换向阀阀芯加工液压系统方案

1、.液压系统课程设计换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名顾正杰学号1314410216指导教师王蕾完成日期2015 年 12 月目 录.下载可编辑 .一、设计任务书二、工况分析三、拟定液压系统原理图四、液压缸的计算及选择五、压力和流量计算六、液压阀的计算及选择七、辅助元件的计算及选择八、液压泵及电动机的计算及选择九、元件明细表十、参考资料目录及附表十一、集成块设计说明一、设计任务书1. 设计题目 ：.下载可编辑 .换向阀阀芯专用加工设备液压系统设计。二、工况分析1. 运动分析1）尾架顶紧（工进）2）横刀架快进3）纵刀架工进4）横刀架快退5）纵刀架快

2、退6）后刀架快进7）后刀架工进8）后刀架快退9）尾架松开（快退）10）停止，泵卸荷2. 负载分析.下载可编辑 .刀架自重G<400 牛顿，导轨摩擦力和惯性力忽略不计3. 主要参数（一）车外圆：切削力Px=2500 牛顿Py=2000牛顿走刀量 s=0.15毫米 / 转转速 n= 500 转/ 分（二）切槽：切削力Px=0Py=5000牛顿走刀量 s =0.1毫米 / 转转速 n=250 转 / 分（三）尾架：顶紧力P=2200 牛顿，顶紧速度不宜太快。三、拟定液压系统原理图1. 确定供油方式考虑到机床在工作时整体负载较轻，速度较低。从节省能量、减少发热考虑。泵源现采用限压式变量叶片泵。2

3、. 调速方式的选择本系统功率小、负载变化不大、工进速度低且要求稳定，故选用调速阀节流调速。为获得更低的稳定速度并防止前冲现象，本系统采用进油节流调速在回油路上加背压阀的调速方案。3. 速度换接方式的选择本系统采用电磁换向阀来控制速度的改变。4. 夹紧回路的选择采用电磁阀来控制夹紧、 松开换向动作。 考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。5. 合成液压系统最后把所有回路组合起来，即下图所示的液压系统原理图.下载可编辑 .分析工况可知，推出时承受工作载荷、退回时为载荷较小的液压装置

4、，故尾架缸，横刀架缸，纵刀架缸，后刀架缸都选用单活塞液压缸。四、液压缸的计算及选择1. 计算各液压缸内径及活塞直径a尾架油缸的设计计算1 ）由顶紧力 F=2200N，选用尾架油缸工作压力 P=3.0MPa.中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。2 ）活塞直径 DD=（ 4F/ P） =1.13* （ 2200/3000000）=30mm参照直径系列圆整取 D=32mm3 ）活塞杆直径 d一般 d=（0.50.55 ）D取 d=18mm4）活塞厚度 H H=2030mm取 H=25mm5）油缸总长 LL=q+H+2+其中： q 为夹紧行程，取q=100mm

5、为端盖凸肩长度，取=10mm为间隙，取=10mm L=100+25+10+10=155mm.下载可编辑 .6 ）油缸壁厚取 =10mm /D=10/30=0.33油缸壁厚的校核?+ .4?-1)=0.15*(100+ 0.4?4.5- 1) 10mm2( ?0.5?-1.3?100- 1.3?4符合7 ）油封取 O型8 ）验算液压缸支撑长度 Ls（ 1015）d 时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度 Ls 是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离； d 为活塞杆直径。现 Ls 10d, 故不需要验算。b横刀架油缸的设计计算1 ）由切削力 Py=2000N，选

6、用油缸工作压力 P=3.0MPa中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。2 ）缸径 DD=1.13（ Py/P ）0.5 =1.13(2000/3000000) 0.5 =29mm参照直径系列圆整 取 D=32mm3 ）活塞杆直径一般 d=（0.50.55 ）D取 d=16mm4 ）油缸工作行程的确定根据液压缸活塞行程参数系列（ GB2349-80）取 L=25mm5 ）油缸壁厚取 =10mm /D=10/30=0.33油缸壁厚的校核?100+ 0.4?4.5- 1) 10mm2( ? + 0.4?-1)=0.15*(.5?- 1.3?100- 1.3?4

7、?符合6 ）最小导向长度 HHL/20+D/2=25/20+32/2=17.25mm.下载可编辑 .取 H=25mm7）活塞宽度 B B=0.6D=0.6*32=19.2mm取 20mm8 ）缸盖滑动支撑面长度 l l=0.6D=19.2mm取 20mm9 ）缸体长度的确定内部长度 l 1=L+B=25+20=45mm外部长度 l 2=L+B+ +l=25+20+15+20=80mm10 ）验算液压缸支撑长度 Ls（ 1015）d 时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度 Ls 是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离； d 为活塞杆直径。现 Ls 10d, 故

8、不需要验算。 c. 纵刀架油缸的设计计算1 ）由切削力 px=2500N，选用油缸工作压力 p=3.0MPa中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。2 ）油缸直径 DD=1.13（ Px/P ）0.5 =1.13(2500/3000000) 0.5 =32.6mm参照直径系列圆整 取 D=32mm3 ）活塞杆直径 d一般 d=（0.50.55 ）D取 d=16mm4）活塞宽度 B B=0.6D=0.6*32=19.2mm取 20mm5 ）油缸工作行程确定根据加工阀芯零件的总长，取 L=100mm6 ）油缸壁厚取 =10mm /D=10/30=0.33油缸壁

9、厚的校核.下载可编辑 .?+ .100+ 0.4?4.5- 1) 10mm2( ? 0 4?-1)=0.15*(.5?- 1.3?100- 1.3?4?符合7 ）缸体长度的确定L=l+B+2+z=100+20+2*15+10=160mm8）验算无杆腔有效面积2*3222A =D/4=/4=804.25mm1有杆腔有效面积A2=A1-A=804.25- *1622/4=603.19mms=0.15mm/rn=500r/minv=ns=0.15*500=75mm/min液压缸支撑长度Ls（ 1015）d 时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls 是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活

10、塞杆前段连接处之间的距离；d 为活塞杆直径。现 Ls 10d, 故不需要验算。9 ）螺钉取 6 个 M6的螺钉对称分布在端盖上d后刀架油缸的设计计算1 ）由切槽切削力 py =5000N，选用油缸工作压力 p=3MPa中低压系统中，回油路带背压阀，背压范围为0.51.5MPa，估此处取1MPa。2 ）缸径 DD=1.13（ Py/P ）0.5 =1.13(5000/3000000) 0.5 =46mm取 D=50mm3）活塞杆直径 d一般 d=（0.50.55 ）D取 d=25mm4 ）油缸工作行程的确定根据液压缸活塞行程参数系列（ GB2349-80）取 L=25mm5 ）活塞宽度 BB=0

11、.6D=0.6*50=30mm取 B=30mm6 ）缸体长度的确定L缸 =L+B+2+z=25+30+15*2+10=95mm.下载可编辑 .取 L 缸 =100mm7）壁厚取 =10mm /D=10/30=0.33油缸壁厚的校核?+ 0.4?100+ 0.4?4.5- 1) 10mm2( ?-1)=0.15*(.5?- 1.3?100- 1.3?4符合8）验算无杆腔有效面积2*5022A1=D/4=/4=1964.50mm有杆腔有效面积A2=A1-A= *502/4- *2522/4=1472.62mm由已知得 s=0.1mm/rn=250m/minv=ns=25mm/min液压缸支撑长度L

12、s（ 1015）d 时须考虑活塞杆弯曲稳定性并进行验算。液压缸支撑长度Ls 是指活塞杆全部外伸时，液压缸支撑点与活塞杆前段连接处之间的距离；d 为活塞杆直径。现 Ls 10d, 故不需要验算。五、压力和流量计算1）压力计算a 尾架油缸进油口压力P=F/(D2/4)=2200/( *32 2/4)=2.74MPa减压阀调定压力P=3MPab 横刀架油缸进油口压力P= F/( D2/4)=2000/( *32 2 /4)=2.49MPa减压阀调定压力P=3MPac.纵刀架油缸进油口压力P= F/( D2/4)=2500/( *32 2 /4)=3.10MPa 减压阀调定压力 P=3.5MPad.后

13、刀架油缸进油口压力P= F/( D2/4)=5000/( *50 2 /4)=2.55MPa减压阀调定压力P=3MPa2 ）流量计算a 尾架缸流量.下载可编辑 .无杆腔 ?1 =?2=322?244= 804.25mm有杆腔 ?2 = ?1 -?224= 549.2mmq工进 =A1×V工 =803.84×1200=0.965L/minq快退 =A2×V快退 =2.746 L/ minb 横刀架缸流量? ?2无杆腔 A1=?=803.84 mmq快进 =A1×V快退 =0.965 L/ min? ?2有杆腔 A2=?=602.88 mmq快退 =A2&#

14、215;V快退 =0.723 L/ minc 纵刀架缸流量? ?2无杆腔 A1=?=803.84 mmq工进 =A1×V工 =0.060 L/ min? ?2有杆腔 A2=?=602.88 mmq快退 =A2×V快退 = 0.723 L/ mind 后刀架缸流量? ?2无杆腔 A1= ?=1964.50mmq工进 =A1×V工 =0.048 L/ minq快进 =A1×V快 =2.35L/ min? ?2有杆腔 A2= ?=1472.62mmq快退 =A2×V工 =1.767 L/ minq?K1 ?K1 系统泄漏系数，一般取K1=1.11.3

15、 ，小流量取大值，大流量取小值。此处取 K1=1.3 ?同时动作各液压缸所需流量之和的最大值。此处 ? =2.7192L/minq?1.3 ×2.7192=3.535L/min六、液压阀的计算及选择.下载可编辑 .通过最大流量以及压力选取阀，现采用广州机床研究所系列的阀。型号额定流量额定压力（ L/min ）（ MPa）溢流阀Y-63B630.56.3减压阀J-63B630.55.8顺序阀X-62B630.56.3单向阀I-63B636.3二位四通电磁24E-63B636.3换向阀二位二通电磁22E-63B636.3换向阀三位四通电磁34E-63B636.3换向阀调速阀Q-63B63

16、16继电器DP3-63B七、辅助元件的计算及选择1. 油管和管接头材料选用尼龙管。 其特点是承压能力强， 价格低廉、耐油、抗腐蚀、刚度好，目前应用最广泛，且尼龙管适用于低压系统。1q2根据公式d4.16 ( v)通过油管油液的流量qmax=3.535L/min油管的推荐速度根据相关手册取v=4m/sd3.91mm因为阀口接连管道都为18mm,根据经济效益最好，取油管d=18mm。选择扩口式管接头。2. 蓄能器选用气囊式蓄能器。气囊式蓄能器反应灵敏，气囊惯性校，安装维修方便。3. 滤油器.下载可编辑 .选用网式滤油器。其结构简单，通流能力大、清洗方便、压力损失小。4. 密封件O型密封圈5. 油箱

17、根据公式V=cqq液压泵的总额定流量（ L/min ）经验系数（ min），其数值为低压系统， c=24min 此处取 3min V=19.2L 此处取 20L所以油箱容积为20L。八、液压泵及电动机的计算及选择1. 选择液压泵的规格根据以上计算得q 和p ，再查阅有关手册，现选用定量叶片泵 YB 型，该? ?泵的基本参数为q=6.4ml/r,泵的转速为 n=1000r/min, 压力 p=7MPa,容积效率 =0.85 ，总效率 =0.7 。2. 与液压泵匹配的电动机的选定q?×p?根据公式P?=q?=3.535L/minp?=6.25MPaP?=0.526kw选 Y90s-4 型电动机，其额定功率为 1.1kw, 额定转速为 1400/min九、元件明细表序号元件名称数量1单活塞液压缸42定量叶片泵 YB型13电动机 Y90s-4 型14溢流阀