mm。吸油管同樣可按上式計(jì)算(q=24L/min、v=1.5m/s),現(xiàn)參照YBX-16變量泵吸油口連接尺寸,取吸油管內(nèi)徑d為25mm。 3.5液壓油箱容積的確定 本例為中壓液壓系統(tǒng),液壓油箱有效容量按泵的流量的5~7倍來確定,現(xiàn)選用容量為160L的油箱。 9某立式組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說明書CAD】.zip |
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