一种卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计

液压传动在运行中可以实现大范围的无级调速,调速范围可达2000:1;传递运动均匀平稳,易于实现快速启动、制动和频繁的换向;操作控制方便、省力,易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护;元件标准化、系列化和通用化程度较高,且元件布置不受严格的空间位置限制;单位质量输出功率大,具有同等输出功率下体积小、质量小、运动惯性小和动态性能好等优点。20世纪中期以后,液压传动在工业上被广泛采用。尤其二战后,液压技术转入民用工业,在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到了大幅度的应用和发展。如今,发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。随着液压传动的发展,国内许多专家开始关注液压系统的设计,于今[1]对800MN模锻液压机液压系统进行了设计,推导了主驱动系统数学模型并对控制系统进行了仿真。司癸卯等[2]利用电液比例技术对运输车吊装机构液压系统进行设计计算和选型。王晔等[3]对150t液压机液压系统设计,王丽梅[4]对自动翻转机液压系统设计,王孝聪等[5]对汽车隔音垫成型机床液压系统设计,苌晓兵等[6]对建筑模架顶升液压系统设计和吴正佳等[7]对钢管打捆机液压系统设计,都采用了传统的液压设计方法,利用经验公式进行了参数计算和选型。综合以上文献对液压系统的设计都忽略了性能的验算,即通过不同工况下压力损失计算,进而对泵、液压缸和各种控制阀的参数或型号进行修正。并且很多没有对液压系统进行发热和温升验算。基于液压系统的优点,设计了一种卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统,并进行了验证计算。 1 使用要求

动力滑台的工作循环是:快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能:切削力퐹௧=20000 N,移动部件总重力퐺 =10000 N;快进行程퐼ଵ=100 mm;工进行程퐼ଶ=50 mm;快进快退的速度为4 m/min;工进速度为0.05 m/min;加速、减速时间Δt=0.2s;静摩擦因数푓௦=0.2动摩擦因数푓ௗ=0.1。该动力滑台采用水平放置的平导轨,动力滑台可在任意位置停止。

2 负载分析

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:切削力,导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力,设导轨的静摩擦力为퐹௙௦,动摩擦力为퐹௙ௗ,则퐹௙௦=푓௦퐹ே=0.2×10000N=2000N 퐹௙ௗ=푓ௗ퐹ே=0.1×10000N=1000N而惯性力:퐹௠=푚∆푣∆푡=퐺푔∙∆푣∆푡=10000×4/609.8×0.2N = 3542N 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휂௠=0.95,则液压缸在各工作阶段的总机械负载,如表1所示。

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