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1、 新疆工程学院机械工程系液压传动课程设计说明书题目名称： 四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 系 部： 机械工程系 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 新疆工程学院机械工程系液压传动课程设计评定意见设计题目： 四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 学生姓名： 专业班级 ： 评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日 目录1、明确液压系统设计要求1.1 任务，目标.42、分析负载.52.1 外负载.52.2 惯性负载.52.3 外负载.52.4 液压个阶段负载.53、速度图，负载图.64、确定液压缸主要参数.74.1 初选液压缸.74.2 计算液压缸的工作压力，流量和功率.9五
2、、原理图.11六 、液压元件.15 液压传动课程设计一、明确设计任务：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计钻孔动力部件质量 m=190kg，液压缸的机械效率 w=0.9，钻削力 Fe=17000N，工作循环为：快进工进死挡铁停留快退原位停止。行程长度为 1600mm，其中，工进长度为60mm，快进、快退速度为 65mm/s,工进速度为 1.64mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为 0.6s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。目标：通过本题目的课程设计，对所学的液压传动课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程；提高动手能力和工程实践能力。设计内容说明及计算过程：
3、二、分析负载2.1 外负载由已知可得钻削力 Fg=17000N2.2 惯性负载机床工作部件总质量 m=190kg 导轨为矩形，启动、制动时间为 t=0.6s 快进、快退速度为 65mm/s 58.206.19tvmFA2.3 阻力负载取摩擦系数 NgFn1902.0=fs1.d静摩擦阻力为 fFsns38动摩擦阻力为 dnd12.4 液压系统各阶段负载表 1 液压缸在个工作阶段的负载 （已知 w=0.9）工况 计算公式 外负载（F 1) 工作负载F=F1/w启动 F1=Ffs 380 422加速 F1=Ffd+Fa210.58 234快进 F1=Ffd 190 211工进 F1=Ffd+Fg
4、17190 19100反向启动 F1=Ffs 380 422反向加速 F1=Ffd+Fa210.58 234快退 F1=Ffd 190 211三 负载图 与 速度图已知快进、快退的速度 为 65mm/s,工进速度 为 1.64mm/s，工进长度1v3 2v60mm 行程 1600mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图 1,图 2） 图 1，速度图 图 2 负载图 四 确定液压缸的主要参数4.1 液压缸由表 1 可知机床最大负载 查表 2、表 3、表 4 得液压系NF190max统取工作压力 ，d=0.7D， （D 为缸筒直径 d 为活塞杆直径，A 1为无杆MpP21腔的工作面积
5、，A 2为有杆腔的工作面积）.查表 5 得液压缸回油路背压 MpaP6.02表 2 负载和工作压力之间的关系负载 KNF10350工作压力 MPa.85. 0.4. .表 3 常用液压设备工作压力设备类型 精加工机床 半精加工机 粗加工或重 农业机械，小型工 液压机，重型机械，表 4 按活塞杆受力情况选取活塞杆直径0表 5 液压系统中背压力的经验数据 mPFD10214.396表 a 液压缸内径系列（GB2348-80）表 b 活塞杆直径系列（GB2348-80）床 型机床 程机械，工程辅助机械大中型挖掘机，起重运输机工作压力 MPa0.8 23 5 5 1010 1620 32 查表 a 得
6、按液压缸内径系列表将以上计算值圆满为标注直径，取 D=110mm ，为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接（d=0.7D) d=80mm 29541.3221 cmDA2222 45)8(.)( cd工程若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量,因最小工进速度 则；in05.minLqv sv6.1min12in34.06.1Ac 4.2 计算液压缸的工作压力，流量和功率 4.2.1 复算工作压力根据表 5，本系统的背压估计值可在 0.5 0.8MPa 范围内选取，故暂定：工进时，P =0.8MPa;快速运动时，P =0.5MPa。液压缸b b在工作循环各阶段的工作压力 P 即可
7、按式（9-10） ， （9-11） ，1(9-12差动快进阶段MPapapaPAFPb 49.010)459(.10)459(26211 工作进给阶段快速退回PappapAFPb 05.318.095410956121 阶段 MPapapapAFPb 1.2105.1045910452 644121 4.3.2.计算液压缸的输入量因快进，快退速度 V =0.065m/s,最大工进速度 V =0.00164m/s,1 2则液压缸各阶段的输入流量为：快进阶段 min5.19025.306.1)459()( 344121 LssmvAqv 工进阶段 min93.0158.0164.95 353421
8、 LssmVAqv 快退阶段 in5.170925.065.145434121 LsVAqv 4.3.3 计算液压缸的输入功率快进阶段 KWqvpP 159.025.19025.31049. 461 工进阶段 Wqvp 048.52.471058.105.3561 快退阶段 KqvpP 614.025.6140925.10.2461 将以上计算的压力，流量和功率值列于下表工作阶段工作压力 MPa/1输入流量 )min./(11Lqv输入功率P/KW快速前进 0.49 19.5 0.195工作进给 3.05 0.93 0.048快速退回 2.1 17.55 0.614 五 原理图在这个液压系统的
9、工作循环中，快进加快退的时间 t1，工进所需的时间 t2分别为 s3.)7510(31vltslt94.26.2，3.1t因此从提高系统效率、节省能量的角度来看 应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图 3图 33.2 选择基本回路 由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。3.2.1 确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为 Y 型的三位五通电磁换向阀。 （如下图 4）图 43.2.2 选择工作进给油路为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快
10、进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。 （如下图5）图 53.2.3 确定快进转工进方案为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进。 （如图 6） 图 63.2.4 选择调压和卸荷回路油源中有溢流阀（见图 3） ，调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。在图 3 所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸荷回路。3
11、.3 将液压回路综合成液压系统把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图 7 所示的液压系统原理。系统原理图 图 7 六 选择液压元件 1 选择液压泵由表 9-8 可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进油路总压力损失0.5MPa ，则液压泵最高工作压力可按（9-13）算出，1p即 （3.05+0.5）MPa=3.55MPa11PP因此泵的额定压力可取（3.55+3.55 25%）MPa=4.44MPa由表 9-8 中的流量值代入式（9-14） ，可分别求出快速进给以及工进阶段泵的供油流量，快进，快退时泵的流量为min45.21in5.19q1q LLKVP 工进时泵的流量为0.i3
12、.01qVP考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，尚需加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为 3L/min，所以小流量泵的流量为 min/2.4in/)2.(1 LLVP 查产品样本，选用小泵排量为 V=6mL/r 的 YB1 型双联叶片泵，额定转速n=960r/min，则小泵额定流量为 min/36.5in93.061nq31n LLV因此，大流量泵的流量为 i/.1min/.54.2(VP）查看产品样本，选用大泵排量为 V=16mL/r 的 YB1 型双联叶片泵，额定转速n=960r/min，则大泵的额定流量为L/min3.149.061Vq3nn2 Vn2q接近于 VP基本可以满足要求
13、。故本系统选用一台型双联叶片泵。由表 9-8 可见，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机功率。若取快退时进油路的压力损失 1p=0.2MPa ，叶片泵的总效率 P=0.7，则电动机的功率为 WPPVPV 937.06510).43(1)2.(q)(qn11 查电动机产品样本，选用型异步电动机，P=1.1kw，n=910r/min 2 选择液压阀根据所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀的油液的最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格，列于表 9-9（表中阀类元件主要选自 GE 系列。 ）序号 元件名称通过流量 Vq/(L/min）型号规格序号 元件名称 通过流量 Vq/(L/min）型号规格1 双联叶片泵19 YB1-16/68 单向阀 9.50 AF3-Ea10B2 溢流阀 5.18 YF3-10B9 背压泵 0.48 YF3-10B3 单向阀
