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1、液压与气动课程设计常州轻工职业技术学院学 生 实 训 报 告实训名称：液压与气动课程设计 指导教师：周兰美班 级：14机制332姓 名：刘奔学 号：1453713211学 期: 2016 2017 学年 短学期报告时间: 2016 年 7 月 21 日 7 月 30 日钻床组合机床液压系统设计计算一明确技术要求某型汽车发动机机箱加工自动线上的一台单面多轴钻孔组合机床，其卧式动力平台（导轨为水平导轨，其静摩擦因数s0.2，动摩擦因数d0.1），拟采用液压缸驱动，一完成工件钻削加工时的进给运动；工件的定位和夹紧均采用液压方式，以保证自动化要求。液压与电气配合实现的自动循环为：定位（插定位销）夹紧快
2、进工进快退原位停止夹具松开拔定位销。工作部件终点定位精度无特殊要求。工进情况及动力滑台的已知参数如下：表1 工件情况及动力滑台的已知参数工件情况动力滑台钻孔直径D/mm数量切削用量工况行程L/mm速度/(m/s)运动部件重力G/N启动制动时间t/s主轴转速n/(r/mm)进给量S/(mm/r)D1:13.914n1:360S1:0.147快进L1:1001:待定98000.2D2:8.52n2:550S2:0.096工进L2:502:待定箱体材料：HT200,硬度：240HB快退L3：1503:待定二执行元件的配置根据上述技术要求，选择杆固定的单杆活塞缸作为驱动滑台实现切削进给运动的液压系统执
3、行元件，定位和夹紧控制则选用缸筒固定的单杆活塞缸作为液压执行元件。三运动分析和动力分析以下着重对动力滑台液压缸进行。 运动分析a运动速度。与相近金属切削机床所类比，确定滑台液压缸的的快速进，退的速度相等，且1= 3=0.1m/s。按D1=13.9mm孔的切削用量计算缸的工进速度为2=n1S1=3600.147/60m/s=0.88(mm/s)=0.8810-3m/s。b各工况的工作持续时间。由行程和运动速度易算得各工况的动作持续时间为快进t1= L1/1=10010-3/0.1=1s工进t2= L2/2=5010-3/(0.8810-3)=56.6s快退t3=（L1+ L2）/3=(100+5
4、0)10-3/0.1=1.5s由表1及上述分析计算结果可画出滑台液压缸的行程-时间循环图（L-t图）和速度循环图（v-t图），如下图所示。图1 组合机床液压缸的，和图图2 组合机床液压缸的工况图 动力分析。动力滑台液压缸在快速进给，退阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力加速时外负载是导轨动摩擦阻力和惯性力，恒速时是动摩擦阻力；在工进阶段，外负载是工作负载即钻削阻力负载及动摩擦阻力。计算静摩擦阻力：Ffs=s(G+Fn)=0.2(9800+0)=1960(N)计算动摩擦阻力：Ffd=d(G+Fn)=0.1(9800+0)=980(N)计算惯性负载：利用铸铁工作钻孔的轴向钻削阻力经验公式Fe=25
5、.5DS0.8HB0.6算的工作负载：Fe=14.225.5D1S10.8HB0.6+225.5D2S20.8HB0.6=14.225.513.90.1470.82400.6+225.58.50.0960.82400.6=30903(N)式中：Fe-轴向钻削阻力，N；D-钻孔孔径，mm； S-进给量，mm/r；HB-铸件硬度。滑台液压缸各工况下的外负载计算结果列于表2，绘制出的负载循环图（F-t图），见图1。 表2 动力滑台液压缸外负载计算结果工况外负载F/N计算公式结果快进启动F=Ffs1960加速1480恒速F=Fd980工进F=Ffs31448快退启动1960加速1480恒速F=Fd98
6、0四. 液压系统主要参数计算和工况图的编制 预选系统设计压力。本钻孔组合机床属于半精加工机床，在和最大时为慢速工进阶段，其他工况时载荷都不大，预选液压缸的设计压力P14MPa。 计算液压缸主要结构尺寸，为了满足滑台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快速进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积A1与A2应满足A12A2，即活塞杆直径d和液压缸内径D的关系应为d0.71D。为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压。暂取背压0.6MPa，并取液压缸机械效率，则可算的液压缸无杆腔的有效面积为液压缸内径为按GB/T23481993 ，将液压缸内径圆整
7、为D=110mm11cm。因 A12A2，故活塞杆直径为d=0.71D=0.71110=78.1(m)按GB/T23481993 ，将液压缸内径圆整为d80mm8cm。则液压缸实际有效面积为差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时为零；另外，取快退时的回油压力损失为0.7MPa。 编制液压缸的工况图。根据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率见表3，编制出其工况图见图2。表3 液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率工作阶段计算公式负载F/N回油腔压力工作腔压力输入流量输入功率P/W快进启动19600.44
8、加速14801.270.77恒速9801.160.660.5330工进314480.63.9633快退启动19600.48加速14800.71.86恒速9800.71.730.45780五制定液压回路方案，拟定液压系统原理图 定液压回路方案。a 况图表明，液压系统功率较小，负载为阻力负载且工作中变化小，故采用调速阀的进油节流阀回路。为防止在钻孔通时负载突然消失引其滑台前冲，回油路设置背压阀。由于已选用节流阀调速回路，故系统必然为开始式循环。b 类型。工况图表明，系统在快速进，退阶段为低压，大流量的工况且持续时间较短，而工进阶段为高压，小流量的工况且持续时间长，两种工况的最大流量与最小流量之比约
9、达60，从提高系统效率和节能角度，宜选用高低压双泵组合供油或采用限压式变量泵供油。两种各有利弊，现决定采用双联叶片泵供油方案。c 阀与速度换接回路。系统已选定差动回路作快速回路，同时考虑到工进 快退时回油量较大，为保证换向平稳，故选用三位五通，Y型中位机能电液动换向阀作主换向阀并实现差动连接。由于本机床工作部件终点的定位精度无特殊要求，故采用行程控制方式即活动挡块压下电气行程开关，控制换向阀电磁铁的通断电即可实现自动换向和速度换接。d 控制回路。在高压泵出口并联一溢流阀，实现系统的溢流定压；在低压泵出口并联一外控顺序阀，实现系统高压工作阶段的卸荷。e 位夹紧回路。为了保证工件的夹紧力可靠且能单
10、独调节，在该回路上串接减压阀和单向阀；为保证定位夹紧的顺序动作，采用压力控制方式，即在后动作的夹紧缸进油路上串接单向顺序阀，当定位缸达到顺序阀的调压值时，夹紧缸才动作；为保证工件确已夹紧后滑台液压缸才能工作，夹紧缸进油口处装一压力继电器。f 回路。在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁；出口设一压力表及其开关，以便各压力控制元件的调压和观测。 拟定液压系统图。在制定各液压回路方案基础上，经整理所组成的液压系统原理图如图3图所示，图中附表是电磁铁及行程阀的动作顺序阀，结合该表容易看出系统在各工况下的油液流动路线。图3 钻孔组合机床液压系统原理图1双联叶片泵；2三位五通电液动换向阀；3
11、二位二通机动换向阀；4调速阀；5，6，10，13，16单向阀；7外控顺序阀；8，9溢流阀；11过滤器；12压力表开关；14，19，20压力继电器；15减压阀；17二位四通电磁换向阀；18单向顺序阀；21定位缸；22加紧缸；23进给缸；24压力表系统的电磁铁及行程阀动作顺序表工况电磁铁及行程阀状态1YA2YA3YA行程阀定位+夹紧+快进+下位工进+上位快退+上位滑台原位停止+下位松开拔销六计算和选择液压元件 压泵及其驱动电动机计算与选定。a液压泵的最高工作压力的计算。由工况图2（或表3）可以查得液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，即，而压力继电器的调整压力应比液压缸最高工作压力大0.5MPa。此
12、时缸的输入流量较小，且进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为则小流量泵的最高工作压力为大流量泵仅在快速进退时向液压缸供油，由图2-2可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，取进油路压力损失为，则大流量泵最高工作压力为b压泵的流量计算。双泵最小供油流量按液压缸的最大输入量流量进行估算。取泄露系数K=1.2，双泵最小应为考虑到溢流阀的最小稳定流量为，工进时的流量为，小流量泵所需最小流量为大流量泵最小流量为c确定液压泵的规格。根据系统所需流量，拟初选双联液压泵的转速为，泵的容积效率，算得小流量泵和大流量泵的排量参考值分别为根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的YB1-40/6.3型双联叶片泵，泵的额定压力为
