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1、液压传动课程设计目 录绪论11 钻镗液压机床的设计21.1机床的设计要求21.2 机床的设计参数22 执行元件的选择32.1分析系统工况32.1.1工作负载32.1.2惯性负载32.1.3阻力负载32.2负载循环图和速度循环图的绘制32.3主要参数的确定52.3.1 初选液压缸工作压力52.3.2 确定液压缸主要尺寸52.3.3 计算最大流量需求73 拟定液压系统原理图93.1 速度控制回路的选择93.2 换向和速度换接回路的选择93.3 油源的选择和能耗控制103.4 压力控制回路的选择124 液压元件的选择144.1 确定液压泵和电机规格144.1.1计算液压泵的最大工作压力144.1.2
2、计算总流量144.1.3电机的选择154.2 阀类元件和辅助元件的选择154.2.1阀类元件的选择154.2.2过滤器的选择164.2.3空气滤清器的选择164.3油管的选择174.4 油箱的设计184.4.1油箱长宽高的确定184.4.2隔板尺寸的确定194.4.3各种油管的尺寸195 验算液压系统性能205.1验算系统压力损失205.1.1判断流动状态205.1.2计算系统压力损失205.2验算系统发热与温升236 设计总结247 参考文献2524绪论随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样的质量优、性能好、能耗低、价格廉的液压机床产品。其中，产品设计是决定产品性
3、能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括液压系统的功能分析、工作原理方案设计和液压传动方案设计等。这些设计内容可作为液压传动课程设计的内容。很明显，液压系统设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成液压机床的灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行液压传动设计能力的培养。作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。组合机床是以通用
4、部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。1 钻镗液压机床的设计1.1机床的设计要求设计一台钻镗两用组合机
5、床的液压系统。钻镗系统的工作循环时快进工进快退停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：最大切削力18000N，移动部件总重量25000N；最大行程400mm（其中工进行程180mm）；快进、快退的速度为4.5m/min，工进速度应在（20120）mm/min范围内无级调速；启动换向时间t0.05s，采用水平放置的导轨，静摩擦系数fs0.2；动摩擦系数fd0.1。机械效率取0.9。1.2 机床的设计参数系统设计参数如表1所示，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为fs = 0.2、fd = 0.1。l1=220mm，l2=180mm，l3=400mm其主要设计参数如表1-1表1-1 设计参
6、数参 数数 值切削阻力（N）18000滑台自重 (N) 25000快进、快退速度(m/min)4.5工进速度(mm/min)20120最大行程(mm)400工进行程(mm)180启动换向时间（s）0.05液压缸机械效率0.92 执行元件的选择 2.1分析系统工况2.1.1工作负载钻镗两用组合机床的液压系统中，钻镗的轴向切削力为Ft。根据题意，最大切削力为18000N，则有2.1.2惯性负载惯性负载 2.1.3阻力负载静摩擦阻力 动摩擦阻力 由此可得出液压缸的在各工作阶段的负载如表2-1表2-1工况负载组成负载值F推力启动5000N5556N加速6250N6944N快进2500N2778N工进2
7、0500N22778N快退2500N2778N注：1、此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响。 2、液压缸的机械效率取2.2负载循环图和速度循环图的绘制根据表2-1中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图2-1所示。图2-1图2-1表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为22778N，其他工况下负载力相对较小。所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度V1=V2=4.5m/min、快进行程L1=400-180=220mm、工进行程L2=180mm、快退行程L3=400mm，工进速度V2=100mm/min。根据上述已知数
8、据绘制组合机床动力滑台液压系统的速度循环图如图2-2所示。2-2组合机床液压系统速度循环图2.3主要参数的确定2.3.1 初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为22778N，其它工况时的负载都相对较低，参考表2-2和表2-3按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力p1=3MPa。表2-2 按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表2-3 各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.
9、823528810101820322.3.2 确定液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积A1是有杆腔工作面积A2两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d = 0.707D的关系。工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，执行元件的
10、背压力如表2-4，从表中选取此背压值为p2=0.8MPa。表2-4 执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降P，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取P0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值=0.6MPa。工进时液压缸的推力计算公式为，式中：F 负载力 hm液压缸机械效率 A1液压缸无杆腔
11、的有效作用面积 A2液压缸有杆腔的有效作用面积 p1液压缸无杆腔压力 p2液压有无杆腔压力因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为液压缸缸筒直径为由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = 0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707106=74.95mm，根据GB/T23481993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，查表2-5和表2-6圆整后取液压缸缸筒直径为D=110mm，活塞杆直径为d=80mm。表5 按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7表6 按速比要求确定d/D2/ 11.151
12、.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注： 1无杆腔进油时活塞运动速度； 2有杆腔进油时活塞运动速度。此时液压缸两腔的实际有效面积分别为： 2.3.3 计算最大流量需求工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为q快进 =（A1-A2）v1=22.59L/min工作台在快退过程中所需要的流量为q快退 =A2v2=20.16L/min工作台在工进过程中所需要的流量为q工进 =A1v1=0.191.14 L/min其中最大流量为快进流量为22.59L/min。根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和
13、功率值，如表3所示。表2-5 各工况下的主要参数值工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量q/L.min-1输入功率P/Kw计算公式快进启动555601.55P1=q=(A1-A2)v1P=p1qp2=p1+p加速69442.051.83恒速27782.051.0022.590.377工进227780.82.780.191.140.0880.528P1=(F+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退起动555601.24P1=(F+p2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速69440.62.88恒速27780.61.8920.160.635把表2-5中计算结果绘制成
14、工况图，如图2-3所示。图2-3 组合机床液压缸工况图3 拟定液压系统原理图根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。3.1 速度控制回路的选择工况图2-3表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速
