液壓課程設(shè)計說明書臥式單面多軸鉆孔機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄一設(shè)計要求及工況分析31.1設(shè)計要求31.2負載與運動分析3二負載圖和速度圖的繪制4三確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)53.1初選液壓缸工作壓力73.2計算液壓缸主要尺寸7四擬定液壓系統(tǒng)原理圖94.1選擇基本回路94.2組成液壓系統(tǒng)10五計算和選擇液壓件115.1確定液壓泵的容量及電動機功率115.1.1液壓泵的選擇115.1.2確定電機的功率，在快速時為最大功率115.2選擇液壓控制閥115. 3確定油管直徑及管接頭125. 4確定油箱流量13六驗算液壓系統(tǒng)性能136.1驗算系統(tǒng)壓力損失136.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升15七設(shè)計小結(jié)16八參考文獻17一設(shè)計要求及工況分析1.1設(shè)計要求設(shè)計一臥式單面多軸

2、鉆孔組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)（含圖）。動力滑臺的工作循環(huán)是：快進工進快退停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力ft=20000n，移動部件總重力g=10000n，快進行程l1=100mm，工進行程l2=50mm，快進快退的速度為4m/min，工進速度為0.05m/min；加速、減速時間t=0.2s，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。該動力滑臺采用水平放置的平導(dǎo)軌，動力滑臺可在任意位置停止。1.2負載與運動分析 (1) 工作負載 工作負載即為切削阻力fl=20000n。 (2) 摩擦負載 摩擦負載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力：靜摩擦阻力 動摩擦阻力 (3) 慣性負載 表1 液壓缸各

3、階段的負載和推力工況負載組成液壓缸負載f/n液壓缸推力啟動20002223加速1333.31481.4快進10001112工進2100023333快退10001112注：1.液壓缸的機械效率取 2.不考慮動力滑臺上顛覆力矩的作用二負載圖和速度圖的繪制負載圖按上面數(shù)值繪制，如下圖a所示。速度圖按已知數(shù)值和工進速度繪制，如下圖b所示圖a 負載圖圖b 速度圖圖1三確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 表2 按負載選擇工作壓力負載/kn50工作壓力/mpa0.811.522.5334455 表3 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機床農(nóng)業(yè)機械小型工程機械建筑機械液壓鑿巖機液壓機大中型挖掘機重型機械起重運輸機械磨床組合

4、機床龍門刨床拉床工作壓力/mpa0.82352881010182032 表4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/mpa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計 表5 按工作壓力選取d/d工作壓力/mpa5.05.07.07.0d/d0.50.550.620.700.7 表6 按速比要求確定d/d2/11.151.251.331.461.612d/d0.30.40.50.550.620.71 注： 1無桿腔進油時活塞運動速度； 2有桿腔進油時活塞

5、運動速度。3.1初選液壓缸工作壓力參考表2和表3，所設(shè)計的動力滑臺在工進時負載最大，在其它工況負載都不太高，初選液壓缸的工作壓力p1=4mpa。鑒于動力滑臺快進和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動液壓缸a1=2a2，即活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈d = 0.707d的關(guān)系?？爝M時液壓缸差動連接。工進過程中，當孔被鉆通時，由于負載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.8mpa?？爝M時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無

6、桿腔，估算時取0.5mpa。快退時回油腔中也是有背壓的，這時選取被壓值=0.6mpa。3.2計算液壓缸主要尺寸 由工進時的推力式（53）計算液壓缸面積 故有 當按gb/t23482001和表5、表6將這些直徑圓整成就進標準值時得：d=90mm,d=70mm。由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： 經(jīng)檢驗，活塞桿的強度和穩(wěn)定性均符合要求。根據(jù)上述d和d的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率，如表7所示，并據(jù)此繪出工況圖如下圖所示。圖2表7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值工況推力f/n回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率p/kw計算公式快進啟動222300.578加速1481.41.

7、2110.711恒速11121.1150.61515.390.158工進233330.83.9850.3180.0211快退啟動222300.885加速1481.40.62.11恒速11121.96210.050.337注：四擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.1選擇液壓基本回路從工況圖上可以得出：1、本系統(tǒng)壓力流量和功率都較小，可以選用單定量泵和溢流閥組成的供油源。2、調(diào)速系統(tǒng)可采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速回路，以滿足銑削加工的順銑和逆銑而且速度穩(wěn)定的要求。3、速度緩解方式。銑削是未知精度要求不高，而且可以用行程擋鐵控制行程開關(guān)使電磁閥換向閥切換來實現(xiàn)換向。4、液壓缸的快進用單桿活塞缸的差動連接來實現(xiàn)。5、換向

8、閥用三位四通電磁換向閥換線向。4.2組成液壓系統(tǒng)圖根據(jù)上述基本回路再加上必要的輔助裝置（如濾油器，壓力表等）課組成如下圖所示的液壓系統(tǒng)，并配以電磁鐵動作順序表。五計算和選擇液壓件5.1確定液壓泵的容量及電動機功率1、液壓泵的選擇取進油壓力損失p1=0.3mpa；賄賂泄露系數(shù)k=1.1。，則液壓泵最高工作壓力pp=p1+p1按表7取p1=3.985pa，q=15.39l/min，pp=3.985+0.3=4.285mpaqp=kp=1.115.39=16.929l/min根據(jù)上述計算選用單作用葉片泵，其型號規(guī)格為yb120(排量v=20ml/r)，其流量qp=nv=850r/min*4ml/r=

9、17l/min2、確定電機的功率，在快速時為最大功率p=qpppp=1.03kw 式中：查電機手冊，可選用y系列y90l-6電動機p=1.1kw（n=940r/min） 5.2選擇液壓控制閥根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過閥的實際流量選取,本設(shè)計采用國產(chǎn)ge系列液壓閥，各閥選定規(guī)格如下表5.3確定油管直徑及管接頭在選定了液壓泵后，液壓缸在實際快進、工進和快退運動階段的運動速度、時間以及進入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計算的結(jié)果如表9所列。表9各工況實際運動速度、時間和流量流量、速度快進工進快退輸入流量=28.1=17排出流量=11.1=0.1256=43.04運動速度=4.43=0.05

10、=6.77由表9可以看出，液壓缸在各階段的實際運動速度符合設(shè)計要求。q=2qp=35.1l/min，進入無桿腔的流量在快退及差動連接時為2qp 所以流量為2qp=35.1l/min，取壓油速度v=3m/s，則取吸油速度v=1m/s，則為了統(tǒng)一規(guī)格，按產(chǎn)品樣本選取所有管子均為內(nèi)徑20mm、外徑28mm的10號冷拔鋼。5.4確定油箱流量v=（57）qp= 85119l按jb/t7983-1999規(guī)定，取標準值v=250l。 六驗算液壓系統(tǒng)性能6.1驗算系統(tǒng)壓力損失 由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時，首先確定管道內(nèi)液體的流動狀態(tài)，然后計算各種工況下總的壓力損失。 1快進 滑

11、臺快進時，液壓缸通過電液換向閥差動連接。在進油路上，油液通過單向閥10、電液換向閥2，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合通過行程閥3進入無桿腔。在進油路上，壓力損失分別為在回油路上，壓力損失分別為將回油路上的壓力損失折算到進油路上去，便得出差動快速運動時的總的壓力損失 2工進 滑臺工進時，在進油路上，油液通過電液換向閥2、調(diào)速閥4進入液壓缸無桿腔，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5mpa。在回油路上，油液通過電液換向閥2、背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥7返回油箱，在背壓閥8處的壓力損失為0.5mpa。因此這時液壓缸回油腔的壓力p2為可見此值小于原估計值0.8mpa。故可按表7中公式重新計算

12、工進時液壓缸進油腔壓力p1，即此值與表7中數(shù)值相近?？紤]到壓力繼電器的可靠動作要求壓差，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為3快退滑臺快退時，在進油路上，油液通過單向閥10、電液換向閥2進入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱。因此進油路上總壓降為此值遠小于估計值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。回油路上總壓降為此值與表7的數(shù)值基本相符，故不必重算。所以快退時的最大工作壓力pp應(yīng)為此值是調(diào)整液控順序閥7的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。6.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 由于工進在整個工作循環(huán)中占95%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進工況來計算。 工進時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為 在工進時，大流量泵經(jīng)液控順序閥7卸荷，小流量液壓泵在高壓下供油，所以兩個液壓泵的總輸入功率（即系統(tǒng)輸入功率）為 = =0.57164kw由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為 求出油液溫升近似值 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。七設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計是液壓傳動課程的加強和補充，通過課程設(shè)計我們不但加強的對已有液壓知識的理解，更讓我們有機會去熟練使用相關(guān)的圖