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1、目录1 工况分析 21.1 负载分析 21.2 液压缸的推力 22 液压缸计算 32.1 选取工作压力及背压力 32.2 液压缸各截面积 42.3 计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率 53、 设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表 64、 液压元件设计计算与选择 74.1 液压泵工作压力、流量、驱动功率计算 74.2 电动机的驱动功率 74.3 油管尺寸 94.4 油箱容积 95 液压系统稳定性论证 95.1 工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 95、2 局部压力损失 105.3 系统热能工况的稳定性校核 116 总结 12卧式钻镗组合机床的液压动力液压系统课程设计设计的目的和
2、要求：(1) 工作循环：“快进一工进一死挡铁停留一快退一原位停止”。(2) 设计一台卧式钻镗类组合机床动力头的液压系统，动力头的工作循环是： 快进 一工进一死挡铁停留一快退一原位停止的工作循环。动力头的最大切削力FL=12000N动力头自重FG=20000N快速进、退速度为6m/min,快进行程为300mm 工进速度要求在能在002 12m/min范围内无级调速，行程为100mm导轨型式为 平导轨，其静摩擦系数fs=0,2，动摩擦系数fd=0,1，往复运动的加减速时间厶t=03s 卧式钻镗组合机床的液压动力液压系统课程设计1 工况分析1.1 负载分析切削推力：F =12000Nt静摩擦力：F
3、= f G=0.2X 20000=4000Naa动摩擦力：Fd=fdG=0.1 X20000=2000N启动惯性力：F =mA=G 土 =680.27N mAt g At1.2 液压缸的推力启动推力： F =Fa/n= 4444.44N启 a加速推力：f =(f +F ) /n =297808N加 d m快进推力：F m=F / n =222222N快 d工进推力：F工=(Ft+Fd)/n =1555555N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。液压缸在各工作阶段的负载 (单位：N)总机械负载 工况负载组成负载值FF 二 F/J起动F = F1fs4000N444444N加速
4、F = F + F1fdm2680 27N2978.08N快进F=Ffd2000N2222.22 N工进F=Ffd+Ft14000N1555555N反向起动F =F1fs4000N4444.44 N加速F =F +F1fdm2680.27 N2978.08N快退F =F1fd2000 N222222N工况运行图如下：2液压缸计算2.1选取工作压力及背压力F工=15555.55N选取R=4MPa,为防止加工结束动力头突然前冲,设回油有背压阀或调 速阀，取背压 P2=0.8MPa。取液压缸无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积的 2倍F /m卩！ - A?P2 =宀 5 -（ A / 2）卩 2式中：F
5、负载力m液压缸机械效率mA 液压缸无杆腔的有效作用面积A2 液压缸有杆腔的有效作用面积2P1液压缸无杆腔压力P2 液压有无杆腔压力快进和快退速度V仁V2=6m/min,工进速度V2=05m/min,相差很大应进行差动 换接，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15555 .5P1b24.32 10一 m3600000液圧缸缸筒直径为D =J4_43.20 =7.42mmJI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=0.707 7.42 =5.25mm根据GB/T2348 1993对液压缸缸筒内径尺 寸和液压缸活塞杆 外
6、径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=80mm,活塞杆直径为d=50mm。2.2液压缸各截面积此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：4 =二 D2 /24 = 50 .27 cm2 2 2 A? 一 二（ D -d ）/4 =30.63cm按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量q=005L/min因工进速度为0.05m/min为最小速度，则有a1 q/v=50/5 cm2 =10 cm2因为a=5027cm210cm2，满足最低速度的要求。i2.3计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积， 可以算出液压缸工作过程 各阶段的压力，
7、流量和功率，在计算工进时背压力 Pb=0.8MPa 快退时背压力按 P =0.5MPab工作循环计算公式负载F进油压力pj油压力Pb所需流量Q输入功率PNMPaMPaL/minkW差动快 进P=(F+A p A2)/j(A-a)?Q=V x( A1 - A2)P=P X Qj2222.221.912.4111.780.375进P =(F+ P A )/ Ajb 2lQ= v x AP= p X Qj15555.553.360.80.300.0168快退p=(F+pbAi)/ Ajb 1Q= v x A2P= P X Qj2222.221.680.518.780.526注：1差动连接时，液压缸的
8、回油之间的压力损失-p = 5 105 Pa, 而 Pb二 Pjo3、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表DP29 114、液压元件设计计算与选择4.1液压泵工作压力、流量、驱动功率计算工进阶段液压缸工作压力最大，取进油总压力损失匚，p =0.5MPa，压力继电器可靠动作需要压力差05MPa,则液压泵最高工作压力P = P + p +0.5MPa=4.36MPap i ：因此泵的额定压力 P 1.25 x 4360000Pa=5.45MPar工进时所需要流量最小是030L/min,设溢流阀最小流量为30L/min,则小流量泵的流 量( 1.1 x 0.30+3.0 ) L/min=3
9、.33L/minqpi快进快退时液压缸所需的最大流量为1878L/min,则泵总流量q = 11x 18.78L/mi n=2066L/min。即大流量泵的流量pqp2 q - qp1 = (14.2-2.775) L/min=17.33L/min根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用 YB-4/12 型的双联叶片泵，该泵额定压力6.3MPa，额定转速960r/min4.2 电动机的驱动功率系统为双泵共有系统，其中小泵的流量q = ( 4 10 A/60) m3/s=00000667m3/sp1大泵流量q = (0.012/60) m3/s=0.0002m3/s差动快进，快退时的两个泵同时
10、向系统供油； 工进时，小泵向系统供油，大泵卸 载。差动快进时小泵的出压力损失0.45MPa,大泵出损失015MPa。 小泵出口压力p =1.3MPa （总功率=0.5）p1，大泵出压力P =1.45MPa （总功率 =0.5）p22电动机功率P= P q/q + P q /%=0.753Kw工进时调速阀所需要最小压力差为05MPa。压力继电器可靠需要动力差05MPa。因此 工进时小泵的出压力pp1= p +05+05=436Pa.大泵的卸载压力取 Pp2=0.2MPap2小泵的总功率=0565;大泵总功率=03i2电动机功率 P2=Ppiq,/ i+ pp2q2/ 2=0648Kw快退时小泵出
11、压力pp1=1 65MPa （总功率=0.5）大泵出压力pp2=1 8MPa （总功率2=051）电动机功率 P 3= Pp1q1/ 1+ pp2 q2/ 2=0926Kw 快退时所需的功率最大。根据查样本选用 丫 90L-6 异步电动机，电动机功率 11Kw。额定转速910r/min。4.3 油管尺寸根据选定的液压阀的链接油口尺寸确定油管。 快进快退时油管内通油量最大，其 实际流量为泵的额定流量的两倍32L/min,则液压缸进出油管直径d按产品样本， 选用内径为 15mm 外径为 19mm 勺 10 号冷拔钢管。4.4 油箱容积油箱容积按公式计算，当取K为6时，求得其容积为V=7X16=11
12、2L,按矩形油 箱规定，取最靠近的标准值 V=135L5 液压系统稳定性论证5.1 工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整工进时的压力损失的验算及泵压力的调整工进时管路的流量仅为025L/min,因此流速很小，所以沿程压力损失和局部损 失都 非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的损失0.5MPa,回油路上只有背压阀损失，小流量泵的调整压力Pp= P!+0.5+0.5=4.36MPap!即小流量泵的溢流阀 6 应按此压力调整快退时的压力损失的验算及泵压力的调整快退时进油管和回油管长度为1.8m，有油管直径d=0.015m,通过的流量为进油 路q =16L/min= 0.267 10
13、m3 / s，回油路 q2=32L/min= 0.534 10 m3 / s。液压系统选用 N32 号 液压油，考虑最低工作温度为15C，有手册查出此时油的运黏度V=15st=15柯亦， 油的密度P=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置 形式Re =10000 = 12732 q/ dvV则进油路中的液流雷诺数为R=10000vd/r=1512300回油路中液流的雷诺数为R=3022300 由上可知，进回油路的流动都是层流 进油路上，流速 v =4Q _ d 2 = 1 .5m / s 则压力损失为=64lpv /2Rd=0.052MPaL：p i2在回油路上，流速为进油路速的两倍
14、即 V=3.02m/s 则压力损失为二：p2=1.04MPa5、2 局部压力损失兀件名称额疋流量实际流量额疋压力损失实际压力损失单向阀5251620.046位四通电磁阀7飞31640.026位通电磁阀8631640.103顺序阀631640.026油路和回油路总的压力损失为 Z： pi=0.052+0.046+0.026+0.103+0.03=0257MPa匚: p2 =0.104+0082+0026+0082+0026+005=0348MPa快退负载时液压缸负载F=1111 11N,则快退时液压缸的工作压力p1 = （ F+二：p2A） / A =0934MPa快退时工作总压力为P 二 乙 P=1.19MPap PJ1大流量泵卸载阀的调整压力应大于 1.19MPa综上，各种工况下世纪压力损失都小于初选的压力损失值， 而且比较接近
