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          第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 .習題及參考答案

   8.1 一臺加工鑄鐵變速箱箱體的多軸鉆孔組合機床,動力滑臺的動作順序為快速趨進工件→Ⅰ工進→Ⅱ工進→加工結(jié)束塊退→原位停止�;_移動部件的總重量為5000N,加減速時間為0.2S。采用平導軌,靜摩擦系數(shù)為0.2,動摩擦系數(shù)為0.1。快進行程為200MM,快進與快退速度相等均為。Ⅰ工進行程為100mm,工進速度為,軸向工作負載為1400N。Ⅱ工進行程為0.5mm,工進速度為,軸向工作負載為800N。工作性能要求運動平穩(wěn),試設(shè)計動力滑臺的液壓系統(tǒng)。

      [參考答案]:

  8.1 解:

  一、工況分析:

 工作循環(huán)各階段外載荷與運動時間的計算結(jié)果列于表1.

              表1 外載荷與運動時間

階段

速度v(m/min)

運動時間t(s)

外載荷F(N)

啟動加速

0~3.5

0.2

差動快進

3.5

Ⅰ工進

0.08~0.1

75~60

Ⅱ工進

0.03~0.05

100~60

反向啟動

0~3.5

0.2

快退

3.5

3.43

 液壓缸的速度、負載循環(huán)圖見圖1.

     

   二、液壓缸主要參數(shù)的確定:

 采用大、小腔活塞面積相差一倍(即A1=2A2)單桿式液壓缸差動聯(lián)接來達到快速進退速度相等的目的。為了使工作運動平穩(wěn),采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回路。液壓缸主要參數(shù)的計算結(jié)果見表2。

                     表2 液壓缸主要參數(shù)

階段

計算公式

P1

(MPa)

P2

(MPa)

A1

(cm2)

D

(cm)

標準D

(cm)

d

(cm)

標準d

(cm)

Ⅰ工進

4

 

0.5

0.95

 

40.7

7.2

 

8

5.66

 

5.6

實際面積(cm2)

A1

A2

A3

50.3

 

25.6

24.6

  按最低工進速度驗算液壓缸尺寸

    

  三、液壓缸壓力與流量的確定:

  因為快退時的管道壓力損失比快進時大,故只需對工進與快退兩個階段進行計算。計算結(jié)果見表3.

         表3 液壓缸的壓力與流量

階段

計算公式

F

(N)

P2

(MPa)

Vmax

(m/min)

Vmin

(m/min)

P1

(MPa)

Qmax

(L/min)

Qmin

(L/min)

Ⅰ工進

14500

 

0.5

0.1

 

0.08

3.28

 

0.5

0.4

Ⅱ工進

同上

8500

 

0.8

0.05

 

0.03

2.19

 

0.25

0.15

快退

500

 

0.8

3.5

 

3.5

1.78

 

8.96

8.96

   四、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定:

   1.選擇液壓回路:
     (1) 調(diào)速回路與油壓源
  前已確定采用回油路節(jié)流調(diào)速閥調(diào)速回路。為了減少溢流損失與簡化油路,故采用限壓式變量葉片泵.
    (2) 快速運動回路
  采用液壓缸差動聯(lián)接與變量泵輸出最大流量來實現(xiàn).
    (3)速度換接回路
  用兩個調(diào)速閥串聯(lián)來聯(lián)接二次工進速度,以防止工作臺前沖.

   2.組成液壓系統(tǒng)圖(見圖2)

        

                  電磁鐵動作表

 

1DT

2DT

3DT

41DT

差動快進

Ⅰ工進

Ⅱ工進

快退

    電動機停止工作時,為了防止系統(tǒng)中的壓力油經(jīng)液壓泵倒流回油箱,以免空氣進入系統(tǒng),在液壓泵出口處加一個單向閥。

   五、液壓元件規(guī)格的選擇
   1.
選擇液壓泵

   液壓泵的工作壓力與流量計算結(jié)果見表4.

            表4 液壓泵的工作壓力與流量

階段

計算公式

(MPa)

k

Pp

(MPa)

Qpmax

(L/min)

Qpmin

(L/min)

標準pr

(cm)

標準Qr

(cm)

Ⅰ工進

0

 

1.1

3.28

 

0.55

0.44

 

6.3

21

Ⅱ工進

同上

0

 

1.1

2.19

 

0.28

0.17

 

6.3

21

快退

0.6

1.1

2.38

 

9.9

9.9

 

6.3

21

   查產(chǎn)品樣本,選用YBX-16限壓式變量葉片泵,pr=6.3MPa, q=16mL/r,np=1450r/min,。它的特性曲線如圖3所示。

          

   工作點①為快退,此時pp=2.38MPa,Qp=9.9L/min;工作點②為Ⅰ工進,此時pp=3.28MPa,Qp=0.55L/min;工作點③為Ⅱ工進,此時pp=2.19MPa,Qp=0.28L/min。實際工作曲線如圖3中虛線所示,由于工作點②的壓力大于工作點③,故實際工作曲線按工作點②調(diào)整。

          

   2.選擇電動機

  (1) 計算電動機的功率

    快退時 

   Ⅰ工進 

   Ⅱ工進 

  (2) 選擇電動機型號

  根據(jù)快退時功率0.514KW,選用Y802-4型電動機,功率Pr =0.75KW,轉(zhuǎn)速nr=1390r/min

  驗算電動機功率

    

   3.選擇液壓閥

   液壓系統(tǒng)中的最高工作壓力為,通過閥的最大流量為9.9L/min,故選用的中低壓閥類。液控順序閥因沒有10L/min規(guī)格,故選用25L/min規(guī)格。濾油器按兩倍液壓泵流量選取吸油用線隙式濾油器。所有液壓元件的型號見表5。

                 表5 液壓元件明細表

序號

 

最大通過流量(L/min)

選用規(guī)格

1

限壓式變量葉片泵

 

YBX-16

2

單向閥

9.9

I-10B

3

三位五通電磁換向閥

9.9

35D1-10BY

4

單向閥

9.9

I-10B

5

液控順序閥

0.26

XY-25B

6

線隙式濾油器

19.8

XU-25×100J

7

調(diào)速閥

0.26

Q-10B

8

調(diào)速閥

0.13

Q-10B

9

二位二通電磁閥

9.9

22D1-10B

10

二位二通電磁閥

9.9

22D1-10B

11

壓力表開關(guān)

 

K-3B

12

壓力表

 

Y-60

    六、輔助元件的選擇
   1.
確定管道尺寸

   查產(chǎn)品樣本,三位與二位電磁閥的油口尺寸均為φ8,故取管道內(nèi)徑,選用紫銅管

   2.確定油箱容量

     油箱容量取6倍泵的額定流量

   3.確定液壓元件配量形式

    選用最小規(guī)格JK25系列集成塊,采用標準液壓文件

    七、液壓系統(tǒng)的驗算
  1.
確定限壓式變量泵與卸荷閥的調(diào)整壓力
  (1) Ⅰ工進時

    只需考慮一個調(diào)速閥7的壓力損失,與表3種假設(shè)的背壓p2相符,故限壓式變量泵的工作點②準確。

  (2) Ⅱ工進時

   只需考慮二個調(diào)速閥7與8的壓力損失,由于前面調(diào)速閥7的開口面積比后面調(diào)速閥8大,故調(diào)速閥7實際上只起節(jié)流閥作用,故壓力損失,與表3中假設(shè)的背壓相符,限壓式變量泵三工作點③準確。

快退時

  (3) 快退時,流量大,管路中的壓力損失較大。沿程壓力損失、局部壓力損失和集成塊壓力損失的計算分別見表6、表7、表8。

                  表6 沿程壓力損失的計算

管段

計算式

結(jié)果(MPa)

說明

泵站至缸

0.069

缸至泵站

0.213

                     表7 局部壓力損失計算

管段

液阻

計算式

結(jié)果(MPa)

說明

泵至缸

彎頭

0.01

0.49

缸至油箱

彎頭

0.04

0.392

              表8 集成塊壓力損失的計算

油路

計算式

結(jié)果(MPa)

說明

進油路

0.024

回油路

0.094

      快退時泵的調(diào)節(jié)壓力

   式中:

   ——快退時,進油路的壓力損失,由表6.7.8可得

  ——快退時,回油路的壓力損失,由表6.7.8可得
              

  由上面計算可知:

   (1) 快退時,進油路壓力損失與表4中的假定值0.6MPa相符合。回油路壓力損失與表3中的假定值0.8MPa基本符合,故計算有效。

  (2) 變量泵的最大流量調(diào)節(jié)值為快退時的流量,限定壓力調(diào)節(jié)值為,截止壓力為。

  (3) 卸荷閥調(diào)節(jié)壓力為

  (4) 快退時泵的工作壓力為

  2、驗算系統(tǒng)熱平衡溫度

       系統(tǒng)單位時間的平均發(fā)熱量

   快速時:

      輸入功率

     持續(xù)時間

  系統(tǒng)總效率

     Ⅰ工進時:

    輸入功率

    持續(xù)時間

    系統(tǒng)總效率

    Ⅱ 工進時:

    輸入功率

    持續(xù)時間

    系統(tǒng)總效率

    工作循環(huán)周期

    設(shè)油箱三個邊長的比例近似為1:1:1,則

    散熱面積

  假定通風良好,取油箱散熱系數(shù)

    系統(tǒng)溫升為

    設(shè)室溫,則熱平衡溫度為

  故油箱容量足夠。
 *人所缺乏的不是才干而是志向,不是成功的能力而是勤勞的意志。--部爾衛(wèi)。
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