卧式钻镗动力头液压系统课程设计Word下载.docx
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2.1.选取工作压力及背压力4
2.2.液压缸各截面积4
2.3.计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率5
3.设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表6
4.液压元件设计计算与选择7
4.1.液压泵工作压力、流量、驱动功率计算7
4.2.电动机的驱动功率7
4.3.油管尺寸8
4.4.油箱容积8
5.液压系统稳定性论证9
5.1.工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整9
5.2.局部压力损失10
5.3.系统热能工况的稳定性校核10
总结12
参考文献12
（1）工作循环：
“快进→工进→快退→原位停止”。
（2）一卧式钻镗组合机床动力头要完成工进→快进→快退→原位停止的工作循环，最大切削力为F＝12000N，动力头自重FG＝20000N，工作进给要求能在0.02～1.2m/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＝0.2，fd＝0.1；
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。
1.工况分析
1.1.负载分析
切削推力：
Ft=12000N
静摩擦力：
Fa=faG=0.2×
20000=4000N
动摩擦力：
Fd=fdG=0.1×
20000=2000N
启动惯性力：
FmmvGv=680.27Ntgt
1.2.液压缸的推力
启动推力：
F启=Fa/η=4444.44N
加速推力：
F加=（Fd+Fm）/η=2978.08N
快进推力：
F快=Fd/η=2222.22N
工进推力：
F工=（Ft+Fd）/η=15555.55N
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）
工况
负载组成
负载值F
总机械负载
F'
=F/m
起动
F=Ffs
4000N
4444.44N
加速
F=Ffd+Fm
2680.27N
2978.08N
快进
F=Ffd
2000N
2222.22N
工进
F=Ffd+Ft
14000N
15555.55N
反向起动
4444.44N
2680.27N
快退
2000N
2222.22N
工况运行图如下：
1大流量泵2小流量泵3单向阀4顺序阀5溢流阀
6三位四通电磁换向阀7单向阀8调速阀9液控单向阀
10行程阀11压力继电器12液压缸13行程开关
14溢流阀
2.液压缸计算
2.1.选取工作压力及背压力
F工=15555.55N,选取P1=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/mA1p1A2p2A1p1（A1/2）p2
式中：
F——负载力
m——液压缸机械效率A1——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p1——液压缸无杆腔压力p2——液压有无杆腔压力
快进和快退速度V1=V2=6m/min，工进速度V2=0.5m/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
F
A1
m
P112Pb
15555.5
3600000
4.32103m2
D
443.20
液压缸缸筒直径为
=7.42mm
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：
A1D2/450.27cm2
A2（D2d2）/430.63cm2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=0.05L/min因工进速度为0.05m/min为最小速度，则有A1≥q/v=50/5cm2=10cm2
因为A1=50.27cm2≥10cm2，满足最低速度的要求。
2.3.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，流量和功率，在计算工进时背压力Pb=0.8MPa，快退时背压力按Pb=0.5MPa。
工作
循环
计算公式
负载F
进油压
力Pj
回油压
力Pb
所需流
量Q
输入功
率P
N
MPa
L/min
kW
差动
Pj=（F+△pA2）/（A1-A2）Q=v×
（A1-A2）
P=Pj×
Q
2222.22
1.91
2.41
11.78
0.375
Pj=（F+PbA2）/
Q=vA1
P=Pj×
15555.55
3.36
0.8
0.30
0.0168
Pj=（F+PbA1）/A2Q=vA2P=Pj×
1.68
0.5
18.78
0.526
注：
1.差动连接时，液压缸的回油口之间的压力损失p5105Pa，而
pbpjp。
2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为Pj，无杆腔回油，压力为Pb
3.设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表
电磁铁动作表
动作
1YA
2YA
工件夹紧
—
＋
工件松夹
4.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p=0.5MPa,
压力继电器可靠动作需要压力差0.5MPa,则液压泵最高工作压力
Pp=p1+p+0.5MPa=4.36MPa
因此泵的额定压力pr≥1.25×
4360000Pa=5.45MPa工进时所需要流量最小是0.30L/min,设溢流阀最小流量为3.0L/min,则小流量泵的流量
qp1≥（1.1×
0.30+3.0）L/min=3.33L/min快进快退时液压缸所需的最大流量为18.78L/min,则泵总流量
qp=1.1×
18.78L/min=20.66L/min。
即大流量泵的流量
qp2≥qp-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/min
4.2.电动机的驱动功率
系统为双泵共有系统，其中小泵的流量
qp1=（4103/60）m3/s=0.0000667m3/s大泵流量
q2=（0.012/60）m3/s=0.0002m3/s差动快进，快退时的两个泵同时向系统供油；
工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。
差动快进时
小泵的出口压力损失0.45MPa，大泵出口损失0.15MPa。
小泵出口压力
pp1=1.3MPa（总功率1=0.5）
大泵出口压力
pp2=1.45MPa（总功率2=0.5）
电动机功率
P1=pp1q1/1+pp2q2/2=0.753Kw
工进时
调速阀所需要最小压力差为0.5MPa。
压力继电器可靠需要动力差0.5MPa。
因此工进时小泵的出口压力pp1=p1+0.5+0.5=4.36Pa.
大泵的卸载压力取pp2=0.2MPa
小泵的总功率1=0.565；
大泵总功率2=0.3
电动机功率P2=pp1q1/1+pp2q2/2=0.648Kw快退时
小泵出口压力pp1=1.65MPa（总功率1=0.5）
大泵出口压力pp2=1.8MPa（总功率2=0.51）
电动机功率p3=pp1q1/1+pp2q2/2=0.926Kw快退时所需的功率最大。
根据查样本选用Y90L-6异步电动机，电动机功率1.1Kw。
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的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=7×
16=112L，按矩形油箱规定，取最靠近的标准值V=135L
5.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0.25L/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=p1+0.5+0.5=4.36MPa
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q1=16L/min=0.267103m3/s，回油路q2=32L/min=0.534103m3/s。
液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度为15℃，有手册查出此时油的运黏度V=1.5st=1.5cm2/s，油的密度P=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式Revd1000012732q/dv
则进油路中的液流雷诺数为
R=10000vd/r=151<
2300回油路中液流的雷诺数为
R=302<
2300由上可知，进回油路的流动都是层流进油路上，流速v4Qd21.5m/s则压力损失为
p1=64lpv2/2Rd=0.052MPa在回油路上，
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