卧式钻镗组合机床动力头Word格式文档下载.docx
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根据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中的负载,见下表。
工况
计算公式
液压缸负载F/N
液压缸推力
启动
2000
2222
加速
1510
1678
快速
1000
1111
工进
13000
14444
快退
②负载图、速度图。
快进速度与快退速度相等,即==0.1m/s。
行程分别为=0.4m,=0.5m;
工进速度=m/s,行程=0.1m。
负载图和速度图如下。
(2)初选液压缸的结构尺寸。
①初选液压缸的工作压力。
查表初选=3MPa。
②计算液压缸的结构尺寸。
因要求,故选用单杆式液压缸,使(d=0.707D),且快进时液压缸差动连接。
因为是钻(镗)孔加工,为防止钻(镗)通孔时工作部件突然前冲,回油路中应有背压。
查表暂取背压为。
快进时,液压缸是差动连接,由于管路中有压力损失,所以这时液压缸有杆腔内的压力必大于无杆腔中的压力。
若估取这部分损失为=0.5MPa,则
快退时,油液从液压缸无杆腔流出,是有阻力的,故也有背压。
此时背压也按0.5MPa估取。
由公式可求出面积53.5()
所以=8.25cm
按标准取D=85mm。
液压缸活塞杆直径d为
mm
按标准取d=60mm。
由此求得液压缸实际有效工作面积为
无杆腔面积:
有杆腔面积:
查得调速阀Q-10~Q-100的最小稳定流量为。
由公式验算液压缸的有效工作面积,即
有效工作面积均能满足工作部件的最低速度要求。
(3)液压缸工况图。
液压缸工作循环中各动作阶段的压力、流量和功率的实际使用值,见下表。
负载F/N
液压缸
回油压力/MPa
输入流量q/(L/min)
进油腔压力/MPa
输入功率P/kW
快进
—
0.788
=+=+0.5
1.100
恒速
16.92
0.899
0.254
0.6
0.102~1.701
2.849
0.005~0.081
0.780
0.5
1.584
17.1
1.385
0.395
根据上表可绘制液压缸的工况图,如下图所示。
2)拟定液压回路
(1)选择液压回路。
①调速回路及油源形式。
由工况图可知,该机床液压系统功率小,速度较低;
钻镗加工为连续切削,切削力变化小。
故采用节流调速回路。
为增加运动的平稳性,为防止当工件钻通时工作部件突然前冲,采用调速阀的出口节流调速回路。
由工况图还可以看出,该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。
其最大流量与最小流量之比为=17.1/(0.102~1.701)=10.05~167.65,而相应的时间之比为=(20~333)/9=2.22~37。
此比值很大,为了节约资源,采用双定量泵供油。
②快速回路及速度换接回路。
因系统要求快进,快退的速度相等,故快进时采用液压缸差动连接的方式,以保证快进、快退时的速度基本相等。
由于快进、工进之间的速度相差较大,为减小速度换接时的液压冲击,采用行程阀控制的换接回路。
③换向回路。
由工况图可看出,回路中流量较小,系统的工作压力也不高,故采用电磁换向阀的换向回路。
④压力控制回路。
在双定量泵供油的油源形式确定后,卸荷和调压问题都已基本解决,即工进时,低压泵卸荷,高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。
当换向阀处于中位时,高压泵虽未卸荷,但功率损失不大,故不再采用卸荷回路,以便油路结构更加简单。
⑤行程终点的控制方式。
在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。
上述选择的液压回路,如下图所示。
双泵油源
调速及速度换接回路
换向回路
(2)组成液压系统图。
液压系统图、动作循环图及电磁铁动作循环表
3)计算和选择液压元件
(1)确定液压泵的规格和电机功率。
①液压泵工作压力的计算。
a.确定小流量泵的工作压力。
小流量泵在快进、快退和工进时都向系统供油。
最大工作压力为=2.849MPa。
在出口节流调速中,因进油路比较简单,故进油路压力损失取=0.5MPa,则小流量泵的最高工作压力为
=+=2.849+0.5=3.349MPa
b.确定大流量泵的工作压力。
大流量泵只有在快进、快退中供油。
由工况图可知,最大工作压力为=1.385MPa。
若取此时进油路上的压力损失为=0.5MPa,则大流量泵的最高工作压力为
=+=1.385+0.5=1.885MPa
②液压泵流量计算。
由工况图知,液压缸所需最大流量为17.1L/min,若取泄漏折算系数K=1.2,则两个泵的总流量为
=17.1×
1.2=20.52(L/min)
因工进时的最大流量为1.701L/min,考虑到溢流阀的最小稳定流量(3L/min),故小流量泵的流量最少应为4.701L/min。
③液压泵规格的确定。
按式=×
[1+(25~60)%]=3.349×
[1+(25~60)%]=4.186~5.358MPa及=20.52(L/min)查设计手册,选取型双联叶片泵,额定压力为6.3MPa。
④电机功率的确定。
由工况图得知,液压缸最大功率=0.395kW,出现在压力为1.385MPa、流量为17.1L/min的快退阶段,这时泵站输出压力为1.885MPa,流量为22L/min。
若取泵的总效率为=0.75,则电机所需功率为
P===0.92kW
查手册选用功率为1.1kW、同步转速为1000r/min的电动机。
(2)液压阀的选择。
根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量,选出各阀的规格见下表。
序号
液压元件名称
通过的最大实际流量/(L/min)
型号
规格
接口尺寸
数量
1
双联叶片泵
10/12L/min
6.3MPa
2
溢流阀
10
Y-25B
25L/min
3
顺序阀
12
XY-25B
4
单向阀
I-25B
5
三位四通电磁换向阀
44
34D-63B
63L/min
6
调速阀
3.4
Q-25B
7、10
22
8
二位三通机动换向阀
23C-25B
9
压力继电器
DP1-63B
调压范围1~6.3MPa
11
二位二通电磁换向阀
22D-25B
滤油器
XU-40×
100
40L/min
13
压力表开关
K-6B
选择液压元件时,在满足要求的条件下,应尽量选择使各元件的接口尺寸相一致,以便管道的选择和安装方便。
(3)确定管道尺寸
①压油管道
由式(5-12)有
d=2
按已选定的标准元件的接口尺寸取d=12mm
②吸油管道
d=2
取d=25mm
③回油管道
3种管道皆为无缝钢管。
(4)确定邮箱容量
按推荐公式V=(5~7),取V=6×
22=132L
4)液压系统主要性能的估算
下面主要对液压缸的速度、系统效率和温升进行估算。
(1)液压缸的速度
在液压系统各个组成元件确定之后,液压缸在实际快进、工进和快退时的输入、排出流量和移动速度,已与题目原来所要求的数值不尽相同,故需要重新估算。
估算结果如表。
输入流量/(L/min)
排出流量/(L/min)
移动速度/(m/min)
快进(差动)
=44.234-22
=22.234
=
=7.8
=0.102~1.701
=0.051~0.855
=0.018~0.3
==22
=43.77
=7.72
(2)系统的效率
①回路中的压力损失
管道直径按选定元件的接口尺寸确定,即d=12mm,回路中进、回油管道长度暂取l=12m估算。
油液的运动粘度取v=75。
系统中有关元件的额定压力损失如表
1.5
a.快进时的回路压力损失
快进时进油管中的流态为层流,即
Re=vd/v=4,故进油管的沿程压力损失为
进油管的局部压力损失估取为
进油路上,油液只经过1个三位四通电磁换向阀5,参照表8.11,该阀上的局部压力损失为
由此得快进时油路上的压力损失为
同理,可以判断出回油管道中也是层流。
此时,回油经过阀11和阀8,回油量为=22.234L/min。
两阀局部压力损失为
由此可得快进时回油路上的压力损失为
将回油路上的压力损失折算到进油路上,得出差动快速时进油路上的压力损失为
这个数值的精确值是阀3的调整压力的下限参考之一。
b.工进时的回路压力损失
同理,计算工进时的进油路上的最大压力损失为
回油路上的最大压力损失(取调速两端最小压差为5)为
整个回路的压力损失为
c.快退时的回路压力损失
快退时整个回路压力损失为
②液压泵的工作压力。
小流量泵在工进时的工作压力可按式(8-14)求出,但此时液压缸的工作压力需要从新计算,即
=28.59×
10(Pa)
此值是溢流阀调整压力的主要参考数据。
③顺序阀的调整压力
顺序阀在快进、快退时关闭,工件时打开,其调整压力必须保证关得住,开得及时。
由表8.8知,液压缸在快进、快退时的负载相同,但回路中的压力损失不同,快退时为(快进时为)。
故快退时大流量泵的压力出现最高值,即
=18.25×
故阀3的调整压力应为:
28.59×
10Pa>
>
18.25×
10Pa
(3)液压回路和液压系统的效率
液压缸的工作压力为
=28.12×
级阀3使大流量泵卸荷时的压力损失为
=0.69×
则回路效率为
=0.0097~0.1626