卧式双面多轴钻孔组合机床

液压传动课程设计题目名称卧式双面多轴钻孔组合机床专业班级机械设计制造及其制动化学生姓名刘备学号5150指导教师机械与电子工程系二○一四年〇六月八日-2-目录一、任务书…………………………………………………………………………………………………4二、设计内容……………………………………………………………………………………………51、工况分析及液压系统图的拟定…………………………………………………61.1工况分析………………………………………………………………………………71.1.1工作负载的计算………………………………………………………………71.1.2运动分析………………………………………………………………………81.2液压系统图……………………………………………………………………………91.3液压系统工作原理分析…………………………………………………………102、液压缸的分析计算……………………………………………………………………102.1液压缸工作压力的选定…………………………………………………………112.1.1液压缸内径及活塞杆直径的计算…………………………………………112.1.2液压缸工作缸内径的计算……………………………………………………112.1.3确定活塞杆直径………………………………………………………………112.1.4活塞杆稳定性校核……………………………………………………………112.2计算液压缸工作阶段的最大流量…………………………………………122.2.1各阶段功率计算………………………………………………………………122.2.2各阶段压力计算………………………………………………………………122.3液压缸主要尺寸的设计计算…………………………………………………122.3.1液压缸主要尺寸的确定………………………………………………………122.3.2液压缸壁厚和外径的计算…………………………………………………132.4液压缸工作行程的确定…………………………………………………………132.4.1缸盖厚度的确定……………………………………………………142.4.2最小导向长度的确定…………………………………………………142.4.3缸体长度的确定………………………………………………………152.4.4液压缸的结构设计……………………………………………………152.5缸筒与缸盖的连接形式…………………………………………………………152.5.1活塞………………………………………………………………………………152.5.2缸筒………………………………………………………………………………162.5.3排气装置…………………………………………………………………………16-3-2.5.4缓冲装置…………………………………………………………………………172.6定位缸的计算…………………………………………………………………………172.7夹紧缸的计算…………………………………………………………………………183、确定液压泵规格和电动机功率及型号…………………………………………183.1确定液压泵的规格…………………………………………………………………183.2确定液压泵及电动机型号………………………………………………………193.2.1确定液压泵型号………………………………………………………193.2.2选用电动机型号………………………………………………………………193.3选用阀类元件及辅助元件………………………………………………………204、液压系统的性能计算……………………………………………………………………204.1压力损失及调定压力的确定……………………………………………………214.2系统的发热与温升…………………………………………………………………214.3系统的效率……………………………………………………………………………22三、总结………………………………………………………………………………………………23四、参考资料……………………………………………………………………………………………24五、指导教师评阅表…………………………………………………………………………………25-4-蚌埠学院机械与电子工程系液压传动课程设计任务书班级姓名学号指导教师1.1设计题目:某卧式双面多轴钻孔组合机床，采用液压传动完成的半自动工作循环为：加紧工作—作、右动力部件快进—左、右动力部件工进—左动力部件快退、右动力部件继续工进—左动力部件停止、右动力部件快退—左、右动力部件均停止、松开工进。已知参数如下表所示，试设计此组合机床的液压系统。卧式双面多轴钻孔组合机床的已知参数动力部件名称移动部件总重/N作用力行程/mm速度/(mm/min)往复运动的加速、减速时间/s导轨及摩擦因数夹紧力钻削力快进工进快退快进、快退工进左动力部件92000400013000190251903500600.12平导轨、静动摩擦因数0.2和0.1有动力部件920004000130001903019035001.2设计要求：液压系统图拟定时需要提供2种以上的设计方案的选择比较。从中选择你认为更好的一种进行系统元件选择计算。1.3工作量要求1·液压系统图1张（A1）2·液压缸装配图1张(A1)3·设计计算说明书1份1.4设计时间：2014年6月6日--2014年6月12日-5-一工况分析及液压原理图的拟定1.1工况分析1.1.1工作负载的计算液压缸所受外负载F包括三种类型，即：afWFFFF后为动摩擦阻力。动时为静摩擦力，启动导轨摩擦阻力负载，启的惯性负载为运动部件速度变化时为工作负载，faWWFFFF13000afafsfFFFffF惯性负载动：静：则，动摩擦系数为系数为导轨摩擦系数，静摩擦垂直导轨的工作负载运动部件重力对于平导轨可由式得静摩擦阻力负载9200920001.018400920002.01.02.0--F-G)F(GRnRn2738602.05.38.9920002.05s,5.0~01.0-min/35.0m/-m/-gm/-a-a22tVgGmaFtttmVsVsNGskgmtVgGmaFa则取般速度变化所需时间，一）速度变化量（）重力加速度（）运动部件的重力（）运动部件的加速度（）运动部件的质量（-6-根据以上计算结果列出各工作阶段所受的外负载见表1.1工况计算公式外负载F/N缸推力F/N启动fsF1840020445加速tVgGFfd1193813264快进fdF920010222工进fdWFF2220024666反向启动fsF1840020445加速fdF+tVgG1193813264快退fdF9200102221.1.2运动分析按设备要求，把执行原件在完成一个循环时的运动规律用图表示出来，即速度图（a）速度图-7--8-(b)负载图1.2液压系统原理图1.3液压系统工作原理分析（1）定位、夹紧按下启动按钮，压力油经过滤器和双联叶片泵流出，此时只有电磁换向阀61YA得电，当换向阀左位接入回路而且顺序阀7的调定压力大于液压缸10的最大前进压力时，压力油先进入液压缸10的左腔，实现动作①；当液压缸行驶至终点后，压力上升，压力油打开顺序阀7，实现动作②。（2）左右动力部件快进-9-当工件被定位、夹紧后，定位、夹紧回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器8发出信号，使电磁换向阀3YA、5YA得电，由于液压缸差动连接，实现快进。（3）左右动力部件工进当左右动力滑台快进至工件时，压下行程开关SQ1，促使电磁换向阀13得电，差动连接消除，实现同时工进。（4）左动力部件快退，右动力部件继续工进由于左动力部件工进50mm先压下行程开关SQ2，促使电磁换向阀4YA得电，实现快退，而右动力部件工进行程为80mm，所以继续工进。（5）左动力部件停止，右动力部件快退当右动力部件继续工进，压下行程开关SQ3促使电磁换向阀4YA失电，6YA得电，实现左动力部件停止，右动力部件快退。（6）右动力部件停止当右动力部件快退压下行程开关SQ4促使电磁换向阀11的6YA失电回到中位，同时电磁换向阀6的2YA得电，右动力部件停止运动。（7）工件松开，拔销，停机卸载由于电磁换向阀6的2YA得电，换向阀右位接入回路且左顺序阀的调定压力大于液压缸9的最大返回压力，两液压缸则按③和④的顺序返回，实现松开，拔销。当回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器17发出信号，使电磁换向阀2YA失电，实现停机卸载。第二章液压缸的分析计算2.1液压缸工作压力的选定按工作负载选定工作压力见表2.1液压缸工作负载（N）50005000~1000010000~2000020000~3000030000~5000050000液压缸工作压力（MPa）0.8~11.5~22.5~33~44~55~7表2.2按设备类型确定工作压力设备类型机床农用机械或中型工程机械液压机，重型机械，起重运输机械磨床组合机床龙门刨创拉床系统压力（MPa）0.8~22~43~51010~1520~32-10-由以上两个表格可选择液压缸的工作压力为4MPa2.1.1液压缸内径及活塞杆直径的计算2.1.2液压缸工作缸内径的计算由负载图知，最大负载力F为27800N，液压缸的工作压力为4MPa则mmDmmADmmPFA100104.814.3105.5544105.551040122200242425取标准值得查课程设计手册指导书2.1.3确定活塞杆直径活塞杆材料选择45钢取活塞杆直径d=0.5D=50mm,取标准值d=50mm则液压缸的有效作用面积为：有无活塞杆计算公式2cm面积有活塞杆)(41221dDA58.88无活塞杆2241DA78.52.1.4活塞杆稳定性校核因为右活塞杆总行程为220mm，而活塞杆直径为50mm,L/D=220/40=5.5104.1n,-a-a7.2365.1/][-][30889NF52.117.23614.3246664)(][4s安全系数）材料屈服极限（活塞杆材料的须用应力活塞杆推力（nMPMPFmmmmFds由上式计算的结果可知，63dmm，满住稳定性条件。-11-2.2计算液压缸工作阶段的最大流量q快进=A1V快进=5.7810-4×3.3=27.48L/minq工进=A1V快进=78.5×10-4×0.06=0.471L/minq快退=A2V快退=58.88×10-4×3.5=20.61L/min2.2.1各阶段功率计算WPPWqPPWqPP3.59660/1020.61101.73q24.760/100.4711014.3596.4.60/1027.48101.3023-63-6-36快快工工快快退：工进：快进：2.2.2各阶段的压力计算PaPPaPPaP646464101.731058.88102221014.3105.7824666103.1105.7810222快退工进快进2.3液压缸的主要尺寸的设计计算2.3.1液压缸主要尺寸的确定由之前元件参数计算与设计中工作液压缸的内径D=100mm，活塞杆直径d=50mm已确定。2.3.2液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸体结构中最薄处的厚度。承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。当缸体壁厚与内径之比小于0.1时，称为薄壁缸体，薄壁缸体的壁厚按材料力学中计算-12-公式：2PD(m)式中：缸体壁厚（m）P液压缸的最大工作压力（Pa）D缸体内径（m）缸体材料的许用应力（Pa）查参考文献得常见缸体材料的许用应力：铸钢：=（1000-1100）510P