机床液压系统毕业论文解读

摘要现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系,结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式,液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。本文主要对负载与运动分析,确定液压系统主要参数,拟定液压系统原理图,计算确定液压元件,验算了液压系统性能。通过设计掌握通用液压元件,尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法,培养设计技能,提高了综合能力,为今后的设计工作打下良好的基础。关键词现代机械,液压传动系统,液压传动,机床AbstractModernMachineryingeneralaremostlymechanical,electrical,hydraulicthreeinclosecontactwithanintegratedbody.Hydraulictransmissionandmechanicaltransmission,electricsidebysideforthethreetraditionalformsoftransmission,hydraulictransmissionsystemdesigninthemodernmechanicaldesignworkoccupiesanimportantposition.Inthispaper,theloadandmotionanalysistodeterminethemainparametersofthehydraulicsystemtodevelophydraulicsystemschematicdiagrams,calculationstodeterminehydrauliccomponents,checkingthehydraulicsystemperformance.Grasptheuniversalthroughthedesignofhydrauliccomponents,especiallytheselectionofvarioustypesofstandardcomponents,principlesandloopcombinationmethodtodevelopdesignskills,improvethecomprehensivecapacityofthedesignworkforthefutureandlayagoodfoundation.Keywords:modernmachinery,hydraulictransmission,hydraulictransmission,machinetools目录摘要1设计内容及要求…………………………………………………………………22负载与运动分析…………………………………………………………………33确定液压系统主要参数…………………………………………………………63.1初选液压缸工作压力……………………………………………………………………63.2计算液压缸主要尺寸……………………………………………………………………64拟定液压系统原理图……………………………………………………………104.1选择基本回路…………………………………………………………………………104.2组成液压系统…………………………………………………………………………125计算和选择液压件………………………………………………………………145.1确定液压泵的规格……………………………………………………………………145.2确定电动机功率………………………………………………………………………155.3确定其它元件及辅件…………………………………………………………………156验算液压系统性能………………………………………………………………196.1验算系统压力损失……………………………………………………………………196.2验算系统发热与温升…………………………………………………………………247结束语……………………………………………………………………………268参考献……………………………………………………………………………271、设计内容及要求题目:在某专用机床上有一夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给任务工作原理如下:夹紧油缸:快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸:快进→慢进→达到进给终点→夹紧油缸快速退回夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:8mm/s最大夹紧力:40KN进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg夹紧缸行程:用行程开关调节(最大250mm进给缸行程:用行程开关调节(最大1000mm2、负载与运动分析已知最大夹紧力为40KN,则夹紧油缸工作负载140FKN=,液压缸的机械效率取0.9mη=则推力144.44mFKN=,由于夹紧工作工作部件总质量很小,可以忽略。则惯性负载10mF=阻力负载110fsfdFF==。夹紧缸快进、快退速度:11v=13v=0.05m/s,夹紧缸慢进速度:12v=8mm/s。夹紧缸行程:用行程开关调节最大250mm已知最大切削力为120KN,则进给油缸工作负载2120FKN=。进给工作部件总质量:250mkg=,取静摩擦因数为0.2sf=,动摩擦因数为0.1df=;取往复运动的加速、减速时间0.2s。进给油缸快进、快退速度:111v=113v=0.18m/s,进给油缸慢进速度:112v=0.018m/s,进给缸行程:用行程开关调节最大1000mm。由式mvFmt∆=∆式(2—1式(2—1中m—工作部件总质量v∆—快进或快退速度t∆—运动的加速、减速时间由式(2—1求得惯性负载1110.182502250.2mvFmNNt==⨯=∆再求的阻力负载静摩擦阻力0.22509.849fSFNN=⨯⨯=动摩擦阻力0.12509.824fdFNN=⨯⨯=取液压缸的机械效率取0.9mη=则推力(2133606fdmFFN+=综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表2—1和表2—2。表2—1夹紧缸各工作阶段的负载F(N表2—2进给缸各工作阶段的负载F(N根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间,即可分别绘制出两油缸工作负载图F-l和速度图-l,如图2-1,图2-2所示。夹紧缸负载图F-l进给缸负载图F-l图2-1夹紧缸速度图-l进给缸速度图-l图2-23、确定液压系统主要参数3.1初选液压缸工作压力根据系统中夹紧油缸工作最大负载为140FKN=,在工进时负载最大,在其它工况负载很小,参考《机械设计手册》初选液压缸的工作压力p1=4MPa。进给油缸工作最大负载为2120FKN=,在工进时负载最大,在其它工况负载较小,参考《机械设计手册》初选液压缸的工作压力p1=8MPa。3.2计算液压缸主要尺寸机床没要求快退速度这里选取液压缸快进和快退速度相等,这里的液压缸可选用单活塞杆式即液压缸有(A1=2A2。工进时为防止冲击现象,液压缸的回油腔应有背压,参考《机械设计手册》由于选用有杆腔回油路直接油缸,背压可忽略不计,选此背压为p2=0MPa。无杆腔回油路带调速阀的系统,这时参考《机械设计手册》可选取背压为p2=0.5MPa。由式1122mFpApAη-=式(3-1在式(3-1中1p、2p—分别为缸的工作压力、回油路背压1A、2A—分别为缸的无杆腔工作面积、有杆腔工作面积F—缸的工作负载mη—液压缸的机械效率,取0.9mη=再根据122AA=,得1212mFAppη=⎛⎫-⎪⎝⎭,求得夹紧油缸无杆腔工作面积1210.0119Am=进给油缸无杆腔工作面积210.0172Am=由D=得,夹紧油缸活塞直径11123.1Dmm=进给油缸活塞直径1148.0Dmm=由d0.717D≈得,11d88.26mm=,1d106.12mm=,参考/23481993GBT-,圆整后取标准数值,得夹紧缸11125Dmm=,11d90mm=,进给缸1150Dmm=,1d105mm=。由214DAπ=,(2224DdAπ-=求得液压缸两腔的实际有效面积为夹紧缸两腔的实际有效面积为142112310Am-=⨯,14225910Am-=⨯进给缸两腔的实际有效面积为422176.610Am-=⨯,42290.010Am-=⨯经检验,参考表3-1,活塞杆强度和稳定性均符合要求。表3-1按工作压力选取d/D根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率,如表3—2和表3—3所列,系统主要为进给缸供油,由此绘制进给缸工况图如图3-1所示表3—2夹紧缸在各阶段的压力、流量和功率值表3—3进给缸在各阶段的压力、流量和功率值注:快退时,液压缸有杆腔进油,压力为p1,无杆腔回油,压力为p2。输入流量输入功率进油腔压力进给缸工况图图3-14、拟定液压系统原理图4.1选择基本回路4.1.1选择调速回路由图2可知,这台机床液压系统功率与运动速度,工作负载为阻力负载且工作中变化小,故可选用进口节流调速回路。由于系统选用节流调速方式,系统必然为开式循环系统。4.1.2选择油源形式从工况图可以清楚看出,在工作中两个液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。夹紧系统中最大流量与最小流量之比maxminq/q=0.32/0.0984=3.25,而在进给系统中最大流量与最小流量之比maxminq/q=1.5588/0.3179=4.9,在工作前可根据加工需要夹紧和进给最大行程可以随时调节。根据该机床工作原理,则系统两个油缸可公用一个泵,为此可选用限压式变量泵或叶片泵作为油源。且两者都能实现系统功能,从要求压力较高、系统效率、经济适用的角度来看,最后确定选用双作用叶片泵方案。4.1.3选择快速运动和换向回路考虑系统流量较大,系统中选用电液换向阀换向回路,控制进油方向选用三位四通电液换向阀,控制液压缸选用三位四通电液换向阀,如图4-1所示。图4-14.1.4选择速度换接回路系统由快进转为工进时,为减少速度换接时的液压冲击,选用行程阀控制的换接回路。为了给进给缸快退发出信号,由于最大行程可以随时调节,则需要设置一个行程开关。为了便于进给缸动作完成后系统能自动为夹紧缸发出快退信息,在进给缸旁设置一个压力继电器。如图4-2所示。图4-24.1.5选择进油调压回路在双缸利用一个双作用叶片泵供油,根据本机床工作原理和工作参数可知两个油缸不是同时进行工作且两个油缸所需要的供油压力不同。需要设置简单的调压,即在进给系统和夹紧系统中各设置一个溢流阀调节压力。如图4-3所示。图4-34.2组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改和完善,就可得到完整的液压系统工作原理图,如下图4-4所示,系统的动作循环如表4-1。在图中,为了避免机床夹紧工作停止后,夹紧油缸回路中无法保持夹紧力,图中在夹紧缸旁添置了蓄能器。图4-4表4-1系统的动作循环表5、计算和选择液压件5.1.确定液压泵的规格5.1.1计算液压泵的最大工作压力由表3—2和表3—3可知,进给缸在工进时工作压力最大,最大工作压力为p1=8.32MPa,如在调速阀进口节流调速回路中,选取进油路上的总压力损失∑∆p=0.6MPa,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差∆pe=0.5MPa。由式11pepppp≥+∆+∆∑式(5-1在式(5-1中1pp—最高工作压力1p—最大工作压力p∆∑—总压力损失ep∆—动作要求压差则泵的最高工作压力估算为11(7.570.60.58.67peppppMPaMPa≥+∆+∆=++=∑5.1.2计算液压泵的流量由表3—2和表3—3可知,油源向进给缸输入的最大流量为1.62×10-3m3/s,若取回路泄漏系数K=1.1。由式pqKq≥式(5-2式(5-2中pq—缸最大的流量,K—回路泄漏系数,q—输入的最大流量。则泵提供油缸最大的流量为1333311.11.6210/1.78210/106.92/minpqKqmsmsL--≥=⨯⨯=⨯=考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min,则泵的总流量101.4