汽車變速箱兩端面組合銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董永強(qiáng)

(許昌學(xué)院 電氣工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

汽車變速箱兩端面組合銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董永強(qiáng)

(許昌學(xué)院 電氣工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

摘要：根據(jù)汽車變速箱兩端面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了一種用于加工變速箱兩端面的臥式雙面銑削組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工作原理，依據(jù)機(jī)床各階段工作特點(diǎn)及負(fù)載，設(shè)計(jì)了機(jī)床液壓系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)部分重要元件進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型，最后，對(duì)系統(tǒng)油液溫升進(jìn)行了驗(yàn)算.

關(guān)鍵詞：變速箱端面；組合機(jī)床；液壓系統(tǒng)；元件選型

組合機(jī)床是根據(jù)零件設(shè)計(jì)加工要求，以大量基礎(chǔ)通用部件為主，配備一些專用部件組合而成的一種高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床.這種機(jī)床不必要按設(shè)計(jì)加工對(duì)象進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是將其組織進(jìn)行成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體要求，配以簡(jiǎn)單的刀具及夾具，即可進(jìn)行組成加工的高效率設(shè)備[1].某型液壓雙面組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，它采用臥式雙面雙主軸銑削頭跨兩個(gè)工位的大主軸箱配置方案，通過“一面兩銷”定位方式，靠液壓夾緊進(jìn)而完成銑削汽車變速箱兩端面.根據(jù)機(jī)床的工作原理及加工零件的形狀特點(diǎn)，其動(dòng)作循環(huán)過程為：夾緊缸伸出夾緊→工作臺(tái)快進(jìn)、接近工件→工作臺(tái)工進(jìn)→工作臺(tái)快退→夾緊缸松開→快退、回到原位停止.

圖1　雙面銑削組合機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖

1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[2,3]

表1　液壓缸各工作階段負(fù)載表

根據(jù)系統(tǒng)工作特點(diǎn)，擬定的系統(tǒng)液壓原理如圖2所示.

1—濾油器 2—油泵 3、6、12、15—單向閥 4—三位五通電磁換向閥5—減壓閥7—二位四通電磁換向閥8—單向順序閥9、16、18—壓力繼電器10—順序閥 11—背壓閥13—調(diào)速閥14—二位二通行程閥 17—二位二通電磁換向閥

圖2液壓系統(tǒng)圖

系統(tǒng)主要工作流程如下：

(1)定位、夾緊：按下啟動(dòng)按鈕，液壓油經(jīng)方向閥7進(jìn)入定位液壓缸下腔，完成定位.定位結(jié)束后，系統(tǒng)壓力升高，單向順序閥8打開，夾緊缸上腔進(jìn)油，實(shí)現(xiàn)夾緊.夾緊力由減壓閥5保證，夾緊結(jié)束后，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，壓力繼電器9發(fā)出信號(hào)，電磁鐵1YA帶電.

(2)快進(jìn)：電磁鐵1YA帶電，壓力油經(jīng)換向閥4左腔、行程閥14進(jìn)入滑臺(tái)液壓缸無桿腔，有桿腔排出油液經(jīng)換向閥4和單向閥12也進(jìn)入無桿腔，此時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，得快速前進(jìn).

(3)工進(jìn)：滑臺(tái)快速行至終點(diǎn)，壓下行程開關(guān)14，其上位工作，液壓泵排出的油經(jīng)換向閥4和調(diào)速閥13流入缸無桿腔，所需工作進(jìn)給速度由調(diào)速閥13控制.缸有桿腔排出油液經(jīng)換向閥4、順序閥10(由于壓力升高順序閥已經(jīng)打開)和背壓閥11流回油箱.

(4)快退：加工結(jié)束后壓下行程開關(guān)，壓力繼電器16發(fā)出信號(hào)，電磁鐵1YA斷電，2YA得電，換向閥4換向，其右位工作.壓力油通過換向閥4進(jìn)入液壓缸有桿腔，無桿腔油液通過單向閥15和換向閥4流回油箱，完成快退.

(5)拔銷、松開：滑臺(tái)退到原位，壓下行程開關(guān)，電磁鐵2YA斷電，換向閥4回到中位，液壓缸兩腔封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)；同時(shí)電磁鐵3YA帶電，換向閥7右位工作，泵排出的油流進(jìn)定位液壓缸上腔和夾緊液壓缸的下腔，完成拔銷和松開動(dòng)作.

(6)工件裝夾：動(dòng)作結(jié)束后，變量泵不停止，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器18接通，電磁鐵3YA斷電，4YA得電，變量泵卸荷，待裝夾完成，電磁鐵4YA斷電，重復(fù)以上操作.

2系統(tǒng)主要元件設(shè)計(jì)選型[4]

2.1液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

液壓缸差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，有桿腔與無桿腔壓力差值約為0.5 MPa，活塞快退時(shí)候的回油腔壓力損失約為0.5 MPa.經(jīng)計(jì)算得出液壓缸在各個(gè)工作階段的壓力、流量值如表2所示.

表2　液壓缸在不同工作階段的壓力、流量值

2.2液壓泵及泵電機(jī)選擇計(jì)算

首先確定液壓泵的最高壓力，組合機(jī)床在工進(jìn)時(shí)流量較小，故取泵至缸間壓力損失ΔP=0.5 MPa.初步確定液壓泵的最高工作壓力為

Pp=P工+∑ΔP=2.36×106+0.5×106=2.86 MPa.

Pp為系統(tǒng)靜態(tài)工作壓力，根據(jù)一般情況，泵正常工作時(shí)，其壓力值約為額定壓力的80%，因此選泵的額定壓力為

Pn=Pp/0.8=2.86/0.8=3.58 Mpa.

液壓泵的最大流量計(jì)算公式為：qp≥KL(∑q)max，其中qp—液壓泵的最大極限流量，KL—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取值KL=1.2，(∑q)max—各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需總流量最大值，再加上溢流閥的最小溢流量2～3 L/min.故：qp=KL(∑q)max+∑Δq=36.6 L/min.

根據(jù)以上計(jì)算，選用YBS-B40型葉片泵，其額定壓力為7 MPa，排量為40 ml/r，額定轉(zhuǎn)速為1 000 r/min.取泵的總效率η=0.8，則所需電機(jī)功率為：P=Pp×qp/η=13.1 kW，因此選用Y200L1-6型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為18.5 kW，轉(zhuǎn)速為970 r/min.

3閥類元件及輔助元件

閥類元件及其它元件型號(hào)性能參數(shù)見表3所示.

表3　 閥類元件及其它輔助元件表

4液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算

5結(jié)語

本文根據(jù)汽車變速箱兩端面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹了用于加工該變速箱端面的臥式雙面銑削組合機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)出該機(jī)床的液壓系統(tǒng)，選擇符合要求的液壓元件.系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)后，通過對(duì)系統(tǒng)油液溫升進(jìn)行驗(yàn)算，以保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合實(shí)際工作需要.

參考文獻(xiàn)：

[1]張利平.現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用220例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2]張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[3]王曄,楊明堂.150T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2010,20(8):57-60.

[4]王守城.液壓元件及選用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

Design of Hydraulic System of Horizontal Double-sided Milling

Machine Tool for the Two End-faces of Automobile Gearbox

DONG Yong-qiang

(SchoolofElectrical&InformationEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

Abstract:Based on the structure characteristics of the two end-faces of automobile gearbox, the framework and operational principle of a kind of horizontal double-sided milling combination machine tool is introduced in the paper. The tool's hydraulic system is designed according to its tasks and loads in different stages. Some important components are chosen, and the oil temperature rise is calculated and tested.

Key words:gearbox end-face; combination machine tool; hydraulic system; component selection

責(zé)任編輯：趙秋宇

中圖分類號(hào)：TH138

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9824(2015)02-0031-04

作者簡(jiǎn)介：董永強(qiáng)(1972—)男，河南義馬人，副教授，研究方向：機(jī)電設(shè)計(jì)及其控制.

收稿日期：2014-03-12