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1、计算项目及内容 计算结果半自动液压专用钻镗机床液压系统设计某工厂设计一台钻镗专用机床，要求孔的加工精度为 TI6 级。要求该机床液压系统要完成的工作循环是：工件定位、夹紧动力头快进工进终点停留动力头快退工件松开、拔销。该机床运动部件的重量为 30000N，快进、快退速度为 6m/min，工进的速度为 20120mm/min 可无级调速，工作台的最大行程为 400mm，其中工进的总行程为 150mm，工进时的最大轴向切削力为20000N，工作台的导轨采用平导轨支撑方式；夹紧缸和拔销缸的行程都为25mm，夹紧力为 120008000N 之间可调，夹紧时间不大于 1 秒钟。1工况分析根据已知条件，绘
2、制运动部件的速度循环图，如图 1-1 所示。计算各阶段的外负载，如下：液压缸所受外负载 F 包括三种类型，即 F=F +F +F (1-1)fa式中 F 工作负载，对于金属钻镗专用机床，既为工进时的最大轴向切削力，为 F =20000N；F 运动部件速度变化时的惯性负载；aF 导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦力阻力，对f于平导轨 F 可由下式求得： F = f ( G + F );f RnG运动部件重力；F 垂直于导轨的工作负载，本设计中为零；Rnf导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。则求得F = 0.2 30000N = 6000N （
3、1-2）fsF = 0.1 30000N = 3000Nfa上式中 F 为经摩擦阻力， F 为东摩擦阻力。F = fs faagGt式中 g重力加速度； 加速或减速时间，一般 = 0.010.5s,取 t t=0.2s 时间内的速度变化量。在本设计中t工作负载：F=20000N导轨摩擦阻力负载：F =6000N fsF = fa3000N惯性负载：F =1530NaF = N = 1530Na8.930602.根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表 1-1） ，并画出如图1-2 所示的负载循环图。图 1-1 速度循环图 图 1-2 负载循环图表 1-1 工作循环各阶段的外负载工作循
4、环 外 负 载 F (N) 工作循环 外 负 载 F （N ）启动、加速 F=F +Ffsa7530N 工进 F=F +Ffa23000N快进 F=F f3000N 快退 F=F fa3000N2拟定液压系统原理图（1）确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或者变量泵供油。本设计采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。（2）夹紧回路的选择 采用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。为了实现夹紧力的大小可调和保持夹紧力的稳定，在该回路中装有减压阀。
5、（3）定位液压缸与夹紧缸动作次序回路的选择。定位液压缸和夹紧缸之间的动作次序采用单向顺序阀来完成，在松开和拔销之间的动作次序采用二位四通电磁阀控制。（4）调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。根据钻镗类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定技术要求的特点，采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。（5）速度换接方式的选择P =4MPa1P =0.5MPa2本设计采用电磁阀的快慢速度换接回路，它的特点是结构简单、调节行程方便，阀的安装也容易。最
6、后把所选择的液压回路组合起来，既可组成图 13 所示的液压系统原理图。3液压系统的计算和选择液压元件（1）液压缸主要尺寸的确定。1）工作压力 P 的确定。工作压力 P 可根据负载大小及其机器的类型来11初步确定，参阅表 2-1 取液压缸工作压力为 4MPa。2）计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。由负载图知最大负载 F 为23000N，按表 2-2 可取 P 为 0.5MPa， 为 0.95，按表 2-3，取 d/D 为 0.7。2cm将上述数据代入式 （2-3）21214DdPFcm可得 m = 9.1 m257.01459.04.33210根据表 2-4，将液压缸内径圆整为标准系列直径
7、D = 100mm；活塞杆直径d，按 d/D = 0.7 及表 2-5，活塞杆直径系列取 d = 70 mm。按工作要求夹紧力由一个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，取油背压力为 3.0MPa,回油背压力为零，为 0.95，则按式（2-3）可得cm m = 7.3 m95.0134.2210按表 2-4 及表 2-5 液压缸和活塞杆的尺寸系列，取加紧液压缸的 D 和 d 分别为 80mm 及 56mm。按工作要求工作定位由一个进位缸提供，进位缸的工作压力应低于进给夹紧缸的工作压力，取油背压力为 2.0MPa,回油背压力为零， 为 0.95，则按cm式（
8、2-3 ）可得 m = 4.2 m95.0134.82210进给缸：D = 100mmd=70mm夹紧缸：D = 80mmd=60mm定位缸：D = 50mmd=35mm流量：L/minq =23.04快 进q =0.94工 进q =24快 退按表 2-4 及表 2-5 液压缸和活塞杆的尺寸系列，取定位液压缸的 D 和 d 分别为 50mm 及 35mm。本设计中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，既A = = cm = 40 cm42dD427102按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式（2-4）得最小有效面积：A = = cm = 25 c
9、mminiq25.322因为满足 A A ，故液压缸能达到所需低速。in3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量q = d = = （差动）快 进 42快 进42107min/63in/04.2Lq = D = = （工进）工 进 工 进 .9q = = = （快退）快 退 2快 退 27i/3mi/= = （夹紧速度）夹1/053sm/5.q = D = = （夹紧）夹 42夹 in/6012083m in/54.7L（2）确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格1）泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为P = P + p1p式中 P 液压泵最大工作压力； P
10、 执行元件最大工作压；p进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取 0.51.5 MPa，本设计取 0.5 MPa。P = P + = MPa = 4.5 MPap1p5.04上述计算所得的 P 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过度阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力 P 应满足 P P 。中低压系nn6.125.p统取最小值，高压系统取大值。在本设计中 P = 1.25 P = 5.63 MPa。pq =7.54夹系统静态压力：P =4.5 MPap泵的流量：q =28.8 L/minP泵的基本
11、参数：V = 25Ml/r,pP = 6.3MPan2）泵的流量确定。液压泵的最大流量应为q kPLmaxq式中 q 液压泵的最大流量；P同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。maxk 系统泄露系数，一般取 k = 1.1 1.3，本设计取 k = 1.2。L L Lq k = 1.2 = 28.8 L/minPLmaxqin/243)选择液压泵的规格。根据以上算得的 P 和 q ， 查找相关手册，选用pYBX-25 限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量 V = 25Ml/r,泵的p额定压力 P = 6.3MPa，电动机的转速 n = 1450r/min,容积效率为 = n Hv0
12、.85，总效率 = 0.7。4）与液压泵匹配的电动机的选定。首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减少，泵的效率急剧下降，一般当流量在 0.21L/min 范围内时，可取= 0.030.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即（1-6）npBPq2式中 P 所选电动机额定功率； P 限压式变量泵的限压力；n Bq 压力为 P 时，泵的输出流量。B首先计算快进的功率，快进的外负载为 3000N，进油路的压力损失定为0.3MPa,由式（1-4）可得P = MPa = 1.
13、104MPap 3.017.04362快进时所需电动机功率为P = = KW = 0.45KWpq7.0641工进时所需电动机功率为n = 1450r/minH= 0.85，v= 0.7Y90L4 型电动机，其额定功率为1.5KW，额定转速为1400r/min。P = KW = 0.102KW7.069425查阅相关电动机类型标准，选用Y90L4 型电动机，其额定功率为P =1.5KW，额定转速为 1400r/min。n根据产品样本可查得 YBX25 的流量压力特性曲线。再由已知的快进时流量为 23.04L/min，工进时的流量为 0.942 L/min，压力为 4.5MPa，作出泵的实际工作
14、时的流量压力特性曲线，查得该曲线拐点处的流量为33L/min， ，压力为 3.2MPa，该工作点处对应的功率为P = KW = 2.5KW7.0632所选电动机满足式（1-6）,拐点处能正常工作。（3）液压阀的选择本液压系统可采用力士乐系统的阀，控制液压缸部分选用力士乐系列的阀，其夹紧部分选用叠加阀。选定的液压元件如下表 1-2 所示。表 1-2 液压元件明细表序 号 元 件 名 称 方 案 通过流量（L/min）1 滤 油 器 XUB32 10028.82 液 压 泵 YBX-25 28.83 压 力 开 关 KF3-EA10B4 减 压 阀 JF3-10B 7.55 单 向 阀 AF3-E
15、A10B 7.56 二位四通换向阀 24EF3-E10B 7.57 单 向 顺 序 阀 AXF3-E10B 7.58 二位四通换向阀 24EF3-E10B 249 二位四通换向阀 24EF3-E10B 2410 单 向 调 速 阀 AQF3-E10B 24管道尺寸油管的内径：d=12mm吸油管内径：d=28mm油箱容积：V=160L 11 二位四通换向阀 24EF3-E10B 2412 压 力 表 开 关 KF3-EA10B（4）确定管道尺寸油管内劲尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定。综合诸因素，现取油管的内径 d 为 12mm。参照 YBX-25 变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内劲 d 为 28mm。（5）液压油箱容积的确定本设计为中低液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的 57 倍来确定，取选用容量为 160L 的邮箱。4液压系统的验算已知该液压系统中进、回油管的内劲均为 12mm，各段管道的长度分别为：AB = 0.3m,AC =
