重庆大学液压课程设计Word格式.docx

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综上比较选择方案二较好。

2工况分析

2.1运动参数分析

首先根据主机要求画出动作循环图（图一）。

注：

从快进到工进，中间加上减速环节使速度变换平稳。

图一

2.2动力参数分析

（1）工作负载

工作负载为已知FL=28000N

（2）摩擦阻力负载

已知采用平导轨，且静摩擦因数

=0.2,动摩擦因数ud=0.1则：

静摩擦阻力

=0.2×

8000×

9.8N=15680N

动摩擦阻力

=0.1×

9.8N=7840N

（3）惯性负载动力滑台起动加速，反向起动加速和快退减速制动的加速度的绝对值相等，既△v=0.1m/s，△t=0.1s，故惯性阻力为：

=G△v/g△t=（8000×

0.1）/（9.8×

0.1）=816N

（4）由于动力滑台为卧式放置，所以不考虑重力负载。

（5）关于液压缸内部密封装置摩擦阻力Fm的影响，计入液压缸的机械效率中。

（6）背压负载初算时暂不考虑

2.3液压缸各阶段工作负载计算：

（1）启动时F1=

/η=15680/0.92=17043N

（2）加速时F2=（

+

）/0.92=（7840+816）/0.92=9409N

（3）快进时F3=

/η=7840/0.92N=8522N

（4）工进时F4=（

）/η=（28000+7840）/0.92N=38956N

（5）快退时F5=

/η=7840/0.92N=8522N

表1液压缸在各个工作阶段的负载值其中

=0.92

工况

负载组成

负载值（N）

推力

（N）

夹紧

—

35000

快

进

起动

15680

17043

加速

8656

9409

快进

7840

8522

工

工进

35840

38956

快退

2.4负载图和速度图的绘制

速度图、负载图按上面的数值绘制，如图所示。

图二

3拟定液压系统图

3.1确定执行元件类型：

3.1.1工作缸：

根据组合机床特点和要求

，所以选用无杆腔面积等于两倍的有杆腔面积的差动液压缸，近似区d=0.7D。

3.1.2夹紧缸：

由于结构上的原因和为了有较大的有效工作面积，也采用单杆双作用活塞液压缸。

3.2换向方式确定

为了便于工作台在任意位置停止，使调整方便，所以采用三位换向阀；

为了便于组成差动连接，应采用三位五通电液换向阀。

阀的中位机能的选择对保证系统工作性能有很大作用，为了满足本专机工作位置的调整方便性和采用液压夹紧的具体情况，决定采用“O”型中位机能。

3.3调速方式的选择

在组合机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。

根据洗削类专机工作时对低速性能和速度负载特性都有一定的要求，因此决定采用调速阀进行调整。

为了便于实现压力控制，采用进油节流调速，同时为了满足低速进给时平稳性，以及避免出现前冲现象，在回路上设有背压阀，初取为0.5Mpa。

3.4快进转工进

为了保证转换平稳、可靠、精度高，采用行程阀控制快进、减速转工进的控制。

3.5终点转换控制方式的选择

采用行程开关和加死挡块控制，在需要的地方加上了压力继电器，便于通过压力继电器控制时间继电器控制时间实现电气控制。

3.6快速运动的实现和供油部分的设计

因为快进、快退和工进的速度相差比较大，为了减少功率损耗，采用变量泵。

3.7夹紧回路的确定

为了防止夹紧系统的主压力下降，在夹紧系统串接蓄能器。

夹紧缸由于需要在夹紧后一直保持夹紧，且需要给进给工作缸足够大的压力，所以采用“O”型中位机能的三位四通换向阀门。

3.8具体的回路设计、电控设计

（本次通过FluidSIM仿真设计）由于仿真的时候没有限压变量泵的符号，所以在绘制原理图的时候改动，在仿真的过程中，主要是进行了运动的模拟。

3.8.1液压系统原理图

具体的工作路线如下：

（1）工件夹紧路线

按下启动按钮后，6DT得电，具体的回路是：

进油路：

限压式变量泵→单向阀→三位四通换向阀右位（6DT得电）→夹紧缸（16）

回油路：

夹紧缸（16）→三位四通换向阀右位（6DT得电）→油箱

在进油路中还串入了蓄能器（15），主要是为了防止由于泵的油压脉动造成有出现夹紧缸松动。

还串入了压力继电器（17），主要是用于当夹紧后发出信号转为进给缸的工作。

当压力继电器（17）发出电信号，控制三位五通换向阀工作至左位，则进入了进给缸工作的阶段。

（2）进给缸的快进

由于顺序阀的设定压力值为4.5Mpa，所以只有当进给缸（12）进行工进的时候才打开，所以在快进的时候回路如下：

进油路：

限压式变量泵→单向阀→三位五通换向阀左位（1DT得电）→二位二通换向阀（10）→进给缸（12）

回油路：

进给缸（12）→三位五通换向阀左位（1DT得电）→单向阀（6）→二位二通换向阀下位（10）→进给缸（12）

此时为差动连接，大流量，低压力。

（3）进给缸的减速

为了减缓快进转工进速度变化比较大，所以加入了减速过程，减速的位置由行程开关控制。

具体回路如下：

限压式变量泵→单向阀→三位五通换向阀左位（1DT得电）→调速阀（8）→二位二通换向阀右位（11）→进给缸（12）

进给缸（12）→三位五通换向阀左位（1DT得电）→单向阀（6）→调速阀（8）→二位二通换向阀（11）→进给缸（12）

（4）进给缸的工进

当触碰到工进的行程开关后，开始工进，此时顺序阀（4）打开，具体的回路如下：

限压式变量泵→单向阀→三位五通换向阀左位（1DT得电）→调速阀（8）→调速阀（13）→进给缸（12）

进给缸（12）→三位五通换向阀左位（1DT得电）→背压阀（5）→顺序阀（4）→油箱

（5）进给缸的停留

采用死挡块结合压力继电器控制通电延时继电器的延时时间，从而控制停留的时间，具体回路与（4）相同。

（6）进给缸的快退

当停留时间到，1DT失电，2DT得电，三位五通换向阀（7）工作在右位（2DT得电），具体的回路如下：

限压式变量泵→单向阀→三位五通换向阀右位（2DT得电）→进给缸（12）

进给缸（12）→二位二通换向阀（10）下位→三位五通换向阀右位（2DT得电）→油箱

（7）夹紧缸的松开

当进给缸回到原位后，有压力继电器（14）发出信号，控制三位五通换向阀工作在中位，三位四通换向阀（18）工作在左位，具体的油路如下：

限压式变量泵→单向阀→三位四通换向阀左位（5DT得电）→夹紧缸（16）

夹紧缸→三位四通换向阀左位（5DT得电）→油箱

（8）液压泵卸荷

采用手动卸荷的方式。

回路为：

限压式变量泵→单向阀→二位二通手动换向阀（19）→油箱

3.8.2电气控制原理图

启动按钮（在电气控制原理图的14区），按下后整个过程能实现自动运行

3.8.3动作循环表：

表2液压系统动作循环图

序号

动作顺序

发令元件

1DT

2DT

3DT

4DT

5DT

6DT

1

夹紧缸夹紧

启动按钮开关

┼

2

工作台快进

压力继电器17

3

工作台减速

行程开关

4

工作台工进

5

工作台停留

死挡块+压力继电器9

6

工作台快退

时间继电器

7

夹紧缸松开

压力继电器14

8

液压泵卸荷

手动使两位两通换向阀换向卸荷

3.9FluidSIM仿真运动结果截图

备注：

由于仿真软件最大负载只能设置为20000N，而本次的负载大于20000N，所以只用仿真软件进行了运动上的仿真，没有进行具体的数据上的分析

整体设计

按下开关按钮开始夹紧

夹紧完毕后由压力继电器控制三位五通换向阀门切换至左位，使工作台快进

快进至设定的减速位置后（通过行程开关控制），开始减速运行，为后面工进时切换速度平稳做准备。

当进给缸触碰到行程开关设定的工进位置时，工作台工进

工进完毕后，采用死挡块停留一段时间，时间由压力继电器转通电延时继电器控制

停留时间到后，三位五通换向阀工作至右位，工作台快退

当进给缸回到原位后，有压力继电器控制三位四通换向阀工作在左位，夹紧缸松开

最后手动卸荷

4液压系统的计算和选择液压元件

4.1液压缸主要尺寸的确定

4.1.1工作压力P的确定：

工作压力P由题目确定液压缸工作压力为4.5MPa。

4.1.2计算液压缸内径D和活塞杆直径d：

由表1知最大负载F=35840N，按参考文献[1]表2-2可取液压缸回油腔背压力P2=0.5MPa，ηcm为0.92，考虑到快进快退速度相等，取d/D为0.7.

根据公式，求得D为：

D=｛4Fw/πP1ηcm［1-P2（1-d2/D2）/P1］2｝½

=｛4×

35840/［3.14×

4.5×

106×

0.92（1-0.5×

106（1-0.72）/4.5×

106）］｝½

=0.106m

根据参考文献[1]表2-4将液压缸的内径圆整为标准系列直径D=125mm,活塞杆直径d=125×

0.7=87.5mm，查表2-5，得d=90mm，缸的D和d分别取125mm和90mm。

按工作要求夹紧力由一个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，现取为4Mpa，回油背压为零，根据公式可得：

=｛4×

35000/［3.14×

4×

0.92｝½

=0.11m

根据参考文献[1]表2-4将液压缸的内径圆整为标准系列直径D=125mm,活塞杆直径d=125×

0.7=87.5mm，查表2-5，得d=90mm，夹紧缸的D和d分别取125mm和90mm。

按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度：

A≥Qmin/Vmin=50（mL/min）/6=8.4（cm2）

式中Qmin查表得GE系列调速阀QF3-E10B的最小稳定流量为50ml/min，本题中液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸无杆腔实际面积，即

A=π（D2-d2）/4=3.14×

（12.52-92）/4=59.07cm2

见上述不等式满足，液压缸能打到所需低速。

4.1.3计算在各工作阶段液压缸所需的流量

快进阶段：

Q快进=πd2V快进/4=1000π×

（0.09）2×

6/4=38.2L/min

工进阶段：

Q工进=πD2V工进/4=1000π×

（0.125）2×

0.6/4=7.36L/min

快退阶段：

Q快退=π（D2-d2）V快退/4=1000π×

（0.1252-0.092）×

6/4=35.5L/min

夹紧阶段：

Q夹紧=πD2V夹紧/4=1000π×

1/4=12.3L/min

表3液压缸各阶段的流量、压力、功率

回油腔压力

进油腔压力

输入流量

输入功率

F/N

P2/Mpa

P1/Mpa

q/L/min

P/KW

3500

12.3

0.82

2.68

9408

1.48

恒速

1.34

38.2

0.85

减速

0.5

4.5

7.36

0.61

2.89

1.59

1.44

35.5

松开

4.2确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格