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1、摇臂钻床液压控制系统设计摘 要液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它是采用油液完成传递能量的过程，因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术，因此对液压传动进行研究具有特别重要的意义。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。本文以摇臂钻床为研究对象，对其进行液压控制系统设计，设计时从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作
2、简单、维修方便的液压传动系统。关键词：液压传动系统；摇臂钻床；系统设计Radial drill drilling machine hydraulic control system designAbstractAuthor : Tutor : The hydraulic steering is one control mode which in the industry uses frequently, it is uses the hydraulic pressure to complete the transmission energy the process, because the hy
3、draulic steering ways flexibility and convenient, the hydraulic control receives the widespread value in the industry. The hydraulic transmission was opposite in the mechanical drive, was a new technology, therefore conducted the research to the hydraulic transmission to have the specially vital sig
4、nificance. The modern machinery general many are the machinery, electrical, the hydraulic pressure three close relations, a union complex compound. The hydraulic transmission and the mechanical drive, the electric drive compound are three big traditional forms, hydraulic actuation systems design hol
5、d the important status in the modern machinerys project work.This article take the radial drill drilling machine as the object of study, carries on the hydraulic control system design to it, when the design embarks from the actual situation, organically unifies each transmission form, displays the h
6、ydraulic transmission fully the merit, makes every effort to design the structure to be simple, the operation reliable, the cost are low,the efficiency is high, simplicity of operator, service convenient hydraulic actuation system. Key word: Hydraulic transmission system; Radial drilling machine; Sy
7、stem design目 录1 绪论12 摇臂钻床概述22.1 摇臂钻床简介22.2 摇臂钻床的主要结构22.3 摇臂钻床的运动形式32.4 摇臂钻床的主要特点33 液压系统在工程中的应用及优缺点分析43.1 液压系统在工程中的应用43.2 液压传动系统的优缺点43.2.1 优点53.2.2 缺点54 液压系统的初步设计64.1 液压系统的设计步骤64.2 设计要求64.3 钻床对液压系统的要求65 液压系统方案设计75.1 制定调速方案75.2 制定压力控制方案75.3 制定顺序动作方案85.4 选择液压动力源85.5 绘制液压系统图86 液压系统主要参数的确定106.1 确定液压系统的主要
8、参数106.1.1 摇臂钻床液压系统的主要设计参数106.1.2 初步估算系统工作压力106.2 系统工作流量的选择及管道尺寸的确定117 各种元件的设计计算与选择127.1 各种阀类的选择127.1.1 换向阀的选取127.1.2 单向阀的选择127.1.3 溢流阀的选择127.1.4 压力继电器的选择127.1.5 压力表的选择137.2 液压泵的选择137.3 液压泵驱动电机的选择147.4 液压马达的选取157.5 确定油箱的有效容积157.6 液压缸的载荷力计算168 系统性能验算178.1 沿程压力损失178.2 局部压力损失178.3 计算发热功率188.4 计算散热功率199
9、液压系统的仿真209.1 仿真软件介绍209.2 摇臂钻床液压控制系统仿真原理图及其电气控制原理图219.3 液压缸进给过程仿真229.4 液压缸进给后停止过程仿真239.5 液压缸返回过程仿真249.6 液压缸停止返回过程仿真259.7 液压马达正转过程仿真269.8 液压马达反转过程仿真27结论28致谢29参考文献301 绪论液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用各种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干
10、回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。图1-1 液压系统能量传递过程图液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。基于液压传动的优点，液压在工业中得到很广泛的应用，比如：制动用的，矿上大绞车的制动都是液压的；起重用的，比如工程机械上都是，还有上面千斤顶；支撑用的，矿上的液压支架和单体
11、支柱；调整方向的，船、飞机都是； 调速和缓冲的，机床；但最近几年弱电的发展，取代了很多液压控制。传动作用的，液力耦合器。液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。2 摇臂钻床概述钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或
12、批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。2.1 摇臂钻床简介主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转。摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑 图2-1 Z3040x13摇臂钻床座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床
13、的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。目前国内较大的摇臂钻床生产厂家主要有：沈阳中捷机床、沈阳机床集团、山东鲁南精机、山东翔宇机床有限公司等。这些厂家都是生产历史较长，质量可靠，有多年信誉的老厂。2.2 摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。 内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立
14、柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。2.3 摇臂钻床的运动形式当进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。2.4 摇臂钻床的
15、主要特点（1）采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；（2）主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作，用一个手柄控制，操纵轻便；（3）主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；（4）摇臂上导轨、主轴套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；（5）主轴箱的移动除手动外，还能机动；（6）有完善的安全保护装置和外柱防护及自动润滑装置；（7）X、Y分离使数控机床质量减轻，速度提高，稳定性增强；（8）刀具库管理系统包括自动换钻，断刀自动检测系统；（9）具有分布钻孔功能，能钻深孔，孔径深度比为1：10-1：20；（10）适用性强、适用范围广，即可加工高、大的零件的孔，又可加工与水平面平行或有夹角的孔，甚至可以向上钻孔；（11）缺点是：由于结合面比较多，故机床刚性较差。3 液压系统在工程中的应用及优缺点分析3.1 液压系统在工程中的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间出现了液压伺服系
