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落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构
发布时间:2019-03-11 13:23:46 浏览次数:819次

汽车、航空航天、造船、军工、通用机械等行业的飞速发展,落地式镗铣床应用越来越广泛,其加工的工件尺寸越来越大,工作行程越来越长。

目前,落地式镗铣床常用的主轴箱组件平衡系统通常采用重锤平衡的结构,以减小主轴箱组件上下移动时的惯性和冲击,但该结构存在着重量重,结构庞大,惯性大,从导致动态响应差,如果采用油缸平衡系统可以解决重锤平衡的弊端,作到结构紧凑、惯性小、动态响应好,但是落地式镗铣床主轴箱 Y向行程一般在 3 ~ 5 米 , 这就要求油缸活塞的行程也可以满足,而细长型的油缸不论是制造精度、活塞杆的稳定性,还是安装空间都存在一定的困难。

包括定滑轮 1、定滑轮座 5、动滑轮、油缸 3 和蓄能器组件 4,两个定滑轮座 5 安装固定在机床主体的上端,定滑轮座 5 上并排安装有两个定滑轮 1,油缸 3 竖直安装在机床立柱内,油缸 3 的上端连接有动滑轮安装座 8,动滑轮安装座 8 中上下分别安装有上动滑轮 2 和下动滑轮 10,上动滑轮 2 和下动滑轮 10 的外侧分别绕有 2 根钢丝绳 7,上动滑轮 2 上的钢丝绳 7 往上绕过布置在机床立柱顶上左边两个定滑轮 1 后通过连接件 6 与机床主轴箱 11 左侧顶端相连,下动滑轮 10 上的钢丝绳 7 往上绕过布置在机床主体顶上右边两个定滑轮 5 后通过连接件 6 与机床主轴箱 11 右侧顶端相连,油缸 3 一侧的机床主体上安装有蓄能器组件 4,蓄能器组件 4 通过油管与油缸 3 的上端相连,油缸 3 的下端通过关节轴承座 9 与机床主体固定连接。

蓄能器组件 4 包括储气瓶 41、蓄能器 44 和安装架 42,蓄能器 44 竖直安装在安装架 42 内部中间位置,蓄能器 44 的两侧均匀并排地安装有若干个储气瓶 41,蓄能器 44 和储气瓶 41 的上端都通过气管相互联通,安装架 42 的外壁上安装有气压传感器 43 和油压传感器 49,所述的气压传感器 43 通过信号线与连接蓄能器44 和储气瓶 41 的气管相连接,油压传感器 49 通过管线与连接蓄能器 44 和油缸 3 的油管相连接,蓄能器 44 的下端连接有出油口 48,出油口 48 通过油管与油缸 3的上端相连,其中一个储气瓶 41 的下端连接有氮气充气口 45。

关节轴承座 9 包括通轴 96、关节轴承 91 和底座 95,底座 95 安装固定在机床主体的下端,底座 95 的上侧中间开有缺口,缺口中安装有油缸连接块 90,通轴 96 从底座 95 的侧面穿过底座 95 和油缸连接块 90,通轴 96 的中间外侧安装有关节轴承 91,关节轴承 91 通过其外侧的过渡套 94 与油缸连接块 90 相连接,过渡套 94 侧左侧与油缸连接块 90 之间安装固定有端盖 92,关节轴承91 左侧的通轴 96 的外侧安装有轴套 93。

蓄能器组件4的下端布置有安全截止阀组46,安全截止阀组46与蓄能器 44 下端的进油口相连,安全截止阀组 46 的下端布置有高压定量液压泵 47。
平衡力计算
主轴箱组件的重量 11ton; 主轴箱快移速度 12m/min; 主轴箱行程 3000mm; 平衡力的波动 e=3%。平衡力 F=2*11=22(ton), 油缸有效面积 A=106(cm^2)。
油缸行程在中间位置时平均压力是
P0=F/A=22000/106=207.5(bar) ;
最大油压 Pmax=P0*(1+e/2)=207.5*(1+0.03/2)=210.6(bar) ;
最大平衡力 Fmax=Pmax*A=210.6*106=22.32TON ;
最小油压 Pmin=P0*(1-e/2)=207.5*(1-0.03/2)=204.4bar ;
最小平衡力 Fmin=Pmin*A=204.4*106=21.67TON ;
油缸的行程 =3000/2=1500mm ;
有效容积 Q=106*150=15900(cm^3)=15.9L ;
全行程蓄能器气体的变化量⊿ V=Q*K=17.5L;(K=1.1) ;
蓄能器所需总容积 V= ⊿ V/e=583L;( 设 e=0.03) ;
故选用 100L 蓄能器 1 件和 100L 气瓶 5 件。
活塞快移速度 12/2=6m/min, 通过油液和气体的流量和流速计算,确定油缸进油口通径≥ 23mm,管道通径≥ 16mm,故选用通径为 25mm 的油管和通径为 20mm 气体管道。

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