大型鉆床動(dòng)力頭的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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.設(shè)計(jì)的大型鉆床動(dòng)力頭液壓的液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)要求完成:技術(shù)參數(shù)：動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán)為：快進(jìn)工進(jìn)快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求為：切削力Ft=4320N；移動(dòng)部件總重力G=2500N；快進(jìn)行程L1=110mm；工進(jìn)行程L2=180mm；快進(jìn)速度為V1=3.0m/min；工進(jìn)速度為V2=0.07m/min；快退速度為V3=6m/min；加速時(shí)間和減速時(shí)間均為0.2s；靜摩擦因素fs=0.2；動(dòng)摩擦因素fd=0.15。該動(dòng)力滑臺(tái)可在任意位置停止。 一、行工況分析，確定液壓缸推力1、工況分析及液壓缸的推力：（1）、工況分析切削推力： F切=25000N靜摩擦力： Fj= fjG=0.29800=1960N動(dòng)摩擦力： Fd= fdG=0.19800=980N啟動(dòng)慣性力： Fg=(9800/9.81)（6/（0.260）=499N（2）、液壓缸的推力啟動(dòng)推力： F啟= Fj/= 1960/0.9=2180N加速推力： F加=（Fd+Fg）/=（980+499）/0.9=1640N快進(jìn)推力： F快= Fd/=980/0.9=1090N工進(jìn)推力： F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N反向啟動(dòng)過(guò)程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反。工況運(yùn)行圖如下： 圖4-18：大型鉆床動(dòng)力頭液壓液壓缸工況圖二、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缸流量2、選取工作壓力及背壓力F工=28900N 在20000-30000N之間,P1=3-4MPa 選取,P1=3.4MPa，為防止加工結(jié)束動(dòng)力頭突然前沖, 設(shè)回油路有背壓閥，取背壓P2=0.8MPa。3、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸取液壓缸無(wú)桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程：圖4-19：大型鉆床動(dòng)力頭液壓液壓缸力的平衡圖F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1） 快進(jìn)速度V快=6m/min，工進(jìn)速度V工進(jìn)=0.05m/min,相差很大,應(yīng)進(jìn)行差動(dòng)換接,取k= A2/ A1=0.5,則： 取液壓缸筒標(biāo)準(zhǔn)值：D=110 d=0.7D=0.7110=77 取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)值： d=80 4、認(rèn)證液壓缸筒壁厚中低壓液壓系統(tǒng),由其切削加工性能確定液壓缸筒壁厚，按薄壁圓筒計(jì)算壁厚： 額定工作壓力： Pn=3.4MPa16MPa 試驗(yàn)壓力為： Py=1.5Pn=1.53.4=5.1MPa許用應(yīng)力取： （ 取安全系數(shù)n=5） 5、定液壓缸筒的長(zhǎng)度活塞桿工作行程：450活塞桿伸出長(zhǎng)度不少于1100 取活塞桿長(zhǎng)2000 取液壓缸筒長(zhǎng)：L=1600 6、求最少活塞桿直徑取 19比80少4.21倍,穩(wěn)定性足夠安全可靠。7、校核活塞桿的穩(wěn)定性（1）、求活塞桿的臨界半徑 （2）、求活塞桿的臨界負(fù)載 選用45#鋼，取其柔性系數(shù)液壓缸的安裝方式采用一端固定,一端自由,其末端系數(shù)活塞桿細(xì)長(zhǎng)比： ?。?45#鋼的彈性模量：取活塞桿橫截面慣性矩：活塞桿伸出長(zhǎng)度：L=2000該液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性能好,可靠性高。（3）、求活塞桿臨界負(fù)載的安全系數(shù)其安全系數(shù)：nk=19900028900=6.9 8、液壓缸各截面積9、初定液壓缸流量快進(jìn)：= = =工進(jìn)=： 10、液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表工況負(fù) 載（N）液壓缸計(jì)算公式油壓力P1105回油壓力P2105輸入流量Q(L/min)入功率P(kw)快進(jìn)差動(dòng)啟動(dòng)21804.33 0P1=(Fi+pA2)/A3加速恒速16401090 7.70 6.62p =530.20.33Q=(A1-A2)v快P=p1Q工進(jìn)2890034.2 80.48-0.950.29-0.54P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退啟動(dòng)加速恒速21804.88 0P1=(Fi+p2A1)/A2164014.28 5Q=A2v快109013.06 26.8 0.58P=p2Q三、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量1、定位夾緊力設(shè)計(jì)計(jì)算K1安全系數(shù)K2加工系數(shù)K3刀具鈍化系數(shù)K4斷位切削系數(shù)根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，夾緊支撐系數(shù)f1=0.2，f2=0.7根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，推薦夾緊工作壓力P夾20105Pa 取兩個(gè)液壓缸筒直徑標(biāo)準(zhǔn)值：D=110設(shè)定活塞桿承受拉力，取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑： d=55Q夾=四、設(shè)計(jì)大型鉆床動(dòng)力頭液壓的液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)圖電磁鐵動(dòng)作表動(dòng)作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊 快進(jìn) 工進(jìn)快退 工件松夾 五、液壓元件設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算（1）、高壓小流量泵工作壓力計(jì)算高壓小流量泵工作循環(huán)過(guò)程中，最大工作壓力，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，設(shè)定工進(jìn)最大壓力損失為，則（2）、低壓大流量泵工作壓力計(jì)算低壓大流量泵的快速進(jìn)退工作表得知快退工作壓力為，高于快進(jìn)工作壓力,取為快速進(jìn)給工作壓力, 設(shè)定快進(jìn)最大壓力損失為，則：（3）、液壓泵的流量及規(guī)格由工況表得知快速進(jìn)給流量為工進(jìn)最大流量，溢流閥最少穩(wěn)定流量為，即高壓小流量泵的流量最少要，選YB-D32-50/4-10,額定壓力，轉(zhuǎn)速,選YB-C36/5.（4）、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率從液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表得知，液壓缸最大輸出功率為：快速進(jìn)退最大工作壓力：，取電機(jī)效率：，則電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為選型交流異步電動(dòng)機(jī)。2、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動(dòng)速度工步輸入流量L/min輸出流量L/min移動(dòng)速度 m/min快進(jìn)=工進(jìn)快退3、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件序號(hào)元件名稱(chēng) 實(shí)際通流量元件規(guī)格 數(shù)量 備註01 雙聯(lián)葉片泵36/5 L/min YB-D36/5 102 濾油器41 L/min WU-63F 103 油箱246 L/min（容積） 1 自制（300L/min）04 外控順序閥 36 L/min X4F-B20D-Y1 105 單向閥 36L/min DF-B20H2 106 先導(dǎo)式溢流閥5L/min YF-B6B 107 電液換向閥87L/min 34EYOB25H-T 108 單向程行調(diào)速閥1L/min 1QCA3-D16 109 壓力繼電 DP-63型 210 液壓缸（主缸） 1 11 電磁換向閥 87L/min 23E1B25C 112 P型背壓閥1L/min P-D6B 113 電磁閥 77.4L/min 22E1B25C 114 減壓閥19L/min JF3-C10B 115 單向閥 19L/min DF-B10H2 116 電磁換向閥19L/min 24EB10H-ZZ 117 單向順序閥19L/min XD2F-B10E-Y1 118 夾緊液壓缸119 定位液壓缸 120 壓力表開(kāi)關(guān)YK2-6 1 （圖上未標(biāo)）3、油管尺寸按標(biāo)準(zhǔn)化元件計(jì)算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下：= 取液壓油管內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值 d=20 （外徑 d=25）4、油箱容積V=六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證1、液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、進(jìn)油路壓力損失經(jīng)計(jì)算油管內(nèi)徑d=20，液壓裝置未安裝前，設(shè)置進(jìn)、回油管長(zhǎng)度L=2.5m,選取L-AN32號(hào)機(jī)油400C的運(yùn)動(dòng)粘度1）、進(jìn)油路流態(tài)判別為層流2）、進(jìn)油路沿程阻力損失3）、進(jìn)油路局部阻力損失4）、進(jìn)油路液壓閥阻力損失5）、進(jìn)油路總阻力損失B、回油路壓力損失1）、回油路流態(tài)判別為層流2）、回油路沿程阻力損失3）、回油路局部阻力損失4）、回油路液壓閥阻力損失5）、回油路總阻力損失C、系統(tǒng)快進(jìn)總壓力損失D、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力系統(tǒng)快進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。（2）、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵壓力損失工進(jìn)流量，其沿程、局部壓力損失可略去不計(jì)，只有調(diào)速閥、背壓閥的壓力損失納入計(jì)算如下：B、系統(tǒng)工進(jìn)高壓小流量液壓泵工作壓力系統(tǒng)工進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。（3）、校核系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率選型交流異步電動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定。2、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)效率1）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退時(shí)間由設(shè)計(jì)依據(jù)，主液壓缸快進(jìn)行程40cm,工進(jìn)行程5cm，則快進(jìn)時(shí)間：工進(jìn)時(shí)間：快退時(shí)間：2）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退所占的時(shí)間效率快進(jìn)時(shí)間效率： 工進(jìn)時(shí)間效率：快退時(shí)間效率： 快進(jìn)快退占進(jìn)給決時(shí)間的16.36%，系統(tǒng)熱能穩(wěn)定性校核主要校核工進(jìn)時(shí)區(qū)。3）、系統(tǒng)工進(jìn)效率系統(tǒng)輸出功率：系統(tǒng)輸入功率：系統(tǒng)工進(jìn)效率：（2）、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核工進(jìn)時(shí)間30.00s，占總進(jìn)給時(shí)間35.87s的83.64%，是系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核區(qū)域。液壓缸工進(jìn)負(fù)載：F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N最大進(jìn)給速度：系統(tǒng)輸出功率：系統(tǒng)輸入功率：系統(tǒng)能耗功率：系統(tǒng)工質(zhì)升高的溫度：經(jīng)校核，該液壓系統(tǒng)在夏季具有良好的工作穩(wěn)定性，符合可靠性設(shè)計(jì)。.