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《液压与气压传动》
课程设计说明书
题目:卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统设计
院系:
专业:
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
日期:2013年7月18日
目 录TOC \o 1-3 \h \u
一、设计要求及工况分析 3
二、确定液压系统主要参数5
三、拟定液压系统原理图 7
四、计算和选择液压件8
五 、液压缸设计基础11
5.1液压缸的轴向尺寸11
5.2主要零件强度校核11
六、验算液压系统性能14
七、设计小结17
一、设计要求及工况分析
1.设计要求
要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。要求实现的动作顺序为:快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求如下:轴向切削力总和Fe=30500N,移动部件总重量G=19800N;快进行程为100mm,快进与快退速度0.1m/s,工进行程为50mm,工进速度为0.88mm/s,加速、减速时间均为0.2s,利用平导轨,静摩擦系数0.2;动摩擦系数为0.1。液压系统的执行元件使用液压缸。
2.负载与运动分析
(1)工作负载 工作负载即为切削阻力
(2)摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力
静摩擦阻力
动摩擦阻力
(3)惯性负载
1010N
1010N
N
2
.
0
1
.
0
8
.
9
19800
i
?
?
?
?
?
?
t
g
G
F
?
(4) 运动时间
快进
工进
快退
设液压缸的机械效率 =0.9,得出液压缸在各阶段的负载和推力,如表1所列。
表1 液压缸在各运动阶段的负载和推力(=0.9)
工况
计算公式
负载值F/N
液压缸推力F//N
启动
3960
4400
加速
2990
3322
快进
1980
2200
工进
32480
36089
反向启动
3960
4400
加速
2990
3322
快退
1980
2200
根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间,即可绘制出负载循环图F-t 和速度循环图-t,如图1所示。
图
图1 F-t与-t图
图1 速度负载循环图
a)工作循环图 b)负载速度图 c)负载速度图
二、确定液压系统主要参数
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,在其他工况负载都不太高,参考表2和表3,初选液压缸的工作压力=4MPa。
2.计算液压缸主要尺寸
鉴于动力滑台快进和快退速度相等,这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸(A1=2A2),快进时液压缸差动连接。工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象,液压缸的回油腔应有背压,参考表4选此背压为p2=0.6MPa。
表2按负载选择工作压力
负载/ KN
5
5~10
10~20
20~30
30~50
50
工作压力/MPa
0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3 各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机 床
农业机械
小型工程机械建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表4 执行元件背压力
系统类型
背压力/MPa
简单系统或轻载节流调速系统
0.2~0.5
回油路带调速阀的系统
0.4~0.6
回油路设置有背压阀的系统
0.5~1.5
用补油泵的闭式回路
0.8~1.5
回油路较复杂的工程机械
1.2~3
回油路较短且直接回油
可忽略不计
表5 按工作压力选取d/D
工作压力/MPa
≤5.0
5.0~7.0
≥7.0
d/D
0.5~0.55
0.62~0.70
0.7
表6 按速比要求确定d/D
2/1
1.15
1.25
1.33
1.46
1.61
2
d/D
0.3
0.4
0.5
0.55
0.62
0.71
注:1—无杆腔进油时活塞运动速度;
2—有杆腔进油时活塞运动速度。
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是有杆腔工作面积两倍的形式,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
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