液壓與氣壓傳動課程設(shè)計-臥式單面多軸鉆孔組合動力滑臺(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計成無桿腔 工作面積 1A 是有桿腔工作面積 2A 兩倍的形式，即活塞桿直徑 d與缸筒直徑 D呈 d = 。 工進過程中，當孔被鉆通時，由于負載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓 (通過設(shè)置背壓閥的方式 )，選取此背壓值為p2=。 快進時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降 p? ，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時取 p???？焱藭r回油腔中也是有背壓的，這時選取被壓值 2p =。 工進時液壓缸的推力計算公式為 1 1 2 2 1 1 1 2/ ( / 2)mF A p A p A p A p? ? ? ? ?， 式中 ： F —— 負載力 ?m—— 液壓缸機械效率 A1—— 液壓缸無桿腔的有效作用面積 A2—— 液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1—— 液壓缸無桿腔壓力 p2—— 液壓有無桿腔壓力 因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計算為 2211 1 002 33 3 82cmppFA m ????? ? 液壓缸缸筒直徑為 cmAD 1 ?? mm 由于有前述差動液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系， d = ，因此活塞桿直徑為d==7419mm，根據(jù) GB/T2348— 1993 對液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿 外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為 D=110mm，活塞桿直徑為 d=80mm。 此時液壓缸兩腔的實際有效面積分別為： 221 cmDA ?? 2222 cmdDA ?? ）（ 工作臺在快進過程中，液壓缸采用差動連接，此時系統(tǒng)所需要的流量為 ? ? m i 121 LAAq ???快進 工作臺在快退過程中所需要的流量為 m in3 8 32 LA ???快退 工作臺在工進過程中所需要的流量為 q 工進 =A1 v1’= L/min根據(jù)上述液壓缸直徑及流 量計算結(jié)果，進一步計算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值 如下 計算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率 設(shè)快進、快退時，回油腔壓力Δ p=,工進回油腔背壓 p2=。 表 3 各工況下的主要參數(shù)值 工況 推力 F’/N 回油腔壓力P2/MPa 進油腔壓力 P1/MPa 輸入流量q/1 輸入功率P/Kw 計算公式 快 進 啟動 0 —— —— ? ? ? ?21239。1 AApAFp ???? ? ? 121 vAAq ?? qpP 1? ppp ??? 12 加速 —— —— 恒 速 工進 ? ? 1221 39。 AApFp ?? 21vAq? qpP 1? 快退 啟 動 0 —— —— ? ? 2121 39。 AApFP ?? 32vAq? P= p1q 加速 —— —— 恒速 第 5 章 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 根據(jù)組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和工況分析，所設(shè)計機床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求一樣，該組合機床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能 源，工作可靠 。 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)運動循環(huán)要求正向快進和工進，反向快退，且快進，快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接，無桿腔面積 A1等于有桿腔面積 A2的兩倍。 速度控制回路的選擇 工況圖表明，所設(shè)計 組合機 床液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機床的進給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度 負載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進口節(jié) 流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。 鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時的瞬間，存在負載突變的可能，因此考慮在工作進給過程中采用具有壓差補償?shù)倪M口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。 由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 從工況圖中可以清楚地看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油 液。而快進快退所需的時間 1t 和工進所需的時間 2t 分別為 ? ?svlt 111 ? = 222 vlt ? =24s 亦即是12tt = 因此 從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個定量泵作為整個系統(tǒng)的油源，液壓系 統(tǒng)會長時間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計顯然是不合理的。 如果采用一個大流量定量泵和一個小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進和快進過程中所輸出的流量是不同的，此時液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估大，除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖 3所示。 圖 3 雙泵供油油源 選擇快速運動和換向回路 根據(jù)本設(shè)計的運動方式和要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。 本設(shè)計采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進轉(zhuǎn)為工進。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺的行程開關(guān)控制，管路較簡單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。 速度換接回路的選擇 所設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥 控制換向回路即可。為便于實現(xiàn)差動連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用 Y型中位機能。 由前述計算可知，當工作臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，進入液壓缸的流量由 L/min，可選二位二通行程換向閥來進行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊 ，選用 雙作用葉片泵雙泵供油，調(diào)速閥進油節(jié)流閥調(diào)速的開式回路，溢流閥做定壓閥。為了換 速以及液壓缸快退時運動的平穩(wěn)性，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值 Pb=。 圖 4 換向和速度切換回路的選擇 組成液壓系統(tǒng)原理圖 選定調(diào)速方案和液壓