四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计课程设计

1、液压与气压传动课程设计题目： 四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 专业： 机械设计制造及自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 目录一、分析负载31.1外负载31.2惯性负载31.3阻力负载3二、确定执行元件主要参数42.1确定执行元件主要参数4三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图53.1设计液压系统方案5设计内容6设计说明及计算过程6备注63.2选择基本回路63.3将液压回路综合成液压系统8四、选择液压元件104.1液压泵104.2阀类元件及辅助元件114.3油管124.4油箱12五、验算液压系统性能135.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值135.2验算油液温升15设计小结16参

2、考文献16感想16液压与气压传动课程设计任务书一、主要任务与目标任务：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 钻孔动力部件质量m=200kg，液压缸的机械效率w=0.9，钻削力Fe=16000N，工作循环为：快进工进死挡铁停留快退原位停止。行程长度为1500mm，其中，工进长度为50mm，快进、快退速度为75mm/s,工进速度为1.67mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。目标：通过本题目的课程设计，使学生对所学的液压与气压传动课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程；提高学生的动手能力和工程实践能力。二、主要内容（1）

3、熟悉设计任务，明确设计及目标。（2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。（3）计算各元件的参数并验算。（4）元件选型。（5）编制文件，绘制速度、负载图谱。三、工作量要求完成规定的任务，总字数30004000字。四、时间要求本课程设计于2012-12-15前完成设计内容设计说明及计算过程备注 一、分析负载 1.1外负载 由已知可得钻削力Fg=30468N 1.2惯性负载 机床工作部件总质量m=980kg 导轨为矩形，启动、制动时间为t=0.2s 快进、快退速度为0.1m/s 1.3阻力负载 查表8-2得 静摩擦阻力为动摩擦阻力为液压缸在个工作阶段的负载 如表6-1 已知 w=0.

4、9工况计算公式外负载（F1)工作负载F=F1/w启动F1=Ffs19602178加速F1=Ffd+Fm14701633快进F1=Ffd9801089工进F1=Ffd+Fg3144834942反向启动F1=Ffs19602178反向加速F1=Ffd+Fm14701633后退F1=Ffd9801089已知快进、快退的速度 为100mm/s,工进速度为0.88mm/s，工进长度50mm 行程150mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图6-1,图6-2） 设计内容设计说明及计算过程备注 二、确定执行元件主要参数 负载图6-1 速度图6-2 2.1确定执行元件主要参数 由表6-1可知机床

5、最大负载 查表8-7 8-8得液压系统取工作压力 d=0.707D =/=2查表8-3得液压缸回油路背压d=0.707D=0.0707m 圆整D=0.1m d=0.07mD为缸筒直径d为活塞杆直径，A1为无杆腔的工作面积，A2为有杆腔的工作面积设计内容设计说明及计算过程备注 三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图由此求的液压缸两腔的实际有效面积为经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。 3.1设计液压系统方案 根据D d 估算压力、流量、功率 如表6-2工况负载F/N回油腔压力P2/Mpa进油腔压力P1/Mpa输入油量q×10-3/m3s-1输出功率P/kw计算公式快进（差动）启动

6、326700.852P1=(F+A2P)/(A1-A2)q=（A1-A2)v1P=p1q加速2513P1+P（P=0.3Mpa）0.656恒速21780.560.28850.162工进199560.62.800.0130.0332P1=(F+P2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退启动326700.825P1=(F+P2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速25130.61.61恒速21781.520.30030.457在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t1，工进所需的时间t2分别为设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图， 因此从提高系统效率、节省能

7、量的角度来看 应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图下图6-3 图6-3 3.2选择基本回路 由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。 3.2.1确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为 Y 型的三位五通电磁换向阀。（如下图6-4） 3.2.2选择工作进给油路 为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。（如下图6-5）设计内容设计说明及计算

8、过程备注 三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-4 图6-5 3.2.3确定快进转工进方案 为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进（如图6-6）设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-6 3.2.4选择调压和卸荷回路 油源中有溢流阀（见图6-3），调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。 在图6-3所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不

9、需要在设置卸荷回路。 3.3将液压回路综合成液压系统 把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图6-7所示的液压系统原理图。 设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-7设计内容设计说明及计算过程备注 四、选择液压元件 4.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大压力为2.54Mpa，如果进油路上的压力损失为0.8Mpa，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5Mpa，则小油量液压泵的最大工作压力应为大流量液压泵在快进、快退运动时才才向液压缸输油，由表6-2可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.

10、5Mpa，则大流量液压泵的最高工作压力为由表6-2可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为17.31L/min，因系统较简单，取泄漏系数KL=1.1,则两个液压泵的实际流量应为由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入液压缸的流量为0.78L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.78L/min。 根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/19型双叶片液压泵其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和19ml/r,当液压泵的转速np=940r/min时该液压泵的理论流量为23.5L/min，若取液压泵的容积效率，则液压泵的实际

11、输出流量为 =(6+19)×940×0.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2.02Mpa、流量为21.2L/min。按表8-13去液压泵的总效率p=0.75，则液压泵的电动机所需的功率为设计内容设计说明及计算过程备注 四、选择液压元件根据此数据值查阅电机产品样本选取Y100L-6型电动机，其额定功率Pn=0.95KW，额定转速nn=940r/min。4.2阀类元件及辅助元件根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表6-3

12、,表中序号与图6-7的元件标号相同。编号元件名称估计通过流量L/min额定流量L/min额定压力Mpa额定压降Mpa型号规格1、2双联叶片泵 （5.1+16.1）17.5PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通电磁阀608016<0.535DYF3Y-E10B12溢流阀506316-YF3-E10B7a 7b7c行程阀调速阀单向阀500.560 630.0750 63161616<0.5-<0.2AXQF-E10B单向行程调速阀3液控顺序阀56316<0.3XF3-E10B4液控顺序阀256316<0.3XF3-E10B5背压阀0.36316-Y

13、F3-E10B10、11、6单向阀256316<0.2AF3-Ea10BQmax=80L/min8压力继电器-10-HED1KA/1013滤油器3060-<0.2XU-63×80-J 设计内容设计说明及计算过程备注 四、选择液压元件 4.3油管 各元件连接的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排除的最大流量计算。由于液压泵选定后液压在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如表6-4所示快进工进快退输入油量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2)=(78.5×21.2)/(78.5-40.03)=54.62q1=0.78

14、q1=qp=21.2排除油量L/minq2=(A2q1)/A1=(40.03×54.62)/78.5=27.85q2=(A2q1)/A1=(40.03×0.78)/78.5=0.4q2=(A1q1)/A2=(78.5×21.2)/40.03=41.57运动速度m/minv1=qp/(A1-A2)=(19.04×10)/(78.5-40.03)=4.95v2=q1/A1=(0.78×10)/78.5=0.099v3=q1/A2=(21.2×10)/40.03=5.30由上表可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运动速度符合要求。根据表6-

15、4中数值，并按课本第二章第七节推荐取油液在压油管的流速v=3m/s，按式d=2×算的与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为d=2×2×mmmm这两根油管都按GB/T23512005选用内径15mm、外径18mm的冷拔无缝钢管。4.4油箱邮箱容积按式V=qp估算，取经验数据=7，故其容积为设计内容设计说明及计算过程备注 五、验算液压系统性能V=7×21.2L=148.4L按JB/T73981999规定，区最靠近的标准值V=160L。5.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值由于系统的管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先按课本（8-

16、13）式估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局后，加上管路的沿程损失即可。压力损失验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。5.1.1快进滑台快进时，液压缸差动连接，由表6-3和表6-4可知，进油路单向阀11的流量是16.1L/min，通过电液阀9的流量是21.2L/min，然后与液压缸有杆腔的回油汇合，以流量54.62L/min通过行程阀7a并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为 此值不大，不会是压力阀打开，故能确保两个液压泵的流量全部进入液压缸。会有路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀9和单向阀6的流量都是27.85L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀7a流入无杆腔。由此可计算快

17、进时有杆腔压力与无杆腔压力之差。此值与原估计值0.3Mpa（见表6-2）基本相符。5.1.2工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀9的流量为设计内容设计说明及计算过程备注 五、验算液压系统性能0.78L/min，在调速阀7c处的压力损失为0.5Mpa；油液在回 油路上通过换向阀9的流量0.4L/min，在背压阀5处的压力损失为0.6Mpa，通过顺序阀3的流量为（0.4+16.1）L/min，因此这时液压缸回油腔的压力P2为 可见此值略大原估计值0.6Mpa。故可以按表6-2表中公式重新计算工进时液压缸进油腔压力P1，即 此值略高于表6-2中数值考虑到压力继电器可靠动作需要压力差Pe=0.5M

18、pa，故溢流阀12的调压应为>P1+P+Pe=3.14+0.5×()2+0.5+0.5Mpa=4.14Mpa5.1.3快退快退时，油液在进路上通过单向阀11的流量为16.1L/min，通过换向阀9的流量为21.2L/min；油液在回油路上通过单向阀7b、换向阀9和单向阀14的流量都是41.57L/min。因此进油路上的总压降为此值较小所以液压泵驱动电机的功率足够的。回油路上总压降为=0.31Mpa此值与表6-2中的估值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的工作压降PP为 设计内容设计说明及计算过程备注 五、验算液压系统性能因此大流量液压泵卸荷的顺序阀5的调压应大于1.688Mpa。5.2验算油液温升工进在整个工作循环过程中所占时间比例达95%，所以系统发热和油温升可按工况工进来计算。工进时液压缸的有效功率为这时大流量液压泵经顺序阀3卸荷，小流量液压泵在高压下供油。大液压泵