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1、课程设计说明书专用钻床液压传动系统设计姓名：_学号:班级：专业：机械设计制造及其自动化学院：蚌埠学院指导教师：蚌埠学院机械与电子工程系液压传动课程设计说明书班级：12 机械设 计制造及其自动 化指导教师：李培一、课程设计时间：2015年6月8日至2015年6月14日二、课程设计任务要求（包括课程来源、 类型、 目的和意义、 基本要求、 完成时间、 主要参考资料等）：1.目的：（1）巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般步骤和方 法；（2）正 确合理的确定执行机构，运 用液压基本回路组合成满足基本性能要 求的高效的液压系统；（3）熟悉并运用有关国家标准，设计手册和产品样本等技术资料
2、。2 设计题目：试设计一个专用钻床的液压系统，要求液压系统完成的工作循环是：快进 -工进-快退-停止（卸荷）。系统设计参数如下表：参数数值静摩擦系数fs0.2动摩擦系数fd0.1往复运动的加减速时间S0.3切削阻力N17000快进、快退速度/（m/min）5.6工进速度/（m/min）1快进行程/mm400工进行程/mm128工作部件重量/N120003 设计要 求：液压系 统图 拟定 时需 要提 供 2 种以上的 设 计方案 的选 择比较 。从 中选择 你认为更好的一种进行系统元件选择计算。4 工作量 要求（1）液 压系统 图 1 张（2）液 压缸装 配 图 1 张（3）设 计计算 说 明书
3、 1 份目录一、 前言 4二、钻床的液压系统工况分析5三、液压系统的原理图拟定及设计 73.1 供油方式73.2 速度换接方式的选择83.3 调速方式的选择83.4 绘制液压系统原理图10四、液压系统的计算和液压元件的选择114.1工作压力P的确定114.2液压缸的主要尺寸的确定114.3 稳定速度的验算144.4计算在各工作阶段液压缸的所需流量154.5 液压泵的选择164.6 电动机的选择174.7液压阀的择 184.8 液压油管的设计184.9 油箱容量的选择19五、液压系统性能验算 195.1 压力损失的验算195.2 系统温升的验算21六、液压缸转配图 22七、总结及感想 23八、参
4、考文献 23一、 前言液压传动是以液压液作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式，相对于 机械传动来说，它是一门新技术。但如从1650 年帕斯卡提出静压传递原理，1850年开 始英国将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也有二三百年的历史了。 而液压传动在工业上的真正推广使用，则是在 20 世纪中叶以后的事。近十年来，随着 微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液压技术中并与之密切结合，使其应用领域 遍及到各个工业部门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要 手段之一。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。液压技 术在实现高压、高速
5、、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用，高度 集成化等方面取得了重大进展。将液压传动技术应用到钻床中，使它具有成本低、效率 高、机构简单、工作可靠、使用和维修方便等特点。专用钻床是应用液压技术较广泛的 领域之一。采用液压传动技术与控制的机床，可在较宽范围内进行无级调速，具有良好 的换向及速度换接性能，易于实现自动工作循环，对提高生产效率，改进产品质量和改 善劳动条件，都起着十分重要的作用。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。从国 外引进一些液压元件、生产技术的同时，也进行自行研制和设计，液压元件现已形成了 系列，并在各种机械设备上得到了广泛的应用。
6、本文是对专用钻床液压系统进行设计二钻床的液压系统工况分析根据所给设计参数绘制运动部件的动作循环图和速度循环图，分别如图2-1 (a)、(b) 所示，然后计算各阶段的外负载并绘制图。快进h 工进快退图2-1 (a)动作循环图Linm1、工作负载： 工作负载与设备的工作情况，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是 工作负载。即： F =17000 Nw2、摩擦负载： 摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支撑面的形状，放置情况，润 滑条件以及运动状态有关。静摩擦阻力 F / = 0.2x 12000=2400 N动摩擦阻力 Ffd = 0.1 x 12000=1200 N3、惯性负载：
7、 惯性负载是运动部件的速度变化，由其惯性产生的负载，可用牛顿第二定律计算加速 Fa1 =(12000/10)x(0.093/0.3)= 372 Na1减速 F =(12000/10)x(0.077/0.3)= 308 Na2制动 Fa3 =(12000/10)x(0.017/0.3)= 68 Na3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耳=0.9，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，根据上述计算结果，列出各工 作阶段所受的外负载，见表2-1，并画出如图2-2所示的负载循环图表 2-1 工作循环各阶段的外负载工况计算公式总负载F/N缸推力F/N启动Ffs240
8、02666.7加速Fa1+Ffd15721746.7快进Ffd12001333.3减速F Ffd - a2892991.1工进F Ffd+ w1820020222.2制动F F Ffd+ w - a31813220146.7反向加速-F -Ffd a115721746.7快退-Ffd12001333.3制动F -Fa1fd828920Lmrn图2-2负载循环图三液压系统的原理图拟定及设计3.1供油方式方案一采用双泵供油方案二采用限压式变量叶片泵依据该钻床的实际工作情况：工进时负载较大，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，泵源系统可选用双泵供油或变 量泵供油
9、。综合经济因素考虑我决定采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。3.2速度换接方式的选择方案一 采用行程阀切换的速度换接回路方案二 采用电磁阀控制的速度换接回路电磁阀控制的快慢速度换接回路的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装 也比较容易，但速度换接的平稳性较差。行程阀切换的速度换接回路的特点是速度换接 平稳性较好。该钻床的速度换接有：快慢速度换接、慢快速度换接。综合钻床的功能要 求和实际情况，本液压系统采用电磁阀控制的速度换接回路。3.3调速方式的选择调速方案对液压系统的性能起到决定性的作用。调速方案有三种：方案一 节流调 速； 方案二 容积调速； 方案三 容积节流调速。节流调速系统一般用定
10、量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要 大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力 的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统 的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤，为防止系统中杂质流回 油箱。选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性、液压缸活塞杆的运动情况和调 速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。需考虑到系统本身的性能要求和 一些使用要求以及负载特性，参照表 3-1，根据工作功能要求该钻床系统选用容积节 流调速，且
11、使用变量叶片泵供油。表 3-1 三种调速回路主要性能比较主要 性能节流调速容积 调速回 路容积-节流调速回 路简式节流调速系统带压力补偿阀的节流调速 系统变量泵、 定量马 达流量 适应功率适应进油节流及 回油节流旁路 节流调速阀 在进油 路调速阀在旁油路 及溢流节流调速 回路负载特性速度 刚度差很差好较好好承载 能力好较差好较好好调速范围大小大较大大功率特性效率低较低低较低最高较咼高发热大较大大较大最小较小小低较低高小最高3.4绘制液压系统原理图神B图3-4液压系统原理图4三位四通电磁换向阀5压力表1双作用液压缸2二位三通电磁换向阀3单向调速阀6溢流阀7液压泵8电动机9油箱表3-2电磁铁动作顺
12、序表1YA2YA3YA快进+一+工进+一一快退一+一注：“+”表示得电，“一”表示失电。四、液压系统的计算和液压元件的选择4.1工作压力p的确定。表 4.1 负载条件下的工作压力负载F/N50000液压缸工作压力P/MPa0.811522.53344557表 4.2 背压压力系统类型背压压力/MPa系统类型背压压力/MPa中低压系统或轻载节流调速系统0.20.5采用辅助泵补油的闭式油路系统11.5回油路带调速阀或背压阀的系统0.51.5采用多路阀的复杂的中高压系统（工程机械）1.23工作压力 p 可根据负载大小查表 4.1，本设计取液压缸工作压力为 3 MPa 。在钻孔加工时，液压缸回油路上必
13、须具有背压P2,以防止孔钻通时滑台突然前冲。查表4.2取P2=0.5Mpa。4.2液压缸的主要尺寸的确定（1）液压缸内径D根据负载和工作压力的大小确定 D：ir4F D= *（4-1）兀Pq1 cm式中 p 1缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；F 最大作用负载。 max由负载图知最大负载F为18200N，查表4.2取P为0.5MPa ,耳 为0.9，考虑到2 cm快进、快退速度相等，取D为。5。上述数据代入公式:4Ff呱m1-1 -r d)2p2 LV(D丿-1 -X可得：4 x 182003.14 x 30 x 105 x 0.9 1 51 -(0.5 上”30LJJ=0.099 m查表将液压缸内径圆整为标准系列直径 D=100mm。(2)活塞杆外径d活塞杆直径d,按d=0.5D及查表活塞杆直径系列去d=50mm。则液压缸的有效作用面积为：有无活塞杆计算公式有效面积cm 2有活塞杆A =丄兀(D2 一d2)1 458.9无活塞杆A =丄兀D22478.5( 3)液压缸壁厚和外径的计算液压的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。一般分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计 采用薄壁圆筒。其计算公式式中C 液压缸壁厚（m）；D液压内径（m）；Pma试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5 ）倍
