大型钻床动力头的液压系统综合设计

1、设计日勺大型钻床动力头液压日勺液压动力滑台液压系统规定完毕：技术参数：动力滑台工作循环为：快进一工进一快退一停止。液压系统日勺重要参数与性能 规定为：切削力Ft=4320N；移动部件总重力G=2500N；快进行程L1=110mm；工进行程 L2=180mm；快进速度为V1=3.0m/min；工进速度为V2=0.07m/min；快退速度为V3=6m/min； 加速时间和减速时间均为0.2s；静摩擦因素fs=0.2；动摩擦因素fd=0.15。该动力滑台可在任 意位置停止。一、行工况分析，拟定液压缸推力1、工况分析及液压缸勺推力：、工况分析切削推力：F切=25000N静摩擦力：七二 /二0.2 X

2、9800=1960N动摩擦力：Fd= fdG=0.1X9800=980N启动惯性力：F= ma =(9800/9.81)X(6/ (0.2X60) =499N、液压缸勺推力启动推力：F 启二 Fj/n= 1960/0.9=2180N加速推力：F加二(Fd+F) /n= (980+499) /0.9=1640N快进推力：F 快二 Fd/ n =980/0.9=1090N工进推力：F= (F 切+ Fd)/n= (25000+980) /0.9=28900N反向启动过程作用力与F 、F 、F大小相似，方向相反。工况运营图如下:li II- hi r I21351140cm5cin、_ L 业 LI

3、，lornw21 DSN担力津左图图4-18:大型钻床动力头液压液压缸工况图二、拟定液压缸工作压力、构造尺寸、初定液压缸流量2、选用工作压力及背压力F工=28900N在0-30000N之间，P1=3-4MPa选用，P1=3.4MPa，为避免加工结束动力头忽然前冲，设回油路有背压阀，取背压P2=0.8MPa。3、拟定液压缸构造尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力日勺平衡方程： TOC o 1-5 h z _ ViT一V2DFI|pi图4-19:大型钻床动力头液压液压缸力勺平衡图F=P A - P A= A (P- PA/ A )1 12 211221快进速度V快二6m/min,工进速度V工进=0

4、.05m/min,相差很大，应进行差动换接，取k= A/A =0.5，则：1=0.11mD _ I4尸工_ 4 x 28900一邱（P1-工P2）一邸（3.4 0.5 x 0.8） x106取液压缸筒原则值：D=110d=0.7D=0.7X110=77取活塞杆原则值：d=804、认证液压缸筒壁厚中低压液压系统，由其切削加工性能拟定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚:额定工作压力：P=3.4MPa16MPa n实验压力为：P=1.5P=1.5X3.4=5.1MPa许用应力取：=11000N / mm 2 （ ln=Q，/ n 取安全系数 n=5）8.碧=X106 x 110 x 103 0.002

5、3m = 2.32lo2 x 11000 x 1045、定液压缸筒勺长度活塞杆工作行程：450活塞杆伸出长度不少于1100取活塞杆长取液压缸筒长：L=16006、求至少活塞杆直径取 L = 108N /m2d=.428900 = gm = ”，兀好丫兀X10819比80少4.21倍，稳定性足够安全可靠。7、校核活塞杆的稳定性(1)、求活塞杆的临界半径rk宁田 464 d = 80 = 20I 冗 d 2/44(2)、求活塞杆的临界负载FkL / r = 2000 / 20 = 100k选用45#钢，取其柔性系数= 85=1/4液压缸日勺安装方式采用一端固定，一端自由，其末端系数平2活塞杆细长比

6、： Urk = 100 甲J甲2 = 85 J1/4 = 42.5取：1兀 X 0.024x 兀 2 x 2.06 x 1011 xF =里 2 兀2 EJ = 464L222199000N45#钢勺弹性模量：取E = 2.06 x 1011N / m 2活塞杆横截面惯性矩：J =兀d 464活塞杆伸出长度：L二该液压缸活塞杆勺稳定性能好，可靠性高。、求活塞杆临界负载勺安全系数其安全系数：n199000：28900=6.98、液压缸各截面积A =(兀 /4)D2 =(兀 /4) x 112 = 95.0cm2 1A3 =(兀 /4)d2 =(兀 /4) x 82 = 50.3cm2A2 =(兀

7、 /4)(D2 - d2)=(兀 /4) x (112 -82) = 44.7cm29、初定液压缸流量快进： Q1 = vA1 = 60 x 0.95 = 57.0L /minQ2 = vA2 = 60 x 0.45 = 26.8L /minQ = Q1 - Q 2 = 57.0 - 26.8 = 30.2L /min工进 Q工=七A1 = (0.05 0.10) x 9.5 = (0.48 0.95)L/ min :10、液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表工 况负载/N)液压缸计算公式油压力PiX105回油压力P2X105输入流量Q(L/min)入功率P(kw)快进差动启动21804.3

8、30P1=(Fi+pA2)/A3加速恒速164010907.706.62p=530.20.33Q=(A1-A2)Xv 快P=P1Q工 进2890034.280.48-0.950.29-0.54P1=(Fi+P2A2)/A1Q=v 工 A1P=P1Q 工快退启动加速恒速21804.880P1=(Fi+p2Ai)/A2164014.285Q=A2XV 快109013.0626.80.58P=p2Q三、拟定定位夹紧液压缸构造尺寸及流量1、定位夹紧力设计计算F =KF /(f + f )夹 工 12K = k k k k = 2.4 12 3 4K1安全系数% = 1.5 - 2k2一加工系数K 2 = 1.2k3一刀具钝化系数K 3 = 1.2 -1.3k4一断位切削系数K = 1.2根据实用经验，夹紧支撑系数漕2, f2=0.7FKF工（f1 + f? = 2.4 x 28900/0.9 = 77100N根据实用经验，推荐夹紧工作压力P =20X 105Pa兀p夹:4 x 77100 = 0.22m 兀 x 20 x 105取两个液压缸筒直径原则值：D=110 设定活塞杆承受拉力，取活塞杆原则直径：d=55Q 夹二 v夹4、= 1