半自動液壓專用銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計【含圖紙】

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(見附頁)2.1.2液壓缸的負(fù)載計算:(1)定位液壓缸 已知負(fù)載力R=200N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(2)夾緊液壓缸已知負(fù)載力R=4000N (慣性力與摩擦力可以忽略不計)(3)工作臺液壓缸有效負(fù)載力R=200N (已知)慣性力Rm=ma=1500/9.8/(6/60-0)/0.5=30.6N(按等加速處理)摩擦力由液壓缸的密封阻力與滑臺運(yùn)動的摩擦力組成,當(dāng)密阻力按5%有效作用力估算時,總的摩擦阻力:Rf=0.05Rw+Fc=0.05*2000+0.2*1500=4000N故負(fù)載力:R=Rw+Rm+Rf=2000+30.6+400=2430.6N2.1.3確定系統(tǒng)的工作壓力因為夾緊液壓缸的作用很大,所以可以按其工作負(fù)載來選定系統(tǒng)的壓力由設(shè)計參考資料可以初定系統(tǒng)的壓力為0.8 1MPa,為使液壓缸體積緊湊,可以取系統(tǒng)的壓力為P1=1.5MPa2.1.4確定夜壓缸的幾何參數(shù)(1) 定位液壓缸的D=考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性,以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素,參考手冊-可以取D=32mm,d=16mm(2)夾緊液壓缸D=實取D=63mm, d=32mm(3)進(jìn)給液壓缸因采用雙出桿液壓缸,所以D = 按工作壓力,可以選桿徑d=0.3D代入上上式得:D=一般可取背壓P2=0.5MPa(對低壓系統(tǒng)而言),代入上式有:D=取進(jìn)給液壓缸系列化的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為:D=63mm, d=20mm2.2確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號2.2.1確定液壓泵規(guī)格(a)確定理論流量定位液壓缸最大的流量:Q1=A1v=D/4L/t=3.140.032/41010/1=8.0410m/s=0.4824L/min 夾緊液壓缸最大流量Q2=A1v=D/4L/t=3.140.063/41510/1=4.6810m/s=2.8L/min因為有兩個夾緊缸同時工作，所以Q2=2 Q2=22.8=5.6L/min進(jìn)給液壓缸最大流量Q3=A2v=D-d)/4v=3.140.063-0.02)/46=0.0168m/s=1008L/min （b）確定液壓泵流量由于定位,夾緊,進(jìn)給液壓缸是分時工作的,所以其中液壓缸的最大流量既是系統(tǒng)的最大理論流量,另外考慮到泄漏和益流閥的益流流量,可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1 1.3倍,現(xiàn)取1.2倍計算則有: Q泵=1.2Q3=1.216.8=20.16L/min采用低壓齒輪泵,則可選取CB-B25為系統(tǒng)的供油泵,其額定流量為25L/min,額定壓力為2.5Mpa,額定轉(zhuǎn)速為24.17r/s(1450r/min)(C)確定電動機(jī)功率及型號 電動機(jī)功率N=PQ/612=2525/6120.8=1.28KW按CB-B*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格,查得驅(qū)動電動機(jī)功率為1.3KW,或取電動機(jī)功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)動機(jī)型號為JQ2 22 4額定功率為1.5KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min2.2.2確定油液的壓力 (a)定位缸油液的壓力已知F=200N D=32mm d=16mm Q=0.4824L/min求:P1因為 F = A1 P = DP=3.14/40.032P1所以P1 = 2.48810Pa (b)夾緊缸油液的壓力已知F=4000N D=63mm d=32mm Q=5.6L/min求:P2因為 F = A1 P =DP=3.14/40.063P1所以P2 = 1.28383510Pa2.3確定各類控制閥系統(tǒng)工作壓力為1.5MPa,油泵額定最高壓力為2.5MPa,所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件,起流量按實際情況分別選取.目前,中低壓系統(tǒng)的液壓元件,多按6.3MPa系列的元件選取,所以可以選取.溢流閥的型號為: Y-25B工作臺液壓缸換向型號為:34D-25BY,快進(jìn)二位二通電磁閥型號Q 10B;背壓閥型號為:B - 25B定位,夾緊系統(tǒng)的最大流量為2.8L/min,所以可以選取.單向閥型號為I 10B;換向閥型號24D-10B 23D-10B;單向順序閥型號為XI-B10B.蓄能器供油量僅作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺快進(jìn),工進(jìn)與快退時,補(bǔ)充泄漏和保持壓力之用,其補(bǔ)油量極其有限,所以可以按各種最小的規(guī)格選取，現(xiàn)取N Q 0.6/10 型膠囊式蓄能器，當(dāng)P=15%時，其有效補(bǔ)油體積為V=0.07L。濾油器可選用型號為wv -25 - 180J的網(wǎng)式濾油器,過濾精度為180um壓力表可選用 Y 60 型量程6.3MPa的普通精度等級的量表,選用量程較高的壓力表可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時經(jīng)常損壞,但量程選得過大會使觀察和調(diào)整的精度降低.管道通徑與材料:閥類一徑選定,管道的通徑基本上已經(jīng)決定,既管道的通徑同于閥類進(jìn)出油口的通徑,只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均要求計算管道通徑.按標(biāo)準(zhǔn):(1) 通徑25L/min流量處, 選用通徑的管道10L/min流量處, 選用通徑的管道為便于安裝,可以采取紫銅管,擴(kuò)口接頭安裝方式.(2) 壁厚按強(qiáng)度公式有:p.d/2其中,紫銅的=250kgf/cm2為安全起見,可取P=2.5MPa來計算:122.5 12/2 25 =0.6mm82.5 8/2 25 =0.4mm所以可取12,壁厚1mm和8,壁厚0.8mm的紫銅管，考慮到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度,壁厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可(對低壓系統(tǒng)而言),對高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行計算。2.4確定油箱容積與結(jié)構(gòu) 因為是低壓系統(tǒng),油箱容積按經(jīng)驗公式計算:油箱容積V= ( )Q現(xiàn)取 V= = = 100L結(jié)構(gòu)可以采用開式，分力，電動機(jī)垂直安置式標(biāo)準(zhǔn)油箱。2.5.選取液壓油該系統(tǒng)為一般金屬切削機(jī)床液壓傳動,所以在環(huán)境溫度為-之間時,一般可選用號或號機(jī)械油。冷天氣用號機(jī)械油，熱天氣用號機(jī)械油。第三章 液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指他的類型,安裝方法,密封形式,緩沖結(jié)構(gòu),排氣等.定位與夾緊液壓缸均采用單出桿,缸體固定形式,為減少缸體與活塞體積,簡化結(jié)構(gòu),采用“”型密封圈;由于行程很短,運(yùn)動部件質(zhì)量很小,速度也不大,不必考慮緩沖結(jié)構(gòu);排氣螺塞也可以由油塞接頭來代替.工作臺液壓缸采用裝配活塞,雙出桿,缸體固定定形式,采用雙出桿可以使活塞桿在工作時處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性,并且可以減小活塞桿的直徑,活塞上才用單個“”型密封圈,另外,由于工作材料為鑄鐵,加工時粉塵及小片狀或針狀的鐵銷較多,所以有加上了一個防塵圈,夾緊液壓缸的的防塵圈也是鑒于同樣原因安放的.由于機(jī)床工作臺作直線進(jìn)給運(yùn)動,在運(yùn)動方向上沒有嚴(yán)格的定位要求（這一點(diǎn)與一般鉆銷動頭液壓缸的要求有所區(qū)別），不必采用機(jī)構(gòu)?？焱耸拢梢圆捎秒姎庑谐涕_關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切至中位，工作臺停住，避免剛性沖擊；排氣也采用松開油管進(jìn)油螺塞的方法進(jìn)行，而不設(shè)專門的放棄螺塞。3.2計算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和鋼度定位夾緊油缸的內(nèi)油和長度較小，一般可以按厚壁筒強(qiáng)度計算公式來估計必須的厚壁，有公式：=/（-）當(dāng)額定壓力Pn6.3MPa時,取鋼=b/n=4500/6=750kgf/cm2=75MPaPp = Pn 150% = 2.5 150% =3.75MPa將鋼,Pp的值及定位,夾緊液壓缸的直徑D代入計算公式可得:定3.2/2(-1)0.072cm=0. 72mm夾3.2/2(-1)0.142cm=1. 42mm工作臺液壓缸壁厚用薄壁筒計算公式來求:工 Pp D/2 = 3.75 6.3/2 75 = 0.158cm = 1.58mm從以上計算可以看出,對與小型底壓 ( D 100mm, Pn 2.5MPa ) 液壓缸按強(qiáng)度條件計算出來的缸壁厚度尺寸是很小的,因此,在設(shè)計這類液壓鋼事,可以先不計算,而直接按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要,主要是缸體與缸蓋的連接出的尺寸,及考慮到缸體缸度所需的基本厚度尺寸,直接設(shè)計制圖,然后進(jìn)行強(qiáng)度校核.這樣做在一般的情況下,均可滿足強(qiáng)度要求.而對于高壓的液壓缸或鑄鐵材料的缸體、缸壁的強(qiáng)度估算是必要的這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計圖的返工和修改。對于缸蓋，活塞桿聯(lián)接件，鑒于與上相同的原因，強(qiáng)度計算一般可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計后的強(qiáng)度校核中進(jìn)行。3.3完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分零件圖。液壓缸的活塞寬度，一般可取b 0.4D ,同時應(yīng)該考慮密封圈安裝時的必要幾何尺寸,缸蓋應(yīng)該考慮到進(jìn)油及加工工藝要求,缸體連接處應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支撐的結(jié)構(gòu)尺寸。小型定位， 夾緊傳動液壓缸與傳動液壓缸在結(jié)構(gòu)與安裝方法上不盡相同,總之要使結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、安裝方便、取材便利、強(qiáng)度足夠、要求輸出力、位移和功率,也要能達(dá)到設(shè)計要求。根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（如圖A1）。第四章 管路系統(tǒng)壓力損失的計算由于定位、夾緊、回路在夾緊后的流量幾乎為零，即管路系統(tǒng)的壓力損失，主要應(yīng)在工作臺液壓缸回路中進(jìn)行計算。按快進(jìn)時，最大流量來估計壓力損失 Q3 = 16.8L/ min來考慮(因泵的額定流量Q=25L/min)?？倝毫p失 p=p沿+p局其中:p沿-管路中沿程阻力+損失之和p局-管路中局部阻力損失系各閥類元件的阻力之和一般,簡單的低壓金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)中p 值可取(0.10.3) Pn(Pn為系統(tǒng)調(diào)整壓力)。壓力閥調(diào)整壓力的確定:Py=1.1Pn=1.1 * 1.5 =1.65MPa由于系統(tǒng)壓力在初步設(shè)計時一般取泵的額定壓力的50%70%目的是為了延長泵的壽命或減少噪音。所以泵源總有一定的壓力儲備，系統(tǒng)的調(diào)整壓力可在試車階段進(jìn)一步調(diào)節(jié)。順序閥的控制壓力可以選擇為先動液壓缸最大起動壓值的150%200%，而必須比系統(tǒng)調(diào)整壓力低，順序閥的控制壓力可調(diào)節(jié)為0.60.7MPa。壓力蓄電器發(fā)訊時壓力必須比系統(tǒng)額定壓力值稍小一些 ，可調(diào)節(jié)1.41.5MPa。第五章 系統(tǒng)熱平衡計算與油箱容積的計算系統(tǒng)發(fā)熱量可以由功能守恒平均有效功率的概念，本設(shè)計中定位夾緊液壓泵功率很小，所以略去不計。第六章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計，使自己有了更深層次地了解了設(shè)計液壓系統(tǒng)時的一些方法及過程以及繪制有關(guān)零件時應(yīng)注意的一些細(xì)小環(huán)節(jié)。本次設(shè)計不算太好，只可以說大致完成了指導(dǎo)老師所提出的要求，畢竟在設(shè)計過程中對一些參數(shù)的選擇上還存在一些不太全面、不合理的選擇（選擇的參數(shù)有些太靠近極限）。在今后遇到類似的情況將重點(diǎn)對待參數(shù)的選擇以及計算。致謝:在整個設(shè)計過程中，我始終感覺到指導(dǎo)老師范老師和孫老師那種誨人不倦的高風(fēng)亮節(jié)，這將永遠(yuǎn)激勵著我。在我遇到困難的時候，孫老師總是耐心的引導(dǎo)我將困難解決并指出我在設(shè)計過程中存在的一些細(xì)小的問題以及制圖中存在的問題。在此，我感謝孫老師和范老師在這次畢業(yè)設(shè)計中予以我的極大幫助。參考文獻(xiàn)1. 季名善,齊人光主編.液氣壓傳動.上海:機(jī)械工業(yè)出版社,20012. 王之櫟,王大康主編.機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,20033. 胡荊生主編.公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ).北京:中國勞動社會保障出版社.20004. 陳?？骶?機(jī)械制造工藝基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20005. 陳?？骶?機(jī)械基礎(chǔ). 北京:中國勞動社會保障出版社.20016. 趙家齊主編.機(jī)械制造工藝書. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,20007. 孫麗媛主編.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo). 治金工業(yè)出版社,2003液壓元件型號規(guī)格 序 號元 件 名 稱通 過 流 量q(L.min)型 號 規(guī) 格1低壓齒輪泵25CB-B252溢流閥25Y-253單向閥2.8I-10B4單向閥20.16B-25B5三位四通閥2534D-25BY6快進(jìn)二位二通電磁閥2522D-25B7調(diào)速閥1Q-10B8二位四通換向閥2.824D-10B9單向閥2.8XI-B10B10壓力蓄電器DP1-63B11蓄能器NXQ-0.6/1012電動機(jī)JQ2-22-413壓力表Y-6014濾油器25WU-25180J15二位三通換向閥1023D-10B 液 壓 系 統(tǒng) 圖