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设计内容
设计说明及计算过程
计算结果
三,液压系统的设计计算
液压系统的主要参数与性能要求如下:轴向切削力为23500N,移动部件总质量550kg,快进行程为 180mm,快进与快退速度均为 ,工进行程为95mm,工进速度为 30~40mm/min,加速、,利用平导轨,,,动力滑台可以随时在中途停止运动,试设计该组合机床的液压传动系统。
工况分析
负载分析中,暂不考虑回油腔的背压力,液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置,重力的水平分力为零,这样需要考虑的力有:导轨摩擦力,惯性力。
在对液压系统进行工况分析时,本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载,其他负载可忽略。
(1) 工作负载工作负载即为切削阻力Ft=23500N。
(2) 摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力:
静摩擦阻力 Ffs=μsG=×5500=1100N (2-1)
动摩擦阻力 Ffd=μdG=×5500=440N (2-2)
惯性负载
最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度,其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算
(2-3)
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计算结果
(4) 运动时间
快进(2-4)
工进(2-5)
快退(2-6)
如果忽略切削力引起的力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率ηW=,根据上述负载力计算结果,可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况,如表2-1所示。
表2-1 液压缸总运动阶段负载表(单位:N)
工况
负载组成
负载值F/N
推力F/ηW/N
启动
F=Ffs
1100
加速
F=Ffd+Fm
快进
F=Ffd
440
工进
F=Ffd+Ft
23940
26600
反向启动
F=Ffs
1100
加速
F=Ffd+Fm
快退
F=Ffd
440
制动
F=Ffd-Fm
根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间,即可绘制出负载循环图F-t 和速度循环图-t,如图2-1所示。
图2-1(a)负载循环图F-t (b)速度循环图v-t
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计算结果
确定液压缸工作压力
由表3-2和表3-3可知,组合机床液压系统在最大负载约为23000 N时宜取3MP。
表3-2按负载选择工作压力
负载/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力/MPa
< ~1
~2
~3
3~4
4~5
≥5
表3-3 各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机床
农业机械
小型工程机械
建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合机床
龙门刨床
拉床
工作压力/MPa
~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
(2)计算液压缸主要结构参数
由于工作进给速度与快速运动速度差别较大,且快进、快退速度要求相等,从降低总流量需求考虑,应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件,最好采用活塞杆固定,而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下,应把液压缸设计成无杆腔工作面积A1是有杆腔工作面积A2两倍的形式,即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d = 。
工进过程中,当孔被钻通时,由于负载突然消失,液压缸有可能会发生前冲的现象,因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式),选取此背压值为p2=。
快进时液压缸虽然作差动连接(即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接),但连接管路中不可避免地存在着压降△p,且有
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计算结果
杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时取△p=。快退时回油
腔中也是有背压的,这时选取被压值p2=。
工进时液压缸的推力计算公式为
F=/ηm=A1p1-A2p2=A1p1-(A1/2)p2 (3-1)
式中:F ——负载力
m——液压缸机械效率
A1——液压缸无杆腔的有效作用面积