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1、1卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计院 （ 系 ） 名 称 机电工程学院专 业 名 称 机械制造与自动化年 级 08 级学 生 姓 名 杨莎莎学 号指导教师姓名 肖淼鑫2目 录引 言 .3第一张 明确液压系统的设计要求 .4第二章 负载与运动分析 .4第三章 负载图和速度图的绘制 .6第四章 确定液压系统主要参数 .74.1 确定液压缸工作压力 .74.2 计算液压缸主要结构参数 .74.3 绘制液压缸工况图 .9第五章 液压系统方案设计 .105.1 选用执行元件 .105.2 速度控制回路的选择 .105.3 选择快速运动和换向回路 .115.4 速度换接回路的选择 .115.5 组成液
2、压系统原理图 .125.5 系统图的原理 .13第六章 液压元件的选择 .156.1 确定液压泵的规格和电动机功率 .156.2 确定其它元件及辅件 .166.3 主要零件强度校核 .18第七章 液压系统性能验算 .197.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 .197.2 油液温升验算 .21设计总结与致谢 .22设计总结 .223参考文献 .23引 言液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平
3、稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。 4第一张 明确液压系统的设计要求要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统。要求实现的动作顺序为：夹紧快进工进快退停止松开。液压系统的主要参数与性能要求如下：
4、（1）轴向切削力 Ft = 30000 N；（2）滑台移动部件重量 m=15000 N；（3）加减速时间t = 0.1 s ；（4）静摩擦系数 fs = 0.2 ，动摩擦系数 fd =0.1 ；（5）快进行程 L1 =150 mm ，工进行程 L2 = 50 mm ，工进速度 40100 m/min ，快进与快退速度 v1=v2 =8 m/min ；（6）工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动，两动力滑台完成各自循环时互不干扰，夹紧可调并能保证。第二章 负载与运动分析负载分析中，暂不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
5、，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 FW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Ft=3000N（2）阻力负载 fF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 ，则fF静摩擦阻力 0.21530tsN动摩擦阻力 Fd（3）惯性负载5最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中
6、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 0.1s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为 6m/min，因此惯性负载可表示为NtvF68.15.06781.92m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 =0.95，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w到的负载力和液压缸所需推力情况，如表 1 所示。表 1 液压缸总运动阶段负载表（单位：N）工况 负载组成 负载值 F/N 推力 F/ /Nw启动 fsF3000 4444.44加速 mfd3585.68 3984.08快进 f 1500 2222.22工进 tfdF1
7、4700 16333.33反向启动 fs3000 4444.44加速 mfd3585.68 3984.08快退 fF1500 2222.22制动 mfd414.32 460.366第三章 负载图和速度图的绘制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1（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=V2=8m/min、快进行程 L1=400-100=150mm、工进行程 L2=50mm、快退行程 L3=200mm，工进速度4050m/min。快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。快进 svLt 57.260133
8、1工进 svt15.32快退 svlt 6107436031 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图（F-t）如图1(b),速度循环图如图 1（c) 所示。图 1 速度负载循环图 7a)工作循环图 b）负载速度图 c)负载速度图第四章 确定液压系统主要参数4.1 确定液压缸工作压力由表 2 和表 3 可知，组合机床液压系统在最大负载约为 17000 N 时宜取3MP。表 2 按负载选择工作压力负载/ KN 50工作压力/MPa 0.81 1.52 2.53 34 45 5表 3 各种机械常用的系统工作压力机 床机械类型 磨床 组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/MPa 0.82 35 28 810 1018 20324.2 计算液压缸主要结构参数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 是有杆腔工作面积 两倍的形式，即活塞1A2A杆直径 d 与缸筒直径 D 呈 d = 0.707D 的关
