东北大学机械考研液压试题加回忆-(16).doc
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1、东北大学机械考研液压试题加回忆-(16)东北大学权威复试初试资料,大家加油一、计算题1、以卧式单面多轴钻孔组合机床为例,设计驱动动力滑台液压系统。 已知:机床上有主轴l6个,加工13.9mm的孔l4个、8.5mm的孔 2个。刀具材料为高速钢,工件材料为铸铁,硬度为240HBS;机床工件、部件总质量m=100kg;快进、快退、均为5.5mmin,快进行程长度l1=0.1m,工进行程长度l2=0.05m,往复运动的加速、减速时间小于0.2s;动力滑台采用平导轨,其静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1,液压系统中的执行元件使用液压缸。 设计要求动力滑台实现“快进工进快退停止”的工作循环。(
2、1)液压系统的工况分析 一、负载分析 系统的负载包括切削负载、惯性负载及摩擦阻力负载。 1切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识) 用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为 (81)式中:D钻头直径,单位为mm; s每转进给量,单位为mmr; HBS铸件硬度。根据组合机床加工特点,钻孔时主轴转速n和每转进给量s按“组合机床设计手册”取:对139mm的孔:n1=360rmin,s l=0.147mmr;对85mm的孔:n2=550rmin,s 2=0.096mmr;所以,系统总的切削负载Fq为:2惯性负载3阻力负载机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为:静摩擦阻力:
3、动摩擦阻力:由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表所列。表81 液压缸在各工作阶段的负载R工况负载组成负载值F工况负载组成负载值F启动1962工进31449加速1439快退98l快进981注:在负载分析中,没有考虑动力滑台上倾翻力矩的作用按表8-1数值绘制的动力滑台负载图如图8-1(a)所示。二、运动分析根据工作循环(总行程,工进速度),绘制动力滑台速度图(如图8-1(b)所示)。(2)液压系统主要参数的确定由教材表8-2、8-3可知,当组合机床在最大负载约为32000N时,取液压系统工作压力。 鉴于要求动力滑台快进、快退速度相等,液压缸可选用双作用单活塞杆式,并在快进时作差动连接。在种情况下,
4、通常液压缸无杆腔的工作面积A1为有杆腔工作面积A2的两倍,即速比在钻孔加工时,液压缸回油路上必须具有背压,以防止孔钻通时滑台突然前冲。按教材P252液压缸回油背压推荐值取。快进时,液压缸作差动连接,管路中有压力损失,有杆腔的压力应略大于无杆腔,但其差值较小,可先按0.3MPa考虑。快退时回油腔中也应具有背压,这时也可按0.6MPa估算。用工进时的负载值计算液压缸面积(取液压缸的机械效率; 将直径按圆整得:;由此求得液压缸两腔的实际有效面积为根据上述液压缸两腔的实际有效面积值,可估算出液压缸在各个工作阶段中的压期流量和功率,如表8-2所示,并据此绘出工况图如图8-2所示。表8-2 液压缸在不同工
5、作阶段的压力、流量和功率值工况负载FL/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入理论流量q10-3/(m3/s)输入功率P/kW计算式快迸(差动)启动196200.407-加速14390.565-恒速98l0.47l0.46070.217工进314490.63.730.00840.031快退启动196200.457-加速14390.61.60-恒速9811.500.41040.616图8-2组合机床液压系统工况图(3)确定液压系统方案和拟定液压系统原理图 一、确定液压系统方案由于该机床是固定机械,且不存在外负载对系统做功的工况,并由图8-2知,液压系统的功率小,滑台运动速度低,工作负
6、载变化小,该液压系统以采用节流调速方式和开式系统为宜。从工况图中可以清楚地看到,在这个液压系统的工作循环内,液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流油液。最大流量约为最小流量的55倍,而快进加快退所需的时间和工进所需的时间分别为:亦即是。因此从提高系统效率、节省能量的角度来看,采用单个定量液压泵作为油源显然是不合适的,故采用由大、小两个液压泵供油的油源方案(如图8-3(a) 所示)。(a) (b) (c)图8-3动力源及基本回路(a)动力源;(b)换向回路;(c)速度换接回路。 系统油源还可以采用小流量泵+蓄能器补充的供油方案(方案比较省略)。 二、确定基本回路由于不存在负载对系统作功的工
7、况,也不存在负载制动过程,故不需要设置平衡及制动回路。但必须具有快速运动、换向、调速、速度换接、调压及卸荷等基本回路。1确定调速回路系统采用进油路节流调速回路(设置调速阀),为解决孔钻通时滑台会突然前冲的问题,在回油路上设置了背压阀。2确定换向、快速运动及速度换接回路由工况图中的ql曲线可知,当滑台从快进转为工进时,输入液压缸的流量由2764L/min降至0.5L/min滑台的速度变化较大,可选用行程阀来控制(缓冲制动)速度的换接,以减小液压冲击(见图8-3(c)。当滑台由工进转为快退时,回路中通过的流量很大进油路中通过2462L/min,回油路中通过2462(95.03/44.77)L/mi
8、n=52.26 L/min。为了保证换向平稳起见,宜采用换向时间可调的电液换向阀构成速度换接回路(如图8-3(c)所示)。如图8-3(b)所示,在本系统中采用三位五通阀实现换向及快进、快退速度换接。当换向阀处在左工位时,液压缸实现差动快进。3选择调压和卸荷回路油源中设有溢流阀(见图8-3(a)由溢流阀调定系统工作压力(由定量泵与溢流阀构成恒压油源)。由于系统采用进油节流调速,故溢流同常开,即便滑台被卞任,系统压力也不会超过溢流阀的调定值,所以又起安全作用。 在双泵供油油源中设有液控顺序阀作卸荷阀,当滑台工进和停止时,低压、大流量液压泵可经此阀卸荷。由于高压、小流量液压泵的功率较小,在系统中不再
9、为其单独设置卸荷回路(也可以单独设置卸荷回路)。三、将液压回路综合成液压系统把上述液压回路组合在一起,就可以得到如图8-4所示的液压系统原理图(不包括点划线圆框内的元件)。将此图仔细检查一遍,可以发现,该图所示系统在工作中还存在一些问题。为了防止干扰、简化系统并使其功能更加完善,必须对图8-4所示系统进行如下整合:图8-4 液压回路的整合1双联叶片泵;1A小流量液压泵;lB大流量敞压泵;2三位五通电颓恻;3行程阀;4调速阀;5单向阀;6液压缸;7卸荷阀;8背压阀;9一溢流阀;10单向阀;11过滤器;l2压力表接点;a单向阀;b顺序阀;c单向阀;d压力继电器。(1)为了解决滑台工进(阀2在左位)
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