大型鉆床動力頭的液壓系統(tǒng)設(shè)計

.設(shè)計的大型鉆床動力頭液壓的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)要求完成:技術(shù)參數(shù)：動力滑臺工作循環(huán)為：快進工進快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求為：切削力Ft=4320N；移動部件總重力G=2500N；快進行程L1=110mm；工進行程L2=180mm；快進速度為V1=3.0m/min；工進速度為V2=0.07m/min；快退速度為V3=6m/min；加速時間和減速時間均為0.2s；靜摩擦因素fs=0.2；動摩擦因素fd=0.15。該動力滑臺可在任意位置停止。 一、行工況分析，確定液壓缸推力1、工況分析及液壓缸的推力：（1）、工況分析切削推力： F切=25000N靜摩擦力： Fj= fjG=0.29800=1960N動摩擦力： Fd= fdG=0.19800=980N啟動慣性力： Fg=(9800/9.81)（6/（0.260）=499N（2）、液壓缸的推力啟動推力： F啟= Fj/= 1960/0.9=2180N加速推力： F加=（Fd+Fg）/=（980+499）/0.9=1640N快進推力： F快= Fd/=980/0.9=1090N工進推力： F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N反向啟動過程作用力與F啟、F加、F快大小相同，方向相反。工況運行圖如下： 圖4-18：大型鉆床動力頭液壓液壓缸工況圖二、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缸流量2、選取工作壓力及背壓力F工=28900N 在20000-30000N之間,P1=3-4MPa 選取,P1=3.4MPa，為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖, 設(shè)回油路有背壓閥，取背壓P2=0.8MPa。3、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程：圖4-19：大型鉆床動力頭液壓液壓缸力的平衡圖F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1） 快進速度V快=6m/min，工進速度V工進=0.05m/min,相差很大,應(yīng)進行差動換接,取k= A2/ A1=0.5,則： 取液壓缸筒標(biāo)準(zhǔn)值：D=110 d=0.7D=0.7110=77 取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)值： d=80 4、認證液壓缸筒壁厚中低壓液壓系統(tǒng),由其切削加工性能確定液壓缸筒壁厚，按薄壁圓筒計算壁厚： 額定工作壓力： Pn=3.4MPa<16MPa 試驗壓力為： Py=1.5Pn=1.53.4=5.1MPa許用應(yīng)力?。?（ 取安全系數(shù)n=5） 5、定液壓缸筒的長度活塞桿工作行程：450活塞桿伸出長度不少于1100 取活塞桿長2000 取液壓缸筒長：L=1600 6、求最少活塞桿直徑取 19比80少4.21倍,穩(wěn)定性足夠安全可靠。7、校核活塞桿的穩(wěn)定性（1）、求活塞桿的臨界半徑 （2）、求活塞桿的臨界負載 選用45#鋼，取其柔性系數(shù)液壓缸的安裝方式采用一端固定,一端自由,其末端系數(shù)活塞桿細長比： ?。?45#鋼的彈性模量：取活塞桿橫截面慣性矩：活塞桿伸出長度：L=2000該液壓缸活塞桿的穩(wěn)定性能好,可靠性高。（3）、求活塞桿臨界負載的安全系數(shù)其安全系數(shù)：nk=19900028900=6.9 8、液壓缸各截面積9、初定液壓缸流量快進：= = =工進=： 10、液壓缸的負載、壓力、流量、功率的工況表工況負 載（N）液壓缸計算公式油壓力P1105回油壓力P2105輸入流量Q(L/min)入功率P(kw)快進差動啟動21804.33 0P1=(Fi+pA2)/A3加速恒速16401090 7.70 6.62p =530.20.33Q=(A1-A2)v快P=p1Q工進2890034.2 80.48-0.950.29-0.54P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退啟動加速恒速21804.88 0P1=(Fi+p2A1)/A2164014.28 5Q=A2v快109013.06 26.8 0.58P=p2Q三、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量1、定位夾緊力設(shè)計計算K1安全系數(shù)K2加工系數(shù)K3刀具鈍化系數(shù)K4斷位切削系數(shù)根據(jù)實用經(jīng)驗，夾緊支撐系數(shù)f1=0.2，f2=0.7根據(jù)實用經(jīng)驗，推薦夾緊工作壓力P夾20105Pa 取兩個液壓缸筒直徑標(biāo)準(zhǔn)值：D=110設(shè)定活塞桿承受拉力，取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑： d=55Q夾=四、設(shè)計大型鉆床動力頭液壓的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖電磁鐵動作表動作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊 快進 工進快退 工件松夾 五、液壓元件設(shè)計計算與選擇1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動功率計算（1）、高壓小流量泵工作壓力計算高壓小流量泵工作循環(huán)過程中，最大工作壓力，采用調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速，設(shè)定工進最大壓力損失為，則（2）、低壓大流量泵工作壓力計算低壓大流量泵的快速進退工作表得知快退工作壓力為，高于快進工作壓力,取為快速進給工作壓力, 設(shè)定快進最大壓力損失為，則：（3）、液壓泵的流量及規(guī)格由工況表得知快速進給流量為工進最大流量，溢流閥最少穩(wěn)定流量為，即高壓小流量泵的流量最少要，選YB-D32-50/4-10,額定壓力，轉(zhuǎn)速,選YB-C36/5.（4）、電動機的驅(qū)動功率從液壓缸的負載、壓力、流量、功率的工況表得知，液壓缸最大輸出功率為：快速進退最大工作壓力：，取電機效率：，則電動機的驅(qū)動功率為選型交流異步電動機。2、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動速度工步輸入流量L/min輸出流量L/min移動速度 m/min快進=工進快退3、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件序號元件名稱 實際通流量元件規(guī)格 數(shù)量 備註01 雙聯(lián)葉片泵36/5 L/min YB-D36/5 102 濾油器41 L/min WU-63F 103 油箱246 L/min（容積） 1 自制（300L/min）04 外控順序閥 36 L/min X4F-B20D-Y1 105 單向閥 36L/min DF-B20H2 106 先導(dǎo)式溢流閥5L/min YF-B6B 107 電液換向閥87L/min 34EYOB25H-T 108 單向程行調(diào)速閥1L/min 1QCA3-D16 109 壓力繼電 DP-63型 210 液壓缸（主缸） 1 11 電磁換向閥 87L/min 23E1B25C 112 P型背壓閥1L/min P-D6B 113 電磁閥 77.4L/min 22E1B25C 114 減壓閥19L/min JF3-C10B 115 單向閥 19L/min DF-B10H2 116 電磁換向閥19L/min 24EB10H-ZZ 117 單向順序閥19L/min XD2F-B10E-Y1 118 夾緊液壓缸119 定位液壓缸 120 壓力表開關(guān)YK2-6 1 （圖上未標(biāo)）3、油管尺寸按標(biāo)準(zhǔn)化元件計算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下：= 取液壓油管內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值 d=20 （外徑 d=25）4、油箱容積V=六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證1、液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)快進液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、進油路壓力損失經(jīng)計算油管內(nèi)徑d=20，液壓裝置未安裝前，設(shè)置進、回油管長度L=2.5m,選取L-AN32號機油400C的運動粘度1）、進油路流態(tài)判別<為層流2）、進油路沿程阻力損失3）、進油路局部阻力損失4）、進油路液壓閥阻力損失5）、進油路總阻力損失B、回油路壓力損失1）、回油路流態(tài)判別<為層流2）、回油路沿程阻力損失3）、回油路局部阻力損失4）、回油路液壓閥阻力損失5）、回油路總阻力損失C、系統(tǒng)快進總壓力損失D、系統(tǒng)快進液壓泵工作壓力系統(tǒng)快進工作性能穩(wěn)定可靠。（2）、系統(tǒng)工進液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核A、系統(tǒng)工進液壓泵壓力損失工進流量，其沿程、局部壓力損失可略去不計，只有調(diào)速閥、背壓閥的壓力損失納入計算如下：B、系統(tǒng)工進高壓小流量液壓泵工作壓力系統(tǒng)工進工作性能穩(wěn)定可靠。（3）、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機功率選型交流異步電動機，系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定。2、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核（1）、系統(tǒng)效率1）、快進、工進、快退時間由設(shè)計依據(jù)，主液壓缸快進行程40cm,工進行程5cm，則快進時間：工進時間：快退時間：2）、快進、工進、快退所占的時間效率快進時間效率： 工進時間效率：快退時間效率： 快進快退占進給決時間的16.36%，系統(tǒng)熱能穩(wěn)定性校核主要校核工進時區(qū)。3）、系統(tǒng)工進效率系統(tǒng)輸出功率：系統(tǒng)輸入功率：系統(tǒng)工進效率：（2）、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核工進時間30.00s，占總進給時間35.87s的83.64%，是系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核區(qū)域。液壓缸工進負載：F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N最大進給速度：系統(tǒng)輸出功率：系統(tǒng)輸入功率：系統(tǒng)能耗功率：系統(tǒng)工質(zhì)升高的溫度：經(jīng)校核，該液壓系統(tǒng)在夏季具有良好的工作穩(wěn)定性，符合可靠性設(shè)計。.