液压系统设计_百度文库.

6.1.1工进时压力损失
进油管路压力损失:首先判别进油管液流状态,由于雷诺数
3
3
4
440.110
70.7200012101.510
e vd
Q
R d νπνπ---⨯⨯=
==
=<⨯⨯⨯⨯ (6-1
故为层流。
管路沿层压力损失:
4
3
16
4
4
16
5
4.34.31.510
0.110
2
10
12
10
0.62210(
平稳,在液压缸回路油路上须加背压阀,背压力值一般为5(510 10⨯
Pa,选取背压52610p =⨯Pa。
根据11220p A p A F =+,可求出液压缸大腔面积1A为
2
15
12
4239
0.006( 0.5(100.56 10
F A m p p =
=
=--⨯⨯
(3-1
0.087( D m =
=
= (3-2
2工况分析
2.1负载分析
根据给定条件,先计算工作台运动中惯性力m F ,工作台与导轨的动摩擦阻力fd F和静摩擦阻力fs F
63000.075963
9.810.05
G m F v F g t
∆⨯=
=
=∆⨯(N (2-1 12( 0.1(48001500 6300
fd d G G F f F F =+=⨯+=(N (2-2
-≥∑=⨯⨯=⨯,即B Q =14.88L/min。根据拟
定的液压系统是采用回油路节流调速,进油路压力损失选取5510p Pa ∑∆=⨯,故液压泵工作压力为:
5
5
1(9.845 1014.8410B p p p Pa =+∑∆=+⨯=⨯。
(5-1考虑到系统动态压力因素的影响,液压泵的额定工作压力为:
t P F v = (2-4
其中3503.140.12
2.19860
60
n d m
v s
π⨯⨯=
==
所以, 700031852.198
t P F v
=
==
同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力(取液压缸的机械效率0.9m η= ,工作台的液压缸在各工况阶段的负载值列于表2-1中,负载循环图如图2-1所示。
12( 0.2(48001500 1260fS s G G F f F F =+=⨯+=(N (2-3
其中, 11480104800G F m g ==⨯=(N
22150101500G F m g ==⨯=(N 12480015006300
G G G F F F =+=+=(N
由铣头的驱动电机功率可以求得铣削最大负载阻力t F :
L Q L
P d
Pa ν--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯∆=⨯=
⨯=⨯ (6-2
取管道局部损失50.10.062210L P P Pa ζ∆=⨯∆=⨯
油液流经单向阀和三位四通换向阀的压力损失按下面公式计算,有关数据见表5-1
2
2
2
550.2560.2561.5102100.4170.417V V Vn Vn Q P P Q ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
根据液压缸推力为4239N (表2-1 ,按表11-2(书的推荐值,初选工作压力为51010⨯Pa.
3.2确定Байду номын сангаас压缸尺寸
由于铣床工作台快进和快退速度相同,因此选用单杆活塞式液压缸,并使
122A A =,快进时采用差动连接,因管路中有压力损失,快进时回油路压力损失
取5510p ∆=⨯Pa ,快退时回油路压力损失亦取5510p ∆=⨯Pa。工进时,为使运动
(a (b
图4-3压力控制回路
4.2液压系统合成
根据以上选择的液压基本回路,合成为图4-2所示的定量泵-回油路节流调速液压系统图。
图4-2液压系统合成
5选择液压元件
5.1选择液压泵和驱动电机
取液压系统的泄漏系数
K=1.1
则液压泵的最大流量3
3
3
m ax ( 1.10.225100.24810
/B i Q K Q m s
(a (A
图4-1调速回路
4.1.2换向回路和卸荷回路
铣床工作台采用单活塞杆液压缸驱动。由工况图可知,系统压力和流量都不大,同时考虑工作台工作一个循环后装夹具时间比较长,为方便工作台的手动,选用三位四通U型电磁换向阀,并由电气行程开关配合实现自动换向,如图4-2b所示
4.1.3快速运动回路
为实现工作台快速进给,选用二位三通电磁换向阀构成液压缸的差动连接。这种差动连接的快速运动回路,结构简单,也比较经济,如图4-2a所示。在图4-2a-b中结构复杂不利于控制,所以选择4-2a所示的回路,一起同4-2b组成的快速、换向回路,同样可以实现差动连接。同时验算回路的压力损失比较简便,所以不选用图4-2a-b所示的回路。
π
π
=
-=
-= (3-4
3.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值(见
表3-1
3.4绘制液压缸工况图
根据表3-1计算结果,分别绘制P-L、Q-L和N-L图,如图3-1所示
P-L图
Q-L图
N-L图
图3-1 -L、Q-L和N-L图
4拟定液压系统图
4.1选择液压系统图
4.1.1调速回路
由工况图3-1可知,该铣床液压系统功率小,因此选用节流调速方式,滑台运动速度低,工作负载为阻力负载且工作中变化小,故可选用进口节流调速回路。为防止孔钻通时负载突然消失引起运动部件前冲,在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式,系统必然为开式循环系统。。考虑到铣削加工中有顺铣和逆铣两种工况,宜采用调速阀来保证速度稳定,并将调速阀装在液压缸回油路上起阻力作用,使工作台低速运动时比较平稳,如图4-1(a和4-1(A所示,由于本系统滑台由快进转为工进时,速度变化不大,为减少速度换接时的液压冲击,从节约成本考虑,选用如图4-1(a所示的调速回路。
5
5
14.84(125% 1018.8510B p Pa =+⨯=⨯. (5-2
根据B Q、B p和已选定的单向定量泵型式,查手册书(二选用116YB -型定量叶片泵。该泵额定排量为16mL/r,额定转速960r/min,其额定流量为
3
3
0.25610/m s -⨯,由工况图知,最大功率在快退阶段,如果取液压泵的效率为
表2-1各阶段负载值
图2-1负载循环图
2.2运动分析
根据给定条件,快进、快退速度为0.075m/s,其行程分别为300mm和400mm ,工进速度为60~1000m/s(即0.001~0.0167m/s ,工进行程100mm ,绘出速度循环图如图2-2所示。
图2-2速度循环图
3确定液压缸的参数
3.1初选液压缸的工作压力
1设计题目
1.1设计题目
设计一台专用铣床,铣头驱动电机的功率为7.0千瓦,铣刀直径为120mm ,转速350转/分,如工作台质量为480公斤,工件和夹具的质量为150公斤,工作台的行程为400mm ,工进行程为100mm ,快进快退速度为4.5米/分,工进速度为60~1000毫米/分,其往复运动的加速(减速时间为0.05秒,工作台用平导轨静摩擦系数0.2s f =,动摩擦系数0.1d f =,试设计该机床的液压系统。
为0.75,驱动液压泵最大输入功率B N为:
53
1(15.95 100.25610
7130.75
B
B B
p Q N η-+⨯⨯⨯=
=
=(W (5-3
查电工手册选取750W的电动机。
5.2选择控制元件
根据系统最大工作压力和通过控制元件的最大流量,选用各类阀的规格见表5-1.
表5-1选用各类阀的规
5.3选用辅助元件
滤油器:液压泵吸油口需装粗滤油器,选用XU-16⨯100J线隙式100m μ进口滤油器,流量Q=16l/min=0.267⨯3310/m s -.
油箱容量:由下式计算有效容积V ,取系数K=6, Q=12L/min,则有
3
3
61272( 7210( V KQ L m -==⨯==⨯ (5-4
根据书(二标准,可取油箱的容积V=75L,油箱见附图1,管道尺寸由选定的标准元件连接口尺寸确定。
攀枝花学院本科毕业设计（论文）5选择液压元件快退时进油路总压力损失：∆p ' = ∆PL + ∆Pζ + ∑ ∆P = 3.24 × 105 ( Pa V快退时回油路中压力损失：由于Q1 = 2Q2 ,则有∆PL = 4.3 ×ν × Q × L 4.3 × 1.5 × 10 −4 × 2 × 0.225 × 10−3 × 2 × 1016 = d4 124 ×1016 = 2.8 ×105 ( Pa (6-13 (6-14 ∆Pζ = 0.1∆P = 0.28 × 105 ( Pa Q 2 × 0.256 5 ∑ ∆P = ∑ ∆P V = 2 × 105 V Vn = 2.46 × 10 ( Pa QVn 0.417回油路总压力损失：2 2 ∆p" = ∆PL + ∆Pζ + ∑ ∆P = 5..54 ×105 ( Pa V (6-15将回油路中的压力损失折算到进油路上去，可得到快推时回油路中的整个压力损失：∆p = ∆p ' + ∆p" 0.003 A2 = 3.24 × 105 + 5.54 × 105 × = 6 × 105 ( Pa A1 0.006 (6-16这个数值比原来估计的数值大，因此系统中元件规格和管道直径不宜再减小。6.2确定液压泵工作压力工进时，负载压力pL = F 42.39 = = 66.24( N / cm 2 = 6.624 × 105 ( Pa A1 64 (6-17液压泵工作压力pgj ≥ pL + ∆p = (6.624 + 4.8 ×105 = 11.4 ×105 ( Pa (6-18快退时，负载压力：' pL = F 700 = = 21.88( N / cm2 = 2.88 × 105 ( Pa A2 32 (6-19液压泵的工作压力：pkt ≥ pL + ∆p = (2.88 + 6 × 105 = 8.88 × 105 ( Pa (6-20根据pgj，则溢流阀调整压力取12 ×105 Pa。
6液压系统性能验算
6.1回路中压力损失
回路压力损失计算应在管道布置图完成后进行,必须知道管道的长度和直径。管道直径按选定元件的接口尺寸确定,即d=12mm,长度在管道布置图未完成前暂按进油管、回油管均为L==2m估算。油液运动粘度取421.510/m s ν-=⨯,在此设计中主要验算工进和快退工况时的压力损失。
∑∆=∑∆=⨯+⨯ ⎪ ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭⎝⎭
51.3210=⨯(Pa (6-3工进时进油路总压力损失:
'
5
210L V p P P P ζ∆=∆+∆+∑∆=⨯(Pa (6-4
攀枝花学院本科毕业设计（论文）5选择液压元件工进时回油路压力损失：因回油管路流量Q2为Q2 = Q1 0.1× 10−3 = = 0.05 × 10−3 (m3 / s 2 2 (6-5液流状态经判断为层流（Re = 70.7 < 2000，于是沿程压力损失：4.3 ×ν × Q × L 4.3 × 1.5 × 10−4 × 0.05 × 10−3 × 2 ×1016 = d4 124 ×1016 = 0.297 ×105 ( Pa ∆PL = (6-6局部压力损失：∆Pζ = 0.1× ∆PL = 0.0297 × 105 Pa (6-7回油路中油液流经二位三通换向阀、调速阀和三位四通换向阀时的压力损失计算方法同上，即Q 0.128 5 5 0.128 ∑ ∆P = ∑ ∆P V = 1× 105 V Vn + 5 × 10 + 2 × 10 0.417 0.417 QVn 2 2 2 = 5.28 × 105 ( Pa工进时回油路总压力损失(6-8 ∆p" = ∆PL + ∆Pζ + ∑ ∆P = 5.6 × 105 ( Pa V失∆p = ∆p ' + ∆p" A2 0.003 = 2 × 105 + 5.6 × 105 × = 4.8 × 105 ( Pa A1 0.006 (6-9将回油路中压力损失折算到进油路上，就可求出工进时回路中整个压力损(6-10 6.1.2快退时压力损失快退时进油路和回油路中经检查都是层流，进油路压力损失为：4.3 ×ν × Q × L 4.3 × 1.5 × 10−4 × 0.225 × 10−3 × 2 ×1016 = d4 124 ×1016 = 1.4 ×105 ( Pa ∆PL = ∆Pζ = 0.1∆P = 0.14 ×10 ( Pa 5 (6-11进油路中油液流经单向阀、三位四通换向阀、单向调速阀（反向时）以及二位三通换向阀时压力损失计算方法同前Q 0.256 5 0.256 ∑ ∆P = ∑ ∆P V = 1.5 × 105 V Vn + 2 ×10 0.417 0.417 QVn 2 2 2 0.256 5 +1× 105 = 1.7 × 10 ( Pa 0.417 2 (6-12
根据GB2348-80圆整成就近的标准值,得D=90mm
,液压缸活塞杆直径
63.65d m m ==,根据GB2348-80就近圆整成标准值d=63mm,于是液压缸实
际有效工作面积为
2
22
10.090.0064
4
A D m
π
π
=
=
⨯= (3-3
22
2
2
2
2( (0.090.063 0.0034
4
A D d m
(a (b
(a-b
图4-2快速和换向回路
4.1.4压力控制回路
由于液压系统流量很小,铣床工作台工作进给时,采用回油路节流调速,故选用定量泵供油比较、经济,如图4-1a所示.调压回路采用先导式溢流阀维持液压泵出口压力恒定。当换装工件时,工作台停止运动,液压泵卸荷回路采用小型二位三通电磁阀控制先导型溢流阀,实现液压泵的卸荷。而从提高系统效率、节省能量角度来看,选用双联叶片泵油源显然是不合理的,如图4-3b所示,其结构复杂,控制也复杂,所以不适宜选用此方案。