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1、组合机床动力滑台液压系统的设计目录1液压传动的发展概况和应用31.1液压传动的发展概况31.2液压传动在机械行业中的应用32液压传动的工作原理和组成32.1工作原理42.2液压系统的基本组成43液压传动的优缺点53.1液压传动的优点53.2液压传动的缺点54设计的技术要求和设计参数65液压系统工况分析64.1运动分析64.2负载分析64.2.1负载计算64.2.2液压缸各阶段工作负载计算：74.2.3绘制动力滑台负载循环图，速度循环图（见图1）74.2.4确定液压缸的工作压力错误！未定义书签。4.2.5确定缸筒内径D,活塞杆直径d104.2.6液压缸实际有效面积计算104.2.7最低稳定速度验
2、算。104.2.7计算液压缸在工作循环中各阶段所需的压力、流量、功率列于表（1）错误！未定义书签。5拟定液压系统图105.1液压泵型式的选择105.2选择液压回路115.3组成液压系统126液压元件选择146.1 选择液压泵和电机146.1.1确定液压泵的工作压力146.1.2 液压泵的流量146.1.3选择电机146.2辅件元件的选择176.3确定管道尺寸187液压系统的性能验算197.1管路系统压力损失验算197.1.1判断油流类型197.1.2沿程压力损失工P1197.1.3局部压力损失EP197.2液压系统的发热与温升验算227.2.1液压泵的输入功率227.2.2有效功率227.2.
3、3系统发热功率p227.2.4散热面积227.2.5油液温升At228注意事项23结束语24谢辞25文献261液压传动的发展概况和应用1.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是根据1650年帕斯卡提出的液体静压 力传动规律-帕斯卡原理，18世纪建立的两个原理-连续方程和伯努力方程奠 定基础，而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如 今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Brama n,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工 业上,诞
4、生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质水改为油，进一步得到 改善。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设 备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、 农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当 前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度 集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和 优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件， 如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我
5、国机械工业 在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压 件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合 理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步 淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发 展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。1.2液压传动在机械行业中的应用机床工业磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械一一联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等.2液压传动的工作原理和组成液压传
6、动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压 系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变 化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递,借助于液压执行元件（缸或马达） 把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运 动。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、 节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。2.1工作原理1）电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口 输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台 左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排
7、回油箱。2）工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压 缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量 减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。2.2液压系统的基本组成1）能源装置液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的 机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。2）执行装置一一液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机 械能，推动负载做功。3）控制装置一一液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和 方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能 的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制
8、阀和方向控制阀。压力控制阀又 分为益流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流 阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换 向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例 控制阀。4）辅助装置一一油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等 通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5）工作介质液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能 量或信息。3液压传动的优缺点3.1液压传动的优点1）在相同的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同 等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。
9、液压马达的体 积重量只有同等功率电动机的12%左右。2）液压执行装置的工作比较平稳。由于液压执行装置重量轻、惯性小、反 应快，所以易于实现快速起动、制动和频繁地换向。液压装置的换向频率，在 实现往复回转运动时可达到每分钟500次，实现往复直线运动时可达每分钟 1000 次。3）液压传动可在大范围内实现无级调速（调速比可达1： 2000），并可在 液压装置运行的过程中进行调速。4）液压传动容易实现自动化，因为它是对液体的压力、流量和流动方向 进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结合使用时， 能实现较复杂的顺序动作和远程控制。5）液压装置易于实现过载保护且液压件能自行润滑，因
10、此使用寿命长。6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设 计、制造和使用都比较方便。3.2液压传动的缺点1）液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏， 同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用， 例如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统。2）液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等， 故不宜于远距离传动。3）液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此， 在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。4）为了减少泄露，液压元件的制造精度要求高，因此，液压元件的制造成 本高，而且对油液的污染比
11、较敏感。5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出了更高的要求， 既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。6）随着高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增 大，这也是要解决的问题。总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的 缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。4设计要求和设计参数工作循环：快进一 工进一 快退一 停止；系统设计参数如表所示，动力滑台采用水平放置的平导轨，其静摩擦系数fs = 0.2；动摩擦系数fd = 0.1。表1 设计参数参数数值切削阻力（N）30000滑台自重（
12、N）3000快进，快退速度（M/MIN）4工进速度（M M/MIN）50-1000最大行程（MM）400工进行程（MM）200启动换向时间（S）0.55液压系统工况分析5.1运动分析绘制动力滑台的工作循环图快进ki工进1P快退停止5.2负载分析5.2.1负载计算（1）工作负载切削阻力为已知Fl=30000N（2）摩擦阻力负载已知采用平导轨，且静摩擦因数fs=0.2,动摩擦因数fd=0.1,则:静摩擦阻力Fs=0.1 X 3000N=300N动摩擦阻力Fd=0.2 X 3000N=600N(3) 惯性负载动力滑台起动加速，反向起动加速和快退减速制动的加速度的绝对 值相等，既 u=0.067m/s
13、,At=0.5s,故惯性阻力为Fa 二ma二GAu/gA t二3000/9.8 X 0.5/0.067=41N(4) 由于动力滑台为卧式放置，所以不考虑重力负载。(5) 关于液压缸内部密封装置摩擦阻力Fm的影响，计入液压缸的机械效率 中。(6) 背压负载初算时暂不考虑5.2.2液压缸各阶段工作负载计算：(1) 启动时 F1二F /n cm=300/0.9=333NUj 1(2) 加速时 F2二(F + F ) /n cm= (600+41) /0.9=712Nud a1(3) 快进时F3二F /n cm=600/0.9N=666Nud 1(4) 工进时F4=(F + F )/n cm=(300
14、00+600)/0.9N=34000Nq ud 1(5) 快退时 F5= F /n cm=600/0.9N=666Nud 15.2.3绘制动力滑台负载循环图，速度循环图(见图1)图1起动加速(b)（a速度循环图；（b员裁循环图524、计算液压缸在工作循环中各阶段所需的压力、流量、功率列于表（1）表（1）液压缸压力、流量、功率计算启 动加 速恒 速工进p=f/a3q=U3A3P=pqp=（F+卩2人2） J Aq=u1 A1P=pq差动快进启 动加 速恒 速p=（F+卩2纠）q=U2 A2P=pq快退Pa速度m/su2=片=3 X 10-45 X 10-3u3=.l有效面积m2压力MPa流量L/min功率KWA=7850X10-6A2=4004X10-6A3=3846X10-6326630001633327443266300016330.850.780.424.41.41.10.99230.3924.00.161.755取背压力p2=0.4MP0.40取背压力p2=0.3MP
