卧式钻床动力滑台液压传动系统设计

XXXX校名课程设计说明书学生姓名：学号：学院： 专业：题目： 卧式钻床动力滑台液压传动系统设计指导教师： 职称：职称： 一20**年12月5日目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"负载分析 2\o"CurrentDocument"绘制液压工况（负载速度）图 3\o"CurrentDocument"初步确定液压缸的参数 3初选液压缸的工作压力： 3计算液压缸尺寸： 4计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率： 4绘制液压缸工况图 5\o"CurrentDocument"拟定液压系 5选择液压回路 5液压系统的组合 5\o"CurrentDocument"液压元件的计算和选择 7确定液压泵的容量及驱动电机的功率： 7液压泵的流量 7选择电动机 7元件选择 8确定管道尺寸 8确定油箱容积： 8\o"CurrentDocument"管路系统压力损失验算 9判断油流状态 9沿程压力损失 9局部压力损失 10\o"CurrentDocument"液压系统的发热与温升验算 11液压泵的输入功率 11有效功率 11系统发热功率 11散热面积 11油液温升 11\o"CurrentDocument"参考文献: 12

负载分析切削力：Ft=16000N导轨摩擦阻力静摩擦力：fs=fW=0.2x20000=4000N动摩擦力：F扭=fd^=0.1x20000=2000N惯性阻力（1）动力滑台快进惯性阻力Fm，动力滑台启动加速、反向启动加速和快退减速制动的加速度相等，2=0.15m/s，At=0.20s=1530NwAv200000.15 = x =1530NF（2）动力滑台快进惯性阻力m，动力滑台由于转换到制动是减速，取Av=7x10-4m/s，At=0.20swF=mgAv20000= yAt 9.87x10-4=7.14N0.20液压缸各动作阶段负载列表如下：液压缸推力工况计算公式液压缸负载F（N）（F=F/）/门m启动F=fW50005556加速F=fW+Fm63267029快进F=fW25002778工进F=F+fW1800020000制动F=fW—F'm24832759快退F=fW25002778制动F=fW一Fm—1326—1473注：液压缸机械效率：门m=0・9。绘制液压工况（负载速度）图根据计算的液压负载和各阶段工作行程、速度，可绘制液压缸的F-T与V—t图快进工进t2mL0.15.―快进工进t2mL0.15.―i= =2sV0.075iL0.15= j= =455sxV 3.3X10-42minL- 2t2mn V1.7X10-32maxt= =4s3V0.753快退液压缸负载图和速度图初步确定液压缸的参数3.1.初选液压缸的工作压力：组合机床液压系统工作压力，一般为（30〜50）x105Pa,这里选P=44x105Pa,为防止钻通

孔时动力滑台发生前冲，液压缸回油腔应有背压，背压P2=2X105Pa。初步定快进快退回油压力损失AP=5x105Pa3.2.计算液压缸尺寸：选定液压缸前、后腔有效面积比为2：1，则液压缸无杆腔工作面积A1F 0 (pF 0 (p-1P)1 2220000(44—2)X105=48.8X10-4m2取A1=50x10-4m2=8.0=8.0X10-2m取标准值D=8.0x10-2m活塞杆直径 d=0.7D=5.6x10-2m液压缸尺寸取标准值之后的有效工作面积无杆腔面积A=—D2=—x(8.0x10-2)2=39x10-4m214 4有杆腔面积A=—D2-d2)=—(8.02-5.62)X10-4=25.6x10-4m224 4活塞杆面积A=A-A=13.4x10-4m23.3.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率：表中F0为液压缸的驱动力。液压缸工作循环中各阶段的压力、流量及功率见下表工况计算公式F0(N)P2(105Pa)P1(105Pa)Q(10-3m3/s)P(N)启动FP=〜+AP25556041.4快进加速3Q=AvP=p1Q7029557.40.20.514X105快进2778525.7工进 FP=0+AP1A2iQ=Ai七20000657.20.120.686x105P=P1Q启动 f5556021.7申土、击P=—+2P快加速1A 22702927.40.30.721x105退快退2778515.8制动-1473-0.753.4.绘制液压缸工况图Qx10(m/s)px10Qx10(m/s)px105(Pa)液压缸工况图拟定液压系选择液压回路（1） 调速方式的选择钻孔床工作时，要求低速运动平稳性好；速度负载性好，从图a中可看出液压缸快进和工进时功率都较小，负载变化也较小，因此采用调速阀的的进油节流调速回路。为防止工作负载突然消失（钻通孔）引起前冲现象，在回油路上加背压阀。（2） 快速回路和速度换接方式的选择我们选用差动液压缸实现“快，慢，快”的回路。图b进口节流一次进给回路。（3） 油源的选择：系统特点从图a可看出快进时低压大流量时间短，工进时高压小流量时间长。所以采用双联叶片泵或限压式变量泵。液压系统的组合选择基本回路后，按拟定液压系统图的几个注意点，可以组成一个完整的系统图。图中为

了使液压缸快进时实现差动连接，工进时主油路和回油路隔离，在系统中增设一个单向阀11及液控顺序阀8,在液压泵和电磁换向阀3的出口处，分别增设单向阀9和12，以免当液压系统较长时间不工作时，压力油流回油箱，形成真空。为了过载保护或行程终了利用压力继电器13。组合成液压系统图组合的液压系统图。如图所示。液压系统图液压元件的计算和选择确定液压泵的容量及驱动电机的功率：(1)、计算液压泵的工作压力与流量：进油压力损失为57.2x105Pa，系统采用调速阀进油节流调速，选取进油管压力损失为8x105Pa，由于采用压力继电器，溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大5x105Pa，所以泵的最高工作压力为P]=(57.2+8+5)x105=60.2x105Pa这是小流量泵的最高工作压力(稳定)，即溢流阀的调整工作压力液压泵的公称工作压力Pn为P=1.25P1=1.25x60.2=75x105p大流量泵只在快进时向液压缸输出，液压缸快退时的工作压力比快进时大，这时压力油不通过调速阀，进油路较简单，但流经管道和阀的油流量较大，取进油路压力损失为5x105Pa，所以快退时，泵的最高工作压力为p2=(15.8+5)x105=20.8x105Pa这是大流量泵的最高工作压力，也是调整控顺序阀7和8的参考数据。液压泵的流量由图可知，最大流量在快进时，其值为0.2x10一3m3/sQ=K(EQ)max=1.15x0.2x10-3=0.23x10-3m3/s最小流量在工作时，其值为0.12x10-3m3/s，为了保证工进时系统压力较稳定，应考虑溢流阀有一定的最小流量，取最小溢流量为0.077x10-3m3/s，所以小流量泵应取0.197x10-3m3/s。根据以上计算数值，选用公称流量为0.2x10-3m3/s，0.15x10-3m3/s；公称压力为80x105pa的双联叶片泵。选择电动机最大功率出现在快退阶段P=Pp2(。1+Q2)=20.8，105X(°.2+0.15)X10一3=971w0.75p 门0.75p最后选用功率为1.1X103W的标准型号电机。元件选择根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量，选择各液压元件和辅助元件的规格。确定管道尺寸取允由于系统采用液压缸的差动连接，油管内通油量较大，实际流量Q=0.5X10-3m3/s，许流速v=5m/s，则主压力油管d为取允7 '4Q Q 0.5X10-3d= =1.13『一=1.13「 =11.3x10-3（m）曲v\v\ 5元整取d=12cm，壁厚查表。选用14x12的10号冷拔无缝钢管。其它进油管、回油管和吸油管，按元件连接口尺寸，测压管选用4x3mm紫钢管。确定油箱容积：V=(5〜7)Q=7x15X10-3=105X10-3m3所选液压元件的说明编元件名称号叶片泵叶片泵三位五通电磁阀调速阀溢流阀参数说明所选液压元件的说明编元件名称号叶片泵叶片泵三位五通电磁阀调速阀溢流阀参数说明型号P=30X105paP=30X105pa背压阀液动顺序阀液动顺序阀Q=2Q=2Q=2Q=2Q=2Q=25L/.，-min5L/'./min5L，,F.:min5L/‘.min5y.，，min5L/'.minPV2R12PV2R1235DYF3Y-E10BAxQF-E10BAF3—E10BAF3—E10BAF3—E10BAF3—E10B9单向阀1单向阀019单向阀1单向阀01单向阀11单向阀21压力继电器31压力表开关41滤油器Q=2Q=2Q=2Q=25L/.，-'min5L/./min5L,/.min5L/.，‘minP=30x105PaP=30x105Pa公称流量25LminAF3—E10BAF3—E10BAF3—E10BAF3—E10BPF-B8CKF3-E38WU-25X180J管路系统压力损失验算由于同类液压系统的压力损失值可以参考，所以一般不必验算压力损失值。下面仅验算工进时管路压力损失：进、回油管长均为L=1.5m，油管内径d=12x10-3m。通过流量Q=0.12x10一3m3/s，选用20号机械油，考虑最低工作温度为15oc,v=1.5cm2/s判断油流状态尸 x103=85<2320流动状态为层流沿程压力损失进油路上Q=4.8L/min△P=800VLQ=800xL5xL5x4.8=0.42x105Pa1 d4 1.24回油路上Q=2.4L/min（液压缸^=2A2）… 800vLQ800x1.5x1.5x2.4m八△P= = =0.21x105Pa2d4 1.24（如果采用沿程损失公式，结果是一样的）但由于是差动油缸，所以回油路的压力损失只有一半折合到进油腔。ZAP=(0.42+0.5x0.21)X105=0.525x10516.3.局部压力损失系统采用集成块的液压装置，仅考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。下表为工进时油流通过各种阀的流量和压力损失。阀的流量和压力损失编名称图号实际流量公称流量公称压力损失号Qx10-3/60m3/sQx10-3/60m3/sAPx105Pa1单向阀94.82522三位五通电磁阀单34.82523向行程调速阀液动44.82554顺序阀82.4251.55液动顺序阀62.4105各阀局部压力损失之和4.8 4.8 一一 2.4 一一ZAP=[2x( )2+2x( )2+0.5x1.5x( )2+0.5x6]x105=8.43x105Pav25 25 25取油流取油流通过集成块时压力损失Apj=0.32x105ZAp=(8.43+0.32)x105=8.75x105Pa2ZAp=(8.43+0.525)x105=8.955x105Pa这个数值加上液压缸的工作压力和压力继电器要求系统调高的压力(取其值为5x105Pa)，可作为溢流阀调整压力的参考数据。p=ZAp+p+5x105式中p1——液压缸工进时克服外负载所需压力p=F=20000x104=50x1051A40

1所以p=(50+8.955+5)x105=63.955x105pa这个数值比估算的溢流阀调整压力值75x105Pa稍小。因此，主油路上元件和油管直径均可不变液压系统的发热与温升验算由图可知，该系统主要工作时间是工进工况。主要考虑工进时的发热，所以按工进工况验算系统温升。液压泵的输入功率工进时小流量泵的压力p广60.2x105Pa，流量Q1=0.15x10-3m3/s，小流量泵功率为P=fX=60.2X坐x102=12020.751门0.75P工进时大流量泵卸荷，顺序阀的压力损失询=1.5x105Pa，即大流量泵的工作压力P2=1.5x105Pa，流量Qp2=0.15X10-3m3/s，大流量泵功率P2为p= Pp