卧式钻镗组合机床液压系统设计

1、课程设计说明书题目：液压与气动技术卧式钻链组合机床液压系统设计姓名：郑义强学号：1506240130系别：机电工程与自动化学院专业：机械设计与制造班级：15机械1指导教师：陈佳彬黎明职业大学2017年6月27日目录1. 设计任务11.1 设计要求11.2 设计参数11.3 主要内容12. 工况分析22.1 负载图及速度图2232.2 工况分析图43. 方案确定53.1 选择液压回路。555664. 计算和选择液压元件64.1 确定液压泵的规格和电机功率664.2 液压阀的选择74.3 确定管道尺84.3.1 压油管道84.3.3 回油管道94.4 确定邮箱容量95. 组成液压系统图96. 液压

2、系统主要性能的估算106.3 液压缸的速度106.4 系统的效率116.2.1 回路中的压力损失126.2.2 液压泵的工作压力136.2.3 顺序阀的调整压力136.3 液压回路和液压系统的效率141.设计任务设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N液压缸机械效率为0.9,加工时最大切削力为12000N工作循环为：“快进一一工进一一死挡铁停留一一，快退一一原位停止”。快进行程长度为0.4m,工进行程为0.1m。快进和快退速度为0.1m/s,工进速度范围为3X1045Xl0mXs3,采用平导轨，启动时间为0.2s。要求动力部件可以手动调

3、整，快进转工进平稳、可靠。1.1 设计要求设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N液压缸机械效率为0.9,加工时最大切削力为12000N，工作循环为：“快进工进死挡铁停留快退原位停止”。，1.2 设计参数快进行程长度为0.4m，工进行程为0.1m快进和快退速度为0.1m/s工进速度范围为3X1045X103ms1.3 主要内容1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作表3、计算液压系统及有关元件参数，选择液压元件4、液压缸结构设计5、编写设计说明书2.工况分析2.1负载图及速度图2.1.1负载分析a.切削力:F

4、l=12000Nb.摩擦阻力:FfsfsFg=0.2X10000=2000NFfdfdFg=0.1X10000=1000Nc.惯性阻力Fmma10000gt9.810.11N=510N0.2d.重力阻力因工作部件是卧式安置，故重力阻力为零。e.密封阻力m=0.9o将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸机械效率f.背压阻力背压力p2查表选取。根据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中的负载，见下表。工况计算公式液压缸负裁F/N液压缸推力F/mF/0.9N启动FFfs20002222加速FFfdFm15101678快速FFfd10001111工进FFlFfd1300014444快退FFfd10

5、0011112.1.2负载图、速度图。快进速度i与快退速度3相等，即1=3=0.1m/s。行程分别为li=0.4m,43k=0.5m；工进速度2=310510m/s,行程l3=0.1m。负载图和速度图如下。负载图2-1Q.J。OQQ32-2速度图2.2工况分析图。液压缸工作循环中各动作阶段的压力、流量和功率的实际使用值，见下表。工况F/N液压缸计算公式回油压力p2/MPa轴入加亡里q/(L/min)进油腔压力p1/MPa输入功率P/kW快进启动2222一一0.788一FA2P2加速1678p2=p1+p=p1+0.5一1.100一p1AiA2q(AiA2)1ppq包速111116.920.89

6、90.254工进144440.60.1021.7012.8490.0050.081nFA2P2p1AqA12ppq快退启动2222一一0.780一FAP2p1A2qA23ppq加速16780.5一1.584一包速111117.11.3850.395根据上表可绘制液压缸的工况图，如下图所示pMPaP：W16.9202540工跖I.>842-3工况图3. 方案确定3.1 选择液压回路。3.1.1 调速回路及油源形式。由工况图可知，该机床液压系统功率小，速度较低；钻镗加工为连续切削，切削力变化小。故采用节流调速回路。为增加运动的平稳性，为防止当工件钻通时工作部件突然前冲，采用调速阀的出口节流调

7、速回路。由工况图还可以看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。其最大流量与最小流量之比为qmax/qmin=17.1/(0.1021.701)=10.05167.65，而相应的时间之比为b/t快=(20333)/9=2.2237。此比值很大，为了节约资源，采用双定量泵供油。3.1.2 快速回路及速度换接回路。因系统要求快进，快退的速度相等，故快进时采用液压缸差动连接的方式，以保证快进、快退时的速度基本相等。由于快进、工进之间的速度相差较大，为减小速度换接时的液压冲击，采用行程阀控制的换接回路。3.1.3 换向回路。由工况图可看出，回路中流量较小，系统的工作压力也不高，故采用电磁换向阀

8、的换向回路。在双定量泵供油的油源形式确定后，卸荷和调压问题都已基本解决，即工进时，低压泵卸荷，高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵虽未卸荷，但功率损失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路结构更加简单。3.1.4 行程终点的控制方式。在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。上述选择的液压回路，如下图所示。3-1双泵油源3-2调速及速度换接回路3-3换向回路4.计算和选择液压元件4.1 确定液压泵的规格和电机功率。4.1.1 压泵工作压力的计算。a.确定小流量泵的工作压力pp1o小流量泵在快进、快退和工进时都向系统供油。最大工作压力为P1=2.849MPa在出口节流调速中，因进

9、油路比较简单，故进油路压力损失取P1=0.5MPa,则小流量泵的最高工作压力为Pp1=P1+%=2.849+0.5=3.349MPab.确定大流量泵的工作压力pP2大流量泵只有在快进、快退中供油。由工况图可知，最大工作压力为Pi=1.385MPa若取此时进油路上的压力损失为R=0.5MPq则大流量泵的最高工作压力为Pp2=Pi+Pi=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2 液压泵流量计算。由工况图知，液压缸所需最大流量为17.1L/min,若取泄漏折算系数K=1.2,则两个泵的总流量为qp=17.1X1.2=20.52(L/min)因工进时的最大流量为1.701L/min,考虑到溢流阀

10、的最小稳定流量(3L/min),故小流量泵的流量最少应为4.701L/min。4.1.3 液压泵规格的确定。按式Ppmax=Pp1X1+(2560)%=3.349X1+(2560)%=4.1865.358MPa及qp=20.52(L/min)查设计手册，选取YB10/12型双联叶片泵，额定压力为6.3MP34.1.4电机功率的确定。由工况图得知，液压缸最大功率Pmax=0.395kW,出现在压力为1.385MPa流量为17.1L/min的快退阶段，这时泵站输出压力为1.885MPa,流量为22L/min。若取泵的总效率为p=0.75,则电机所需功率为=2=1882=。.92卜亚P600.75查

11、手册选用功率为1.1kWA同步车$速为1000r/min的电动机。4.2液压阀的选择根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量，选出各阀的规格见下表。序号液压元件名称通过的最大实际流量/(L/min)型号规格接口尺寸数量1双联叶片泵YB10/1210/12L/min6.3MPa12溢流阀10Y-25B25L/min6.3MPa1213顺序阀12XY-25B25L/min6.3MPa1214单向阀12I-25B25L/min6.3MPa1215三位四通电磁换向阀4434D-63B63L/min6.3MPa1816调速阀3.4Q-25B25L/min6.3MPa1217、10单向阀22I-25

12、B25L/min6.3MPa1228二位三通机动换向阀2223C-25B25L/min6.3MPa1219压力继电器一DP1-63B调压范围16.3MPa11111二位二通电磁换向阀2222D-25B25L/min6.3MPa12112滤油器22XU-40X10040L/min100m113压力表开关一K-6B6.3MPa41选择液压元件时，在满足要求的条件下，应尽量选择使各元件的接口尺寸相一致，以便管道的选择和安装方便。4.3确定管道尺寸4.3.1压油管道22103/60:(2.55)由式（5-12）有0.00980.0137(m)9.813.7(mm)按已选定的标准元件的接口尺寸取d=12

13、mmd=2222103/60(0.51.5)4.3.2吸油管道0.01760.0306(m)17.630.6(mm)取d=25mm4.3.3回油管道d=2.q222103/60(1.52.5)0.019”0.025(m)19.325(mm)取d=25mm3种管道皆为无缝钢管4.4确定邮箱容量按推荐公式V=(57)qP,取V=6X22=132L5组成液压系统图。液压系统图、动作循环图及电磁铁动作循环1DT2DT3DT1Q.A3XKYJ1XK快迸+±工进+一+-快退+一一一停止十5-1液压系统图5-2动作循环图停留YJ工进3XK快退快进IQAU1XK停止5-3电磁铁动作循环表6.液压系统

14、主要性能的估算6.1液压缸的速度在液压系统各个组成元件确定之后，液压缸在实际快进、工进和快退时的输入、排出流量和移动速度，已与题目原来所要求的数值不尽相同，故需要重新估算。估算结果如表。输入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移动速度/(m/min)快进(差qiqpq2qpApAA2"222228.544.23456.728.5q2qiqpqpViAA2动)=44.234-22=22.23422103(56.728.5)104=7.8工进q1=0.1021.701Aq2-q1A28.5(0.1021.701)56.7V2=0.0180.3=0.0510.855q2A1瓦q1q

15、1V3A2快退q产qp二2256.7=2228.5_2210328.5104=43.77=7.726.2系统的效率6.2.1 回路中的压力损失管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即d=12mm回路中进、回油管道长度暂取l=12m估算。油液的运动粘度取v=75106m2/s。系统中有关元件的额定压力损失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25BPvn/(105)Pa421.5253a.快进时的回路压力损失快进时进油管中的流态为层流，即Re=vd/v=4q1/(dv)444.234103/(121037510660)1043.52320,故进油管的沿程压力损失为8

16、106vq，C581067510644.2342，八55小、pl14-104102.5610(Pa)d4124进油管的局部压力损失估取为5p10.1Pl10.256105Pa进油路上，油液只经过1个三位四通电磁换向阀5,参照表8.11，该阀上的局部压力损失为Pv5Pvn(生)24105(22)20.488105Paqvn63由此得快进时油路上的压力损失为_5_5_5_p2.561050.4881053.304105(Pa)同理，可以判断出回油管道中也是层流。5pl21.29105(Pa)5p20.12910Pa此时，回油经过阀11和阀8,回油量为q2=22.234L/min。两阀局部压力损失为

17、-5pvpv11pv82.7710(Pa)由此可得快进时回油路上的压力损失为5p4.18910(Pa)将回油路上的压力损失折算到进油路上，得出差动快速时进油路上的压力损失为p15.41105(Pa)这个数值的精确值是阀3的调整压力的下限参考之一。b.工进时的回路压力损失同理，计算工进时的进油路上的最大压力损失为p0.48105(Pa)回油路上的最大压力损失(取调速两端最小压差为5105pa)为5p5.26105(Pa)整个回路的压力损失为p13.12105(Pa)c.快退时的回路压力损失快退时整个回路压力损失为P114.36105(Pa)1.1.2 液压泵的工作压力。小流量泵在工进时的工作压力

18、可按式(8-14)求出，但此时液压缸的工作压力P1需要从新计算，即F14444.4ppp1p1+pkr+3.12105=28.59X105(Pa)pA56.710-4此值是溢流阀调整压力的主要参考数据。1.1.3 顺序阀的调整压力顺序阀在快进、快退时关闭，工件时打开，具调整压力必须保证关得住，开得及时。由表8.8知，液压缸在快进、快退时的负载相同，但回路中的压力损失不同，快退时为Pi14.36105(Pa)(快进时为Pi5.41105(Pa)。故快退时大流量泵的压力出现最高值，即11115"5-、pPp1p1414.36105=18.25X105(Pa)28.5104故阀3的调整压力Pv3应为：28.59xi05Pa>pV3>18.25x