机床上有一夹紧进给液压系统

1 液压传动设计

题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下：

夹紧油缸：

快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作

进给油缸：

快进→慢进→达到进给终点→快速退回

夹紧油缸快速退回。

夹紧缸快进速度：0.04m/s

夹紧缸慢进速度：7mm/s

最大夹紧力：45KN

进给油缸快进速度：0.17m/s

进给油缸慢进速度：0.017m/s

最大切削力：125KN

进给工作部件总质量：250

m kg

夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm）

进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm）

2 负载与运动分析

已知最大夹紧力为45KN ，则夹紧油缸工作负载145F KN =，液压缸的机械效率取0.9m η=，则推力150m F KN η=，由于夹紧工作工作部件总质量很小，可以忽略。则惯性负载10m F =，阻力负载110fs fd F F ==。

夹紧缸快进、快退速度：11v = 1

3v =0.04m/s ，夹紧缸慢进速度：12v =7mm/s 。

夹紧缸行程：用行程开关调节最大250mm

已知最大切削力为125KN ，则进给油缸工作负载2125F KN =。进给工作部件总质量：250m kg =，取静摩擦因数为0.2s f =，动摩擦因数为0.1d f =；取往复运动的加速、减速时间0.2s 。

由式 m v

F m

t

∆=∆ 式（2—1） 式（2—1）中 m —工作部件总质量

v ∆—快进或快退速度 t ∆—运动的加速、减速时间

求得： 惯性负载 1110.17250212.50.2

m v F m N N t ==⨯=∆ 阻力负载： 静摩擦阻力 0.2212.59.8416.5fS F N N =⨯⨯= 动摩擦阻力 0.1212.59.8208.25fd F N N =⨯⨯= 液压缸的机械效率取0.9m η=，则推力()2139120fd m F F N η+=。进给油缸

快进、快退速度：111v =11

3v =0.17m/s ，进给油缸慢进速度：112v =0.017m/s ，进给缸

行程：用行程开关调节最大1000mm 。综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表2—1和表2—2。

表2—1 夹紧缸各工作阶段的负载F(N)

表2—2进给缸各工作阶段的负载F(N)

根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载图F-l和速度图-l，如图2-1，图2-2所示。

夹紧缸负载图F-l进给缸负载图F-l

图2-1

夹紧缸速度图-l

进给缸速度图-l

图2 - 2

3 确定液压系统主要参数

3.1初选液压缸工作压力

根据系统中夹紧油缸工作最大负载为

145

F KN

=，在工进时负载最大，在其它工况负载很小参考表3-1，初选夹紧液压缸的工作压力p1=4MPa。进给油缸

工作最大负载为

2125

F KN

=，在工进时负载最大，在其它工况负载较小，参考表3-1，初选进及液压缸的工作压力p1=8MPa。

3.2计算液压缸主要尺寸

鉴于液压缸快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式即液压

缸有（A 1=2A 2）。工进时为防止冲击现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表《机械设计手册》选用有杆腔回油路直接油缸，背压可忽略不计，选此背压为p 2=0MPa 。无杆腔回油路带调速阀的系统，这时参考《机械设计手册》可选取背压为p 2=0.5MPa 。

由 1122m

F

p A p A η-=

， 式（3-1）

在式（3-1）中 1p 、2p —分别为缸的工作压力、回油路背压

1A 、2A —分别为缸的无杆腔工作面积、有杆腔工作面积

F —缸的工作负载

m η—液压缸的机械效率，取0.9m η=

再根据 122A A =， 得1212m F A p p η=

⎛

⎫- ⎪

⎝

⎭

计算得：夹紧油缸无杆腔工作面积1210.0134A m =，进给油缸无杆腔工作面积210.0180A m =

由D =

得，

夹紧油缸活塞直径11130.7D mm =，

进给油缸活塞直径1151.4D mm =，由d 0.707D ≈ 得，

12d 92.4mm =，

2d 107.04mm =。

参考/23481993GB T -，圆整后取标准数值，得

夹紧缸11140D mm =，12d 100mm =， 进给缸1160D mm =，2d 110mm =。 由2

14

D A π=

，()

2224

D d A π-=

求得液压缸两腔的实际有效面积为

夹紧缸两腔的实际有效面积为1421153.910A m -=⨯，

1

42275.410A m -=⨯

进给缸两腔的实际有效面积为421201.010A m -=⨯，

422106.010A m -=⨯

经检验，参考《机械设计手册》，活塞杆强度和稳定性均符合要求。 根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表3—1和表3—2所列，由此绘制的液压缸工况图如图3-1，