YT4543型组合机床动力滑台液压系统设计

YT4543型组合机床动力滑台液压系统设计②双杆式活塞缸双杆式活塞缸跟单活塞液压缸非常的相似，只是在无杆腔的一端再装有一个直径大小相同的杆并且两个活塞杆的轴线在一条轴线上。它的安装方式与单杆液压缸相同，一种情况时固定液压缸缸筒使得活塞杆运动，实现工作要求。另外一种情况就是固定活塞杆，使得液压缸运动实现工作要求。不过，这两工作情况的有效行程都是活塞行程的三倍。如图3.2-3所示分别为活塞杆固定式的双杆活塞缸和缸筒固定式的。图3.4双杆活塞缸a-缸体固定式；b-活塞杆固定式双杆式液压缸也单杆式液压缸有一定的区别，它左右两端的有效面积一般都是相等的，因此，它一般不会产生差动连接。它是分别从液压缸的两端通入液压油的，这种情况使得整个液压系统传动较为平稳，这个占用的场地较大，一般应用在大型的机床上加工。双杆式液压缸它的两个干的直径相等，因此，在吸入相等的液压油时速度是相等的。缸的推力Ｆ和速度ｖ为：（3.20）（3.21）式中q-供油流量；v-活塞的运动速度；F-活塞上的推力；p1、p2-分别为液压缸进、出压力；A-液压缸的有效工作面积；D、d-分别为活塞、活塞杆直径。（2）柱塞缸柱塞缸并不是很常见的液压缸，它是一种单作用液压缸，它是由一个个柱塞形成的一种液压缸。其中，柱塞与工作部件连接。当缸体进入液压油时，推动柱塞带动其运动部件运动，但柱塞缸不能够自己运动退回，需要借助外力的作用才能够退回。柱塞缸，如图3.4所示。图3.4柱塞缸当柱塞的直径为d，输入液压油的流量为q，压力为p时，其柱塞上所产生的推力Ｆ和速度v为：（3.22）（3.23）柱塞式液压缸的主要特点是一种无接触式的液压缸，缸体与柱塞不接触就可以传递动力了，完全是通过液压液体的传动进行能量的转化，因此，对于柱塞缸的缸体内壁，不需要很高的加工精度的要求。柱塞缸在工业生产中，常用于液压缸行程很长的工作场合。综上所述，本次设计，我们可以选用液压缸是单杆活塞式液压缸，这样能满足组合机床动力滑台的各种要求，快进、工进、快退等。3.2.2液压缸主参数的确定（1）初选液压缸工作压力根据液压设计手册初选液压缸的工作压力为4MPa，液压缸背压压力为0.6MPa。（2）液压缸参数的确定假定快进快退的速度相等，则：（3.24）由上述的各工况的负载可知，第二次进给的工况产生的力是最大的，因此，以该工况为标准计算液压缸的的内径D以及活塞杆的直径d。即：（3.25）（3.26）查液压设计手册见附表3和附表4，圆整为标准直径。参照已经拟定的工作压力，则液压缸的壁厚取为10mm（3）液压缸工作行程的确定根据上述所确定的参数来确定液压缸活塞行程的参数，如表3.2所示：表3.2液压缸活塞行程参数=1\*ROMANI2550801001251602002503204005006308001000125016002000250033004330=2\*ROMANII406390110340588220280360450550700800110014001800220028003900=3\*ROMANIII24026030034038042048053060063075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数以=1\*ROMANI、=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII次序优先选用。（4）液压系统工况分析根据所选定的直径，确定有效面积的计算，如下：有杆腔面积（3.27）无杆腔面积（3.28）活塞杆面积（3.29）（5）汇总各个工况下的压力、流量、速度等参数的计算，如表3.3：表3.3液压缸工况表工况差动快进工进快退启动加速恒速恒速计算公式p=F/A3q=V3A3P=pqP=(F+p2A2)/A1P=(F+p2A2)/A1q=V1A1P=pqP=pq速度m/sV2=0.1V1=3×10-4~5×10-3V3=0.1有效面积A1=A2=A3=负载N333313761111F4=28889F5=344441111压力MPa0.350.140.12P=3.99P=4.451.45通过对比和分析，本次设计的动力滑台系统适合于单杆活塞式液压缸的特点，所以选用单杆活塞式液压缸。3.3液压阀的选型液压阀是液压系统的控制元件，是整个液压系统的“大脑”。它的选定决定了整个液压系统能否满足各种工况的需求，是整个液压系统设计最关键的一个环节。液压阀的种类繁多，他能够改变液压液压油的流量，压力等等，用以达到控制的效果。液压阀的结构有的纷繁复杂，有的结构较为简单，也有的结构比较复杂，也会出现那种多阀合成的组合阀。液压阀最关键的部分就是它的阀芯，这个主要起到关键的控制作用的。例如，有球阀、椎阀等。3.3.1液压控制阀的分类（1）按工作特性分：这是最常见的一种分类方式有流量控制阀如：调速阀、节流阀等，压力控制阀如：减压阀、顺序阀，方向控制阀如单向阀等等。（2）按连接方式分：板式连接的阀、叠加阀、插装阀；（3）按操纵方式分：手动阀、电动操纵阀等等；（4）按控制方式：电磁阀,电液阀,数字控制阀等等；3.3.2液压系统对阀的基本要求（1）动作有较高的准确性和可靠性、连接在机床上工作平稳、无振动和冲击；（2）液压阀一定要有良好的密封性能；（3）结构能简则简，易于维修，便于操作等等。3.3.3液压控制元件的选用根据上述所确定的液压缸内径和活塞杆的直径来确定和计算以及整个液压系统的压力确定各个阀的额定压力都选7.08MPa，额定流量根据根据机械设计手册选取，均以最大的原则来选取。选择结果见表3.4。表3.4液压元件明细表元件名称最大流量（L/min）型号规格额定流量（L/min）额定压力mpa额定压降mpa背压阀0.4B-10B107.08<0.2顺序阀0.4XY-10B107.08<0.2单向阀14.04I-25B257.08<0.2工进调速阀0.39Q-10B0.0507.08<0.3压力继电器--DP-63B--7.08--单向阀37.14I-63B637.08<0.2行程阀34.635DY-63BY637.08<0.3电磁阀26.50DC-43B437.08<0.25二工进调速阀0.54Q-20B0.1007.08<0.3先导阀13.8X-15B157.08<0.2换向阀10.5H-12B127.08<0.2单向阀18.57I-25B257.08<0.23.4动力滑台辅助元件的选择辅助元件是液压系统所必不可少的一个元件，它是除了动力源、执行件、控制件以外的所有液压元器件。辅助元件包括很多东西，如：液压表、油箱、过滤器等等。（1）油箱油箱的作用就很简单，它是储存液压油的装置，它一般与大气相通，因为吸油时会产生压力，不及时的释放压力会使得整个系统瘫痪，液压泵吸不上油。液压油箱，一般可分为两种，整体式和分离式，整体式一般用的比较多。本系统压力不高，属于中低压，根据机械设计手册取油箱容积V为额定流量的6倍，则（3.30）参照标准表3.4来选取，可选用容量为160L的油箱。表3.4BEX系列液压油箱外形尺寸型号abcBEX-63550450600BEX-100700500600BEX-160800600660BEX-2501000660680BEX-4001250860680BEX-6301450950770BEX-80015001100770BEX-100018501160800（2）过滤器在液压系统常见的问题中，漏油和有杂质是最严重的两大问题。产生杂质会使得液压精密元件发生磨损，甚至会使整个系统产生瘫痪，因而必须使用滤油器对液压油进行过滤。过滤器的功用主要是将液压系统中的杂质过滤，使得整个系统能够正常进行，提高整个液压系统的工作寿命。取液压油流速v=3m/s,即（3.31）查阅液压设计手册，选用外径为18mm，内径为15mm的钢管，壁厚。查阅液压设计手册，取钢的许用应力为[]=50MPa,以额定工作压力为基准，计算液压系统的强度，则（3.32）由于强度满足，符合要求。4液压系统性能的验算4.1回路中的压力损失计算计算液压回路的压力损失是是液压系统性能计算的一部分。液压系统的压力损失与元器件的多少已经管道的长度有着密切的关系。因此，计算管道的压力损失首先根据管道的直径d=15mm,估算进油管、回油管的长度均为L=4m。液压油的运动粘度拟定为，在所有工况，快进和快退是速度最快的，这种工况的沿程压力损失是最大的，以此为依据计算是最合理且可行的。（1）管内雷诺数计算管内液压油的流速为（4.1）回油路流速（4.2）进油路流速（4.3）我们可以选用HL—32型号的液压油，从产品手册查得油的运动粘度为（4.4）进油路雷诺数为（4.5）回油路雷诺数为（4.6）它的雷诺数都小于临界值2300，因可以判为层流。（2）沿程总压力损失计算层流时压力损失为（4.7）取，则沿程压力损失为进油路（4.8）回油路（4.9）进油路各类阀压力损失为（4.10）回油路各类阀压力损失为（4.11）进油路总压力损失为（4.12）回油路总压力损失为（4.13）进回油路总压力损失在允许范围内，设计计算合理。4.2液压系统热平衡验算一工进时液压缸的有效功率（4.14）二工进时液压缸的有效功率（4.15）主要验算二工进使得功率，因为二工进时的负载最大，因此消耗的能量最多，发热量也最大。（4.16）上述油箱容积为103.8L,的油箱的散热面积为（4.17）假定通风良好，取油箱散热系数为,则（4.18）取环境温度为25，则热平衡温度为（4.19）对一般机床可取,因,故热平衡满足要求。5结论通过毕业设计，获得成果如下：（1）通过对组合机床动力滑台液压系统负载和工作原理的分析，确定了液压传动方案；（2）根据液压原理图，经过分析设计计算确定了液压泵的额定压力7.08MPa，最大供油量18.57L/min，查取机械设计手册选择了YBX-25限压式变量叶片泵；（3）设计计算出了液压缸缸筒的长度为550mm，内径160mm，缸壁厚为10mm；活塞及活塞杆的直径和长度，以及需要差动连接，在最终确定为单杆液压缸；（4）由液压缸的最大功率及液压泵的性能参数，通过回路的分析及回路中的流量和压力计算确定了液压阀的型号，其中选择了XY-10B的顺序阀，35DY-63BY型号的行程阀以及Q-20B的调速阀等液压阀的型号；（5）由液压缸的流量及液压泵的输出功率和流量计算出液压回路中油管的内径15mm，外经18mm和油箱的容积160L；（6）通过压力损失及热平衡的验算验证设计的合理性，完成了YT4543型组合机床动力滑台液压系统的设计。致谢时光总像林花谢了春红，脚步太匆匆，转眼又到了毕业时节，春梦秋云，聚散真容易，总以为来日方长，不惜岁月，却不知时光匆匆，转眼即逝。恰逢新冠病毒肆虐之期，学校未能如期开学，于是便在家中整理调查数据，经过一遍又一遍修改之后完成了这篇毕业设计的撰写，翻看着密密麻麻的数据表格，阅读过的篇篇文献，大学三年点点时光跃然于心头。目之所及，揭示回忆，心之所想，皆是过往。论文封笔之时，心中虽感慨万千，但更多的是无尽的感激。桃李不言满庭芳，弦歌百年又今始。我要感恩盐城工学院的教育，感谢学校为我提供了理想的硬件设施，舒适的学习环境以及和谐的学习氛围，在盐城工学院我很快乐。引其流者怀其源，学其成者念吾师，首先，感谢我的导师陈玉炜在学业上的悉心指导和生活上的关心与鼓励，您严谨治学、精益求精的精神一直鼓励着我向着更高的目标努力前进。每次跟老师的讨论总能让我有所收获，或论文书写的规范，或研究观点的灵感，都能让我茅塞顿开，本论文从最开始的选题、调查研究的设计、研究工作的开展、研究论文的修改都是在陈玉炜老师的耐心指导下完成的，如此才帮助我更顺利地完成毕业论文，顺利毕业。一日为师，终身为师，衷心的祝愿恩师身体健康，工作顺利！平生感知己，方寸岂悠悠。感谢我的室友们对我三年的包容与关怀、帮助与支持，在这三年的时光里，我们相互鼓励，共同成长与进步，留下太多美好的回忆，人生最美好的是相遇，最难得的是重逢，期待我们能在忽晴忽雨的世界里，再度重逢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