机电一体化测试试题

卧式钻镗组合机床动力滑台液压系统设计例题0.9，快速起动时间不大于0.2s.=h卧式钻镗组合机床动力滑台液压系统设计例题设计的卧式钻镗组合机床的液压动力滑台液压系统要求完成:快进→工进→快退→停止；切削推力25000N，快进行程400mm,工进行程50mm，V快=6m/min、V工进=0.05-0.10m/min,运动部件重G=9800N,。静摩擦系数：fj=0.2，动摩擦系数：fd=0.1，液压缸机械效率：一、行工况分析，确定液压缸推力1、工况分析及液压缸的推力：（1）、工况分析切削推力：F切=22000N静摩擦力：Fj=fjG=0.2×24000=4800N动摩擦力：Fd=fdG=0.1×24000=2400N启动惯性力：Fg=ma=(24000/9.81)×（49/（0.2×60））=980N（2）、液压缸的推力启动推力：F启=Fj/η=980/0.9=1088N加速推力：F加=（Fd+Fg）/η=（2400+980）/0.9=3755N快进推力：F快=Fd/η=2400/0.9=2667N工进推力：F工=（F切+Fd）/η=（22000+2400）/0.9=27200N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。工况运行图如下：二、确定滑台液压缸结构参数1、选取工作压力及背压力F工==27200N在20000-30000N之间,P1=3-4MPa选取,P1=3.4MPa，为防止加工结束动力头突然前冲,设回油路有背压阀，取背压P2=0.8MPa。2、确定液压缸结构尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：F=P1A1-P2A2=A1（P1-P2A2/A1）快进速度V快=4.9m/min，工进速度V工进=0.02-012m/min,相差很大,应进行差动换接,取k=A2/A1=0.5,则：D=272004F工40.11m6=100.8)0.5(3.4(p1-kp2)取液压缸筒标准值：D=110d=0.7D=0.7×110=77取活塞杆标准值：d=803、认证液压缸筒壁厚中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚：额定工作压力：Pn=3.4MPa16MPa试验压力为：Py=1.5Pn=1.5×3.4=5.1MPa许用应力取：b/n取安全系数n=5）s=]s[11000N/mm2（=]s[3-10´110´106´5.12.3=0.0023m=³d104´11000´2s2pyD4、定液压缸筒的长度活塞杆工作行程：380活塞杆伸出长度不少于1100取活塞杆长2000取液压缸筒长：L=1600108N/m2=]s[6、求最少活塞杆直径取=d4F=sp27200´4198=0.018m=10´p18比80少4.45倍,稳定性足够安全可靠。5、校核活塞杆的稳定性（1）、求活塞杆的临界半径rkrk=JA=d4pd244p20=80=d=2（2）、求活塞杆的临界负载Fk100=2000/20=L/rk85=1j选用45钢，取其柔性系数42.5=4=12j100=1/4活塞杆细长比：rk=2j液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数102.060.0242111199000N取：2EJ222FkL21011N/m2´2.06=45钢的弹性模量：取Ed4活塞杆伸出长度：L=2000p=活塞杆横截面惯性矩：J该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。（3）、求活塞杆临界负载的安全系数其安全系数：nk=19900027200=7.36、液压缸各截面积95.0cm2112/4)/4)D2＝((A150.3cm282/4)/4)d2＝((A344.7cm282)(112/4)d2)＝(/4)(D2(A27、初定液压缸流量快进：26.8L/min0.45vA2=6057.0L/minQ20.95vA1=60Q130.2L/min26.8Q2=57.0Q1Qp0.95)L/min：(0.489.50.10)v2A1=(0.05工进Q工第3/11页三、计算系统各参数，列出电磁铁动作顺序表1、定位夹紧力设计计算f2）+F夹＝KF工（/f12.4=k1k2k3k4=KK1—安全系数K2—加工系数K3—刀具钝化系数1.2=2K2-1.5=K11.3-1.2=K31.2=K4K4—断位切削系数根据实用经验，夹紧支撑系数f1=0.2，f2=0.777100N=27200/0.9´2.4=f2）+F夹＝KF工（/f15根据实用经验，推荐夹紧工作压力P夹＝20×10PaD=4F夹=pp77100´40.22m5=10´20´p取两个液压缸筒直径标准值：D=11019L/min=2´0.95´设定活塞杆承受拉力，取活塞杆标准直径：d=55Q夹=v夹A＝10电磁铁动作表四、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台的液压系统图4五、液压元件设计计算与选择1、液压泵工作压力、流量、驱动功率计算（1）、高压小流量泵工作压力p1计算105Pa，则´10=pD105Pa，采用调速阀进口节流调速，设定工进最大压力损失为´高压小流量泵工作循环过程中，最大工作压力34.24.42MPa=105´10+105´2×34=p1（2）、低压大流量泵工作压力p2计算105Pa，则：´5=pD105Pa为快速进给工作压力,设定快进最大压力损失为´105Pa,取13.06´105Pa，高于快进工作压力6.62´低压大流量泵的快速进退工作表得知快退工作压力为13.06105Pa´18.06=105´5)+p＝(13.06D+p=p25卧式钻镗组合机床动力滑台液压系统设计例题0.9，快速起动时间不大于0.2s.=h设计的卧式钻镗组合机床的液压动力滑台液压系统要求完成:快进→工进→快退→停止；切削推力25000N，快进行程400mm,工进行程50mm，V快=6m/min、V工进=0.05-0.10m/min,运动部件重G=9800N,。静摩擦系数：fj=0.2，动摩擦系数：fd=0.1，液压缸机械效率：一、行工况分析，确定液压缸推力1、工况分析及液压缸的推力：（1）、工况分析切削推力：F切=25000N静摩擦力：Fj=fjG=0.2×9800=1960N动摩擦力：Fd=fdG=0.1×9800=980N启动惯性力：Fg=ma=(9800/9.81)×（6/（0.2×60））=499N（2）、液压缸的推力启动推力：F启=Fj/η=1960/0.9=2180N加速推力：F加=（Fd+Fg）/η=（980+499）/0.9=1640N快进推力：F快=Fd/η=980/0.9=1090N工进推力：F工=（F切+Fd）/η=（25000+980）/0.9=28900N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。工况运行图如下：图4-18：卧式钻镗组合机床液压缸工况图二、确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量2、选取工作压力及背压力F工==28900N在20000-30000N之间,P1=3-4MPa选取,P1=3.4MPa，为防止加工结束动力头突然前冲,设回油路有背压阀，取背压P2=0.8MPa。3、确定液压缸结构尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：1第1/11页图4-19：卧式钻镗组合机床液压缸力的平衡图F=P1A1-P2A2=A1（P1-P2A2/A1）快进速度V快=6m/min，工进速度V工进=0.05m/min,相差很大,应进行差动换接,取k=A2/A1=0.5,则：=D28900´4F工40.11m6==10´0.8)´0.5-(3.4p(p1-kp2)p取液压缸筒标准值：D=110d=0.7D=0.7×110=77取活塞杆标准值：d=804、认证液压缸筒壁厚中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚：额定工作压力：Pn=3.4MPa16MPa试验压力为：Py=1.5Pn=1.5×3.4=5.1MPa许用应力取：b/n取安全系数n=5）s=]s[11000N/mm2（=]s[3-10´110´106´5.12.3=0.0023m=³d104´11000´2s2pyD5、定液压缸筒的长度活塞杆工作行程：450活塞杆伸出长度不少于1100取活塞杆长2000取液压缸筒长：L=1600108N/m2=]s[6、求最少活塞杆直径取=d4F=sp28900´4198=0.019m=10´p19比80少4.21倍,稳定性足够安全可靠。7、校核活塞杆的稳定性（1）、求活塞杆的临界半径rkrk=JA=d4pd244p20=80=d=2第2/11页（2）、求活塞杆的临界负载Fk100=2000/20=L/rk#85=1j选用45钢，取其柔性系数42.5=4=12j100=1/4活塞杆细长比：rk=2j液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数´10´2.06´p´0.024211´p1199000N取：==2EJp2j22=FkL21011N/m2´2.06=45钢的弹性模量：取Ed4活塞杆伸出长度：L=2000p=活塞杆横截面惯性矩：J该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。（3）、求活塞杆临界负载的安全系数其安全系数：nk=199000÷28900=6.98、液压缸各截面积95.0cm2=112´/4)p/4)D2＝(p(=A1#50.3cm2=82´/4)p/4)d2＝(p(=A344.7cm2=82)-(112´/4)pd2)＝(-/4)(D2p(=A29、初定液压缸流量快进：26.8L/min=0.45´vA2=60=57.0L/minQ2=0.95´vA1=60=Q130.2L/min=26.8-Q2=57.0-Q1=Qp0.95)L/min：-(0.48=9.5´0.10)-v2A1=(0.05=工进Q工3第3/11页三、确定定位夹紧液压缸结构尺寸及流量1、定位夹紧力设计计算f2）+F夹＝KF工（/f12.4=k1k2k3k4=KK1—安全系数K2—加工系数K3—刀具钝化系数1.2=2K2-1.5=K11.3-1.2=K31.2=K4K4—断位切削系数根据实用经验，夹紧支撑系数f1=0.2，f2=0.777100N=28900/0.9´2.4=f2）+F夹＝KF工（/f15根据实用经验，推荐夹紧工作压力P夹＝20×10PaD=4F夹=pp77100´40.22m5=10´20´p取两个液压缸筒直径标准值：D=11019L/min=2´0.95´设定活塞杆承受拉力，取活塞杆标准直径：d=55Q夹=v夹A＝10夹四、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台的液压系统图4电磁铁动作表五、液压元件设计计算与选择1、液压泵工作压力、流量、驱动功率计算（1）、高压小流量泵工作压力p1计算105Pa，则´10=pD105Pa，采用调速阀进口节流调速，设定工进最大压力损失为´高压小流量泵工作循环过程中，最大工作压力34.24.42MPa=105´10+105´2×34=p1（2）、低压大流量泵工作压力p2计算105Pa，则：´5=pD105Pa为快速进给工作压力,设定快进最大压力损失为´105Pa,取13.06´105Pa，高于快进工作压力6.62´低压大流量泵的快速进退工作表得知快退工作压力为13.06105Pa´18.06=105´5)+p＝(13.06D+p=p25p顺额（Q顺2）Q顺Q顺额D+p大＝p小QpD+Pi小=Pi3-10´5362363-417.163605=58.8+358.3=´()´10´3+10)/60´5´10´(43.0=系统工进效率：13.3%=＝Po/Pi＝68.1/417.1h（2）、系统热能工况的稳定性校核工进时间30.00s，占总进给时间35.87s的83.64%，是系统热能工况的稳定性校核区域。液压缸工进负载：F工=（F切+Fd）/η=（25000+980）/0.9=28900N最大进给速度：0.0017m/s=v工＝0.01/60系统输出功率：49.13W=0.0