动力滑台

新疆工程学院液压传动课程设计题目：动力滑台系部:机械工程系专业:工程机械运用于维护班级:工程机械12-3姓名:宋志伟学号:201223128指导老师:刘克毅完成日期:设计题动力滑台1.液压系统用途（包括工作环境和工作条件）及主要参数：卧式组合机床液压动力滑台。切削阻力F=32kN，滑台自重G=7.5kN，平面导轨，静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，快进/退速度0.14m/s，工进速度0.83-10m/s，快进行程200mm，其中工进行程110mm，启动换向时间0.2s。2.执行元件类型：液压油缸3.液压系统名称：动力滑台。设计内容1.熟悉设计任务，明确设计及目标。2.根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。3.计算各元件的参数并验算。4.液压元件选型。5.编制文件，绘制速度和负载图谱。目录1序言····································错误!未定义书签。2设计的技术要求和设计参数······错误!未定义书签。3工况分析······························错误!未定义书签。3.1确定执行元件·········································63.2分析系统工况·········································64确定系统主要参数··········································74.1初选液压缸工作压力·························74.2确定液压缸主要尺寸·························74.3计算最大流量需求······错误!未定义书签。5拟定液压系统原理图··············错误!未定义书签。5.1速度控制回路的选择·····················95.2换向和速度换接回路的选择···········106液压元件的选择···············错误!未定义书签。.1确定液压泵和电机规格错误!未定义书签。.2阀类元件和辅助元件的选择错误!未定义书签。.3油管的选择············错误!未定义书签。.4油箱的设计············错误!未定义书签。7液压系统性能的验算·························错误!未定义书签。1序言作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动，如图1所示，如果动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动作循环通常包括：原位停止快进I工进II工进死挡铁停留快退原位停止图1组合机床动力滑台工作循环。2设计的技术要求和设计参数工作循环：快进工进快退停止；系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为fs=0.2、fd=0.1。表1设计参数参数数值切削阻力（N）32000滑台自重(N)7500快进、快退速度(m/s)0.14工进速度(m/s)0.8×3-10快进行程(mm)200工进行程(mm)110启动换向时间（s）0.23工况分析3.1确定执行元件金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。3.2分析系统工况液压缸在各工作过程个阶段的负载为：启动加速阶段NtgGGfFFFmsmaf9.012.014.08.9750075002.011=2262N快进货快退阶段NNGfFFmdmf3.8339.075001.0工进阶段NNGfFFFFmdWmfW8.363889.075001.032000根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和S速度情况，如表2所示。表2液压缸在各工作阶段的负载和速度值工作阶段速度（m/s）负载F/N启动加速2262快进快退0.14833.3工进0.8×3-1036388.84确定液压缸主要参数4.1.初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为36388.8N，其它工况时的负载都相对较低，参考第2章表3和表4按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力p1=4MPa。4.2.确定液压缸主要结构参数由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积1A是有杆腔工作面积2A两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.8MPa。快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降p，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取p0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值2p=0.6MPa。由表2看出最大负载为工进阶段的负载F=36411N，则mmpFD108.010414.38.36388446查设计手册，按液压缸内径系列表将以上计算值圆整为标准直径，取D=110mm。为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d=0.7D，所以d=0.7×110mm=77mm同样，圆整成标准系列活塞杆直径，取d=80mm。由D=110mm，d=80mm算出液压缸无杆腔有效作用面积231/49.510ADm22232()/44.4810ADdm2工进若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量min/05.0minLqV，因最小工进速度smv/108.03min，则122213minmin4.1010481005.0AAcmcmvqV故能满足低俗稳定性要求。4.3.计算液压缸的工作压力、流量和功率4.3.1.复算工作压力根据设计手册，本系统的背压阀值可在0.5~0.8MPa范围内选取，故暂定:工进时，MPapb8.0；快速运动时，MPapb5.0。液压缸在工作循环各阶段的工作压力1p可按公式计算。差动快进阶段MPapPAAAAAFpab21.01048.45.9105.01048.41048.45.93.8333633212211工进进给阶段MPappAAAFpab87.3105.9108.01048.4105.98.3638836331211快速退回阶段MPappAAAFpab29.01048.4105.0105.91048.43.833363321214.3.2计算液压缸的输入流量因快进、快退速度s/m14.01，工进速度s/m108.03-2，则液压缸各阶段的输入流量需为：快进阶段min/168.42/14.01048.45.9331211LsmAAqv工进阶段min/456.0/108.0105.9333211LsmvAqv快退阶段min/632.37/14.01048.433121LsmvAqv4.3.3计算液压缸的输入功率快进阶段kWWqpPv148.0107028.01021.03611工进阶段kWWqpPv029.0106.71087.36611快退阶段kWqpPv182.0106272.01029.03611将以上计算的压力、流量和功率列于表3表3液压缸在各阶段的压力、流量和功率5拟定液压系统原理图根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。5.1速度控制回路的选择工况图4表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。钻镗加工属于连续切削加工，加工过程中切削力变化不大，因此钻削过工作阶段压力MPap/1输入流量min/1Lqv输入功率P/kW快进阶段0.2142.1680.148工进阶段3.780.4560.029快退阶段0.2937.6320.182程中负载变化不大，采用节流阀的节流调速回路即可。但由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间，存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式，且在回油路上设置背压阀。由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。5.2换向和速度换接回路的选择所设计多轴钻床液压系统对换向平稳性的要求不高，流量不大，压力不高，所以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路即可。为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，应考虑选用Y型中位机能。由于工作压力较低，控制阀均用普通滑阀式结构即可。由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。图2液压系统原理图6.选择液压元件6.1选则液压泵由表3可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进油路总压力损失MPap5.01，则液压泵的最高工作压力可按公式算出，即MPaMPapppp28.45.078.311因此，泵的额定压力可取a35.5a%2528.428.4MPMP将表3中的流量值代入公式可分别求出快进以及工进阶段泵的供油流量。快进、快退时的供油流量为min/38.46min/168.421.11LLKqqVp工进时泵的流量为min/5.0min/456.01.11LLKqqVp考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，尚须加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3L/min，所以小流量泵的流量为min/5.3min/5.031LLqvp查产品样本，选用小泵排量为6mL/r的YB1型双联叶片泵，额定转速n=960r/min,则小泵的额定流量为min/18.5min/9.096010631LLVnqvVn因此，大泵的流量为min/2.41mi