液压课程设计.docx
- 文档编号:29938785
- 上传时间:2023-08-03
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:224.85KB
液压课程设计.docx
《液压课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液压课程设计.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
液压课程设计
设计内容
设计说明及计算过程
备注
一、负载分析
负载分析中,暂不考虑回油腔的背压力,液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。
因工作部件是卧式放置,重力的的水平分力为零,这样需要考虑的力有:
切削力,导轨摩擦力和惯性力。
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率ηm=0.9,则液压缸在各工作阶段的总机械负载可算出,见表1-1。
(1)外负载
高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为
Ft=1000N
(2)惯性负载
机床工作部件的总质量m=500Kg,取Δt=0.2s
Fm=m
=500×
≈84N
(3)阻尼负载
机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为
Fn=mg=4900N
静摩擦阻力Ffs=fsFn=500N
动摩擦阻力Ffd=fdFn=500N
表1液压缸在各工作阶段的负载F
工况
计算公式
负载值F/N
工况
计算公式
负载值F/N
启动
F=Ffs
1000
工进ⅠⅡ
F=Fmax+Ffd
2500
加速
F=Ffd+Fm
584
快退
F=Ffd
500
快进
F=Ffd
500
设计内容
设计说明及计算过程
备注
根据负载计算结果和已知的各阶段的速度,可绘制出负载图(F-l)和速度图(V-l),见图1-1a、b。
横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线,以下为液压缸活塞退回时的曲线。
图1机床液压缸负载图和速度图
a)负载图b)速度图
设计内容
设计说明及计算过程
备注
二、确定执行原件主参数
(一)确定液压缸面积
组合机床在最大负载约为1000N时液压系统宜取压
P1=0.8Mpa。
鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等,这里的液压缸可选用单活塞杆式的,并在快进时作差动连接。
这种情况下液压缸无杆腔的工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍,即ψ=A1/A2=2,而活塞杆直径d=与缸筒直径D成d=0.707D的关系。
在钻孔加工时,液压缸回油路上必须具有背压p2,以防止孔钻通时滑台突然前冲。
按表8-3取p2=0.2Mpa。
快进时液压缸作差动连接,管路中有压力损失,有杆腔的压力应略大于无杆腔,但其差值较小,可先按0.3Mpa考虑。
由公式计算液压缸面积为:
A2=
m2
A1=2A2=3.96×10-3m2
D=
=0.07m
d=0.07×0.707=0.04949m
将这些直径按GB/T2348-2001圆整成就近标准值得
D=0.08m
d=0.05m
由此求的液压缸两腔的实际有效面积为:
A1=πD2/4=5.024×10-3m
A2=π(D2-d2)=3.06×10-3m
经验算活塞缸的精度和稳定性均符合要求。
根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积,可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量、功率,在计算工进时背压计算结果列于表2中。
设计内容
设计说明及计算过程
备注
表2液压缸在不同工作阶段所需的流量、压力和功率值
工况
计算公式
负载F
进油压力p1
回油压力
p2
所需
流量
输入
功率
N
MPa
MPa
q*10-3/m3·s-1
KW
差动快进
启动
p1=[(F/ηm)+A2∆p]/(A1-A2)
q=(A1-A2)v1
P=p1q
1000
1.03
0
--
--
加速
584
0.79
1.09
--
--
恒速
500
0.75
1.05
0.065
0.049
工进
Ⅰ
p1=[(F/ηm)+A2p2]/A1
q=A1v2
P=p1q
2500
6.74
0.2
0.05
0.338
Ⅱ
0.03
0.226
快退
启动
p1=[(F/ηm)+A1p2]/A2
q=A2v3
P=p1q
1000
0.69
0
--
--
加速
584
0.54
0.2
--
--
恒速
500
0.50
0.2
0.102
0.052
设计内容
设计说明及计算过程
备注
三、拟定液压系统原理图
(一)将上述所选与液压回路进行组合,并根据要求作必要的修改补充,即组成如图2所示的液压系统图。
图2液压传动原理图
1--液压泵2--背压阀3--顺序阀
4--单向阀5--单向阀6--工进调速阀7--行程阀
8--工进二调速阀
9--压力继电器10--过滤器11--行程阀12--液压缸13--三位五通电磁换向阀
设计内容
设计说明及计算过程
备注
四、选择液压元件
(一)确定液压泵的规格和电动机功率
(1)计算液压泵的最大工作压力
液压泵在快进和工进时都向液压缸供油,由表2可知,液压缸在工进时工作压力最大,最大工作压力为p1=6.74MPa,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=0.5MPa,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差pe=0.3MPa,则液压泵的最高工作压力估算为
pp≥p1+∑∆p+∆pe=(6.74+0.5+0.3)MPa=7.54MPa
(2)计算液压泵的流量
由表2可知,油源向液压缸输入的最大流量为0.102×10-3m3/s,若取回路泄漏系数K=1.05,则液压总流量为
qp≥Kq1=1.05×0.102×10-3m3/s=6.426L/min
考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min,工进时的流量为0.05×10-3m3/s=0.3L/min,则液压泵的流量最少应为3.5L/min。
(3)确定液压泵的规格和电动机功率
根据以上压力和流量数值查阅产品样本,并考虑液压泵存在容积损失,最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。
其液压泵的排量为6mL/r,当液压泵的转速np=940r/min时,其理论流量为5.6L/min,若取液压泵容积效率ηv=0.9,则液压泵的实际输出流量为
qp=(6×940×0.9/1000)L/min=5.076L/min
由于液压缸在工进时输入功率最大,若取液压泵总效率ηp=0.8,这时液压泵的驱动电动机功率为
P≥
=
KW=0.8KW
根据此数值查阅产品样本,选用规格相近的Y100L—6型电动机,其额定功率为1.5KW,额定转速为940r/min。
(二)阀类元件及辅助元件
根据阀类零件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量,可选出这些液压元件的型号和规格见下表3。
设计内容
设计说明及计算过程
备注
表3液压元件规格及型号
序号
元件名称
估计通过的最大流量q/L/min
型号规格
额定流量qn/L/min
额定压力Pn/MPa
额定压降∆Pn/MPa
1
液压泵
—
PV2R12-6/33
5.1/27.9
16
—
2
背压阀
<1
B—10B
10
6.3
—
3
液控顺序阀
28.1
XY—63B
63
6.3
0.3
4
单向阀
70
I—100B
100
6.3
0.2
5
单向阀
29.3
I—100B
100
6.3
0.2
6
工进调速阀
<1
Q—6B
6
6.3
—
7
行程阀
62.3
22C—100BH
100
6.3
0.3
8
工进二调速阀
<1
Q—6B
6
6.3
—
9
压力继电器
—
PF—B8L
—
14
—
10
滤油器
36.6
XU—80×200
80
6.3
0.02
11
行程阀
62.3
22C—100BH
100
6.3
0.3
13
三位五通电磁换向阀
70
35DY—100BY
100
6.3
0.3
设计内容
设计说明及计算过程
备注
(3)油管
确定油管在选定了液压泵后,液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量,与原定数值不同,重新计算的结果如表4所示。
表4各工况实际运动速度、时间和流量
快进
工进
快退
输入流量/L·min-1
q1=(A1qp)/(A1-A2)=12.98
q1=0.3
q1=qp=5.076
排除流量/L·min-1
q2=(A2q1)/A1=7.905812
q2=(A2q1)/A1=0.18
q2=(A1q1)/A2=8.3
运动速度/m·min-1
v1=qp/(A1-A2)=2.54
v2=q1/A1=0.12
v3=q1/A2=1.658
由上表数值,并按液压与传动第七章推荐取油液在压油管的流速v=1.8m/s,由公式d=2
得
d=2×
=12.37mm
则液压缸的进、出油管直径d按产品样本,选用内径为15mm,外径为19mm的10号冷拔钢管。
(四)油箱
确定油箱的容量按式V=ζqp估算,取经验数据ζ=7,故其容积为
V=ζqp=7×6.426=44.982L
按JB/T7938-1999规定,取最靠近的标准值V=63L
设计内容
设计说明及计算过程
备注
五、验算液压系统性能
(1)验算系统压力损失并确定压力阀的调整值
1.快进
滑台快进时,液压缸差动连接,由液压气动技术速查手册进油路上油液通过单向阀4的流量是5.076L/min、通过电磁换向阀的流量是5.076L/min,然后与液压缸有杆腔的回油汇合,以流量12.98L/min通过,因此进油路上的总压降为
ΣΔpv=[0.2×(
)2+0.5×(
)2+0.3×(
)2]Mpa
=0.016Mpa
此值符合要求。
快进时有杆腔压力p2与无杆腔压力p1之差
Δp=p2-p1=[0.5×(
)2+0.2×(
)2+0.3×(
)2]Mpa
=0.0206Mpa
2.工进
工进时,液压缸回油腔的压力p2为
P2=[0.5×(
)2+0.2+0.3×(
)2]Mpa
=0.2019Mpa
此值略大于估计值0.2Mpa,故要重新计算工进时液压缸进油腔压力p1,即
P1=
=
=0.6758Mpa
此值符合要求。
设计内容
设计说明及计算过程
备注
3.快退
快退时进油路上的总压降为
ΣΔpv1=[0.2×(
)2+0.5×(
)]Mpa
=0.0032Mpa
此值较小,所以液压泵驱动电机的功率是足够的。
回油路上的总压降为
ΣΔpv2=[0.2×(
)2+0.5×(
)2+0.2×(
)2]Mpa
=0.0121Mpa
此值符合要求。
(2)验算油液温升
工进时液压缸的有效功率为
Pe=Fv2=
KW=0.025KW
工进时的压力损失
ΔP=ΔPn(
)2=0.3×(
)2Mpa
=0.0052Mpa
液压泵的总输入功率为
Pp=
=
=0.446KW
液压系统的发热功率是
ΔP=PP-P1=(0.446-0.0052)KW=0.4408KW
邮箱的散热面积为
A=6.5
=6.5
m2=1.029m2
设计内容
设计说明及计算过程
备注
由设计手册查得邮箱的散热系数K=9W/(m2·℃),则求出油液升温为
Δt=
×103=
×103℃=47.5℃
此温度升值没有超过允许范围,故该液压系统不必设置冷却器。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液压 课程设计