专用钻床液压系统设计(共15页)

1、PAGE 14目 录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc27297 1 设计题目(tm)及其要求 PAGEREF _Toc27297 1 HYPERLINK l _Toc6084 2工况分析(fnx) 2.1动作要求(yoqi)分析1 2.2负载分析2 2.3负载图和速度图的绘制5 2.4液压缸主要参数确定6 HYPERLINK l _Toc2649 3 液压系统设计设计 3.1液压系统图的拟定 PAGEREF _Toc2649 10 3.2液压系统的工作原理 HYPERLINK l _Toc2185 PAGEREF _Toc2185 12 3.3液压元件的选择13 H

2、YPERLINK l _Toc9516 4 验算性能完成设计 PAGEREF _Toc9516 16 HYPERLINK l _Toc19676 5总结 PAGEREF _Toc19676 20一，设计题目及要求：试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工进-快退-停止（卸荷）”的工作循环已知：切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为t=0.2sec,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=0.2,Fd=0.1二，工况分析2.1动作要求分析根据主机动作要

3、求画出动作循环图如图1-1图1-1 动作循环图2.2负载分析工作负载：工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。 FL=13412N摩擦负载： 摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。静摩擦负载 Ffs=fsG = (0.2*5390)=1078N动摩擦负载 Ffd=fdG = (0.1*5390)=539N（3） 惯性负载：惯性负载是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。加速 Fa1 = m*a1=(5390/9.81)*(0.075/0.2)=206.04N 减速 F

4、a2 = m*a2=(5390/9.81)*(0.074/0.2)=203.29N制动 Fa3 = m*a3 =(5390/9.81)*(0.001/0.2)=2.75N反向加速 Fa4 = Fa1 = 206.04N反向制动 Fa5 = Fa4 =206.04N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦里的影响，并设液压缸的机械效率m=0.85，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表工况计算公式总负载 F/N缸推力 F/N启动Ffs10781268.23加速Ffd + Fa1745846.47快进Ffd539634.12减速Ffd - Fa2336395.29工进FL + Ffd1395

5、116412.94制动FL+Ffd Fa313948.2516409.7反向加速-Ffd - Fa4745.04876.52快退-Ffd 539634.12制动-Ffd+ Fa5332.96391.722.3负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的各个阶段的速度，由于行程是400mm，设定快进时的行程L1=300mm，工进时的行程L2=100mm。可绘出负载图（F-l）和速度图（v-l），见图1-2a、b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸退回时的曲线。 1-2a,b2.4、液压缸主要参数确定（1）、初选液压缸的工作压力 按负载大小根据表2选择液压缸工作压力表2 按负载选择执

6、行元件工作压力根据最大负载F=19412N, 初选液压缸的工作压力为3MPa（2）、计算液压缸尺寸 按最大负载Fmax计算缸筒面积A得计算缸筒内径D得 按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。表3 液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T23481993）mm按标准取D = 90mm(壁厚5mm，单重11.17kg/m)根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径为d，于是有 D2/(D2-d2) =1.3 d=43.23mm按标准取 d = 45mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔的面积 A1=1/4 *D2 = 1/4*92=63.59cm2有杆腔的面积 A2=

7、1/4 *(D2-d2) = 1/4*(92-4.52) =47.69cm2（3 ）活塞杆稳定性校核 活塞杆的总行程为400 mm , 而活塞杆的直径为45mm , l/d =400/45=8.8910 不用稳定性校核计算液压缸流量、压力和功率流量计算2）压力计算 3）功率计算4、绘制工况图 工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。 由表绘制液压缸的工况图如图3所示。图3 液压缸的工况t(s)p(MPa)2.580.40.13q(L/min)21.47.153.1t(s)P(W)47.7t(s)46.4133.3快进工进快退三，液压系统设计 3.1、液压系统图的拟定 1、选用执行元件

8、 由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。根据快进和快退速度相等的要求，拟定在快进时采用差动连接，因此应使无杆腔有效面积为有杆腔有效面积的两倍。 2、确定供油方式 由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；而在工进时所需流量较小，但持续时间较长。因此从提高系统效率，节省能源的角度考虑，系统供油方式不宜采用单个定量泵，而宜采用双泵或变量泵。因此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油方式。 3、调速方式选择 由工况图可知，快进和快退时有速度要求，因此在有杆腔油口处统一采用调速阀调速。工进时速度低，考虑到系统负载变化小，所以采用调速阀进油节流调速回路。 4、速

9、度换接选择 快进和工进之间速度需要换接，为便于对换接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通阀来实现速度的换接。另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动回路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。 5、换向方式选择 采用三位五通电磁阀进行换向，以满足系统对换向的各种要求。选用三位阀的中位机能为M型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。为提高换向的位置要求，拟采用止挡块和压力继电器的行程终点返回控制。 6、其它选择 为便于观察调整压力，在液压泵的出口处和液压缸的两接口处 均设置测压点，并配置多点压力表开关，以便利用一个压力表即能观测各点压力。 完成以上各项选择后，作出拟定的液压系统原理图和各电磁铁

10、的动作顺序表。(见A3图纸) 3.2、液压元件的选择 1、确定液压泵的型号及电动机功率 1）计算液压泵压力 估算压力损失经验数据： 一般节流调速和管路简单的系统取pl=0.20.5MPa，有调速阀和管路较复杂的系统取pl=0.51.5MPa。 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为2.58MPa，由于系统有调速阀，但管路简单，所以取压力损失pl=0.5MPa，计算液压泵的工作压力为 pp=p+pl=2.58+0.5=2.63MPa 2）计算所需液压泵流量 考虑泄漏的修正系数K：K=1.11.3。 液压缸在整个工作循环中最大流量为21.4L/min。取回路泄漏修正系数K=1.1，计算得所需两个液压

11、泵的总流量为 qp=1.121.4=23.54L/min由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，工进时液压缸所需流量为0.4L/min，所以高压泵的流量不得少于3.4L/min。 3）选用液压泵单泵型号排量压力转速容积效率驱动功率重量YB1446.3960851.15YB125256.3960903.392、 双泵LL1L2L3BB1HSD1D2dd1CtbZ1Z2Z325510638144452014511090dc12820d115225Z1”Z3/4”Z1/4” 选用YB110/16型的双联叶片泵。 液压泵额定压力为6.3MPa，排量分别为10mL/r和16mL/r，取容积效率pV=0.8

12、5，总效率=0.8，额定转速分别为1450r/min和960r/min. 4）选用电动机 拟选Y系列三相异步电动机，满载转速960r/min，按此计算液压泵实际输出流量 qp=（10+16）103 960 0.85=21.22L/min计算所需电动机功率为选用Y132S-6电动机。电动机额定功率为3KW，满载转速为960r/min。 2、选择阀类元件及辅助元件 1）标准件 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表5 所示。 2）非标件 a）油管 油管尺寸根据实际流量类比确定，采用内径为16mm，外径为20mm的紫铜管。 b）油箱 油箱容积计算

13、如下 V=（57）qp=（57）21.22=106.1148.54L 取V=150L。表5 液压元件型号及规格序 号 名 称 最大通过流量 (L/min) 型号 1 双联叶片泵 23 YB110/162 单向阀 16 I-25B3 三位五通换向阀 32 35D1-63BY4 二位二通行程阀 32 22D-25B 5 调速阀 0.32 Q-10B6 压力继电器 DP163B7 单向阀 16 I-25B8 液压顺序阀 0.16 XY-25B9 背压阀 0.16 B-10B10 液压顺序阀 12 XY-25B11 单向阀 12 I-25B12 溢流阀 4 Y-10B13 过滤器 32 XU-B32*

14、10014 压力开关 K6B四， 验算性能完成设计 4.1、液压系统的性能验算 1、压力损失验算 按液压泵的实际输出流量估算压力损失。 1）油液在油管中的流速 进油管流速v回油管流速v 2）沿程压力损失Pf 设系统采用L-HM32液压油，室温为20时粘度为 =1.0104 m2/s a）进油沿程压力损失Pf1层流状态： 1=75/Re1=75/552=0.14 取油液的密度为=890kg/m3，进、回油管长度均为2m，得进油沿程压力损失为 b）回油沿程压力损失 层流状态： 2=75/Re2=75/281=0.27c）总沿程压力损失3）局部压力损失Pr 局部压力损失包括液压阀的压力损失及管道和管

15、接头的压力损失。液压阀的损失很小，可以忽略不计。管道和管接头压力损失一般取沿程压力损失的10%计算，于是 pr=10% pf=0.10.48=0.05MPa 4）总压力损失p p=pf+ pr=0.48+0.05=0.53MPa原设p=0.5MPa，与计算结果非常接近。 2、调定压力的确定双联泵系统中卸荷阀的调定值为取 p卸=4.1MPa 溢流阀的调定值应大于卸荷阀调定压力0.30.5MPa。取 p溢=4.5MPa 顺序阀的调定值应为 p顺=0.29+p=0.29+0.95=1.24MPa 背压阀的调定值取为 p背=0.3MPa3、系统温升验算 工进时间在整个工作循环中所占的时间比例达87%，

16、所以系统温升可按工进计算。工进时液压缸的有效功率为 工进时大流量泵卸荷，卸荷压力为0.3MPa，小流量泵在高压3.64MPa下供油，两个泵的总输出功率为 由此得液压系统单位时间的发热量为设油箱的三个边长在1：1：11：2：3范围内，计算散热面积为按通风良好取散热系数h=15103kW/（m2），计算油液温升为设室温t1=20，得油液温度t2为热平衡计算在允许范围内。五，总结液压是一们机械专业十分重要的专业基础课。同时液压在实际生产的应用上也发挥了契机巨大的作用。在工业生产的各个部门应用液压传动技术。工程机械，矿上机械，压力机械和航天工业中，常常采用液压传动，因为其结构简单，体积小，重量轻，输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便的实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化；在电子工业，包装机械，印染机械，食品机械等方面应用气压传动主要是取其操作方便，无油，无污染。由此可见，液压的应用很广泛，发挥的作用也十分巨大。由于这次课程设计是在教学的过程中进行的，刚刚学过的理论知识印象还很深刻，但要在在短短的几周时间做好液压课程不是一件容易的事，做课程设计又需要很多的相关的知识，这次课程设