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1、徐州工程f院机电工程学院液压与气压传动课程设计说明书课题名称：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统学生姓名：沈汝男学号：20100610143专业：机械制造及其自动化班级:10机制一班成绩：指导教师签字：2013年6月26日目录一、液压系统的题目及其设计要求3二、工况分析42.1 负载分析42.2 运动分析6三、液压系统的参数设计73.1 液压缸的计算73.2 液压系统图的确定9四、液压元件的选择114.1 液压泵的参数计算114.2 电动机的选择124.3 液压阀及过滤器的选择134.4 油管的选择14五、液压系统性能的验算145.1 压力损失的验算及泵压力的调整145.2 液压系统的发热和温升
2、验算17六、设计总结18七、参考文献19结论设计内容计算说明一、液压系统的题目及其设计要求设计题目：设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要求完成工件的定位与夹紧,所需夹紧力不得超过6000No该系统工作循环为：快进工进快退停止。机床工作部件总质量m=900kg,机床快进快退速度约为5.5m/min,工进速度可在30120mm/min范围内无级调速，快进行程为200mm,工进行程为50mm,最大切削力为29.5kN,运动部件总重量为15kN,加速（减速）时间为0.1s,采用平导轨，静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1。题目5切削力工作部快进速度滑台最大行程件总重29500N900kg5.
3、5mmin400mm设计要求：1 .液压系统的工况分析时，要作出负载循环图和速度循环图；2 .拟订液压系统原理图，采用合理的执行机构，确定正确的调速方案和速度换接方法，完善系统的调压、卸荷及执行元件的换向和安全互锁等要求；3 .正确计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量；正确计算液压泵的工作压力、流量和传动功率；合理选择液压泵和电动机的类型和规格；合理选择阀类元件和辅助元件的规格；4 .采用AUtoCAD绘图，图纸应符合国家标准。液压系统原理图中应附有液压元件明细表、各执行元件的动作顺序工作循环图和电器元件动作顺序表；5、编写液压课程设计说明书。二、工况分析2.1 负载分析：负载分析中，暂不
4、考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。(1)工作负载打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，即：F=29500N(2)阻力负载耳阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为耳，则静摩擦阻力F
5、fs=0.215000=3000动摩擦阻力Ffd=0.115000=1500(3)惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为O.1S,工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5.5mmin,因此惯性负载可表示为Fmmv150005.5=m=Xr9.8600.1N=1403.06N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49,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，如表1所示。运动阶段计算公式总机械负载F/N起动F=FfJ%3333.3加速
6、F=（，+，）/%3225.6快进F=1666.7工进F=（冗+，）/%34444.4快退F=1666.7表1液压缸总运动阶段负载表（单位：N）根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载循环图2.1F/N34444.43333.3225.61666.70100200250Umm1666.7图2.1负载循环图2.2 速度分析：根据负载计算结果和已知的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图2.2(a)所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度v1=V3=5.5mmin、快进行程1.1.=200mm工进行程1.2=50mm、快退行程1.3
7、=250mm,工进速度为=5OmVmin。快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。H、什1.1.200103C快进Z1=7=2s匕色60*1.50103/八工进“广飞鱼=6S60.、日Z3250W3快退=7S=2.5SV360根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制速度循环图2.2(b)o快进停止快退图2.2(a)工作循环图图2.2(b)速度循环图三、液压系统的参数设计3.1 液压缸的参数计算1初选液压缸工作压力参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为P1=40*IO5Pa2确定液压缸的主要结构尺寸本例要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杠式液压缸。快进时采用差动联
8、接，并取无杆腔有效面积A等于有杆腔有效面积A2的两倍，即为了防止在钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回油路中装有背压阀，按表8-1,初选背压Pb=8XIO5Pa。由表1-1可知最大负载为工进阶段的负载F=34444.4N,按此计算A则A1=nr=9.57w2=95.7cm2401.O581052液压缸直径。=cm= IiMcm由A=2A2可知活塞杆直径d=0.707D=0.707*11.04cm=7.81Cm按GB/T23481993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=IOcmd=7cm按标准直径算出A=-D2=-IO2cm2=78.5cw2“44A2=-
9、(D2-J2)=(102-72)cm2=40.0cm2按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量qmin=51.min,因工进速度v=0.05mmin为最小速度，则由式A-=Vmin0.05 IO30.05 102cm2=10cm2本例A=78.5cm?IOcm2,满足最低速度的要求。3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按pb=8105Pa代入，快退时背压按pb=5105Pa代入计算公式和计算结果列于下表中。表二液压缸所需的实际流量、压力和功率工作；计算公式
10、循环负载进油压力回油压FPJ 力 Pb输所需 入 流量 功率PNPapb1./minkWF+PA差PJ=ITI1.(Ar)封6,51115151357进P=PjqJA5344440.8IO5CK八,内4,481314p=Pjq快4退 = A2VP=Pjq1666.7140155x105140.3273.2 液压系统图的确定1 .确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值=0.8MPa2 .选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快
11、退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A等于有杆面积A2的两倍。3 .快速运动回路和速度换接回路根据本例的运动方式和要求，采用差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。4换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向器的换向回路。为便于实现差动连接，选用了三位五通换向阀。为提高换向的位置精度，采用死档板和压力继电器的行程终点返程控制。5.组成液压系统绘原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸
12、无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表。这样只需一个压力表即能观测各点压力。液压系统中各电磁铁的动作顺序如下表：15、液压顺序阀8、背压阀13、溢流阀2、过滤阀六、压力表开关10、减压阀18、二位四通换向阀17、单向顺序阀定位：二位四通换向阀左接，液压油由1、液压泵出油，流经10、减压阀，16单向阀，进入定位缸无杆腔；夹紧：液压油从定位缸的有杆腔出来，进入夹紧缸的有杆腔，经17、单向顺序阀回油；快进：当液压油的压力满足19、压力继电器的压力时，继电器发出信号，IY通电，液压油经11、12、单向阀，3、三位五通换向阀，5、二位二通换向阀进油；工进：当压力油满足6、压力继电器要求时，使3Y通电，
13、油液只能由4、调速阀进入液压缸；快退：关闭3、5、18换向阀，使油液回流；停止：接通2Y,利用3、三位五通换向阀的机能使之停止液压系统中各电磁铁的动作顺序如下表。电磁铁动作顺序IY2Y3Y快进+-工进+-+快退-停止-+-四、液压元件的选择4.1 液压泵的参数计算由表二可知工进阶段液压缸压力最大，若取进油路总压力损失Ap=5X10$Rz,压力继电器可靠动作需要压力差为5x10$Rz,则液压泵最高工作压力可按式算出=+P+5105=(40.8+55)Pa=50.8105pt/因此泵的额定压力可取pr1.2550.8IO5Pa=63.5IO5Pao由表二可知，工进时所需要流量最小是0.321.mi
14、n,设溢流阀最小溢流量为2.51.min,则小流量泵的流量应为qp1.(1.10.314+2.5)1./min=2.851./min,快进快退时液压缸所需的最大流量是141.min,则泵的总流量为=1.1.141.min=15.41.min即大流量泵的流量qp2qp-qfA=(15.4-2.85)1./min=12.551./min。根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YB-4/12型的双联叶片泵，该泵额定压力为6.3MPa,额定转速960rmin4.2 电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵1的流量qp=(41O3/60)a3/5=0.0667103n3/5,大泵流量=(12103/60)w3/5=0.210-3/so差动快进、快退时两个泵同时向系统供油；工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别
