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1、山西广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）机电接口技术 课程设计题目机电接口技术姓名 看看学号 98目录一液压系统原理图设计计算2二计算和选择液压件7三验算液压系统性能12四、液压缸的设计计算14参考文献16任务书（附页）一液压系统原理图设计计算技术参数和设计要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，其工作循环 是：快进一工进一快退一停止。主要参数：轴向切削力为30000N,移动部件 总重力为10000N,快进行程为150mm,快进与快退速度均为4.2m/min。工进 行程为30mm,工进速度为0.05m/min,加速、减速时间均为0.2s，利用平导 轨，静摩擦系数为0.
2、2，动摩擦系数为0.1。要求活塞杆固定，油缸与工作台 联接。设计该组合机床的液压传动系统。一工况分析首先，根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图（图1-1）：其次，计算各阶段的外负载并绘制负载图,根据液压缸所受外负载情况，进行如下分析：启动时：静摩擦负载Ffs = f G = 0.2xlOOO = 2000N加速时：惯性负载厂 G Av 10000 x 4.2F = x =a g At10 x 0.2 x 60=350N快进时：动摩擦负载 Ffd = fd G = 0.1x 10000 = 1000N工进时：负载F = F + F = 1000 + 30000 = 31000Nfde快退时：动
3、摩擦负载Ff/ = f G = 0.1x 10000 = 1000N其中，Ffs为静摩擦负载，Ffd为动摩擦负载，F为液压缸所受外加负载，Fa为 运动部件速度变化时的惯性负载，Fe为工作负载。根据上述计算结果，列出各工作阶段所受外载荷表 1-1，如下：表 1-1 工作循环各阶段的外负载工作循环外负载（N）工作循环外负载（N）启动，加速F = F + Ffsa2350工进F = F + Ffse31000快进F = Ffd1000快退F = Ffd1000根据上表绘制出负载循环图，如图1-2 所示：31000F(N)1180S(mm) iso23501000图1-2负载循环图二拟定液压系统原理图
4、（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。 现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。如下图：在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。 根据专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定 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，具有承受负载切削 力的能力。如下图所示：（3）速度换接方式的选择：本系统采用电磁阀的快慢换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容
5、易，但速度换接的平稳性较差，若要提高系统的换接平稳性，贝U可改用行程阀切换的速度换接回路。如下图所示：丄丄VW8*人/最后把所选择液压回路组合起来，即可组合成如附图所示液压系统原理 图。液压系统原理图见附图。二计算和选择液压件1. 确定液压泵的规格和电动机的功率（1）计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表可知液压缸 在工进时工作压力最大，最大工作压力为3, 91Mpa,如在调速 阀进口节流调速回路中，选取油路上的总压力损失为工A P=0.6Mpa ,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差A Pe=0.5Mpa,则小泵的最高工作压力估算为：Pp1 p1 + 工Ap + A
6、pe = 3.91+0.6+0.5 = 5.01Mpa大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油,快退时液压缸的 工作压力为Pl=1.4Mpa,比快进时大，考虑到快退时供油不通过 调速阀,故其进油路压力损失比前者小,现取进油路上的总压力 损失工AP=0.3Mpa，则大流量泵的最高工作压力估算为：Pp2 p1 + 工 Ap = 1.4 + 0.3 = 1.7Mpa（2）计算液压泵的流量由表可知，油源向液压缸输入的最大流量为0.4X10-3m3/s, 如取回油泄漏系数K=1.1，则两个泵的总流量为：q Kq = 1.1 x 0.4 x 10 - 3 = 26.4 L /min p 1考虑到溢流阀的最小稳
7、定流量为3L/min,工进时的流量为 0.79X 10-5m3/s=0.474L/min,则小泵的流量最少应为 3.474L/min.（3）确定液压泵的规格和电动机的功率根据以上压力和流量数值，并考虑液压泵存在容积损失，最 后确定选取PV2R12-6/26型叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为 6mL/r和26mL/r,当液压泵的转速Np=720r/min时，其理论流量 分别为4.32mL/r和18.72mL/r，若取液压泵的容积效率为nv=0.8,这时液压泵的实际输出流量为：qp = qp1 + qp2 = 6 x 720 x .9 *1000 + 26 x 720 * 1000 x 0.9 =
8、 3.888 +16.848 = 20.8L /min由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵的容积效率为np=0.8,这时液压泵的驱动电机功率为：=0.74 kwp q1.7 x 106 x 20.8 x 103p p p =n60 x 0.8 x 103p根据此数值查表，选用规格相近的Y160M1-8型电动机，其额定功率为4KW,额度转速为720r/min。2. 确定其它元件及辅件（1）确定阀类元件及辅件根据系统的最高工作压力和通过各类阀类元件及辅件的实际流量，查阅手册，选出的阀类元件和辅件规格如列表所示，其中溢流阀按小泵的额定流量选取，调速阀选用Q-6B型，其最小稳定流量为003L/m
9、in，小于本系统工进时的流量0.5 L/min元件名称通过的最大流 量型号规格额定流量额定压力额定压降叶片泵PV2R12-6/223.888/16.84816电液换向阀7035DY-100BY1006.30.3行程阀62。122C-100BH1006.30.3调速阀1Q-6B66.3单向阀70I-100B1006.30.2单向阀29.3I-100B1006.30.2液控顺序阀28.1XY-63B636.30.3背压阀1B-10B106.3溢流阀5.1Y-10B106.3单向阀27.9I-100B1006.30.2滤油器36.6XU-80X200806.30.02压力表开关K-6B单向阀70I-
10、100B1006.30.2压力继电器PF-B8L14（2）确定油管在选定了液压泵后，液压缸在实际快进，工进和快退运动阶段的运动速度，时间以及进入和流出液压缸的流量，与原数值不同，重新计算的结果如下表：快进工进快退q1=39.3L/minq1=0.474L/minq1=20.8L/minq2=18.5L/minq2=0.22L/minq2=44.2L/minv1=0.069m/sv2=0.05m/sv3=0.077m/st1=2.17st2=36st3=2.34s由上表可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计 要求。按照上表中的数值，取管道内允许速度v=4m/s，由式：d二理计算得与液压缸
11、无杆腔和有杆腔相连的油管内径分兀vd 二;4 x 39.3 x10-360 x 兀 x 4：4 x 44.2 xlO-360 x 兀 x 4别为：x103 二 14.4mm x103 二 15.3mm为了统一规格，按手册查得选取所有管子均为内径20mm，外径28mm 的 10 号冷拔钢管。（3）确定油箱油箱的容积按式V 一 纟斤估算，其中a为经验系数，现取a =6 得：v = 6q = 6 X （4.32 +18.72） = 140Lpn三验算液压系统性能1.验算系统压力损失由于系统管路布置尚未确定，所以只能估算系统压力损失，估算 时首先确定管道内液体的流动状态，然后计算各种工况下总的压力损
12、失。现取进回油管道长l=2m，油液的运动粘度v=1X10-4m2/s。油液 的密度P =0.9174X 103 kg / m3（1）判断流动状态在快进工进和快退工况下，进回油管路中所通过的流量以快退时 回油流量为最大，此时，油液流动的雷诺数=469vd4 x 44.2 x 10-3Re =v60 x 兀 x 20 x 10-3 x1x10-4也为最大，小于临界雷诺数（2000），故可推出：各工况下的进回油 路中的油液流动状态全为层流。（2）计算系统压力损失将层流流动的状态沿程阻力系数九=兰=沁和油液在管道内Re4q的流速v =宝同时代入沿程压力损失计算公式，并将数据代入得：兀d 2人 4 x
13、75pvl4 x 75 x 0.9174 x103 x1x10-4 x 2P1 _ 2k d 4 q2 xkx （20 x10-3）4q=0.5478q在管道结构未确定的情况下，管道的局部压力损失叽二01Ap1阀类元件的局部压力损失可根据下式计算：qApv = Apn()2qn滑台在快进、工进、快退工况下的压力损失计算如下1.快进在进油路上，压力损失分别为：工 Ap/i = 0.5478 x108 x q = 0.03588Mpa工 Ap = O.lAP/j = 0.003588Mpa16.84820.839.3Ap = 0.2 x ()2 + 0.3 x ()2 + 0.3 x ()2 =
14、0.06499Mpavi 100 100 100Api =工 Ap 毎 + 工 Ap/i + 工 Apvi = 0.003588 + 0.03588 + 0.06499 = 0.1045Mpa在回油路上，压力损失为：工 Ap0 = 0.54 78 x 108 x q = 0.01689Mpa 工 Ap 0 = 0.1人 =0.001689Mpa18.518.539.3Ap 0 = 0.2x()2 + 0.3x()2 + 0.3x()2 = 0.06345Mpav0100 100 100Ap 0 =工 Ap 0 + Ap/0 +Ap”0 = 0.01689 + 0.001689 + 0.06345 = 0.08203Mpa将回油路上的压力损失折算到进油路上去，便可得到差动快速运动时的总的压
