资源目录
压缩包内文档预览:(预览前20页/共78页)
编号:86396506
类型:共享资源
大小:7.41MB
格式:RAR
上传时间:2020-06-16
上传人:加Q294****549海量...
认证信息
个人认证
乐**(实名认证)
湖南
IP属地:湖南
39
积分
- 关 键 词:
-
2776
硅晶圆抛光机主轴系统完善设计
硅晶圆
抛光机
主轴
系统
完善
设计
- 资源描述:
-
2776 硅晶圆抛光机主轴系统完善设计,2776,硅晶圆抛光机主轴系统完善设计,硅晶圆,抛光机,主轴,系统,完善,设计
- 内容简介:
-
河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I摘要抛光机是机械制造业中的最重要的部分之一,也是精密加工技术必不可少的设备。这是因为精密加工和超精密加工技术不仅直接影响尖端技术和国防工业的发展,而且还影响机械产品的精度和表面质量,影响产品的国际竞争力。现在随着机械、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展对精密加工和超精密加工技术有了更高的要求。尤其是随着集成电路(IC)工艺、技术的不断发展,硅单晶的直径尺寸越做越大,直径小于200mm的硅单晶已经进入商业生产应用的水平,大直径300mm的硅单晶抛光片也已在特征尺寸线宽小于013um的Ic器件工艺中得到了广泛应用,并已进入了研制、生产的阶段,直径大于400mm的硅单晶也进入了开发、研究的阶段,预计到2014年,将开始出现采用450mm硅片和36nm技术节点的半导体制造工厂。因此,对抛光的质量包括物理尺寸、平整度、表面粗糙度、纳米形貌、含氧量以及晶体完整性等指标的要求越来越高。传统的以研磨、化学腐蚀、为特征的加工工艺,已无法适应大尺寸工件高质量、离精度、高效率和低成本的加工要求。目前,化学机械抛光技术(CMP)被认为是能够实现晶圆表面局部平坦化和全局平坦化的最佳方法。硅晶圆抛光机床是化学机械抛光技术(CMP)的必要硬件支持。只有有效的设备支持才能开发出适合晶圆加工的相关工艺,确定合理的工艺参数。由于晶圆表面的加工质量要求很高,因此对CMP 机床的床身结构刚度要求很高尤其是主轴系统的要求更高。因此合理的进行主轴系统的完善设计非常关键。关键词关键词:硅晶圆 抛光机 化学机械 主轴系统 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文IIAbstractPolishing machine machinery manufacturing industry is one of the most important part of precision machining technology, is also the essential equipment. This is because the precision and ultra-precision machining technology not only directly affect the cutting-edge technology and the development of national defence industry, but also the influence of mechanical product precision and surface quality, influence the international competitiveness of products. Now with the machinery, electronics, semiconductor, optical, sensor and measurement technology and the development of material science in precision and ultra-precision machining technology have higher requirements. Especially with the integrated circuit ( IC ) technology, technology unceasing development, the diameter of silicon single crystal dimensions does bigger more, less than 200mm in diameter of single crystal silicon has entered commercial production application level, large diameter300mm silicon polished wafers have been in feature size width less than 0.13um Ic device technology has been widely applied in the, and has entered into the development, the production stage, more than 400mm in diameter of single crystal silicon also entered development, research stage, predict 2014, will begin using 450mm and36nmtechnology node silicon semiconductor manufacturing factory. Therefore, the polishing quality include physical size, roughness, surface roughness, nanoscale topography, oxygen content and crystal perfection index of the increasingly high demand. In the traditional grinding, chemical corrosion, for the characteristics of the 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文IIIprocessing technology, has been unable to adapt to the large size workpiece from high quality, precision, high efficiency and low cost processing requirements. At present, chemical mechanical polishing ( CMP ) is considered to be able to realize the surface of the wafer is partially planarized and global planarization optimal method. Silicon wafer polishing machine tool is a chemical mechanical polishing ( CMP ) of the necessary hardware support. Only effective equipment support can be developed for wafer processing technology, reasonable process parameters. Because the surface of the wafer processing quality requirement is very high, so the CMP machine tool bed structure stiffness requirements is very high especially the requirements of spindle system of higher. Therefore the reasonable design is the key to the improvement of spindle system.Key words: silicon wafer; polishing machine; chemical machinery; spindle system河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1目录摘要 .I目录 .11 前言 .31.1 概述.31.2 抛光机的分类 .41.3 常用抛光方法.51.4 抛光机现状及发展趋势.8 2 机械系统的设计 .122.1 抛光机的底座设计 .122.2 立柱的设计 .182.3 主轴系统的设计.203 传动部分的设计与计算 .353.1 电机的选择.353.2 带传动的选型.363.3 同步带的介绍.383.3.1 同步带的特点 .383.3.2 同步带分类 .383.3.3 同步带传动的主要失效形式 .393.4 同步带传动的设计计算.423.4.1 同步带传动的设计准则 .423.4.2 同步带传动设计计算过程 .434 液压系统的设计与计算 .494.1 明确设计要求进行工况分析.494.1.1 工况分析 .504.1.2 执行元件的参数确定 .544.2 拟定液压系统原理图 .604.2.1 所用的液压执行元件的类型 .604.2.2 液压回路的选择 .614.3 液压元件的计算和选择 .624.3.1 液压泵的选择 .62河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24.3.2 阀类元件的选择 .664.4 绘制工作图和编制技术文件 .68结 论 .71致 谢 .72参考文献 .73河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31 绪论1.11.1 概述概述抛光是指利用机械、化学或电化学的作用,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法。抛光一般利用柔性抛光工具和磨料 颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度,而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的,有时也用以消除光泽(消光)。通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成,两侧用金属圆板夹紧,其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。 抛光时,高速旋转的抛光轮(圆周速度在 20 米秒以上)压向工件,使磨料对工件表面产生滚压和微量切削,从而获得光亮的加工表面,表面粗糙度一般可Ra0.630.01 微米;当采用非油脂性的消光抛光剂时,可对光亮表面消光以改善外观。 大批量生产轴承钢球时,常采用滚筒抛光的方法。 粗抛时将大量钢球、石灰和磨料放在倾斜的罐状滚筒中,滚筒转动时,使钢球与磨料等在筒内随机地滚动碰撞以达到去除表面凸锋而减小表面粗糙度的目的,可去除 0.01 毫米左右的余量。 精抛时在木桶中装入钢球和毛皮碎块,连续转动数小时可得到耀眼光亮的表面。精密线纹尺的抛光是将加工表面浸在抛光液中进行的,抛光液由粒度为 W5W0.5 的氧化铬微粉和乳化液混合而成。 抛光轮采用材质匀细经脱脂处理的木材或特河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4制的细毛毡制成,其运动轨迹为均匀稠密的网状,抛光后的表面粗糙度不大于 Ra0.01 微米,在放大 40 倍的显微镜下观察不到任何表面缺陷。 此外还有其他方法如液体抛光、电解抛光、化学抛光等。1.21.2 抛光机的分类抛光机的分类(1) 模具抛光机模具抛光机如(图 1-1)采用进口大功率器件,功率比同类产品提升 30%。微电脑控制的谐振频率自动寻找和锁定功能;数控九段振动大小和放电间隙跟踪适应功能。模具抛光机适用范围:各种模具(包括硬质合金模具)的复杂型腔、窄槽狭缝、盲孔等粗糙表面至镜面的整形抛光。可抛光各种金属、玻璃等, 图 1-1 常见的模具抛光机(2) 火焰抛光机 火焰抛光机如(图 1-2)采用电解水技术,通电从水中提取氢氧气体的能源设备,其中氢气作为燃料,氧气用于助燃,可以取代乙炔、煤气、液化气等含碳气体,具有热值高、火焰集中、零污染,生产效率高,节能方便等优点。适合携机到野外环境操作。适合首饰厂、金店、齿科、玻璃及其它行业的精密工艺明火河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5焊接、小型浇铸、小零件淬火退火、各种金属丝焊接、高温材料试验等。 图 1-2 常见的火焰抛光机(3)金相抛光机 金相抛光机如(图 1-3)电动机固定在底座上,固定抛光盘用的锥套通过螺 钉与电动机轴相连。抛光织物通过套圈紧固在抛光盘上,电动机通过底座上的开关接通电源起动后,便可用手对试样施加压力在转动的抛光盘上进行抛光。抛光过程中加入的抛光液可通过固定在底座上的塑料盘中的排水管流入置于抛光机旁的方盘内。抛光罩及盖可防止灰土及其他杂物在机器不使用时落在抛光织物上而影响使用效果。 图 1-3 常见的金相抛光机1.31.3 常用抛光方法常用抛光方法河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6(1) 机械抛光机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,特殊零件如回转体表面,可使用转台等辅助工具,表面质量 要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到 Ra0.008 m 的表面粗糙度,是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。(2) 化学抛光金属材料或制件在配比合理的腐蚀剂、氧化剂、添加剂组成的抛光溶液中浸蚀,经发生一系列反应后,表面变得洁净光亮,称为化学抛光。这是由于金属微观表面不均匀的膜或在抛光溶液中形成的黏稠性液膜使金属微观表面溶解的速度不均匀,微观凸出部分的溶解速度大于凹处的溶解速度,从而降低了表面的微观粗糙度,使金属表面显得平整而光亮。化学抛光机理的研究比较少,有学者认为化学抛光原理与电抛光相似,电抛光理论同样适用于化学抛光。根据这一观点出发,认为金属的抛光是由金属表面的平滑化和光亮化两个不同的过程构成。平滑化是指消除金属表面几何形状的不平整,是依靠抛光过程在金属表面凹凸不平的部位生成黏稠液膜厚度的不同而实现。光亮化则是抑制由于金属基体结晶学上的不平整(即各向异性)而引起的特定结晶面的选择性溶解,它取决于金属表面上的固体膜(氧化膜)的不断生成和溶解。所以也有人称这种说法为双重膜理论。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7化学抛光的优点:化学抛光设备简单,可以处理形状比较复 杂的零件。 化学抛光的缺点:化学抛光的质量不如 电解抛光。 化学抛光所用溶液的调整和再生比较困难,在应用上受到限制。 化学抛光操作过程中,硝酸散发出大量黄棕色有害气体,对环境污染非常严重。(3) 电解抛光电解抛光又称电化学抛光,简称电抛光。抛光的基本原理与化学抛光相似,都是靠电池的作用使金属表面平整光滑,不过化学抛光是靠化学溶液与金属表面的腐蚀电池作用,所以速度慢、效率低;而电化学抛光是靠电抛光液和外加的电流共同作用使金属表面溶解整平,因此抛光的效率高、质量好。电解抛光是将抛光件放进配制好的电解质抛光溶液内并做为阳极,用耐蚀导电性能好的材料做辅助阴极,通电后工件表面即发生阳极溶解。根据尖端放电的原理,溶解产物和抛光液组成了电阻高的黏稠性膜层,微小凸出部位的膜层薄、电阻小、电流密度大,从而继续保持较大的溶解速度,然而溶解的膜层厚、电阻高、电流小,所以溶解缓慢。与此同时电解质抛光溶液都是由强氧化性的物质组成,使在抛光过程中金属表面不断生成氧化膜,而由于阳极电流的作用氧化膜又不断被溶解。由于电流分布与液膜的关系使微小凸出部位氧化膜的生成和溶解速度都大于凹洼部位。这些作用经过一段时间的通电后,微小凸出的部位逐步被溶解削平,直至消失,使原来的凸凹部位基本达到一致,工件的表面显示平滑光亮,达到抛光的目的。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8从电抛光的原理及过程可知,电抛光可以通过控制电流的强度和操作时问得到粗糙度不同的表面,达到工件表面需要粗抛或精抛,甚至镜面抛光的要求,因此在电镀表面装饰等表面处理工程中得到广泛推广应用。(4) 化学机械抛光化学机械抛光(CMP)指化学作用和机械作用复合的加工方法。所谓化学作用时利用酸 碱和盐等化学溶液对金属或某些非金属工作表面产生化学反应,通过腐蚀或溶液而改变工件尺寸和形状,或者在工件表面产生化学反应膜。如果仅进行局部有选择性是加工,则需要对工件上的非加工表面用耐腐蚀性涂层覆盖保护起来。这里的机械作用是磨粒和抛光垫对工件表面的研磨和摩擦作用。化学机械抛光时,旋转的工件以一定的压力在旋转的抛光垫上,而由亚微米和纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动。在工件 抛光液和抛光垫之间产生化学反应,形成化学反应膜,然后由磨粒和抛光垫的机械摩擦作用去除工件表面形成的化学反应膜,即加工过程在化学反应膜和机械去膜的交替过程中进行。由于选用比工件表面软或者与工件硬度相当的磨粒,在化学反应和机械作用的共同作用下从工件表面去除极薄的一层材料,因而可以获得高精度 低表面粗糙度 无损伤的工件表面。在 CMP 过程中,只有化学与机械作用相互配合,化学反应与机械反应达到平衡时,才能使反应能继续下去,实现超光滑低损伤高平整表面的加工。1.41.4 抛光机现状及发展趋势抛光机现状及发展趋势河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9纵观国内外抛光机的状况,国内研发的抛光机在性能和外观等方面还存在一定差距。例如,国内研制的抛光机多数机型的抛光盘为单盘或双盘,试样表面易发热变灰暗,而且会继续增厚形变扰动层;抛光盘转速固定不变,硬相(碳化物)浮凸,抛光后试样表面应光亮如镜、无磨痕。为此,不同性质的材料,需采取不同措施。 而国外研制的全自动抛光机,能够自动控制冷却液的流量,整个操作过程采用全自动化模式,节省了人工并有效地提高了研究效率与质量。(1)国外抛光机的性能与特点丹麦 Struers 公司研制的 Abrapol-10 型高科技自动化立地式金相抛光机。试样可以不经镶嵌装在特殊夹具上,夹具由另一电动机带动,其转动方向与抛光盘相反。当到达预定抛光时间后,夹具自动抬起并停止。夹具的特点是能适应各种形状的试样。对于线材及尺寸较小的棒材试样,可把试样分成三组,用厚钢板及螺钉固定在夹具上,每组可装 2040 个线材试样,对于较大试样每个夹具可以装 6 块。夹具上试样孔的设计是使样品与夹具及固定螺钉始终保持三点接触。如果两个人使用 3 台这种设备,lh可制备 6 至 8 个夹具试样,实际上每个夹具试样在 3 台设备上的总有效时间总共只有 6min,具有很高的抛光效率,而且试样的抛光质量能达到金相分析的要求。美国 Buehler 公司研制生产的 vanguard 型全自动抛光机从粗抛到最后精抛整个过程全自动完成,可以设置 50 个常用工作程序,操作界面友好,彩色液晶显示,触摸式操作,整个过程的每个工序之间都进行夹持器和样品的清洗与烘干,充分保证了样河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文10品制备的高效与高制性,操作过程的全自动化模式,节省了人工并提高了效率与质量。试样由抛光臂按照一定轨迹在抛光盘内运动,抛光臂上的压力可根据需要调节,最大可达 20N。在预定的抛光时间内,此压力将逐渐自动减小到零,这样可减少抛光缺陷。抛光臂的速度也可以调节,每道工序只需 25min,适用于各种材料。(2)国内抛光机的性能与特点上海长方光学有限公司生产的 PG-1 型金相抛光机配备 0.2kw电机,抛光盘直径为 220mm,抛光速度可定制为 900l./min 或1400r/min。PG-l 抛光机是采集多方面使用人员的意见和要求设计而成的,它具有传动平稳,噪音小,操作、维修方便等优点。该机的抛光盘直径和传递功率均大于国内同类产品,能适合更多种材料的抛光要求。河北农业大学机电新技术公司研制生产的 DMP-3A10 型金相抛光机采用电脑控制,抛光时间采用倒计时数字显示,在099min 定时范围内任意给定。工作时,磨盘在调速电机的驱动下旋转,并根据一设定的压力,按理想的加压保压和分段卸压方式将夹持盘压在转动的磨盘上,从而能快速去除试样表面的磨痕和消除变形层抛光时间到达后,磨盘停止转动,夹持盘自动提升,从而实现无人监控操作。DMP-3A10 型金相抛光机可根据不同金属材料的需要现场设置和存储工作参数(速度、压力和时间),也可从存储器中调用已事先优化的工作参数,具有很高的智能化程度。 (3)未来几年抛光机发展趋势近年来,在传统控制中加人逻辑推理和启发式知识,将传统河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11控制理论与模糊逻辑、神经网络、遗传算法等人工智能技术结合起来,充分利用人的控制知识对复杂系统进行智能化控制,逐渐形成抛光机的智能控制。抛光机是一种电动工具,抛光机由底座、抛盘、抛光织物、抛光罩及盖等基本元件组成。抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率,以便尽快除去磨光时产生的损伤层。同时也要使抛光损伤层不会影响最终观察到的组织,即不会造成假组织。前者要求使用较粗的磨料,以保证有较大的抛光速率来去除磨光的损伤层,但抛光损伤层也较深;后者要求使用最细的材料,使抛光损伤层较浅,但抛光速率低。本次设计的滚筒式抛光机通过裹在滚筒外的用橡胶制作的刀具高速旋转在液压进给系统的压力的作用下,与喷到硅片表面的磨料共同磨削硅片,此时的流体状的磨料又能起到冷却的功能,同时硅片不断绕其中心线不断旋转。这样的加工方式能使加工精度达到微米。在本次设计的过程中主要从四个方面着手,大体上分为四章:第一章对硅晶圆抛光机进行整体的介绍,包括抛光机的分类、常用的抛光方法等。第二章是整个机械系统的设计计算,包括抛光机的底座、底座的设计,主轴系统和滚筒刀具部分的设计等。第三章主要涉及电机的选择以及带转动方面的知识,第四章则是抛光机的整个液压系统设计,对液压系统的设计过程进行了相关的分析,明确了液压系统的工作原理,使之设计更好地服务于抛光机这一整体。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文122 2 机械系统的设计机械系统的设计2-1 滚筒式抛光系统示意图 上图为本次设计的原理图2.12.1 抛光机的底座设计抛光机的底座设计机床底座是用来固定与连接其他部件的目前铸铁是机架使用最多的一种材料,它的流动性好,体收缩与线收缩小,容易获得河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13形状复杂的铸件。在铸造中加入少量合金元素可提高耐磨性能。铸铁还具有切削性好,价格便宜好宜于大量生产等优点。但铸件的壁厚超过临界值时,力学性能会显著下降,故不宜设计成很厚大的铸件。灰铸铁的组织和性能 ,组织:可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类:铁素体基体灰铸铁;铁素体一珠光体基体灰铸铁;珠光体基体灰铸铁。力学性能:灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重,在石墨尖角处易造成应力集中,使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,但抗压强度与钢相当,也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时,基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响,铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大,强度和硬度最低,故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小,有较高的强度和硬度,主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体-灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大,性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。它有以下性能:良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性此次设计底座所用的材料为HT300,其用于承受高弯曲应力(达5Pa)和拉应力,摩擦面间的压强大于2Pa或者进710610行表面淬火,以及要求保持高度气密性的铸件。如轧钢机座,重型机床的床身,剪床和冲床的床身,镗床机座,高压液压泵泵体,阀体,多轴机床的主轴箱等。由于此次设计的机床底座较大,以及是由砂型铸造,由铸造手册中的查得如表2-1河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14表2-1 砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚当铸件质量(kg)为下列值时合金种类及牌号0.12.52.51010HT100, HT15081010151525HT200, HT250121512151218HT3001215121825灰铸铁HT3501520152025由于所设计的机床底座较大,由表2-1-1查出底座铸件所需的壁厚应为25mm肋板的尺寸则应小于铸件壁厚,铸件的内腔中的肋的厚度又小于铸件的外肋一般按下列公式关系来确定肋的尺寸大小。t =0.8T=(0.60.7)TtH5T式中,t铸件外表面肋的厚度; 铸件内腔中肋的厚度;t T与肋连接的铸件壁厚度; H肋的高度;铸件外肋厚度为t=0.825mm=20mm,内肋厚度为=(0.60.7)25mm=(1517.5)mm,取16mm,t肋的高度为H525=125mm 取H为120mm。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文15肋的设计中,肋与肋和肋与壁的连接处要有圆角,垂直于分型面的肋应有铸造斜度。铸造圆角的的大小有下列公式得出R=()()61312ba 式中的a,b分别为圆角相连接的壁厚(mm)。因此铸件壁的内圆角为R=()(25+25)/2=4.178.333,6131外圆角为R为内圆角半径与壁厚的和即R=33mm,同理铸件壁与肋板的过度圆弧半径R=5mm; 因此最初设计的支撑件如图2-2所示底座铸造为一个整体通过在底座上多个地方设置肋板来加强强度与刚度图2-2 机床底座但考虑到其铸造的工艺性能的不佳,又设计了分做两部分即上下底座分别铸造,然后用螺栓进行连接紧固,设计的如图2-3所示:河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16图2-3 上下底座组合模型在肋的设计中应考虑其合理的位置,形状和尺寸。在满足铸件使用要求的前提下,应考虑其可铸造性。要尽量分散与减少热节点,避免多条肋相互交叉,以便于减少铸造缺陷。考虑的在下底座上安装立柱,因此在安装立柱处铸造出两个凸台,这两个凸台需经过精密加工以保证它们的平面度和平行度,来确保立柱的正确安装。另外在下底座设计肋板来保证支承强度,如图2-4图2-4 下底座肋板因为上底座要安装工作台及承受工作压力,因此在上底座内部同样设置了加强肋确保支承强度,如图2-5所示图2-5 上底座肋板上底座制出的凸台是用来安放主轴密封防水设计及机床冷却河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文17液装置,轴的密封很重要,主要是为了阻止灰尘、水和其它杂质进入主轴系统,影响轴的转动。密封装置可分为接触式及非接触式两大类,在此采用接触式密封。接触式密封是在端盖内放置密封材料与轴直接接触而起到密封作用。常用的密封材料有毛毡、橡胶、皮革、软木等,或者放置减磨性好的硬质材料(如加强石墨、青铜、耐磨铸铁等)与传动轴直接接触以进行防水密封。本文采用适合于旋转运动的挤压型密封。主轴上部的防水密封如图2-6所示,在轴的上部设计一个防水罩,防水罩设计成斜面形式,从磨盘上流下的冷却液直接沿斜面流下。挤压型密封圈按密封圈截面形状不同分为0型,方型其中0型应用最为广泛,在此采用0型圈。在防水罩里面开一个槽,将0型圈安装在槽里,0型圈的尺寸比槽略大,然后用压板将0型圈压到槽里。此时0型圈被挤压产生压紧力。压紧力封闭密封间隙,达到密封目的。这种结构紧凑,所占空间小,拆卸方便,成本低。压板通过螺纹与主轴连接,并通过螺钉固定在防水罩上,并且在研磨加工时,它和防水罩一起与主轴旋转。防水罩的下端通过轴上的轴肩固定。同时在机床水槽内设计一个环形凸台,当冷却液流下的时候,凸台起到挡水板的作用。这样冷却液不能流到主轴系统内。轴的下端采用毛毡密封。在端盖内开一个槽,将毛毡预先放置在槽里与轴接触,然后用压板将密封圈压实以调整毛毡与轴的密合程度,从而提高密封的效果。毛毡具有天然弹性,呈松孔海绵状,可贮存润滑油和防尘。轴旋转时,毛毡又将润滑油从轴上刮下反复自行润滑。这种密封适合于这种场合,它的结构简单。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18图2-6 防水罩结构图2.22.2 立柱的设计立柱的设计由于抛光机加工改变表面粗糙度,因此工件所需的工作压力为1050N,工作压力较小,以及横梁的重量约为1500N,但考虑到横梁尺寸较大(700mm),初步的设计时选用双立柱以避免由于单立柱所造成的简支梁形成的受力问题。整体上来说立柱受力较小,因此立柱的截面积很小,由知A 20mm 因此为立 FA柱的截面形装如图2-7所示,具体尺寸见图纸图2-7 立柱的截面形状河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文19中间为设置的肋板保证强度足够。导轨选用的是双V型导轨,并且与立柱铸造为一个整体,导轨的截面形状如下图2-8所示图2-8 导轨截面图立柱与底座通过螺栓连接,因此立柱的底部做成法兰盘,立柱顶部要安装横梁一便于安装液压缸,因此横梁也是通过螺栓与立柱进行连接,因此立柱的顶部也做成法兰盘。端部的形状如图2-9所示图2-9 端部法兰盘因此立柱的整体如图2-10所示河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20图 2-10 立柱整体图 2 23 3 主轴系统的设计主轴系统的设计(1)初步确定轴的最小直径选择轴的材料为45钢,经调质处理。查表得材料机械性能数据:河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21材料牌号:45热处理: 调质毛坯直径mm: mm38硬度(): HB255217 抗拉强度(不小于): bMPa650屈服点(不小于) ):sMPa360弯曲疲劳极限(不小于): 1MPa270扭转疲劳极限(不小于): 1MPa155许用静应力: 1MPa260许用疲劳应力: 1MPa207180按照扭转强度来计算,主轴最小直径为: 3minnPAd16. 2查表得,代入公式得A110P25. 0n20016. 2 3min20025. 0110dmm85.1117. 2由于皮带轮加键,需要增大轴径。初定轴径为25mm。(2)主轴支承设计方案选择多数机床的主轴采用前、后两个支承,为提高刚度和抗震性,有的机床主轴也采用三个轴承支承。由于本文设计的抛光机要尽可能结构简单并且承受的力不大,所以在此采用在主轴的前端和后端各安装一个轴承支承。常用的轴承配置方案有三种:两端游动支承、一端固定一端游动支承和两端固定支承。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文22由于主轴前端装有工作台,所以主轴前端的回转精度对工件的加工精度影响比较大,需要精度较高。因此,本文选用“前端固定,后端游动”的支撑方案,保证主轴的刚度与回转精度。悬臂长度较小,故悬臂刚度较大,支承有较高的刚性,通过预紧,可以进一步提高支承的刚性,后端采用深沟球轴承作为游动端,可以在温升较大时自由移动,避免破坏主轴前端的回转精度,而且还具有较高的径向刚度。 在这种一端固定,一端游动的支承结构中,作为固定支撑的轴承,应能承受双轴向载荷,故内外圈在轴向都要固定。作为补偿轴的热膨胀的游动轴承,若使用内外圈不可分离型轴承,只需固定内圈,其外圈在座孔内应可以轴向游动,若使用的是可分离型的轴承,则内外圈都要固定。在此使用内外圈不可分离的深沟球轴承,所以只固定内圈就可以了。前端由于要双向固定,一端利用轴肩来固定,另一端通过垫圈和锁紧螺母来固定,垫圈是为了防止螺母碰伤主轴,影响主轴的精度。轴肩定位结构简单可靠,可承受较大轴向力。后端轴承作为游动端,只固定内圈即可,故一端采用轴肩固定,另一端只用弹性挡圈固定内圈。轴端挡圈结构简单方便紧凑,常用于固定滚动轴承。 图 2-11 轴系结构装配图 轴承的径向固定是通过轴套来实现的。轴套通过螺钉固定在主轴上。主轴上的带轮的周向固定通过键来实现。轴向固定通过圆螺母和止动垫圈来实现,固定可靠,装拆方便,可承受较大的河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23轴向力。并且质量较小。(3)主轴密封防水设计及机床冷却液装置轴的密封很重要,主要是为了阻止灰尘、水和其它杂质进入主轴系统,影响轴的转动。密封装置可分为接触式及非接触式两大类,在此采用接触式密封。接触式密封是在端盖内放置密封材料与轴直接接触而起到密封作用。常用的密封材料有毛毡、橡胶、皮革、软木等,或者放置减磨性好的硬质材料(如加强石墨、青铜、耐磨铸铁等)与传动轴直接接触以进行防水密封。本文采用适合于旋转运动的挤压型密封。主轴上部的防水密封如图2-12所示,在轴的上部设计一个防水罩,防水罩设计成斜面形式,从工作台上流下的冷却液直接沿斜面流下。挤压型密封圈按密封圈截面形状不同分为0型,方型其中0型应用最为广泛,在此采用0型圈。在防水罩里面开一个槽,将0型圈安装在槽里,0型圈的尺寸比槽略大,然后用压板将0型圈压到槽里。此时0型圈被挤压产生压紧力。压紧力封闭密封间隙,达到密封目的。这种结构紧凑,所占空间小,拆卸方便,成本低。压板通过螺纹与主轴连接,并通过螺钉固定在防水罩上,并且在抛光加工时,它和防水罩一起与主轴旋转。防水罩的下端通过轴上的轴肩固定。同时在机床水槽内设计一个环形凸台,当冷却液流下的时候,凸台起到挡水板的作用。这样冷却液不能流到主轴系统内。轴的下端采用毛毡密封。在端盖内开一个槽,将毛毡预先放置在槽里与轴接触,然后用压板将密封圈压实以调整毛毡与轴的密合程度,从而提高密封的效果。毛毡具有天然弹性,呈松孔海绵状,可贮存润滑油和防尘。轴旋转时,毛毡又将润滑油从轴上河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24刮下反复自行润滑。这种密封适合于这种场合,它的结构简单。为使加工简便。采用滴灌式人工冷却方式,加工时直接用输液瓶滴水,省却了冷却液泵,使得冷却系统和整体结构简单,进一步减轻了整机重量。在机床上有回水管,加工时冷却液会流到回水管里。然后通过管子流到下面的水箱里。将设计的水箱座通过螺钉固定在箱体上,然后将水箱放置在座上。在箱体的侧面放置一个观察板,观察板通过螺钉固定在箱体上。观察板采用硬塑制造,这样可以通过观察板观察冷却液的情况。当冷却液到达一定高度时,将观察板取下,取出水箱清除冷却液。 图 2-12 防水罩结构图 (4)主轴的结构设计附图 2-13 所示河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25图 2-13 主轴结构图确定各轴段直径的确定:最小直径,安装圆螺母的外伸轴段,d1d1min20mmd:带轮轴段,安装大带轮的外伸轴段,d2d2mm25:密封处轴段,根据大带轮的轴向定位要求,定位高度d3,以及密封圈的标准(拟采用毡圈密dh21 . 007. 0封), d3mm30:滚动轴承处段,取。滚动轴承选取 6206,d4d4mm30其尺寸为mmmmmmmmBDdr1166230min:过渡轴段,取d5mmd355:滚动轴承轴处轴段,d6d6d4mm30:轴承端盖处轴段,取d7d7mm30:联轴器处轴段,取d8d822mm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26确定各轴段的长度:由圆螺母的宽度确定,取l1mmm10l121mm:有大带轮的毂孔宽确定,取l2mmB30l2mm28:由轴承端盖及装配关系等确定,l3l385mm:由滚动轴承及挡圈等装配关系确定,l4l4mm30:由过渡处轴段长度确定,取l5l5mm304:由滚动轴承、垫圈和锁紧螺母的装配关系确定,取l6l6mm30:由圆螺母的宽度决定,取l7l77mm:由防水装置及装配关系决定,取l8l8mm46:由联轴器决定,取l9l945mm(5)主轴强度校核主轴的设计是在初步计算基础上进行的,所谓初步设计仅仅根据轴所受的扭矩来确定轴的最小直径。本计算是经过轴的初步设计和轴的结构确定后的校核计算。据下面的计算得知带轮作用在主轴上的径向力,取145QN作用在工件上的正压力,所以工件与磨具间的摩擦力NN50为:F NF18. 2其中为工件与磨具间的摩擦系数。因为磨具是橡胶刀具,磨料制成的混合的液体,工作时所产生的摩擦系数是由磨料硅片河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27工件挤压运动产生的。所用的磨料不同时起摩擦系数也不相同。工作时,由于磨料是由许多微小的磨料颗粒组成,这些颗粒一部分与硅片工件产生滑动摩擦,一部分则产生滚动摩擦,这时摩擦系数并没有达到最大值。假设,由于磨料供给不足,造成橡胶刀具直接与硅片工件产生相对运动,这时候摩擦系数才达到最大值,即抛光机工作时刀具与工件的摩擦系数最大值是橡胶刀具与硅片之间的摩擦系数。在此我们选摩擦系数的最大值05来计算工件与磨具间的摩擦力,计算得。由于刀具主轴通过进给NFr25系统主轴的中心轴线,且关于其对称,但是工件对机床主轴最大的阻力矩为:。工件台上的径向力。T10TNmNFr25图2-14 主轴受力图主轴受力图如图2-14所示,主轴受力及弯矩图如图2-3-5所示。将主轴结构简化,主要受力点有四个。将两个轴承作用在主轴上的受力点分别设为点和点,将带轮作用在主轴上的受力AB点设为点。将工件台作用在主轴上的点设为点。主轴在C点CO河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文28受到径向力,在点受到和正压力以及扭矩。由于这QOFrNT些力和转矩的作用,在A点和B点产生支反力。首先求出点和A点各个方向上的支反力,然后在每个平面上做出弯矩图,将弯B矩合成。接着画出扭矩图,最后将弯矩和扭矩合成得出计算弯矩来进行校核。其受力简图如下: NQBAOCXYZR bxR bzR azR axFr图2-15 主轴受力简图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29OABCYXR axR bxFr 3. 325N mCBAO图2-3-6 XOY面受力简图及弯矩图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30OABCQR bzR azZY8. 8N mOABC 图 2-3-7 ZOY面的受力简图及弯矩图1)面的支反力: XOYRAXRBX各个力在点的合成弯矩为零:A0MA即 RBXABFrOA19. 2受力平衡: RAXFrRBX20. 2河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31其中,。将其代入上面两个方程得ABmm320mmOA133 RAXN36RBXN39.102)面的支反力: ZOYRAZRBZ力在点的合成弯矩为零A0MA即: QABMACRBZ21. 2受力平衡: RRAZBZQ 22. 2其中,而Q为116N,距离AC为396mm,距离AB为0 TM320。代入上面的两个公式得: RAZN28RBZN144画出面弯矩图,面弯矩图,合成弯矩图以及扭矩XOYYOZ图。计算弯矩为:MA MAOAFrNm325. 323. 2计算转矩为:MB MBBCQNm8 . 824. 2由于A点、B点的轴段半径相同,故抗弯截面模量相同,即:WWBA WWBA323d372.2650mm25. 2河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文32则 aBBBMPWM32. 3 26. 2(3)精确校核主轴疲劳强度由上面的计算可知,最大弯矩处为B处,但由于B处装有轴承,故应力集中小。而处所受弯矩与A处接近,但有退刀槽,应力集中大,所以还需要校核处的疲劳强度。对处弯矩:MNm325. 3 抗弯模量:W1 W323d352.1725mm2.27抗扭模量:WN1 WN1163d34513mm2.28则1.93 WMaaMP2.29 WNamT1202.30由于是对称循环弯曲应力,故平均应力0m剖面1处应力集中系数: 412630rdD 142. 0284dr根据表查得应力集中系数系数,64. 1K44. 1Kr河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33 表面状态系数和尺寸系数 : 表面租糙度,,根据这两个数据查mRa2 . 3abMP650表得表面状态系数,查表得 。95. 083. 089. 0查表得平均应力折算系数,45号钢弯曲对称循环应21. 0力时疲劳极限aMP270145号钢扭转疲劳极限aMP1551安全系数:S maKS112.31093. 183. 095. 064. 127010624.67对于精确校核,轴的许用安全系数,所以剖面 5 . 23 . 1Sl足够安全。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文343 3 传动部分的设计与计算传动部分的设计与计算3 31 1 电机的选择电机的选择 本设计要求电机转速较低,并且为保证加工精确度要求振动小,主轴负载不高。功率要求较小。根据要求选择YS7114三相异步电机。安装形式为B5。该电机具有振动小,噪声低、运行平稳的特点,适用于驱动小型机床及要求低振动,低噪声环境中使用。该电机的功率为250w,额定转速为1400rmin。效率为67,功率因数O68。起动转矩为2.2Nm,起动电流为6.0A,最大转矩为2.4Nm,重量为32kg。所选的是北京市金嵘峰电机厂生产的YS7114系列三相异步电动机,采用接线座与机体整体压铸结构,接线盒盖采用胶垫密封,并且前后端盖预设出轴密封装置,使机座完全符合IP54、IP55的外壳防护等级标准。电机外壳采用了高热导率的铝合金材料,机壳采用增强散热筋,使电机具备更强的冷却能力,电机绕组温升大为降低。电机河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文35可在工作环境下维持良好的运行性能;精确的动平衡校正及专用的低噪声轴承,使电机运转更加平稳、静音;优质的原材料以及先进的加工、装配工艺,完善的测试设备确保了电机的优越性能。电机工作噪声由通风噪声、电磁噪声和机械噪声组成。通风噪声包括风扇和转子旋转形成的气体涡流噪声,电磁噪声是由电机气隙中定、转子磁场相互作用产生的径向力,使定子铁心和机座周期性变形而引起振动产生的噪声,机械噪声包括由转子机械不平衡引起的离心力所产生的机械振动噪声和轴承振动噪声。电机采用精确的动平衡校正及专用低噪声轴承使得电机噪声远低于国标限值。图3-1滚筒式抛光机工件进给系统的工作原理图3.23.2 带传动的选型带传动的选型河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文36由于设计要求传动稳定,并且尽可能结构简单、制作成本低。所以选择带传动。在带传动中,常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动。而同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动,其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成,以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变,带与带轮之间在传动过程中投有滑动,从而保证主、从动轮间呈无滑差的传动。同步带传动(见图3-2)时,传动比准确,对轴作用力小,结构紧凑,耐油,耐磨性好,抗老化性能好,一般使用温度-2080,v50m/s,P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图 3-2同步带传动 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时,通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比,无滑差,可获得恒定的速比,传河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37动平稳,能吸振,噪音小,传动比范围大,一般可达1:10。允许线速度可达50M/S,传递功率从几瓦到百万千瓦。传动效率高,一般可达98%,结构紧凑,适宜于多轴传动,不需润滑,无污染,因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用,改变了带传动单纯为摩擦传动的概念,扩展了带传动的范围,从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象,给带传动的发展开辟了新的途径3.33.3 同步带的介绍同步带的介绍3.3.13.3.1 同步带的特点同步带的特点 (1)、传动准确,工作时无滑动,具有恒定的传动比; (2)、传动平稳,具有缓冲、减振能力,噪声低; (3)、传动效率高,可达0.98,节能效果明显; (4)、维护保养方便,不需润滑,维护费用低; (5)、速比范围大,一般可达10,线速度可达50m/s,具有较大的功率传递范围,可达几瓦到几百千瓦; (6)、可用于长距离传动,中心距可达10m以上。3.3.23.3.2 同步带分类同步带分类 同步带齿有梯形齿和弧齿两类,弧齿又有三种系列:圆弧齿(H系列又称HTD带)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文38平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿(R系列)。 梯形齿同步带 梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种,简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型(代号DA)和交错齿型(代号DB。 梯形齿同步带有两种尺寸制:节距制和模数制。我国采用节距制,并根据ISO 5296制订了同步带传动相应标准GB/T 1136111362-1989和GB/T 11616-1989。 弧齿同步带 弧齿同步带除了齿形为曲线形外,其结构与梯形齿同步带基本相同,带的节距相当,其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后,应力分布状态较好,平缓了齿根的应力集中,提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大,且能防止啮合过程中齿的干涉。 本次设计主要采用周节制同步带传动,同步齿形带轮的齿形采用梯形。 3.3.33.3.3 同步带传动的主要失效形式同步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种: (1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中,在承载绳作用有过大的拉力,而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小,使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用,也会产生弯曲疲劳折断(见图3-3)。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文39 图3-3 同步带的承载绳断裂破坏 (2)同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析,带的爬齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿,可采用以下一些措施: 、控制同步带所传递的圆周力,使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。 、控制带与带轮间的节距差值,使它位于允许的节距误差范围内。 、适当增大带安装时的初拉力开。,使带齿不易从轮齿槽中滑出。 、提高同步带基体材料的硬度,减少带的弹性变形,可以减少爬齿现象的产生。 (3)、带齿的剪切破坏 带齿在与带轮齿啮合传力过程中,在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展,并沿承线绳表面延件,直至整个带齿与带基体脱离,这就是带齿的剪切脱落(见图3-4)。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个:河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40、同步带与带轮问有较大的节距差,使带齿无法完全进入轮齿槽,从而产生不完全啮合状态,而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷,从而产生应力集中,导致带齿剪切损坏。 、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少,使啮合带齿承受过大的载荷,而产生剪切破坏。 、同步带的基体材料强度差。 为减少带齿被剪切,首先应严格控制带与带轮间的节距误差,保证带齿与轮齿能正确啮合;其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6,此外在选材上应采用有较高挤压强度的材料作为带的基体材料。 图3-4 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损 带齿的磨损(见图3-5)包括带齿工作面及带齿齿顶角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损,应在安装时合理的调整带的张紧力;在带齿齿形设计时,选用较大的带齿齿顶圆角半径,以减少啮合时轮齿的挤压和刮削;此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41图3-5 带齿的磨损 (5)、同步带带背的龟裂(图3-6) 同步带在运转一段时期后,有时在带背会产生龟裂现象,而使带失效。同步带带背产 生龟裂的原因如下, 、带基体材料的老化所引起; 、带长期工作在较低的温度下,使带背基体材料产生龟裂。 图3-6 同步带带背的龟裂 防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质,提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能,此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。3.43.4 同步带传动的设计计算同步带传动的设计计算河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文423.4.13.4.1 同步带传动的设计准则同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析,可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能,制造工艺合理,带、轮的尺寸控制严格,安装调试也正确,那么许多失效形式均可避免。因此,在正常工作条件下,同步带传动的主要失效形式为如下三种; (1)同步带的承载绳疲劳拉断; (2)同步带的打滑和跳齿; (3)同步带带齿的磨损。 因此,同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下,具有较高的抗拉强度,保证承线绳不被拉断。 3.4.23.4.2 同步带传动设计计算过程同步带传动设计计算过程同步带传动设计时,已知条件为:(1) 同步带传动需传递的名义功 Pm (2) 主 从动轮的转速n1 n2或传动比i(3) 传动装置的用途、工作条件和安装位置。设计的目的是确定带的型号、节距、 带的节线长度、 带宽、 传动中心距及带轮的齿数,直径等结构参数。其计算步骤如下:1 确定带的设计功率dp对具体的同步带传动,其实际传递的功率将随传动的载荷性质 速度的增减,张紧轮的配置方式及每天的运转时数而变化。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文43因此,需计入这些因素对名义功率加以修正。修正所得的实际mp传递功率称为设计功率,以 (KW)表示,可按下式计算:dp (3-1)()dmpkpkw式中 为传动的名义功率(KW)mpK称为载荷修正系数,可按下式计算 (3-2)123kkkk式中为工况系数,可根据原动机 工作机种类及每日运转1k时间。为增速修正系数。在增速传动时,同步带承受的冲击载荷2k增大,使带实际传递的功率增加,需对名义功率加以修正。mp值可根据传动的增速比大小。2k为张紧轮系数。在同步带传动中配置张紧轮,使传动中摩3k擦阻力增大,相应使带实际传递功率增大,故引入张紧轮系数。3k值可根据张紧轮在传动中的配置位置。3k由机械设计手册2 表14-1-55查出 =0 =012.4k 2k3k由(3-2)式得 K=2.4 由(3-1)得 (KW)2.4 0.250.6dp 2 选择带的型号和节距pb 由机械设计手册2同步带选型图14-1-14的纵坐标为小带轮转速(r/min),横坐标为带的设计功率(kw),图中为六种1ndp河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文44型号同步带的使用范围。水平界限为该种型号同步带能传递的极限转速,斜界限线表示该种型号同步带在某一转速下能传递的极限功率。因此,在已知小带轮转速=1400r/min和传动的设计功1n率=0.6KW时,即可从图14-1-14中查出所需的同步带型号为H型dp和节距=12.7mm。bp 如在线图上所得交点位于两种节距同步带的分界线上,则可试选两种方案计算比较。一般情况下尽可能选用小节距,因为节距小,可使传动结构紧凑:带单位长度质量小,运转时有离心力引起的功耗减少,此外,在相同的带轮直径时,节距小,亦可使带的啮合齿数增加,有利于带的工作稳性和疲劳寿命提高。因此在设计时,宜选用小节距的同步带。但当所选用的节距的同步带,所需带宽超出该种型号同步带宽范围时,则应改选更大节距的同步带。3 带轮齿数z和节圆直径d (1) 小带轮齿数的选择。小带轮的齿数少,可使传动结构1z紧凑,但相应使带轮直径减少,带通过带轮时承受的弯曲应力增加;同时也使带与带轮的啮合齿轮减少。因此,在转动布置和带速许可的情况下,小带轮齿数宜取大些。对各种型号同步带轮许用的最少齿数可由表14-1-56中查出=14。1z(2) 大带轮齿数。在传动比确定=7后,可根据2z12nin=98求出21zz i(3) 带轮的节圆直径、。小带轮节圆直径可按下式计1d2d1d河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文45算 =56.6(mm) (3-3)11/bdp z 由表14-1-60查得其外径=(mm)1ad1256.6 1.3755.23d大带轮节圆直径=396.2(mm)21dd i由表14-1-60查得其外径(mm)222396.2 1.37394.83add(4) 验算带速 。同步带传动速度 可按下式计算vv =4.15(m/s) (3-4)1 160 1000d nv同步带运转速度 不能过大,因为如 过大,使带运转时所vv受离心力增加,同时也使带在单位时间内绕过带轮的次数增多,这都会造成的疲劳损坏。因此对带速 有一定的限制。对于小节v距同步带,如MXL、 XL、 L 、=40-50m/s ;而对H型同步带,maxv=35-40m/s对于大节距的XH、XXH型带同步带,=25-30m/s maxvmaxv,由上述可知,合格。maxv v4 确定同步带的节线长度计算。齿数及传动中心距apLbz (1) 中心距未定,则可按下范围选取:0.7()a2() (3-12dd12dd5) 即 316.96905.6a河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文46 初步选定中心距=450mm,求得同步带的节长近似值oa (3-2210021224oddLadda()6) =1674.97mm2396.2-56.62 450396.256.624 450由标准同步带节线长度系列(见表14-1-51)查得应选用代号为510的H型同步带,其节线长=1676.40mm,节线长上的齿数pL=13bz(2)实际中心距a 此结构为中心距可调 =3862.02(mm) (3-2142pMLdd7) =451mm (3-22213216MMdda8) (3)计算小带轮的啮合齿数 =6 (3-1121222bmp zzzentzza9)啮合齿数过少,会使同步带各啮合齿承受过大载荷,从而mz引起带齿剪切、磨损,更严重会产生打滑跳齿现象。故要求同步带与小带轮的啮合齿数应大于或等于6,。如计算的值小于6,mz河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文47则可通过增大中心距或在带轮直径不变情况下才用小节距,增加小带轮齿数,使啮合齿数大于或等于6。 计算得,此1zmz6mz 时啮合齿合系数为1zk (4)基本额度功率op (3-10)21000aoTmvvp -带宽为的许用工作拉力,单位N aTsob m-带宽为的单位长度的质量,单kg/msob 由表14-1-58查得=2100.85N ,m=0.448kg/maT =8.7KW22100.850.448 4.154.151000op (5) 确定同步带的宽度及规格sb (3-11)1.14dssozopbbk p 由表1457查得H型带=76.2mmsob=7.3mm 1.140.676.28.7sb 在求得实际带宽后,应根据表14-1-52圆整为标准带sb宽 由表14-1-52查得,应选用带宽代号为0.31的H型带,其=7.9mmsb (6) 带轮结构和尺寸河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文48 传动选用的同步带为510H0.31; 小带轮:=14 =56.6mm =55.23mm1z1d1ad 大带轮:=98 =396.2mm =394.83mm2z2d2ad (7)作用在轴上的力rF = 310drPFv30.6104.15=145N 由主轴系统的轴的校核可知作用在轴上的力符合要求。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文494 液压系统的设计与计算液压传动系统的设计是整个设计的一部分,在目前液压系统的设计主要还是经验法,即使使用计算机辅助设计,也是在专家的经验指导下进行的。因而就其设计步骤而言,往往随设计的实际情况,设计师垢经验不同而各有不同,但是,从总体上看,其基本内容是一致的,具体为:1) 明确设计要求,进行工况分析。2) 拟定液压系统原理图。3) 计算和选择液压元件。4) 验算液压系统的性能。5) 绘制工作图,编制技术文件。4.14.1 明确设计要求明确设计要求进行工况分析进行工况分析明确设计要求明确液压系统的动作和性能要求,例如,执行元件的运动方式,行程和速度范围,负载条件,运动的平稳性和精度,工作循环和动作周期,同步或联锁要求,工作可行性要求等。明确液压系统的工作环境,例如,环境温度,湿度尘埃,通风情况,是否易燃,外界冲击振动情况和安装空间的大小等。4.1.14.1.1 工况分析工况分析这里所指的工况分析主要是指对液压执行元件的工作情况的分析,分析的目的是了解在工作过程中执行元件速度,负载变化河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文50的规律,并将此规律用曲线表示出来,作为拟定液压系统方案确定系统主要参数(压力和流量)的依据。若液压执行元件动作比较简单,也可不作图,只要找到最大负载和最大速度即可。(1)运动分析按设备的工艺要求,把所研究的执行元件在完成一个工作循环时的运动规律用图表示出来,这个图称为速度图。现以图 1 所示的液压缸驱动组合机床为例来说明,图 4-1a 是机床的动作循环图 ,由图可见,工作循环为快速下降慢速下降停留快速上升;图 4-1b 是完成一个工作循环的速度一位移曲线,即速度图。本次设计的液压系统要实现其垂直下降横梁的重力为,刀具及其传动装置重力为,快速下降的行程 350mm,速度要求45mms;慢速下降的行程为 100mm,其最小速度为 8 mms;快速上升的行程要求55mms;滑台采用 V 型导轨,其导轨面的夹角为,滑台与导轨的最大间隙为 2mm 起动加速和减速时090间均为 0.5s,液压缸的机械效率为 0.91。 a河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文51图 4-1 速度一位移曲线负载分析图 4-1-1-c 是该组合机床的负载图,这个图是按设备的工艺要求,吧执行元件在各个阶段的负载用曲线表现出来,由此图可直观的看出在运动过程中何时受力最大,何时受力最小等各种情况,以此作为以后的设计依据。现在具体分析液压缸所承受的负载,液压缸驱动执行机构进行直线往复运动时,所受到的外负载为 (4-1)a.工作负载 LF工作负载与设备的工作情况有关,在机床上,与运动件的方向同轴度切削力的分量是工作负载,而对与提升机,千斤顶等来说所移动的物体的重量就是工作负载,工作负载可以说定量,河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文52也本次设计中是在立柱上上下滑移的悬臂及其以上的刀具和其他的工件,因此此次设计中的可以是变量,可以是正值,也可以是负值,有时还可能使交变的。工作负载包括横梁重量,刀具及LF其动力系统重力 和工作压力等。即=1500 N (4-LFGF2)b. 摩擦阻力负载fF摩擦阻力是指运动部件与支承面间的摩擦力,他与支承面的形状,放置情况,润滑条件以及运动状态有关 =f (4-fFNF3)式中,为运动部件及外负载对支承面的正压力,f 为摩擦系数,NF分为静摩擦系数(0.20.3)和动摩擦系数sF(0.050.1) 。dF由于工件为垂直起升,所以垂直作用于导轨的载荷可有其间隙和结构尺寸可知= 120N,取=0.2,=0.1 则有NFsFdF静摩擦负载=(0.230sin45)N=8.49NfsF动摩擦负载=(0.130sin45)N=4.24NfdF c 惯性负载aF 惯性负载时运动部件的速度变化时,由其惯性而产生的负载,可用牛顿第二定律计算河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文53 =ma=Vt (4-4)aFgG式中,m 为运动部件的质量(kg) ;a 为运动部件的加速度(m) ;G 为运动部件的重力(N) ;g 为重力加速度(m) ;V2s2s为速度的变化量(ms) ;t 为速度变化所需的时间(s) 。加速 =Vt=13.76Na1FgG15009.815 . 0045. 0减速 =Vt=11.31Na2FgG15009.815 . 0008. 0-045. 0制动 =Vt=2.45Na3FgG15009.815 . 0008. 0反向加速 =Vt=16.82Na4FgG15009.815 . 0055. 0反向制动 =16.82Na5Fa4F除此之外,液压缸的受力还有密封阻力(一般用效率=0.850.9 来表示) ,背压力(可在最后计算时确定)等。若执行机构为液压马达,其负载力矩计算方法与液压缸类似。按前面的负载分析结果及已知的速度要求,行程限制等。绘制出负载图及速度图如图 4-2 所示 图 4-2 液压缸的负载图和速度图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文544.1.24.1.2 执行元件的参数确定执行元件的参数确定(1)选定工作压力 当负载确定后,工作压力就决定了系统的经济性和合理性。若工作压力低,则执行元件的尺寸就大,重量也大,完成给定速度所需的流量也大;若压力过高,则密封要求就高,元件的制造精度也就更高,容积效率也就降低。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件的工作压力可以根据总负载值或主机设备类型选取。见表 4-1-3 和表 4-1-4表 4-1-3 按负载选择执行元件的工作压力负载 FkM551010202030305050工作压力pMpa0.81.01.52.02.53.03.04.04.05.05.07.0表 4-1-4 各类液压设备常用的工作压力设备类型粗加工机床半精加工机床粗加工或重型机床农业机械小型工程机械液压压力机起重运输机械工作压力pMpa0.82.03.05.05.010.010.016.020.032.0(2)确定执行元件的几何参数 初选液压缸的工作压力按类型属机床类,所以选液压缸的工作压力为 2.0Mpa。计算液压缸的尺寸:对于液压缸来说,他的几何参数就是有效工作面积 A 对液河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文55压马达来所说就是排量 V。液压缸有效面积可有下式求得 A= (4-pFcm5)式中,F 为液压缸上的外负载(N) ;为液压缸的机械效率即;cmp 为液压缸的工作压力(Pa) ;A 即为所求液压缸的有效的工作面积() 。2mA=1668.13=8.34pFcm25m102014-102m则液压缸直径 DD=m=3.26mA4-448.34 103.141592-10按标准取:D=32mm。保证工作的完成 D 取 36mm根据快下和快上的速度比值来确定活塞杆的直径:= d=13.64mm222d-DD4555按标准取 d=12mm. 考虑到刀具的进给是完全有液压杆来完成因此应适当的增加液压杆的直径到 22mm则液压缸的有效作用面积为:无杆腔面积=10.171A412D42D2cm2cm有杆腔面积=()=6.372A4122d-D2cm活塞杆的稳定性校核因为活塞杆的总行程为 250mm,而活塞杆的直径为 22mm,=25012=2010,需要进行稳定性校核,由材料力学中的有dl河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文56关公式,根据该液压缸的一端支撑一端交接取末端系数=2,活2塞杆材料用普通碳钢则:材料强度实验值 f=4.9Pa,系数810=15000,柔性系数=85,=3,因为=83.31KrAJ4dkrl=85=120,所以有临界载荷122kF (4-221kkfAFalr6)=N=130821.99 N2628)25. 6450(500021110254109 . 4取安全系数=4 时Kn =130821.994=32705.5N6672.55NkknF所以,满足稳定性条件。这样计算出来的工作面积还必须按液压缸所要求的最低稳定速度来验算,即min A (4-7)minminq式中,为流量阀最小稳定流量。minq若执行元件为液压马达,则其排量的计算式为 V= (4-MnpT2河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文578)式中,T 为液压马达的总负载转矩(Nm) ;为液压马达的机Mn械效率;p 为液压马达的工作压力(Pa) ;V 为所求液压马达的排量(r).3m同样,上式所求的排量也必须满足液压马达最低稳定转速的要求,即minn V (4-9)minminnq式中, 指能输入液压马达的最低稳定流量。minq排量确定后,可从产品样本中选择液压马达的型号。(3)执行元件最大流量的确定 对于液压缸,它所需的最大流量就等于液压缸有效工作面积 A 与液压缸最大移动速度minq的乘积,即max =A (4-10)maxqmax求液压缸的最大流量 =10.17s快下q快下v1A33-4-104510m=36.18s=2.17min36m10L=10.17s慢下q慢上v1A33-4-10810m=6.43s=0.39min36m10L=10.17s快上q快上v1A33-4-105510m =144.43s=2.28min36m10L河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文58对于液压马达,它所需的最大流量应为马达的排量 V 与其最maxq大转数的乘积,即maxn = V (4-11)maxqmaxn(2)绘制液压执行元件的工况图液压执行元件的工况图指的是压力图,流量图和功率图。工作循环中的各个工作阶段的液压缸压力,流量和功率如表表 4-1-5 液压执行元件的工况图工况压力 pMPa流量 q(Lmin)功率 PW快下1.872.1767.63慢下1.870.3912.16快上0.0252.280.95(1)工况图的绘制 按照上面所确定的液压执行元件的工作面积(或排量)和工作循环中各阶段的负载(或负载转矩) ,即可绘制出压力图(图 4-3) ;根据执行元件的工作面积(会排量)以及工作循环中各阶段所要求的运动速度(或转速) ,即可绘制图4-3 示的流量图;根据所绘制的压力图和流量图,即可计算出各阶段所需的功率,绘制如图 4-3 示的功率图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文59图 4-3 机床执行元件工况图(2)工况图的作用 从工况图上可以直观的,方便的找出最大工作压力,最大流量和最大功率,根据这些参数即可选择液压泵及其驱动电动机,同时对系统中所有液压元件的选择也有指导意义,通过分析工况图,有助于设计者选择合理的基本回路,例如:在工况图上可观察到最大流量维持的时间,如这个时间较短则不易于选择一个大流量的定量泵来供油,而可选择变量泵或者变量泵与储能器联合供油的方式。另一方面,利用工况图可以催各阶段的参数进行鉴定,分析其合理性,必要时还可进行调整。例如,若在工况图中看出各阶段所需功率相差较大,为了提高功率的应用合理性,使得功率分配比较均衡,则可在工艺允许的条件下对其进行适当的调整,使系统所需的最大功率有所下降。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文604.24.2 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图液压系统图是整个液压系统设计中最重要的一环,它的好坏从根本上影响了整个液压系统。拟定液压系统原理图所需的知识面较广,要综合应用前面的知识,一般的方法是:先根据具体的动作性能要求选择液压的基本回路,然后将基本回路加上必要的连接措施有机的组合一个完整的液压系统,拟定液压系统图时,应考虑以下几个方面的问题。4.2.14.2.1 所用的液压执行元件的类型所用的液压执行元件的类型有前面所说可知,液压执行元件有提供往复直线运动的液压缸,提供往复摆动的摆动缸和提供连续互转的液压马达。在设计液压系统时,可按设备所要求的运动情况来选择,在选择时还应分析,比较,以求设计的整体效果最佳。例如,系统若需要输出往复摆动运动,要实现这个功能,即可采用摆动缸有可使用齿条式液压缸,也可以使用直线往复式液压缸和滑轮钢丝绳传动机构来实现。因此要根据实际情况进行比较,分析,综合考虑作出选择。又如,在设备的工作行程比较长时,为了提高其传动刚性,常采用液压马达通过丝杆螺母机构来实现往复直线运动。此类实例很多,设计时应灵活应用。在实际设计中,液压执行元件的选用往往还受到使用范围的大小和使用习惯的限制。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文614.2.24.2.2 液压回路的选择液压回路的选择(1)在确定了液压执行元件之后,要根据设备的工作特点和性能要求,首先确定对主机主要性能起决定作用的主要回路。例如机床的液压系统,调速和速度换接的主要回路;压力机液压系统,调压回路是主要回路等。然后考虑其他辅助回路,例如有垂直运动的部件的系统要考虑平衡回路,有多个执行元件的系统要考虑顺序动作,同步和防干扰回路等。同时也要考虑节省能源,减少发热,减少冲击,保证动作精度等问题。选择回路时常有可能的多种方案,这时除反复对比外,应多参考或吸收同类型液压系统中使用的并被实践证明比较好的回路。(2) 液压回路的综合液压回路的综合是把选出来的各种液压回路放在一起,进行归并,整理。再增加一些必要的元件或辅助回路,使之成为完整的液压传动系统,进行这项工作时还必须注意以下几点:尽可能省去不必要的元件,以简化系统机构。最终综合出来的液压系统应保证其工作循环中的每个动作都安全可靠,无相互干扰。尽可能提高系统的效率,防止系统过热。尽可能使系统经济合理,便于维修检测。尽可能采用标准件,减少自行设计的专用件。由此总述拟定液压原理图如图 4-4 所示河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文62图 4-4 液压系统原理图4.34.3 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择所谓液压元件的计算,是要计算该元件在工作中承受的压力和通过的流量,以便确定元件的规格和型号。4.3.14.3.1 液压泵的选择液压泵的选择先根据设计要求和系统工况确定液压泵的类型,然后根据液压泵的最高供油压力和最大供油量来选择液压泵的规格。(1) 确定液压泵的最高工作压力pp河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文63液压泵的最高工作压力就是在系统正常工作时泵所能提供的最高压力,对于定量泵系统来说这个压力是由溢流阀调定的,对于变量泵来说这个压力是与泵的特性曲线上的流量相对应的。液压泵的最高工作压力是选择液压泵型号的重要依据。泵的最高工作压力的确定要分两种情况,其一是,执行机构在运动行程终了,停止时才需最高工作压力的情况;(如液压机和夹紧机构中的液压缸) ;其二是最高工作压力是在执行机构的运动行程中出现的(如机床和提升机等) 。对于第一种情况,泵的最高压力也有就是执行机构所需的最大压力。而对于第二pp1p种情况,除了考虑执行机构的压力外还要考虑油液在管路系统中流动产生的总压力损失,即 (4-12)pp11pp式中为液压泵的出口至执行机构进口之间的总的压力损失,1p它包括沿程压力损失和局部压力损失两部分,要准确的估算必须等管路系统及其安装形式完全确定后才能做到,在此只能进行估算,估算时可参考下述数据;一般节流调速和管路简单的系统取=0.20.5Mpa;有调速阀和管路较复杂的系统取1p=0.51.5Mpa。1p液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为 1.93Mpa,由于该系统比较简单,所以取其压力损失=0.4Mpa,所以液压泵p的工作压力为:=P+=(1.87+0.4)Mpa=2.27 MpapPp (2) 确定液压泵的最大供油量河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文64 液压泵的最大供油量按执行元件的工况图上的最大工作流pq量及回路系统中的泄漏量来却定,即 (4-pqmaxqK13)式中,K 为考虑系统中有泄漏等因素的修正系数,一般K=1.11.3,小流量取大值,大流量取小值;为同时动作maxq的各缸所需流量之和的最大值。两个液压泵同时向系统供油时,若回路中的泄露按 10%计算,则两个泵的总流量应为=1.12.28Lmin=2.42 LminpqmaxqK由于溢流阀最小稳定流量为 3 Lmin,而工进时液压缸所需的流量为 1.5 Lmin。所以,高压泵的输出流量不得少于 4.5 Lmin。选择液压泵的规格根据前面的设计计算过程中计算的和值,即可从产品样pppq本中选择出合适的液压泵的型号和规格。为了使液压泵工作安全可靠,液压泵应有一定的压力储备量,通常泵的额定压力可比高 25%60%。泵的额定流量则宜于相当,不要超过太多,pppq以免造成过大的功率损失。确定液压泵的驱动功率 当系统中使用定量泵时,视具体工况不同,其驱动功率的计算是不同。a 在整个工作循环中,液压泵的功率变化较小时,可按下式河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文65计算液压泵所需驱动功,即 P = (4-14)pppqp式中,为液压泵的最大工作压力(Pa) ;为液压泵的输pppq出流量() ;为液压泵的总效率。sm3p根据以上压力和流量的数值查产品目录,选用 Y-6.3/6.31B型的双联叶片泵,其额定压力为 6.3MPa;容积效率为=0.85,pV总效率=0.75,所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压p力(2.33MPa)和输出流量(当电动机转速为 910r/min)=26.39100.85Lmin 求出 pq310 =W=491.83W (4-15)pppppP q632.27 109.75 10600.75 查电机产品目录,拟选用电机型号为 Y90S-6,功率为750W,额定转速为 910r/minb 当在整个工作循环中,液压泵的功率变化大,且在功率循环图中最高功率所持续的时间很短时,可按上式分别计算出工作循环各阶段的功率,然后用下式计算其所需的iP电动机的平均功率 P= n1iiin1i2ittP(4-16)式中,为一个工作循环中第 i 阶段持续的时间。it河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文66求出了平均功率后,还要验算每一个阶段电动机的超载量是否在允许的范围内,一般电动机允许短期超载量为 25%。如果在允许超载范围内,即可根据平均功率 P 与泵的转速 n 从产品样本中选取电动机。对于限压式变量系统来说,可按上式分别计算快速与慢速两种工况时所需驱动功率,计算后,取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于限压式变量泵在快速与慢速的转换过程中,必须经过泵流量特性曲线最大功率特点(拐点) ,为了使选择的电动机在经过点时不至于停转,需进行验算,即maxP=2 maxPpBBqpnP式中, 为限压式变量泵调定的拐点压力,是压力为时,BpBqBp泵的输出流量;为所选电动机的额定功率;为限压式变量叶nPp片泵的
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。