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1、湖南工业大学液压与气压传动课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2014 2015学年第1学期课程名称机械设计指导教师刘忠伟学生姓名专业班级 学号_题目目卜式钻镗组合机床液压系统成绩起止日期 2015 年月 4 日2015 年月_8日目 录清单序号材料名称资料数量备注1课程设说明书共一页2课程设计目录共一页3课程设计图纸1张sin-匣 W8BB-B一涨即舉寸0 鋼 Hg為+帰 mffllM佟SHHW启-=|妙目录一设计要求及工况分析 3二主要参数的确定 6三拟定液压系统原理图 9四 液压元件的计算和选择 12五 液压系统的性能验算 15六心得体会 1167参考文献题目1:卧式钻镗组合机床动力头要
2、完成快进T工进快退T原位停止的工作循环 最大切削力为F= 12000N动力头自重F二20000N工作进给要求能在0.02G12m/min范围内无级调速，快进、快退速度为6m/min,工进行程为100mm快进行程为300mm导轨型式为平导轨，其摩擦系数取fs = 02, fd=。丄；往复运动的加速减速实践要求不大于0.5s。试设计该液压系统。、设计要求及工况分析1.设计要求要求设计的卧式钻镗组合机床动力头要完成 快进-工进快退- 原位停止主要性能参数与性能要求如下：最大切削力F=12000N 动力头自重 F = 20000NG工作进给要求能在 0.021.2m/min 范围内无极调速快进、快退速
3、度为 6m/mi n工进行程为100mm快进行程为300mm导轨型式为平导轨，其摩擦系数取静摩擦因数f = 0.2 ,动摩擦因数sf = 0.1d往复运动的加速减速实践要求不大于 0.5s液压缸机械效率为0.9.2工况分析切削推力 F 切= 12000N静摩擦力 Fs 二 fs*FG=0.2*20000=4000N动摩擦力 Fd 二 fd*FG=0.1*20000=2000N启动惯性力(惯性负载)Fm=(G/g)*( V/ t)= (20000/9.8 )(6/0.5*60 ) =408N3. 液压缸的推力启动推力 F 启二 Fs/ n =4000/0.9二 44444N加速推力 F 加二(F
4、d + Fm / n 二(2000+408) /0.9=2676N快进推力 F 快二Fd/ n =2000/09=2222N工进推力 F 工=(F 切 +Fd) / n =912000+20000/09=15556N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反表1液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成启 动力口速F=FsF = Fd + Fm快 进F = Fd液压缸负载F/N400024082000液压缸推力444426762222工进f = F + F14000切d快退F=Fd2000155562222根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图（1）所示的负载循环图速 度图按 已知数值V1
5、二V3=6m/min快进行程长度L1=300mm工进行程长度为L2=100mm快退行程l3 = l1 + l2=400mm和工进速度V2等绘制，如图（2）选V2=0.021.2m/mi n进给循环图如图（3）二、主要参数的确定1. 选取工作压力及背压力F 工二 15556N 在 10000-20000N 之间，参考表 9-2 , P1= 2.53MPa 初选pi = 3Mpa防止加工结束动力头突然前冲，设回路有背压阀，取背压阀P2=0.8MPa但是由于油管中有压降厶p存在有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取 p约为0.5MPa快退时回油腔中有背压，这时P2也可按0.5MPa估算。表2按负载选
6、择系统工作压力负载/KNV 5510102020 3030 50 50系统压力/MPaV0. 811.6 22.5 33445 572. 确定液压缸的结构尺寸由工进时的推力计算液压缸的面积F/ n 二 A1P1-A2P2 二 A1P1-(A1/2)P2所以 A 仁 F/ n /(P1-P2/2 ) =15556/0.9/ (3-0.8/2 ) =87miri表3液压缸内径尺寸系列(GB2348-1993)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表4活塞杆直径系列(GB2348-1993)45
7、6810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400根据表3表4由计算所得的液压缸内径D和活塞杆直径d值应按GB2341993圆整到相近的标准直径，以便于采用标准的密封件。取液压缸标准值： D=90mm取活塞杆标准值： d=63mm3. 定液压缸筒的长度活塞杆工作行程：400mm活塞杆伸出长度不少于450mm取活塞杆长500mm取液压缸筒长：L= 450mm4. 液压缸的活塞面积A1 = n D/4 二(n *9*9 ) /4=64cm2A2 二 A1-A2=33cmA3=n d2/4=
8、( n *6.3*6.3 ) /4=31cm25. 初选液压缸流量快进： Q|= VA =60 0.64 = 38.4L/minQ2 = VA2 =60 0.33 = 19.8L/minQp =Qr -Q2 =38.4-19.8 = 18.6L/min工人进 Q 工二V2A( = (0.02 1.2) 6.4 = 0.128 7.68L / min根据上述D和d的值，可以估算液压缸在不同工作阶段的压力流量和功率表(5),并根据绘出如图(4)所示的液压缸工况图，其中粗实线、细实线、双点画线分别表示功率、流量、压力 .工况推力FO/N回油腔压 力 p2/MP进油腔压力p1/MPa输入流量 q/10
9、-3/m3/s输入功率P/KW计算公式快进启动444401.43P=(F+AAP)/(A1_ 人) q = (A - A?)/p= pq加速2676p1+ Ap p=0.51.395恒速2222p1+ Ap1.2518.60.3875工进155560.82.840.1287.680.0060.36P (F0+P2A2)/Aq = AV?P =快退启动444401.34P =(F + P2AD/A2q = a2v3p = pg加速26760.51.78恒速22220.51.6419.80.5412注：1. Ap为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取 p=0.5MPa2快退时，液压缸
10、有杆腔进油，压力为pl,无杆腔回油，压力为p2。三、液压系统图的拟定1. 拟定液压系统原理图一般应考虑以下几个问题：（1）采用何种结构的执行元件；（2）确定供油方式；（3）调速方式的选择；（4）快速回路和速度换接方式的选择；（5）如何完成执行机构的自动循环和顺序动作；（6）系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求；（7）压力测量点的合理选择。根据上述要求选择基本回路，然后将各基本回路归并、整理，在 增加一 些必要的元件或辅助油路，使之成为完整的液压系统，进行这 项工作时还必 须注意一下几点：（1）尽可能省去不必要的元件，以简化系统结构；（2）最终综合出来的液压系统应保证其工作循环中的每
11、个动作 都安 全可靠，互相无干扰；（3）尽可能采用标准件，减少自行设计的专用件；（4）尽可能使系统经济合理，便于维修检测。2 选择基本回路(1) 选择调速回路 由图(4)中的曲线得知，这台机床液 压系统的 功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。 为了解决进口节流调速回路前冲现象，回油路上要设置背压阀。初定背压值Pb=0.8MPa由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中的液压油的循环必 须是开式的。从工况图来看，这个系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的液压油，最大流量和最小之比约为58,而快进，快退所需时间 t 和工进所需时间 t 分别是
12、 t(l/V) (I /V )(60 300)(6 1000)(60 400)(6 100= 7st2j/v2 =(60 100)/(0.021.2) 1000 =5300s从提高系统效率、节省能源来看，采用定量泵作为油源是不合适的。所以采 用双联式定量叶片泵。如图(5)图（5）双联式定量叶片泵2） 选择快速运动和换向回路采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式，都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔， 以实现快 速运动。此系统中单杆液压缸要作差动连接。（3） 选择速度换接回路由图 4 中的流量值得知，当滑台从快进转为工进时，输入流量由18.6L/min降到0.32L/min，滑台的速度变化较大
13、，宜采用行程阀来控制速度的换接，以减小冲击。当滑台由工进转为快退时，回路中通 过的流量很大， 为了保证换向阀式换接回路（4） 组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起，就得到完整的液压系统原 理图。女口 A3 图纸（1）四、液压元件的计算与选择1 确定液压泵的规格液压整个工作循环中的最高工作压力为2.84MPa,如果进油路上压力损失为0.8MPa，压力继电器调整压力高于系统最高工作压力0.5MPa,则小流量泵的最高工作压力应为2.84+0.8+0.5=4.14MPa。大流量泵是在快速运动时才向液压缸供油的，由图（4）可知，快退时液压缸 中的工作压力要比快进时大，如果取进油路上的压力损失为0.5MPa,则大流量 泵的最高工作压力为 1.78+0.5=2
