组合机床动力滑台液压系统设计

1《液压与气压传动》课程设计说明书学院、系：机械工程学院专业：机械工程学生姓名：班级：指导教师姓名：职称：副教授最终评定成绩：2021年01月05日至目录TOC\o"1-3"\h\u1、设计要求及工况分析 、设计要求及工况分析1.1设计要求削力=30000N；快进、快退的速度=

=0.1

m/s，快进行程长度=100mm要求设计的机床动力滑台液压系统实现的工作循环是“快进→工进→快退→停止”。主要性能参数与性能要求如下：机床上有主轴16个，加工Φ13.9

mm的孔14个，Φ8.5mm的孔2个。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为240HB，运动部件总质量G=10000N，切，工进行程长度=50

mm，往复运动的加速，减速时间为0.2s，动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数=0.2，动摩擦系数=0.1，液压系统中的执行元件使用液压缸。1.2负载与运动分析1.2.1工作负载工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为式中：D——钻头直径，单位为mm；s——每转进给量，单位为mm／r；HBS——铸件硬度。根据组合机床加工特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s,按“组合机床设计手册”取：对φ13.9mm的孔：=360r／min，=0.147mm／r；

对φ8.5mm的孔：=550r／min，=0.096mm／r；所以，系统总的切削负载Ft为：工作负载即为切削阻力=30000N1.2.2惯性负载往复运动的加速，减速时间为0.2s，所以取为0.2S1.2.3导轨摩擦负载因为采用的动力滑台是平导轨，因此机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：静摩擦阻力：动摩擦阻力：如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表1-1所列。表1-1液压缸在个工作阶段的负载值工况负载组成负载值F（N）推力F/（N）启动20212222加速15001667快进10001111工进3050033889快退10001111

根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图1-1（a）所示的负载循环图F-t。速度图安已知数值，快进行程长度为，工进行程长度为，快退行程和工进速度等绘制，如图1-1（b）所示，其中由主轴转速及每转进给量求出，即。图1-1组合机床液压缸的负载图和速度图2、主要参数的选定2.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表2-1和表2-2，初选液压缸的工作压力=4MPa。表2-1按负载选择系统工作压力负载力/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa0.8~11.5~22.5~33~44~55~7表2-2各种设备常用系统工作压力设备类型磨床车、铣、镗床组合机床龙门刨床、拉床汽车、矿山机械、农业机械大中型挖掘机械、起重运输机械、液压机工作压力/MPa0.8~22~43~5≤1010~1620~302.2计算液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积A1是有杆腔工作面积A2两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。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△P，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取△P≈0.5MPa。快退时回油腔中△也是有背压的，这时选取被压值p2=0.5MPa。。由工进时的推力计算液压缸的面积所以当按GB2348-1993将这些直径圆整成接近标准值时得D=110mm,d=80mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积分别为：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，可以估算液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率，如表2-3所示。并据此绘出如图1-2所示的液压缸工况图，其中粗实线、细实线和双点画线分别表示P、q、p。表2-3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算式快进（差动）启动2222加速16670.883——————恒速11110.6630.50510.335工进338890.83.9450.00830.033快退启动22220.497————加速16670.51.434————恒速11111.3050.44750.586图2-1组合机床液压缸的工况图3、液压系统图的拟定3.1选择基本回路 3.1.1选择路 由图得知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时滑台突然前冲的现象，回油路上要设置背压阀。

由于液压系统选用了节流调速方式，系统图1-2曲线中液压油的循环必须是开式的。

从工况图可知，在这个系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的液压油。最大流量和最小流量之比约为60，而快进、快退所需的时间和工进所需的时间分别为即。因此从提高系统效率、节省能量角度来看，如果选用单个定量泵作为油源是不合适的。宜选用图1-3（a）所示的双联式定量叶片泵。

3.1.2选择快速运动和换向回路系统在采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式，都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。此系统中单杆液压缸要做差动连接，所以它的快进快退换向回路应采取如图1-3（b）所示的形式。由于这一回路要实现液压缸的差动连接，所以换向阀必须是五通的。 3.1.3选择速度换接回路由图1-2中的q-l曲线得知，当滑台从快进转为工进时，输入液压缸的流量由0.505L/s降为0.033L/s，滑台的速度变化较大，宜选用行程阀来控制速度的换接，以减小液压冲击，如图1-3（c）所示。当滑台由工进转为快退时，回路中通过的流量很大，为了保证换向平稳，可采用电液换向阀式换接回路，如图1-3（c）所示 3.1.4选择调压回路和卸荷回路系统的调压问题已经在图1-3（a）中解决了。卸荷问题可采用中位机能是Y型的三位换向阀来实现。图3-1液压回路的选择3.2组成液压系统选定调速方案和液压基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些辅助性油路，如控制油路、润滑油路、测压油路等，并对回路进行归并和整理，就可将液压回路合成为液压系统，即组成如图5所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处，背压阀和液压腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关，这样只需一个压力表即能观察各压力。

要实现系统的动作，即要求实现的动作顺序为：启动→加速→快进→减速→工进→快退→停止。则可得出液压系统中各电磁铁的动作顺序如表1-5所示。表中“+”号表示电磁铁通电或行程阀压下；“—”号表示电磁铁断电或行程阀复位。图3-2液压系统原理图1—双联叶片泵；2—三位五通电液阀；3—行程阀；4—调速阀；5,6,10,13—单向阀；7—液控顺序阀；8—背压阀；9—溢流阀；11—滤油器；12—压力表开关；14—压力继电器3.3系统图的原理

3.3.1．快进

快进如图所示，按下启动按钮，电磁铁1YA通电，由泵输出地压力油经2三位五通换向阀的右侧，这时的主油路为：

进油路：泵

→单向阀10→三位五通换向阀2（1YA得电）→行程阀3→液压缸右腔。

回油路：液压缸左腔→三位五通换向阀2（1YA得电）→单向阀6→行程阀3→液压缸右腔。

由此形成液压缸两腔连通，实现差动快进，由于快进负载压力小，系统压力低，变量泵输出最大流量。

3.3.2．减速

当滑台快到预定位置时，此时要减速。挡块压下行程阀3，切断了该通路，这时，压力油只能经过调速阀4，进入液压缸的右腔。由于减速时系统压力升高，定量泵无法输出低压油，使得单向阀10关闭，双联式定量量泵便输出小流量高压油，且与调速阀4开口向适应，此时液控顺序7打开，单向阀6关闭，切断了液压缸的差动连接油路，液压缸左腔的回油经背压阀8流回油箱，这样经过调速阀就实现了液压油的速度下降，从而实现减速，其主油路为：

进油路：左边泵

→三位五通换向阀2（1YA得电）→调速阀4→液压缸右腔。

回油路：液压缸左腔→三位五通换向阀2→背压阀8→液控顺序阀7→油箱。

3.3.3．工进

减速终了时，挡块还是压下，行程将通路切断，这时油必须经调速阀4才能进入液压缸左腔，回油路和减速回油完全相同，此时变量泵输出地流量自动与工进调速阀4的开口相适应，故进给量大小由调速阀4调节，其主油路为：

进油路：左边泵→三位五通换向阀2（1YA得电）→调速阀4→液压缸右腔。

回油路：液压缸左腔→三位五通换向阀2→背压阀8→液控顺序阀7→油箱。

3.3.4．快退

当孔钻通以后，活塞缸向右伸到尽头，此时右腔压力升高使压力继电器迅速发出电信号，使得1YA断电，2YA通电，这时三位五通换向阀2接通右位，，因滑台返回时的负载小，系统压力下降，双联式定量量泵输出流量又自动恢复到最大，两泵同时供油，单向阀10打开，滑快速退回，行程阀3和单向阀5打开，其主油路为：

进油路：泵

→单向阀10→三位五通换向阀2（2YA得电）→液压缸左腔。

回油路：液压缸右腔→单向阀5→三位五通换向阀2（右位）→油箱。

3.3.5．原位停止

当滑台退回到左边尽头时，右腔压力下降，压力继电器断开使2YA断电，换向阀处于中位，液压泵油路封闭，滑台停止运动，但处于浮动状态，液压泵不卸荷。系统图的动作顺序表如表3-1所示。“+”号表示电磁铁通电或行程阀压下；“—”号表示电磁铁断电或行程阀复位。表3-1

电磁铁的动作顺序表工况元件1YA2YA行程阀快进＋－－减速＋－＋工进＋－＋快退－＋＋原位停止－－－4、液压元件的计算与选择 4.1确定液压泵的规格和电动机功率液压缸整个工作循环中的最高工作压力为3.945MPa,如果进油路上的压力损失0.8MPa，压力继电器调整压力高出系统最高工作压力0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力应为=3.945+0.8+0.5=5.245MPa。大流量泵是在快速运动时才向液压缸1供油的，由图1-4可知，快退液压缸中的工作压力比快进时大，如果取进油路上的压力损失为0.5MPa，则大流量泵的最高工作压力为=1.305+0.5=1.805MPa。两个液压泵应向液压缸提高的最大流量为0.5051L/s,如图1-4所示，若回路中的泄露按液压缸输入流量的10%估算，则两泵总流量应为=1.1×0.5051=0.5556L/s。而溢流阀的最小稳定流量为0.05L/s，工进时输入液压缸的流量为0.0083L/s，所以小流量泵的流量规格最小应为0.0583L/s。根据以上压力和流量数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。由于液压缸在快退时输入功率最大，这相当于液压泵输出压力1.805MPa、流量0.5556L/s时的情况。若取双联叶片泵的总效率=0.75，则液压泵的驱动原动机所需的功率为根据此数值查阅电机产品样本，最后选定Y100L-6型电动机，其额定功率为1.5kW，额定转速为940r/min。4.2确定其他元件及辅件 4.2.1确定控制元件和辅助元件根据液压系统的工作压力和通过各个控制阀类元件和辅助元件的实际流量，可选出这些元件的规格和型号，表1-6为选用的元件的型号和规格。表4-1

选用元件的规格和型号序号元件名称估计通过流量/L型号规格生产厂家1双联叶片泵——PV2R1214MPa，0.085和0.465L/s阜新液压厂2三位五通电液阀1.2535DYF3Y-E10B16MPa,10通径高行液压件厂3行程阀1.4AXQF-E10B4调速阀<0.0175单向阀1.256单向阀0.73AF3-Ea10B7液控顺序阀0.58XF3-E10B8背压阀<0.017YF3-E10B9溢流阀0.075YF3-E10B10单向阀0.58AF3-Ea10B11滤油器0.67YYL-105-1021MPa,1.5L/s新乡116长12压力表开关——KF3-E3B16MPa,3测试点高行液压件厂13单向阀1.25AF3-Ea20B16MPa,20通径14压力继电器——PF-B8C14MPa,8通径榆次液压件厂4.2.2确定油管各元件间管道的规格按元件接口处的尺寸确定，液压缸进、出油管按输入、输出的最大流量计算。由于液压泵具体选定后液压缸的各个阶段的进、出流量已经与原定数值不同，所以要重新计算得到表1-7所示的数据。表4-2液压缸的进、出流量项目快进工进快退输入流量/L=1.031输出流量/L=0.487=0.0039=1.168运动速度/m=0.109=0.88=0.123当液压油的流速取0.05m/s时，可得到液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为为统一规格，按产品样本选取所有油管均为内经20mm、外径28mm的10号冷拔钢管。4.2.3油箱油箱的容量按式V=估算，当经验系数为6时，V==60.55×60=200L。5、液压系统的性能验算 5.1回路压力损失验算由于系统的具体管路布置没有确定，整个回路的压力损失无法估算，所以此处省略。 5.2发热温升验算工进在整个工作循环中所占用的时间达96%，所以系统发热和液压油温升主要是计算工进时的。工进液压缸的有效功率为这时大流量泵通过液控顺序阀卸荷，小流量泵在高压下供油，所以两个泵的总输出功率为=0.590kW则液压系统的发热量为求出液压油温升的近似值温升没有超出允许的范围，系统不需要设置冷却器。个人总结这次液压的课程设计，是我们第一次较全面的运用液压综合知识。通过这次设计，使得我们对液压基础知识有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，讲原来比较抽象的内容实体化，初步培养了我们理论结合实际的设计思想，训练了综合运用相关课程的理论。结合生产实际分析和解决工程问题的能力，巩固、加深和扩展了有关液压系统设计方面的知识。通过制定设计方案，合理选择各液压零件类型，正确计算零件的工作能力，以及针对课程设计中出现的内容查阅资料，大大扩展了我们的知识面，培养了我们在本学科方面的兴趣和实际动手能力，对将来我们在工作方面有很大的帮助。本次课程设计是我们所学知识运用的一次尝试，是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。通过这次设计，弄懂了一些书本中难以理解的内容，加深了对以前所学知识的巩固。在设计中，通过老是的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。参考文献[1]刘忠伟.液压与气压传动.第2版.北京化学工业出版社2021.[2]银金光刘杨.机械设计课程设计.第2版.北京清华大学出版社2021.[3]液压传动手册.北京机械工业出版社2021.

公司印章管理制度一、目的公司印章是公司对内对外行使权力的标志，也是公司名称的法律体现，因此，必须对印章进行规范化、合理化的严格管理，以保证公司各项业务的正常运作，