液压课程设计说明书卧式单面多轴钻孔机床的液压系统设计

1、目 录一设计要求及工况分析31.1设计要求31.2负载与运动分析3二负载图和速度图的绘制4三确定液压系统主要参数53.1初选液压缸工作压力73.2计算液压缸主要尺寸7四拟定液压系统原理图94.1选择基本回路94.2组成液压系统10五计算和选择液压件115.1确定液压泵的容量及电动机功率115.1.1液压泵的选择115.1.2确定电机的功率，在快速时为最大功率115.2选择液压控制阀115. 3确定油管直径及管接头125. 4确定油箱流量13六验算液压系统性能136.1验算系统压力损失136.2验算系统发热与温升15七设计小结16八参考文献17一设计要求及工况分析1.1设计要求设计一卧式单面多轴

2、钻孔组合机床动力滑台的液压系统（含图）。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要求如下：切削力ft=20000n，移动部件总重力g=10000n，快进行程l1=100mm，工进行程l2=50mm，快进快退的速度为4m/min，工进速度为0.05m/min；加速、减速时间t=0.2s，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=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。1.2负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力fl=20000n。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力 动摩擦阻力 (3) 惯性负载 表1 液压缸各

3、阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载f/n液压缸推力启动20002223加速1333.31481.4快进10001112工进2100023333快退10001112注：1.液压缸的机械效率取 2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用二负载图和速度图的绘制负载图按上面数值绘制，如下图a所示。速度图按已知数值和工进速度绘制，如下图b所示图a 负载图图b 速度图图1三确定液压系统主要参数 表2 按负载选择工作压力负载/kn50工作压力/mpa0.811.522.5334455 表3 各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合

4、机床龙门刨床拉床工作压力/mpa0.82352881010182032 表4 执行元件背压力系统类型背压力/mpa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计 表5 按工作压力选取d/d工作压力/mpa5.05.07.07.0d/d0.50.550.620.700.7 表6 按速比要求确定d/d2/11.151.251.331.461.612d/d0.30.40.50.550.620.71 注： 1无杆腔进油时活塞运动速度； 2有杆腔进油时活塞

5、运动速度。3.1初选液压缸工作压力参考表2和表3，所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其它工况负载都不太高，初选液压缸的工作压力p1=4mpa。鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸a1=2a2，即活塞杆直径d与缸筒直径d呈d = 0.707d的关系。快进时液压缸差动连接。工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.8mpa。快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降，且有杆腔的压力必须大于无

6、杆腔，估算时取0.5mpa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值=0.6mpa。3.2计算液压缸主要尺寸 由工进时的推力式（53）计算液压缸面积 故有 当按gb/t23482001和表5、表6将这些直径圆整成就进标准值时得：d=90mm,d=70mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为： 经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。根据上述d和d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表7所示，并据此绘出工况图如下图所示。图2表7液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力f/n回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率p/kw计算公式快进启动222300.578加速1481.41.

7、2110.711恒速11121.1150.61515.390.158工进233330.83.9850.3180.0211快退启动222300.885加速1481.40.62.11恒速11121.96210.050.337注：四拟定液压系统原理图4.1选择液压基本回路从工况图上可以得出：1、本系统压力流量和功率都较小，可以选用单定量泵和溢流阀组成的供油源。2、调速系统可采用调速阀出口节流调速回路，以满足铣削加工的顺铣和逆铣而且速度稳定的要求。3、速度缓解方式。铣削是未知精度要求不高，而且可以用行程挡铁控制行程开关使电磁阀换向阀切换来实现换向。4、液压缸的快进用单杆活塞缸的差动连接来实现。5、换向

8、阀用三位四通电磁换向阀换线向。4.2组成液压系统图根据上述基本回路再加上必要的辅助装置（如滤油器，压力表等）课组成如下图所示的液压系统，并配以电磁铁动作顺序表。五计算和选择液压件5.1确定液压泵的容量及电动机功率1、液压泵的选择取进油压力损失p1=0.3mpa；贿赂泄露系数k=1.1。，则液压泵最高工作压力pp=p1+p1按表7取p1=3.985pa，q=15.39l/min，pp=3.985+0.3=4.285mpaqp=kp=1.115.39=16.929l/min根据上述计算选用单作用叶片泵，其型号规格为yb120(排量v=20ml/r)，其流量qp=nv=850r/min*4ml/r=

9、17l/min2、确定电机的功率，在快速时为最大功率p=qpppp=1.03kw 式中：查电机手册，可选用y系列y90l-6电动机p=1.1kw（n=940r/min） 5.2选择液压控制阀根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量选取,本设计采用国产ge系列液压阀，各阀选定规格如下表5.3确定油管直径及管接头在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表9所列。表9各工况实际运动速度、时间和流量流量、速度快进工进快退输入流量=28.1=17排出流量=11.1=0.1256=43.04运动速度=4.43=0.05

10、=6.77由表9可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。q=2qp=35.1l/min，进入无杆腔的流量在快退及差动连接时为2qp 所以流量为2qp=35.1l/min，取压油速度v=3m/s，则取吸油速度v=1m/s，则为了统一规格，按产品样本选取所有管子均为内径20mm、外径28mm的10号冷拔钢。5.4确定油箱流量v=（57）qp= 85119l按jb/t7983-1999规定，取标准值v=250l。 六验算液压系统性能6.1验算系统压力损失 由于系统管路布置尚未确定，所以只能估算系统压力损失。估算时，首先确定管道内液体的流动状态，然后计算各种工况下总的压力损失。 1快进 滑

11、台快进时，液压缸通过电液换向阀差动连接。在进油路上，油液通过单向阀10、电液换向阀2，然后与液压缸有杆腔的回油汇合通过行程阀3进入无杆腔。在进油路上，压力损失分别为在回油路上，压力损失分别为将回油路上的压力损失折算到进油路上去，便得出差动快速运动时的总的压力损失 2工进 滑台工进时，在进油路上，油液通过电液换向阀2、调速阀4进入液压缸无杆腔，在调速阀4处的压力损失为0.5mpa。在回油路上，油液通过电液换向阀2、背压阀8和大流量泵的卸荷油液一起经液控顺序阀7返回油箱，在背压阀8处的压力损失为0.5mpa。因此这时液压缸回油腔的压力p2为可见此值小于原估计值0.8mpa。故可按表7中公式重新计算

12、工进时液压缸进油腔压力p1，即此值与表7中数值相近。考虑到压力继电器的可靠动作要求压差，故溢流阀9的调压应为3快退滑台快退时，在进油路上，油液通过单向阀10、电液换向阀2进入液压缸有杆腔。在回油路上，油液通过单向阀5、电液换向阀2和单向阀13返回油箱。因此进油路上总压降为此值远小于估计值，因此液压泵的驱动电动机的功率是足够的。回油路上总压降为此值与表7的数值基本相符，故不必重算。所以快退时的最大工作压力pp应为此值是调整液控顺序阀7的调整压力的主要参考数据。6.2验算系统发热与温升 由于工进在整个工作循环中占95%，所以系统的发热与温升可按工进工况来计算。 工进时液压缸的有效功率（即系统输出功率）为 在工进时，大流量泵经液控顺序阀7卸荷，小流量液压泵在高压下供油，所以两个液压泵的总输入功率（即系统输入功率）为 = =0.57164kw由此得液压系统的发热量为 求出油液温升近似值 油温在允许范围内，油箱散热面积符合要求，不必设置冷却器。七设计小结课程设计是液压传动课程的加强和补充，通过课程设计我们不但加强的对已有液压知识的理解，更让我们有机会去熟练使用相关的图