《立式多軸組合鉆床液壓進給系統(tǒng)設計》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《立式多軸組合鉆床液壓進給系統(tǒng)設計(23頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、
山東廣播電視大學
課程設計任務書
地 市 山東萊蕪市
教學班 萊鋼電大
姓 名
學 號
山東廣播電視大學教學出編印
課程設計須知
一、課程設計是圍繞一門主要技術基礎課或專業(yè)課結合工程設計而進行的一次綜合性訓練,通過對具體課題的方案分析、比較、設計計算、元件選取、安裝調試環(huán)節(jié),初步掌握簡單的工程分析方法和工程設計方法。
二、電大工科各專業(yè)的學生必須在教學計劃中規(guī)定的時間內完成課程設計。
三、課程設計的選題應符合教學要求,題目應符合工程實際,每個學生設計題目內容要有所區(qū)別。
四、電大
2、學生應以嚴肅認真,實事求是的態(tài)度完成課程設計,課程設計論文寫作要做到論點明確、論據充分、書面整潔、字跡工整。圖紙應清晰、工整,符合設計要求,符合國家有關標準和部頒標準。
五、填報有關表格時,應按項目要求逐項填實、填全、填清。
姓 名
學 號
專 業(yè)
機電
一體化
年 級
教學班
萊鋼電大
教學班負責人
設計題目
立式多軸鉆孔專用組合機床液壓系統(tǒng)設計
指導教師姓名
王奉德
職 稱
高級
指導教師(含答辯)評語:
成績: 指導教師簽名: 工作單位:
3、 月 日
地市電大復審意見:
成績: 復審人簽名: 職稱: 月 日
省電大終審意見:
成績: 終審人簽名: 月 日
課程設計的任務和具體要求
《液壓氣動技術》課程設計任務書
一臺立式多軸鉆孔專用組合機床,鉆削動力部件的上下運動采用液壓傳動。工作循環(huán)是:快速下降--工作進給—快速上升—原位停止。(為防止鉆削頭部由于重力下滑,裝有平衡重,設計不考慮重力影響)已知數據如下:最大鉆削進給抗力FL=
4、28000N,動力滑臺質量m=270Kg,快速下降行程S1=250mm,工進行程S2=50mm,快速上升行程S3=300mm;快速下降速度v1=75mm/s,工進速度v2不大于1mm/S,快速上升速度110mm/s,升速和減速時間在0.2S之內;滑臺運動的靜摩擦力Ffs=1000N,動摩擦力F=500N。執(zhí)行元件用液壓缸,活塞桿固定。液壓缸機械效率取0.90。試設計液壓系統(tǒng)。
課程設計說明書應包含的內容
1、 按格式寫出設計計算說明書,使用說明書,另部件明細表,調試維護說明書。
2、 畫出液壓系統(tǒng)原理圖。
課程設計應完成的圖紙
1、 循環(huán)圖
2、 液壓缸工況圖
3、 液壓
5、系統(tǒng)圖
其他要求
課程設計的期限
自 年 月 日至 年 月 日
課程設計進度計劃
起 至 日 期
工 作 內 容
備 注
參考文獻、資料索引
文獻、資料名稱
編著者
出版單位
課程設計目錄
1、負載分析
2、運動分析
3、繪制負載、速度循環(huán)圖
4、確定液壓缸尺寸
5、繪制液壓缸工況圖
6、選擇液壓基本回路
1)、調速回路
2)、換向回路和速度切換回路
3)、節(jié)約能量
4)組合基本回路
7、選擇液壓泵
1)、計算液壓泵的工作
6、壓力
2)、計算液壓泵的流量
3)、選擇液壓泵的規(guī)格
4)、計算功率選擇電動機
8、選擇控制閥
9、選擇油管及油箱
10、液壓系統(tǒng)性能驗算
1)、系統(tǒng)壓力損失估算
2)、溫升驗算
附圖:多孔鉆機液壓系統(tǒng)圖
一、 負載分析
由于系統(tǒng)采用平衡重,因此鉆削頭部件重量產生的向下作用力不再計入。鉆削頭部件啟動、減速和制動過程中的慣性力為
啟動時: Fa1=2m=2m=2270=202.5N
減速時:Fa2=2m=2m=2270=199.8N
制動時:Fa3=2m=2m=2270=2.7N
反向啟動時:Fa4=2m=2m=2270=270N
反向制動時:Fa5
7、=2m=2m=2270=270N
由此可得液壓缸在各階段的負載(見表1)。
表1
各工作階段
計算公式
計算結果(N)
啟 動
FL1=Ffs+Fa1
1202
快速下降
FL2=Ffd
500
減 速
FL3= Ffd- Fa2
300
工作進給
FL4= Ffd+Fmax
28500
制 動
FL5= Ffd- Fa3
497
反向啟動
FL6= Ffs+Fa4
1297
快速上升
FL7=Ffd
500
反向制動
FL8= Ffd- Fa5
203
二、 運動分析
根據勻加速位移公式s=v0t+at2、加
8、速度公式a=和已知條件,列出個階段的速度和行程(見表2)。
表2
工 況
速度
行程
公式
結果(mm)
啟 動
0~v1
v1
7.5
快速下降
v1
s1- v1-v2
234.9
減 速
v1~v2
v1+v2
7.6
工作進給
v2
s2-v2
49.9
制 動
v2~0
v2
0.1
反向啟動
0~v3
v3
11.0
快速上升
v3
s3- v3
280
反向制動
v2~0
v3
11.0
三、繪制負載、速度循環(huán)圖
負載循環(huán)圖(見圖1)。
圖1 負
9、載循環(huán)圖
速度循環(huán)圖(見圖2)。
圖2 速度循環(huán)圖
四、確定液壓缸尺寸
參照各類機械廠用壓力,取液壓缸負載壓力為3.5MPa。根據最大負載要求,液壓缸有效工作面積A
A===90.476cm2
液壓缸直徑D
D===107mm
根據快速下降與上升的速比求活塞桿直徑d
=≈1.333
所以 d=53.5mm
參照GB2348—80,選擇符合標準的活塞和活塞桿直徑。
D=125mm d=70mm
液壓缸實際有效面積分別為
A1==122.66cm2
A2==84.19cm2
五、繪制液壓缸工況圖
根
10、據以上計算結果,可求出專用機床在各個工作階段內的壓力、流量和功率值(見表3)。由于加、減速時間很短,對系統(tǒng)參數選擇的影響不大,可忽略。
表3
工 況
負載FL
(N)
回油腔壓力p2(MPa)
工作腔壓力p2(MPa)
輸入流量Q(L/min)
輸入功率N(kW)
快速下降
500
p2=0
p1==0.045
Q1=A1v1= 55.197
N=p1Q1= 0.0414
工作給進
28500
p2=0.5
p2=+=2.92
Q1=A1v2= 0.736
N=p2Q1= 0.0358
快速上升
500
p2=0
p3=
11、=0.066
Q1=A1v3= 80.995
N=p3Q1= 0.0891
根據表3中的參數繪制液壓缸工況圖。
圖3 液壓缸工況圖
六、選擇液壓基本回路
1、 調速回路
由于這臺專用機床液壓系統(tǒng)功率較小,鉆削頭部件運動速度較低,故選擇節(jié)流調速回路。又因為工作進給時會油路上必須有背壓,因此采用回油路調速閥調速回路。
圖4 回油路調速單元
2、 換向回路和速度切換回路
由于該系統(tǒng)流量比較小,采用三位四通電磁換向閥換向即可。換向閥中位機能選M型,是為了停機時泵能實現壓力卸荷。從Q—t曲線可知鉆削頭部件有快速下降轉為工作進給時,速度相差很大,宜采用行程閥,以避免速度切換時產
12、生液壓沖擊。
圖5 換向回路和速度切換單元
3、 節(jié)約能量
從p—t和Q—t曲線可知,系統(tǒng)工作主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成,故采用限壓式變量泵自動改變流量,以減少流量損失。
4、組合基本回路
把以上所選各種回路組合畫在一起,初步形成一個完整的液壓系統(tǒng)(見圖6),然后再增加一些元件,如單向閥3、單向閥5、濾油器1。他們的作用分別是:
單向閥3:防止油液向液壓泵倒灌;
單向閥5:使液壓缸上升時,一開始可得到快速;
濾油器1:過濾油液,保持油液清潔度。
圖6 多孔鉆機液壓系統(tǒng)圖
表4
電磁鐵
動作順序
1DT
2DT
行程閥
13、快速下降
+
-
+
工作給進
+
-
-
快速上升
-
+
-
停 止
-
-
+
七、選擇液壓泵
1、計算液壓泵的工作壓力
由圖的p—t曲線中查出pmax=2.92MPa,取∑Δp=0.5MPa。
ps=p+∑Δp
ps=2.92+0.5=3.42MPa
2、計算液壓泵的流量
QP≥K(∑Q)max
從圖Q—t曲線中查得Qmax=80.995L/min,取K=1.1。
QP=1.180.995=89.1 L/min
3、選擇液壓泵的規(guī)格
pr=ps1.25=5.603 MPa
從有關樣本中查出:YBN—40N型限壓式變量泵,Q=4
14、0L/min, pmax=6.3 MPa,p=0.80, pv=0.90。
4、計算功率選擇電動機
按表3,使用時最大功率為0.0891Kw(沒考慮閥和管道壓力損失以及泵的效率)。但應考慮限壓式變量泵所需最大功率,根據樣本參數先畫出泵的流量—壓力特性曲線ABC(見圖7),并根據快速上升和工進時的工作特點,可畫出實際工作時泵應有的流量—壓力特性曲線A`B`C`。圖中B`點功率最大,其值為N`=1573W。
考慮到泵的效率,則電動機應有功率
==1966W
查相關材料,選用Y112M-6電動機,其額定功率為2.2Kw。
圖7:泵的流量—壓力特性曲線
八、選擇控制閥
根據液
15、壓泵的工作壓力和通過各閥的實際流量選用得液壓元件見表5。
表5
序號
元件 名稱
通過閥的實際流量(L/min)
額定流量(L/min)
額定壓力MPa
額定壓降MPa
型號及規(guī)格
數量
1
濾油器
38.87
63
16
<0.2
TLW—50
1
2
限壓式變量泵
38.87
25
6.3
0.5
YBN—40N
1
3
單向閥
38.87
63
16
1.2
S10P1
2
4
三位四通電磁閥
51.83
160
16
<0.5
4WE10E—20B
1
5
二位二通行程閥
35.34
63
16
16、
<0.3
22C—63BH
1
6
調速閥
<1
0.07~50
16
2FRM6B—10B/1.5M
1
7
液壓缸
自行設計
1
九、選擇油管及油箱
1、 油管
元件之間的連接管道按元件接口尺寸決定。液壓泵選定之后,需重新計算液壓缸工作各階段的進、回油流量。見表6。
表6
快進
工進
快退
輸入流量(L/min)
Q1== =175.99
Q1=2.347
Q1=Qp=55.197
排出流量(L/min)
Q2= ==55.59
Q2= = =1.549
Q2= =80.42
運動速度/(m/min)
17、V1== =2.105
V2= =0.0191
V1== =6.6
2、 油箱
油箱容量按液壓泵的流量計算,取ζ=7。
V=ζQp=780.995=566.96
按國標規(guī)定,就近選標準值,V=700L。
3、濾油器的選擇
選擇濾油器的依據有以下幾點:
(1)承載能力:按系統(tǒng)管路工作壓力確定。
(2)過濾精度:按被保護元件的精度要求確定,選擇時可參閱表7。
(3)通流能力:按通過最大流量確定。
(4)阻力壓降:應滿足過濾材料強度與系數要求。
表7
系統(tǒng)
過濾精度(μm)
元件
過濾精度(μm)
低 壓 系 統(tǒng)
100~150
滑 閥
1/3
18、最小間隙
70105Pa系統(tǒng)
50
節(jié) 流 孔
1/7孔徑(孔徑小于1.8mm)
100105Pa系統(tǒng)
25
流量控制閥
2.5~30
140105Pa系統(tǒng)
10~15
安全閥溢流閥
15~25
電液伺服系統(tǒng)
5
高精度伺服系統(tǒng)
2.5
十、液壓系統(tǒng)性能驗算
1、系統(tǒng)壓力損失估算
由于管路布置未確定,沿程損失暫無法計算。僅對閥類元件進行估算。
常用中、低壓各類閥的壓力損失(Δpn)如表8。
表8
閥名
Δpn(105Pa)
閥名
Δpn(105Pa)
單向閥
0.3~0.5
背壓閥
3~8
換向閥
1.5~3
19、節(jié)流閥
2~3
行程閥
1.5~2
轉閥
1.5~2
順序閥
1.5~3
調速閥
3
常
(1)快進
由圖可知。進油路上有單向閥3,電磁換向閥4的流量均為38.87 L/min。行程閥的流量為155.4L/min。其進油路總壓力損失為
∑Δpv=0.2ⅹ()2+0.5ⅹ()2+0.3ⅹ()2=0.4261 MPa
回油路上液壓缸單向閥3,電磁換向閥4的流量均為51.8 3 L/min,計算出有桿腔與無桿腔壓力之差
Δp=p2-p1=0.5ⅹ()2+0.2ⅹ()2+0.3ⅹ()2=0.135+0.077 +0.254=0.466MPa
(2)工進
工進時,進
20、油路上進油路上有單向閥3,電磁換向閥4的流量均為1.88 L/min。行程閥的流量為0.93L/min。順序閥的流量為0.93+22=22.93 L/min。進油路的總損失為
∑Δpv=0.5ⅹ()2+0.5+[0.5ⅹ()2+0.6+0.3ⅹ()2] ⅹ=0.62 MPa
液壓缸回油腔的壓力p2為
p2=0.5ⅹ()2+0.6+0.3ⅹ()2=0.6358 MPa
(3)快退
快退時,進油路上進油路上有單向閥3的流量均為22L/min,電磁換向閥4的流量為38.37 L/min。行程閥的流量為51.83L/min。進油路的總損失為
∑Δpv1=0.5ⅹ()2+0.2ⅹ()2=0.
21、1122 MPa
回油路總壓力損失為
∑Δpv2=0.2ⅹ()2+0.5ⅹ()2+0.2ⅹ()2 =0.2642 MPa
所以,快退階段,液壓泵的工作壓力Pp為
Pp=P1+∑Δpv1=1.5+0.1122=1.6122 MPa
此值為卸荷順序閥的壓力調定值。
2、溫升驗算
以工進時的消耗功率計算溫升。
工進時液壓缸的有效功率為
Pe=Fv2==0.0136kw
液壓泵輸入功率Pp
Pp==PⅹQ=0.5ⅹ1.88=0.94 kw
發(fā)熱功率
Δp= Pp- Pe=0.94-0.0136=0.9247 kw
油箱散熱面積
A=6.5=6.5==51244cm2=5.12m2
溫升
ΔT===ⅹ103=20.07?C
系統(tǒng)溫升為超過允許的40?C,可不設計冷卻裝置。
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