卧式钻床动力滑台液压系统设计说明书.doc

目录目录 1 负载分析负载分析 2 2 绘制液压工况 负载速度 图绘制液压工况 负载速度 图 3 3 初步确定液压缸的参数初步确定液压缸的参数 3 3 1 初选液压缸的工作压力 3 3 2 计算液压缸尺寸 4 3 3 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力 流量及功率 4 3 4 绘制液压缸工况图 5 4 拟定液压系拟定液压系 5 4 1 选择液压回路 5 4 2 液压系统的组合 5 5 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择 7 5 1 确定液压泵的容量及驱动电机的功率 7 5 2 液压泵的流量 7 5 3 选择电动机 7 5 4 元件选择 8 5 5 确定管道尺寸 8 5 6 确定油箱容积 8 6 管路系统压力损失验算管路系统压力损失验算 9 6 1 判断油流状态 9 6 2 沿程压力损失 9 6 3 局部压力损失 10 7 液压系统的发热与温升验算液压系统的发热与温升验算 11 7 1 液压泵的输入功率 11 7 2 有效功率 11 7 3 系统发热功率 11 7 4 散热面积 11 7 5 油液温升 11 8 参考文献 参考文献 12 1 负载分析负载分析 1 切削力 Ft 16000N 2 导轨摩擦阻力 静摩擦力 fs F WfS 0 2 20000 4000N 动摩擦力 0 1 20000 2000N fd F Wfd 3 惯性阻力 1 动力滑台快进惯性阻力 动力滑台启动加速 反向启动加速和快退减速制动的加 m F 速度相等 smv 15 0 st20 0 N t v g w Fm1530 20 0 15 0 8 9 20000 2 动力滑台快进惯性阻力 m F 动力滑台由于转换到制动是减速 取 smv 107 4 st20 0 N t v g w Fm14 7 20 0 107 8 9 20000 4 液压缸各动作阶段负载列表如下 工况计算公式 液压缸负载 F N 液压缸推力 m F F 启动 F WfS 50005556 加速 F Wfd m F 63267029 快进 F Wfd 25002778 工进 F t FWfd 1800020000 制动F Wfd m F24832759 快退 F Wfd 25002778 制动F Wfd m F 1326 1473 注 液压缸机械效率 0 9 m 2 绘制液压工况 负载速度 图绘制液压工况 负载速度 图 根据计算的液压负载和各阶段工作行程 速度 可绘制液压缸的 F T 与 V t 图 快进 t1 v L 1 1 0 15 2 0 075 s 工进 tmax 2 v L min2 2 4 0 15 455 3 3 10 s tmn 2 v L max2 2 3 0 15 88 1 7 10 s 快退 t3 v L 3 3 0 03 4 0 75 s 液压缸负载图和速度图 3 初步确定液压缸的参数初步确定液压缸的参数 3 1 初选液压缸的工作压力 初选液压缸的工作压力 组合机床液压系统工作压力 一般为 30 50 Pa 这里选 44Pa 为防止钻 5 10 1 P 5 10 通孔时动力滑台发生前冲 液压缸回油腔应有背压 背压 2Pa 初步定快进快退 2 P 5 10 回油压力损失 5Pa 2 P 5 10 3 2 计算液压缸尺寸 计算液压缸尺寸 选定液压缸前 后腔有效面积比为 2 1 则液压缸无杆腔工作面积 1 A 取 A1 50 1 A 21 0 2 1 PP F 42 5 20000 48 8 10 6 44 10 2 m 24 10m 液压内径 D 1 4A m 2 4 100 8 10504 取标准值 D 8 0m 2 10 活塞杆直径 d 0 7D5 6m 2 10 液压缸尺寸取标准值之后的有效工作面积 无杆腔面积 x 8 0 39 1 A 4 2 D 4 2 10 2 24 10m 有杆腔面积 8 0 2 A 4 22 dD 4 22 6 5 244 10 6 2510m 活塞杆面积 13 4 3 A 1 A 2 A 24 10m 3 3 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力 流量及功率 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力 流量及功率 表中为液压缸的驱动力 0 F 液压缸工作循环中各阶段的压力 流量及功率见下表 工况计算公式 0 F N 2 P Pa 5 10 1 P Pa 5 10 Q 3 10 s 3 m P N 快 进 启动 加速 快进 1 P 3 0 A F 2 P Q 3 A 1 v P Q 1 P 5556 7029 2778 0 5 5 41 4 57 4 25 7 0 2 0 514 5 10 工进 1 P 1 0 A F 2 P Q 1 A 2 v P Q 1 P 20000657 20 12 0 686 5 10 快 退 启动 加速 快退 制动 2 1 P 2 0 A F 2 P 5556 7029 2778 1473 0 5 21 7 27 4 15 8 0 75 0 3 0 721 5 10 3 4 绘制液压缸工况图绘制液压缸工况图 液压缸工况图 4 拟定液压系拟定液压系统统 4 1 选择液压回路选择液压回路 1 调速方式的选择 钻孔床工作时 要求低速运动平稳性好 速度负载性好 从图 a 中可看出液压缸快进和工 进时功率都较小 负载变化也较小 因此采用调速阀的的进油节流调速回路 为防止工 作负载突然消失 钻通孔 引起前冲现象 在回油路上加背压阀 2 快速回路和速度换接方式的选择 我们选用差动液压缸实现 快 慢 快 的回路 图 b 进口节流一次进给回路 3 油源的选择 系统特点从图 a 可看出快进时低压大流量时间短 工进时高压小流量时间长 所以采用 双联叶片泵或限压式变量泵 4 2 液压系统的组合液压系统的组合 选择基本回路后 按拟定液压系统图的几个注意点 可以组成一个完整的系统图 图中 为了使液压缸快进时实现差动连接 工进时主油路和回油路隔离 在系统中增设一个单 向阀 11 及液控顺序阀 8 在液压泵和电磁换向阀 3 的出口处 分别增设单向阀 9 和 12 以免当液压系统较长时间不工作时 压力油流回油箱 形成真空 为了过载保护或行程 终了利用压力继电器 13 组合成液压系统图组合的液压系统图 如图所示 液压系统图 5 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择 5 1 确定液压泵的容量及驱动电机的功率 确定液压泵的容量及驱动电机的功率 1 计算液压泵的工作压力与流量 进油压力损失为 57 2Pa 系统采用调速阀进油节流调速 选取进油管压力损失为 8 5 10 Pa 由于采用压力继电器 溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大 5Pa 5 10 5 10 所以泵的最高工作压力为 55 1 57 285 1060 2 10 p PPa 这是小流量泵的最高工作压力 稳定 即溢流阀的调整工作压力 液压泵的公称工作压力为 n P 5 1 1 251 25 60 275 10 npa PPp 大流量泵只在快进时向液压缸输出 液压缸快退时的工作压力比快进时大 这时压力油 不通过调速阀 进油路较简单 但流经管道和阀的油流量较大 取进油路压力损失为 5 Pa 所以快退时 泵的最高工作压力为 5 10 55 2 15 85 1020 8 10 p pPa 这是大流量泵的最高工作压力 也是调整控顺序阀 7 和 8 的参考数据 5 2 液压泵的流量液压泵的流量 由图可知 最大流量在快进时 其值为 33 0 2 10 ms 333 max1 15 0 2 100 23 10 p QKQms 最小流量在工作时 其值为 0 12 为了保证工进时系统压力较稳定 应考虑溢 33 10 ms 流阀有一定的最小流量 取最小溢流量为 0 077 所以小流量泵应取 0 197 33 10 ms 33 10 ms 根据以上计算数值 选用公称流量为 0 2 0 15 公称压力为 80 33 10 ms 33 10 ms 的双联叶片泵 5 10 a p 5 3 选择电动机选择电动机 最大功率出现在快退阶段 53 212 20 8 10 0 20 15 10 971 0 75 p p P PQQ PW 最后选用功率为的标准型号电机 3 1 1 10 W 5 4 元件选择元件选择 根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量 选择各液压元件和辅助元件的规格 5 5 确定管道尺寸确定管道尺寸 由于系统采用液压缸的差动连接 油管内通油量较大 实际流量 取允 33 0 5 10 Qms 许流速 则主压力油管 d 为5 vm s 3 3 40 5 10 1 131 1311 3 10 5 QQ dm vv 元整取 d 12cm 壁厚查表 选用的 10 号冷拔无缝钢管 14 12 其它进油管 回油管和吸油管 按元件连接口尺寸 测压管选用紫钢管 4 3mm 5 6 确定油箱容积 确定油箱容积 333 5 7 7 15 10105 10 n VQm 所选液压元件的说明 编 号 元件名称参数说明型号 叶片泵 5 10 Pa 叶片泵 5 10 Pa 三位五通电磁阀 Lm i n 调速阀 Lm i n A x Q F E 1 0 B 溢流阀 Lm i n 背压阀 Lm i n 液动顺序阀 Lm i n 液动顺序阀 Lm i n 单向阀 Lm i n 单向阀 Lm i n 单向阀 Lm i n 单向阀 Lm i n 压力继电器 5 10 Pa 压力表开关 5 10 Pa 1滤油器 公称流量 Lm i n 6 管路系统压力损失验算管路系统压力损失验算 由于同类液压系统的压力损失值可以参考 所以一般不必验算压力损失值 详细 D W G 图 纸 三 二 1 爸 爸 五 四 0 六 全 套 资 料 低 拾 10 快起 下面仅验算工进时管路压力损失 进 回油管长均为 L 1 5m 油管内径 d 通过流量 Q 0 12 s 选用 3 12 10 m 3 10 3 m 20 号机械油 考虑最低工作温度为 15 v 1 5 sc 2 cm 6 1 判断油流状态判断油流状态 85 2320 e R dv Q273 1 3 10 流动状态为层流 6 2 沿程压力损失沿程压力损失 进油路上4 8 minQL 5 1 44 800800 1 5 1 5 4 8 0 42 10 1 2 vLQ PPa d 回油路上 液压缸 2 4 minQL 12 2AA 5 2 44 800800 1 5 1 5 2 4 0 21 10 1 2 vLQ PPa d 如果采用沿程损失公式 结果是一样的 但由于是差动油缸 所以回油路的压力损失只有一半折合到进油腔 55 1 0 420 5 0 21 100 525 10P 6 3 局部压力损失局部压力损失 系统采用集成块的液压装置 仅考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失 下表为工进 时油流通过各种阀的流量和压力损失 阀的流量和压力损失 编 号 名称图号实际流量 Q 60 s 3 10 3 m 公称流量 60 s n Q 3 10 3 m 公称压力损失 Pa n P 5 10 1 2 3 4 5 单向阀 三位五通电磁阀单 向行程调速阀液动 顺序阀 液动顺序阀 4 8 4 8 4 8 2 4 2 4 25 25 25 25 10 2 2 5 1 5 5 各阀局部压力损失之和 22255 4 84 82 4 2 2 0 5 1 5 0 5 6 108 43 10 252525 v PPa 取油流取油流通过集成块时压力损失 5 0 32 10 J p 55 2 8 430 32 108 75 10pPa 55 8 430 525 108 955 10pPa 这个数值加上液压缸的工作压力和压力继电器要求系统调高的压力 取其值为 5 Pa 5 10 可作为溢流阀调整压力的参考数据 5 1 5 10ppp 式中 1 p 液压缸工进时克服外负载所需压力 1 p 0 1 F A 45 20000 1050 10 40 所以 p 50 8 955 5 63 955 pa 5 10 5 10 这个数值比估算的溢流阀调整压力值稍小 因此 主油路上元件和油管直径均 5 75 10 Pa 可不变 7 液压系统的发热与温升验算液压系统的发热与温升验算 由图可知 该系统主要工作时间是工进工况 主要考虑工进时的发热 所以按工进工况 验算系统温升 7 1 液压泵的输入功率液压泵的输入功率 工进时小流量泵的压力 流量 小流量泵功率为 5 1 60 2 10 p pPa 33 1 0 15 10 p Qms 2 11 1 60 2 0 15 10 1202 0 75 pp P p Q P 工进时大流量泵卸荷 顺序阀的压力损失 即大流量泵的工作压力 5 1 5 10pPa 流量 大流量泵功率 2 p 为 5 2 1 5 10 p PPa 33 2 0 15 10 P Qms 2 p P pp QP 22 2 1 5 0 15 10 30 0 75 双联泵总输入功率 1202 30 1232 i p 1 p 2 p 7 2 有效功率有效功率 工进时 液压缸的负载 F 18000N 取工进速度 v 3 1 67 10 m s 输出功率 FV 18000 x0 00167 30 06 0 p 7 3 系统发热功率系统发热功率 h p i p 0 p123230 061202 7 4 散热面积散热面积 A 0 065 1 447 32 v 7 5 油液温升油液温升 如果采用风冷 取散热系数 2 0 25 T CWmC 0 1202 3