大型钻床动力头的液压系统设计.doc

设计的大型钻床动力头液压的液压动力滑台液压系统要求完成: 技术参数：动力滑台工作循环为：快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求为：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，确定液压缸推力 1、工况分析及液压缸的推力： （1）、工况分析 切削推力： F切=25000N 静摩擦力： Fj= fjG=0.2×9800=1960N 动摩擦力： Fd= fdG=0.1×9800=980N 启动惯性力： Fg==(9800/9.81)×（6/（0.2×60））=499N （2）、液压缸的推力 启动推力： F启= Fj/η= 1960/0.9=2180N 加速推力： F加=（Fd+Fg）/η=（980+499）/0.9=1640N 快进推力： F快= Fd/η=980/0.9=1090N 工进推力： F工=（F切+ Fd）/η=（25000+980）/0.9=28900N 反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。 工况运行图如下： 图4-18：大型钻床动力头液压液压缸工况图 二、确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量 2、选取工作压力及背压力 F工==28900N 在20000-30000N之间,P1=3-4MPa 选取,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、确定液压缸结构尺寸 取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程： 图4-19：大型钻床动力头液压液压缸力的平衡图 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： 取液压缸筒标准值：D=110 d=0.7D=0.7×110=77 取活塞杆标准值： d=80 4、认证液压缸筒壁厚 中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚： 额定工作压力： Pn=3.4MPa16MPa 试验压力为： Py=1.5Pn=1.5×3.4=5.1MPa 许用应力取： （ 取安全系数n=5） 5、定液压缸筒的长度 活塞杆工作行程：450 活塞杆伸出长度不少于1100 取活塞杆长2000 取液压缸筒长：L=1600 6、求最少活塞杆直径 取 19比80少4.21倍,稳定性足够安全可靠。 7、校核活塞杆的稳定性 （1）、求活塞杆的临界半径 （2）、求活塞杆的临界负载 选用45#钢，取其柔性系数 液压缸的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#钢的弹性模量：取 活塞杆横截面惯性矩： 活塞杆伸出长度：L=2000 该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。 （3）、求活塞杆临界负载的安全系数 其安全系数：nk=199000÷28900=6.9 8、液压缸各截面积 　　　＝ 　　　＝ 　　　＝ 9、初定液压缸流量 快进：　= = = 工进=：　 10、液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表 工　　况 负 载 （N） 　　　液　　　压　　　缸 计算公式 油压力 P1×105 回油压力 P2×105 输入流量 Q(L/min) 入功率 P(kw) 快进 差动 启动 2180 4.33 0 P1=(Fi+△pA2)/A3 加速 恒速 1640 1090 7.70 6.62 △p =5 30.2 0.33 Q=(A1-A2)×v快 P=p1Q 工　　进 28900 34.2 8 0.48-0.95 0.29-0.54 P1=(Fi+p2A2)/A1 Q=v工A1 P=p1Q工 快退 启动 加速 恒速 2180 4.88 0 P1=(Fi+p2A1)/A2 1640 14.28 5 Q=A2×v快 1090 13.06 26.8 0.58 P=p2Q 三