大型钻床动力头的液压专业系统设计.doc

设计大型钻床动力头液压液压动力滑台液压系统规定完毕:技术参数：动力滑台工作循环为：快进工进快退停止。液压系统重要参数与性能规定为：切削力Ft=4320N；移动部件总重力G=2500N；快进行程L1=110mm；工进行程L2=180mm；快进速度为V1=3.0m/min；工进速度为V2=0.07m/min；快退速度为V3=6m/min；加速时间和减速时间均为0.2s；静摩擦因素fs=0.2；动摩擦因素fd=0.15。该动力滑台可在任意位置停止。 一、行工况分析，拟定液压缸推力1、工况分析及液压缸推力：（1）、工况分析切削推力： F切=25000N静摩擦力： Fj= fjG=0.29800=1960N动摩擦力： Fd= fdG=0.19800=980N启动惯性力： Fg=(9800/9.81)（6/（0.260）=499N（2）、液压缸推力启动推力： F启= Fj/= 1960/0.9=2180N加速推力： F加=（Fd+Fg）/=（980+499）/0.9=1640N快进推力： F快= Fd/=980/0.9=1090N工进推力： F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相似，方向相反。工况运营图如下： 图4-18：大型钻床动力头液压液压缸工况图二、拟定液压缸工作压力、构造尺寸、初定液压缸流量2、选用工作压力及背压力F工=28900N 在0-30000N之间,P1=3-4MPa 选用,P1=3.4MPa，为防止加工结束动力头突然前冲，设回油路有背压阀，取背压P2=0.8MPa。3、拟定液压缸构造尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力平衡方程：图4-19：大型钻床动力头液压液压缸力平衡图F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1） 快进速度V快=6m/min，工进速度V工进=0.05m/min,相差很大,应进行差动换接,取k= A2/ A1=0.5,则： 取液压缸筒原则值：D=110 d=0.7D=0.7110=77 取活塞杆原则值： d=80 4、认证液压缸筒壁厚中低压液压系统,由其切削加工性能拟定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚： 额定工作压力： Pn=3.4MPa16MPa 实验压力为： Py=1.5Pn=1.53.4=5.1MPa许用应力取： （ 取安全系数n=5） 5、定液压缸筒长度活塞杆工作行程：450活塞杆伸出长度不少于1100 取活塞杆长 取液压缸筒长：L=1600 6、求至少活塞杆直径取 19比80少4.21倍,稳定性足够安全可靠。7、校核活塞杆稳定性（1）、求活塞杆临界半径 （2）、求活塞杆临界负载 选用45#钢，取其柔性系数液压缸安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数活塞杆细长比： 取： 45#钢弹性模量：取活塞杆横截面惯性矩：活塞杆伸出长度：L=该液压缸活塞杆稳定性能好,可靠性高。（3）、求活塞杆临界负载安全系数其安全系数：nk=19900028900=6.9 8、液压缸各截面积9、初定液压缸流量快进：= = =工进=： 10、液压缸负载、压力、流量、功率工况表工况负 载（N）液压缸计算公式油压力P1105回油压力P2105输入流量Q(L/min)入功率P(kw)快进差动启动21804.33 0P1=(Fi+pA2)/A3加速恒速16401090 7.70 6.62p =530.20.33Q=(A1-A2)v快P=p1Q工进2890034.2 80.48-0.950.29-0.54P1=(Fi+p2A2)/A1Q=v工A1P=p1Q工快退启动加速恒速21804.88 0P1=(Fi+p2A1)/A2164014.28 5Q=A2v快109013.06 26.8 0.58P=p2Q三、拟定定位夹紧液压缸构造尺寸及流量1、定位夹紧力设计计算K1安全系数K2加工系数K3刀具钝化系数K4断位切削系数依照实用经验，夹紧支撑系数f1=0.2，f2=0.7依照实用经验，推荐夹紧工作压力P夹20105Pa 取两个液压缸筒直径原则值：D=110设定活塞杆承受拉力，取活塞杆原则直径： d=55Q夹=四、设计大型钻床动力头液压液压动力滑台液压系统图电磁铁动作表动作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夹紧 快进 工进快退 工件松夹 五、液压元件设计计算与选取1、液压泵工作压力、流量、驱动功率计算（1）、高压小流量泵工作压力计算高压小流量泵工作循环过程中，最大工作压力，采用调速阀进口节流调速，设定工进最大压力损失为，则（2）、低压大流量泵工作压力计算低压大流量泵迅速进退工作表得知快退工作压力为，高于快进工作压力,取为迅速进给工作压力，设定快进最大压力损失为，则：（3）、液压泵流量及规格由工况表得知迅速进给流量为工进最大流量，溢流阀至少稳定流量为，即高压小流量泵流量至少要，选YB-D32-50/4-10,额定压力，转速,选YB-C36/5.（4）、电动机驱动功率从液压缸负载、压力、流量、功率工况表得知，液压缸最大输出功率为：迅速进退最大工作压力：，取电机效率：，则电动机驱动功率为选型交流异步电动机。2、拟定液压缸输入输出流量和移动速度工步输入流量L/min输出流量L/min移动速度 m/min快进=工进快退3、依照工作压力和通流量选用液压元件序号元件名称 实际通流量元件规格 数量 备註01 双联叶片泵36/5 L/min YB-D36/5 102 滤油器41 L/min WU-63F 103 油箱246 L/min（容积） 1 自制（300L/min）04 外控顺序阀 36 L/min X4F-B20D-Y1 105 单向阀 36L/min DF-B20H2 106 先导式溢流阀5L/min YF-B6B 107 电液换向阀87L/min 34EYOB25H-T 108 单向程行调速阀1L/min 1QCA3-D16 109 压力继电 DP-63型 210 液压缸（主缸） 1 11 电磁换向阀 87L/min 23E1B25C 112 P型背压阀1L/min P-D6B 113 电磁阀 77.4L/min 22E1B25C 114 减压阀19L/min JF3-C10B 115 单向阀 19L/min DF-B10H2 116 电磁换向阀19L/min 24EB10H-ZZ 117 单向顺序阀19L/min XD2F-B10E-Y1 118 夹紧液压缸119 定位液压缸 120 压力表开关YK2-6 1 （图上未标）3、油管尺寸按原则化元件计算液压油管内径尺寸如下：= 取液压油管内径原则值 d=20 （外径 d=25）4、油箱容积V=六、液压系统稳定性论证1、液压泵工作压力稳定性校核（1）、系统快进液压泵工作压力稳定性校核A、进油路压力损失经计算油管内径d=20，液压装置未安装前，设立进、回油管长度L=2.5m,选用L-AN32号机油400C运动粘度1）、进油路流态鉴别为层流2）、进油路沿程阻力损失3）、进油路局部阻力损失4）、进油路液压阀阻力损失5）、进油路总阻力损失B、回油路压力损失1）、回油路流态鉴别为层流2）、回油路沿程阻力损失3）、回油路局部阻力损失4）、回油路液压阀阻力损失5）、回油路总阻力损失C、系统快进总压力损失D、系统快进液压泵工作压力系统快进工作性能稳定可靠。（2）、系统工进液压泵工作压力稳定性校核A、系统工进液压泵压力损失工进流量，其沿程、局部压力损失可略去不计，只有调速阀、背压阀压力损失纳入计算如下：B、系统工进高压小流量液压泵工作压力系统工进工作性能稳定可靠。（3）、校核系统驱动电机功率选型交流异步电动机，系统可靠性稳定。2、系统热能工况稳定性校核（1）、系统效率1）、快进、工进、快退时间由设计根据，主液压缸快进行程40cm,工进行程5cm，则快进时间：工进时间：快退时间：2）、快进、工进、快退所占时间效率快进时间效率： 工进时间效率：快退时间效率： 快进快退占进给决时间16.36%，系统热能稳定性校核重要校核工进时区。3）、系统工进效率系统输出功率：系统输入功率：系统工进效率：（2）、系统热能工况稳定性校核工进时间30.00s，占总进给时间35.87s83.64%，是系统热能工况稳定性校核区域。液压缸工进负载：F工=（F切+ Fd）/=（25000+980）/0.9=28900N最大进给速度：系统输出功率：系统输入功率：系统能耗功率：系统工质升高温度：经校核，该液压系统在夏季具备良好工作稳定性，符合可靠性设计。