组合机床动力滑台液压系统设计

2020春液压与气压传动期末大作业题目：组合机床动力滑台液压系统设计学院： 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 评阅教师： 成绩： 目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1设计任务书 1\o"CurrentDocument"2负载分析 2切削力 2导轨摩擦力 2惯性力 2总机械负载 2\o"CurrentDocument"系统方案设计 3\o"CurrentDocument"确定液压泵的类型及调速方式 3\o"CurrentDocument"选用执行元件 3\o"CurrentDocument"快速运动回路和速度换接回路 3\o"CurrentDocument"换向回路的选择 4\o"CurrentDocument"绘制液压系统原理图 4\o"CurrentDocument"4液压系统参数计算 5\o"CurrentDocument"液压缸的参数计算 5初选液压缸的工作压力 5液压缸主要结构尺寸 5计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量、功率 6\o"CurrentDocument"液压泵的参数计算 7\o"CurrentDocument"电动机的选择 7\o"CurrentDocument"5设计总结 9（注：有小标题则在目录上添加小标题，无小标题则不用添加。目录可选择自动生成，也可手动添加目录。）1设计任务书参考教材189〜193页，设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。动力滑台的工作循环是：“快进一工进一快退一停止”。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可在任意位置停止。1-床身2-动力滑台3-动力头 4-主轴箱5-刀具6-工件7-夹具8-工作台9-底座液压系统的主要参数与性能要求如下:切削力F（N）移动部件总重力G（N）快进行程11（mm）工进行程12l2（mm）快进、快退速度（m/min）工进速度（m/min）加减速时间At（S）静摩擦因数动摩擦因数21200106001005040.050.20.20.1要求：.进行负载分析；.液压系统方案设计；.液压系统的参数计算。设计过程要有详细的计算，包括计算公式、计算结果和必要的文字图片说明，要绘制负载速度图、液压系统的工作原理图，要有换向阀的电磁铁动作顺序表。注：教材中未详尽内容，可参考机械设计手册。有关液压产品参数的参数的内容，可参考北京华德公司的产品手册，或上海立新公司的产品手册、或天津优瑞纳斯公司的产品手册。2负载分析2.1切削力F=fG=0.2x10600N=2120N导轨摩擦力F=fG=0.2x10600N=2120NF=fG=0.1x10600N=1060N惯性力’「 AvGAv 10600x4/60F=m—= = N=361NmAtgAt 9.8x0.22.4总机械负载2.4总机械负载如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设有液压缸的机械效率nm=0.95，可计算出液压缸在各工作阶段的总机械负载。如表1：表1液压缸在各工作阶段的总机械负载运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F=F/丑fs m2232加速F=(Fd+F)/“1496快进F=F加fdm1116工进F=(F+Fj/n23432快退F=F/nfdm1116根据负载计算结果和已知的各阶段速度，可绘制出负载图和速度图，见图1a、图1b。横坐标以上是液压缸活塞前进时的曲线，以下是液压缸退回时的曲线。3液压系统方案设计确定液压泵的类型及调速方式参考同类组合机床，同时根据本题要求。选用双作用叶片泵双泵供油，调速阀进油节流调速的开式回路来满足快进、快退、工进的功能，整个回路采用溢流阀作为定压阀，起安全阀作用。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，在回油路上设置背压阀，初定背压值Pb0.8MPa。选用执行元件因系统工作需要正向快进、工进、反向快退，且快进快退速度相等，又因为差动连接可降低整个系统的工作压力，因此选用更小规格的油泵，且组合机床对工作压力要求的供油压力不高，以此选择单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的2倍。快速运动回路和速度换接回路.采用差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。即快进时，双泵同时供油，液压缸实现差动连接。.快进与工进速度换接采用二位二通换向阀与行程开关实现，管路较为简单，行程大小容易调整。

.采用液控顺序阀与单向阀切断差动油路。因此速度换向回路为行程与压力联合控制形式。换向回路的选择.本系统对换向平稳性没有严格要求，所以选用电磁换向阀的换向回路，采用三位五通阀。.为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为提高位置精度，采用固定挡铁和压力继电器的行程行程终点返程控制。绘制液压系统原理图.将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求进行必要的修改与补充，即组成如图2所示的液压系统原理图。.为便于观察和调整压力，在液压泵的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置压力表开关。这样只需要一个压力表基本即能观测各点压力。组合机床动力滑台液压系统原理图见图2：阻合机球动力滑台储压系统原理图1一双联叶片泵2、7、11-单向阀3-三位五通电送限4一二位二通电酸网5—调速网€-压力维电器耳、,1。一液控觑序闽9一背压阀中一溢流阀㈠一过滤器居一压力表开关

液压系统中各电磁铁的动作顺序见表2：表2电磁铁的动作顺序1YA2YA3YA快进+工进++快退+停止4液压系统参数计算液压缸的参数计算初选液压缸的工作压力参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力P1=4XISPa。液压缸主要结构尺寸液压缸无杆腔面积A二A二F1p-0.5p1 bm2=6.51x10-3m2=65.1cm24X106-0.5x0.8x106液压缸活塞直径尹一Wcm二9.11cm\n3.14液压缸活塞杆直径d二-D=0.707x9.11cm=6.44cm按GB/T2348-1993圆整，可得D=10cmd=7cm按标准直径算出TOC\o"1-5"\h\z,n- nsA=—D2=—x102cm2=78.5cm24 4n_ ,、nA=—(D2一d2)=—x(102-72)cm2=40.0cm24按最低工进速度验算液压缸尺寸，查样本可知，调速阀最小稳定流量q.=0.05L/min，因工进速度v=0.05m/min为最小速度，则a、q 0.05x10-3A>-«in-= cm2=10cm2Vi0.05x102所以，满足最低速度要求。：计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效作用面积，可以算出液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率，在计算工进时背压按P=0.8x106Pa代入,b快退时背压按Pb=0.5x106Pa，计算公式和计算结果见表3。表3液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率工作循环计算公式负载F/N进油压力Pj/0&回油压力pb/Pa所需流量/L-min-1输入功率P/kW差动快进F+ApAP= 2jA-A1 2q=v(A-A)p=pqj11160.81X1061.31X10615.40.208工进F+pAPjAb21q=Avpppq234323.39X1060.8x1060.390.022快退F+pApjP Ab12qPA2Vpppqj11161.26X1060.5x10616.00.3366注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失Ap=0.5x106Pa,P=P+Ap.2.快退时，液压缸有杆腔回油，压力为A,.，无杆腔回油，压力为晨。按如上数据我们选择的液压缸为：北京华德公司HSG系列液压油缸HD-HSG-K01-100/70E-4221-500泗004.2液压泵的参数计算工进阶段，液压缸的工作压力最大，若取进油路总压力损失2AP=0.5MPa，压力继电器可靠动作需要压力差0.5MPa，则液压泵的最高工作压力为P=P+2Ap+0.5MPa=(3.39+0.5+0.5)MPa=4.39MPapi因此，泵的额定压力为p>1.25P=1.25x4.39MPa=5.5MPa由表3可知，工进是所需流量最小是0.39L/min，设溢流阀最小溢流量为2.5L/min，则最小流量泵流量因为q^>2.93L/min，快进快退时液压缸所需最大流量是16.0L/min，则泵的总流量为q=1.1x16.0L/min=17.6L/min，即最大泵流量q2>q-q1=(17.6-2.93)L/min=14.67L/min根据以上数据，查相关产品样本我们选用：浙江凯斯特液压有限公司PV2R型双联叶片泵：PV2R12-6/26-F-1-REAA该泵最高工作压力14MPa，最高转速1200r/min。4.3电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵、大泵的电动机选择流量为-33 -33 qp1=0.0667x103m3/s，qp2=0.267x103m3/s，差动快进、快退时双泵同时供油；工进时，小泵1供油，大泵2卸载。7

下面分别计算三个阶段所需的电动机功率P:1.差动快进P1=pj=8.1x105PaAp1=4.5x105Pa,Ap2=1.5x105Papp1=12.6x105Pa,pp2=14.1x105Pa电动机功率为:Pp1q1pp2q2 12.6x105x0.0667x10—314.1x105x0.267x10-3p=—p +—p——=( + )=921W从1 日2 0.5 0.5.工进调速阀所需最小压力差为5x105Pa,压力继电器所需压力差5x105Pa。泵1的出口压力为P=1+Ap+Ap2=43.9x105Pa，取泵2的卸载压力为2x105Pa。电动机功率为:pp1q1 pp2q2 43.9x105x0.0667x10-32x105x0.267x10-30.560.3p= + =( + )工650W0.560.3.快退泵1的出口压力为12.6x105+4.5x105Pa=17.1x105Pa，泵2的出口压力为17.1x105+1.5x105Pa=18.6x10Pa。电动机功率为:pp1q1pp2q2 17.1x105x0.0667x10—318.6x105x0.267x10-3p=—p一+—p——=( + )=1221W从1 日2 0.5 0.5根据以上数据综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用：六安益升电机有限公司Y100L-6型电动机，其额定功率p=1.5kW，额定转速n二920rmin。5设计总结经过一周时间的努力，终于完成了这次课程设计。随着智能制造技术的发展，液压与气压传动技术在精益生产、智能生产线、无人化工厂等制造领域的应用也日益广泛。伴随着中国制造2025的发展进程，液压与气压传动技术在制造业转型升