卧式钻镗组合机床动力头VIP

1、精品文档一、设计任务 .1二、设计数据分析计算.11）确定液压缸的结构尺寸及工况图.1（ 1）负载图及速度图。.1（ 2）初选液压缸的结构尺寸。.3（ 3）液压缸工况图。.32）拟定液压回路.5（ 1）选择液压回路。.5（ 2）组成液压系统图。.73）计算和选择液压元件.7（ 1）确定液压泵的规格和电机功率。7（ 2）液压阀的选择。.8（ 3）确定管道尺寸.94）液压系统主要性能的估算.9（ 1）液压缸的速度.10（ 2）系统的效率.10（ 3）液压回路和液压系统的效率.13（ 4）液压系统发热与温升的验算.13。1欢迎下载精品文档一、设计任务设计一台卧式钻、 镗组合机床液压系统。 该机床用于

2、加工铸铁箱形零件的孔系， 运动部件总重 G=10000N，液压缸机械效率为 0.9 ，加工时最大切削力为 12000N，工作循环为： “快进工进死挡铁停留快退原位停止”。快进行程长度为0.4m，工进行程为0.1m。快进和快退速度为 0.1m s，工进速度范围为 3× 10 4 5× 10 3 ms，采用平导轨，启动时间为 0.2s 。要求动力部件可以手动调整，快进转工进平稳、可靠。二、设计数据分析计算1）确定液压缸的结构尺寸及工况图（ 1）负载图及速度图。负载分析。a. 切削力：FL =12000Nb. 摩擦阻力：F fsfs FG =0.2 ×10000=200

3、0NF fdfd FG =0.1 ×10000=1000Nc. 惯性阻力Fm maFG= 100000.1N=510Ngt9.810.2d. 重力阻力因工作部件是卧式安置，故重力阻力为零。e. 密封阻力将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸机械效率m =0.9 。f. 背压阻力背压力 p2 查表选取。根据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中的负载，见下表。工况计算公式液压缸负载 F/N液压缸推力 F / m F / 0.9N启动FF fs20002222加速FF fdFm15101678快速FF fd10001111工进FFLF fd1300014444快退FF fd10001

4、111。1欢迎1下载精品文档负载图、速度图。快进速度1 与快退速度3 相等，即 1 = 3 =0.1m/s 。行程分别为 l1 =0.4m， l3 =0.5m；工进速度 2= 31045 103m/s ，行程 l 3 =0.1m。负载图和速度图如下。2欢迎2下载精品文档（ 2）初选液压缸的结构尺寸。初选液压缸的工作压力p1 。查表初选 p1 =3MPa。计算液压缸的结构尺寸。因要求13 , 故选用单杆式液压缸，使 A12A2 (d=0.707D) ，且快进时液压缸差动连接。因为是钻 （镗）孔加工， 为防止钻 （镗）通孔时工作部件突然前冲，回油路中应有背压。查表暂取背压为p2p1pp1 0.5M

5、Pa 。快进时， 液压缸是差动连接， 由于管路中有压力损失， 所以这时液压缸有杆腔内的压力p2 必大于无杆腔中的压力p1 。若估取这部分损失为p =0.5MPa，则p2 p1pp1 0.5MPa快退时，油液从液压缸无杆腔流出，是有阻力的，故也有背压。此时背压也按0.5MPa估取。由公式可求出面积A1F1444453.5 （ cm2 ）P11 P2(31 0.6)10622所以D4A1453.5=8.25cm按标准取 D=85mm。液压缸活塞杆直径d 为dD0.707D 0.707 85 60 mm2按标准取 d=60mm。由此求得液压缸实际有效工作面积为无杆腔面积： A1D 285256.7(

6、cm2 )44有杆腔面积： A2(D 2d 2 )(852602 )28.5(cm2 )44查得调速阀 Q-10Q-100 的最小稳定流量为qV min0.05L / min 。由公式验算液压缸的有效工作面积，即A156.7cm2qV min350cm227.8cm2vmin10 4 102 60A228.5cm2qV min27.8cm2vmin有效工作面积均能满足工作部件的最低速度要求。（ 3）液压缸工况图。液压缸工作循环中各动作阶段的压力、流量和功率的实际使用值，见下表。3欢迎3下载精品文档液压缸工况负载回油压力输入流量进油腔压力输入功率F/Np2 /MPap1 /MPaq/(L/min

7、)P/kW启22220.788动快加1678p2 = p1 +1.100速进p = p1 +0.恒1111516.920.8990.254速工进144440.1021.700.0050.080.62.84911启0.7802222动快加1.584退1678速0.5恒17.11.3850.3951111速根据上表可绘制液压缸的工况图，如下图所示。计算公式p1FA2 p2A1A2q (A1 A2) 1 P p1qFA2 p2p1A1qA1 2Pp1qFA1 p2p1A2qA2 3Pp1q。4欢迎4下载精品文档2）拟定液压回路（ 1）选择液压回路。调速回路及油源形式。由工况图可知， 该机床液压系统功

8、率小， 速度较低；钻镗加工为连续切削， 切削力变化小。故采用节流调速回路。为增加运动的平稳性，为防止当工件钻通时工作部件突然前冲，采用调速阀的出口节流调速回路。由工况图还可以看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。其最大流量与最小流量之比为qmax / qmin =17.1/(0.1021.701)=10.05167.65，而相应的时间之比为t工 / t快 =(20333)/9=2.2237。此比值很大，为了节约资源，采用双定量泵供油。快速回路及速度换接回路。因系统要求快进， 快退的速度相等， 故快进时采用液压缸差动连接的方式，以保证快进、快退时的速度基本相等。由于快进、 工进之间的

9、速度相差较大，为减小速度换接时的液压冲击，采用行程阀控制的换接回路。换向回路。由工况图可看出，回路中流量较小，系统的工作压力也不高，故采用电磁换向阀的换向回路。压力控制回路。在双定量泵供油的油源形式确定后，卸荷和调压问题都已基本解决，即工进时， 低压泵卸荷， 高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵虽未卸荷，但功率损失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路结构更加简单。行程终点的控制方式。在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。上述选择的液压回路，如下图所示。双泵油源。5欢迎5下载精品文档调速及速度换接回路换向回路。6欢迎6下载精品文档（ 2）组成液压系统图。液压系统图、动作循环

10、图及电磁铁动作循环表3）计算和选择液压元件（ 1）确定液压泵的规格和电机功率。液压泵工作压力的计算。a. 确定小流量泵的工作压力 pP1 。小流量泵在快进、快退和工进时都向系统供油。最大工作压力为p1 =2.849MPa。在出口。7欢迎7下载精品文档节流调速中，因进油路比较简单，故进油路压力损失取p1 =0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力为pP1 = p1 +p1 =2.849+0.5=3.349MPab. 确定大流量泵的工作压力pP 2 。大流量泵只有在快进、快退中供油。由工况图可知，最大工作压力为p1 =1.385MPa。若取此时进油路上的压力损失为p1 =0.5MPa，则大流量泵的最

11、高工作压力为pP 2 = p1 +p =1.385+0.5=1.885MPa1液压泵流量计算。由工况图知，液压缸所需最大流量为17.1L/min，若取泄漏折算系数K=1.2 ，则两个泵的总流量为qP =17.1 ×1.2=20.52 （ L/min ）因工进时的最大流量为1.701L/min ，考虑到溢流阀的最小稳定流量（3L/min ），故小流量泵的流量最少应为 4.701L/min。液压泵规格的确定。按式 pP max = pP1 ×1+(2560)%=3.349×1+(2560)%=4.1865.358MPa及 qP =20.52（L/min ）查设计手册，

12、选取YB10 /12 型双联叶片泵，额定压力为6.3MPa。电机功率的确定。由工况图得知，液压缸最大功率Pmax =0.395kW，出现在压力为1.385MPa、流量为17.1L/min 的快退阶段，这时泵站输出压力为1.885MPa，流量为 22L/min 。若取泵的总效率为 P =0.75 ，则电机所需功率为PP qp1.88522P=0.92kWP 60 0.75查手册选用功率为1.1kW、同步转速为1000r/min的电动机。（ 2）液压阀的选择。根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量，选出各阀的规格见下表。通过的最序液压元件名称大实际流型号规格接口尺寸数量号量/(L/min)

13、10/12L/mi1双联叶片泵YB 10 /12n16.3MPa2溢流阀1025L/minY-25B6.3MPa3顺序阀1225L/minXY-25B6.3MPa4单向阀1225L/minI-25B6.3MPa12 112 112 1。8欢迎8下载精品文档5三位四通电磁换向阀4463L/min34D-63B6.3MPa6调速阀3.425L/minQ-25B6.3MPa18 112 17、单向阀2225L/min10I-25B6.3MPa8二位三通机动换向阀2225L/min23C-25B6.3MPa12 212 19压力继电器DP1-63B调压范围11116.3MPa11二位二通电磁换向阀22

14、22D-25B25L/min1216.3MPa12滤油器22XU-40×10040L/min1100 m13压力表开关K-6B6.3MPa41选择液压元件时， 在满足要求的条件下， 应尽量选择使各元件的接口尺寸相一致， 以便管道的选择和安装方便。（ 3）确定管道尺寸压油管道由式（ 5-12 ）有d=2q22 10 3 /609.813.7(mm)20.00980.0137(m)v(2.55)按已选定的标准元件的接口尺寸取d=12mm吸油管道d=2q222 10 3 / 600.01760.0306(m)17.630.6(mm)v (0.51.5)取 d=25mm回油管道d=2q222

15、 10 3 / 600.01930.025(m)19.325(mm)v (1.52.5)取 d=25mm3 种管道皆为无缝钢管。（ 4）确定邮箱容量按推荐公式V=(5 7) qP , 取 V=6×22=132L4）液压系统主要性能的估算下面主要对液压缸的速度、系统效率和温升进行估算。9欢迎9下载精品文档（ 1）液压缸的速度在液压系统各个组成元件确定之后， 液压缸在实际快进、 工进和快退时的输入、 排出流量和移动速度，已与题目原来所要求的数值不尽相同，故需要重新估算。估算结果如表。输入流量 /(L/min)排出流量 /(L/min)移动速度 /(m/min)q1qpq2v1q pA1A

16、2qpqpA2q2q1 qp=A1快进（差动）A 2=44.234-2222 1032228.544.234=22.234(56.728.5)1042256.728.5=7.8q2A2 q1A1q1 =0.102 1.701=v2 =0.018 0.3工进28.5 (0.1021.701)56.7=0.051 0.855q2A1q1q1A2v3A 2快退q1 = qp =2256.722= 2210=28.528.51034=43.77=7.72（ 2）系统的效率回路中的压力损失管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即 d=12mm，回路中进、 回油管道长度暂取l=12m62估算。油液的运动粘度取

17、v=7510m / s 。34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25Bpvn / ( 105) Pa421.5253a. 快进时的回路压力损失快进时进油管中的流态为层流，即Re=vd/v=4 q1 / ( dv) 4 44.234 10 3 / ( 12 10 3 75 10 660) 1043.5 2320 ,故进油管的沿程压力损失为。10欢10迎下载精品文档8106 vq58106 7510 644.234 255pl1d41104102.56 10 ( Pa)12进油管的局部压力损失估取为p 10.1 PL10.256 105 Pa进油路上，油液只经过1 个

18、三位四通电磁换向阀5, 参照表 8.11 ，该阀上的局部压力损失为pv5pvn (qv)24 105(2220.488 105Paqvn)63由此得快进时油路上的压力损失为p2.561050.48810 53.304105 ( Pa)同理，可以判断出回油管道中也是层流。pl 21.29 105 ( Pa)p 20.129105 Pa此时，回油经过阀11 和阀 8，回油量为 q2 =22.234L/min 。两阀局部压力损失为pvpv11pv82.77 105 (Pa)由此可得快进时回油路上的压力损失为p4.189105 (Pa )将回油路上的压力损失折算到进油路上，得出差动快速时进油路上的压力

19、损失为p15.41 105 ( Pa)这个数值的精确值是阀3 的调整压力的下限参考之一。b. 工进时的回路压力损失同理 , 计算工进时的进油路上的最大压力损失为p0.48 105 (Pa)回油路上的最大压力损失（取调速两端最小压差为5 105 pa ）为p5.26105( Pa)整个回路的压力损失为p13.12105 ( Pa)c. 快退时的回路压力损失快退时整个回路压力损失为p114.36105 ( Pa)液压泵的工作压力。小流量泵在工进时的工作压力可按式（8-14 ）求出，但此时液压缸的工作压力p1 需要从新计算，即pp p1p1F + p1 =14444.4-4 +3.12 105 =2

20、8.59 ×10 5 (Pa)A156.710。11欢11迎下载精品文档此值是溢流阀调整压力的主要参考数据。顺序阀的调整压力顺序阀在快进、快退时关闭，工件时打开，其调整压力必须保证关得住，开得及时。由表 8.8 知，液压缸在快进、快退时的负载相同，但回路中的压力损失不同，快退时为p114.36 105 (Pa) （快进时为p15.41 105 ( Pa) ）。故快退时大流量泵的压力出现最高值，即。12欢12迎下载精品文档pP p1p1111114.36 105 =18.25 ×10 5 (Pa)28.510 4故阀 3 的调整压力 pV3应为： 28.59 ×105 Pa> pV3 >18.25 ×105 Pa（ 3）液压回路和液压系统的效率液压缸的工作压力为p114444.4 / (56.7 10 4 ) 5.26105 (28.5 / 56.7) =28.12 ×105 Pa级阀 3 使大流量泵卸荷时的