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设计的大型钻床动力头液压的液压动力滑台液压系统要求完成:
技术参数:动力滑台工作循环为:快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求为:切削力Ft=4320N;移动部件总重力G=2500N;快进行程L1=110mm;工进行程L2=180mm;快进速度为V1=3.0m/min;工进速度为V2=0.07m/min;快退速度为V3=6m/min;加速时间和减速时间均为0.2s;静摩擦因素fs=0.2;动摩擦因素fd=0.15。该动力滑台可在任意位置停止。
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==(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:大型钻床动力头液压液压缸工况图
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:
图4-19:大型钻床动力头液压液压缸力的平衡图
F=P1A1- P2A2= A1(P1- P2 A2
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:
取液压缸筒标准值:D=110
d=0.7D=0.7×110=77
取活塞杆标准值: d=80
4、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: ( 取安全系数n=5)
5、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=1600
6、求最少活塞杆直径
取
19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
(2)、求活塞杆的临界负载
选用45#钢,取其柔性系数
液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数
活塞杆细长比:
取:
45#钢的弹性模量:取
活塞杆横截面惯性矩:
活塞杆伸出长度:L=2000
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=6.9
8、液压缸各截面积
=
=
=
9、初定液压缸流量
快进: =
=
=
工进=:
10、液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表
工 况
负 载
(N)
液 压 缸
计算公式
油压力
P1×105
回油压力
P2×105
输入流量
Q(L/min)
入功率
P(kw)
快进
差动
启动
2180
4.33
0
P1=(Fi+△pA2)/A3
加速
恒速
1640
1090
7.70
6.62
△p =5
30.2
0.33
Q=(A1-A2)×v快
P=p1Q
工 进
28900
34.2
8
0.48-0.95
0.29-0.54
P1=(Fi+p2A2)/A
Q=v工A1
P=p1Q工
快退
启动
加速
恒速
2180
4.88
0
P1=(Fi+p2A1)/A
1640
14.28
5
Q=A2×v快
1090
13.06
26.8
0.58
P=p2Q
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
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