组合机床动力滑台液压系统Word下载.docx

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Tosumup,completethewholedesignprocessneedtoundertakeaseriesofhardwork.Designersfirstshouldestablishcorrectdesignideas,tryinghardtograsptheadvancedscienceandtechnologyknowledgeandscientificdialecticalthinkingapproach.Inthemeantime,eveninsiststhetheorywithpracticeinpractice,andcontinuouslyreviewandaccumulatedesignexperience,torelevantareasofscienceandtechnologyworkTheauthorandengagedintheproductionpracticeworkerslearning,theconstantdevelopmentandinnovation,tomorefinishtomechanicaldesigntask.

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combinationmachinetoolshydraulicsystem

hydrauliccylinderhydraulicpumpreversingvalves

experimentdevice

毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：

一、要求

1工作循环为“快进→工进→死挡铁停留→快退→原位停止”

2采用平导轨

二、原始数据：

1加工时最大切削力为28000N

2快进、快退速度相等，V=0.1m/s

3往复运动加速、减速时间为0.05s

4静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1

5滑台快进行程长度为100mm，工进行程为50mm

6滑台工进速度50mm/min

7运动部件总重G=14700N

目录

1.液压传动的发展概况1

2.液压传动的工作原理和组成1

2.1工作原理：

1

2.2液压系统的基本组成：

2

3.1优点2

3.2缺点3

4.液压系统的应用领域4

4.1液压传动在机械行业中的应用：

4

4.2静液压传动装置的应用4

5.液压系统工况分析5

5.1运动分析5

5.2负载分析5

6.拟定液压系统图9

6.1液压泵型式的选择9

6.2选择液压回路9

6.3组成液压系统图10

7.液压元件选择11

7.1选择液压泵和电机11

7.2辅件元件的选择13

7.3确定管道尺寸15

7.4确定邮箱容量16

8.液压系统验算16

8.1管道系统压力损失验算16

8.2液压系统的发热与温升验算18

9.注意事项19

致谢20

参考文献21

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17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理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。

液压传动是用密封在系统中的液体作为介质，把液压能转换为机械能，这种只利用液体的压力能的传动叫液压传动。

从1795年英国制成第一台水压机算起，液压传动只有200多年的历史。

19世纪末，德国制成了液压龙门刨床，美国制成了液压转塔车床和磨床。

由于缺乏成熟的液压元件，一些通用机床到20世纪30年代才用上了液压传动。

第二次世界大战期间，军事工业需要反应快、动作精准、操作灵活的自动控制系统，促进了液压技术的发展。

战后液压技术迅速转向民用，在机床、工程机械、冶金机械等行业得到运用。

20世纪60年代以后随着院子能工业、空间技术、计算机技术等的发展，液压技术得到了很大的发展，渗透到了国民经济的各个领域。

从发展趋势来看，液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、高可靠性和高度集成化等方向发展。

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年代引进的液压元件生产技术使我国液压行业得到广大发展，同时又自行研究液压产品，并形成系列广泛运用于各种机械设备上。

80年代改革开放以来，液压工业在吸取消化国外新技术，了解国外新产品，使我国液压工业又达到了一个新的高度。

但我国的产品种类和技术与世界先进水平间的差距依然很大，所以进一步的发展液压研究已成为我国迫切的任务。

2.液压传动的工作原理和组成

液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。

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。

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。

1）能源装置——液压泵。

它将动力部分（如电动机）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——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——液压阀（流量阀、压力阀、方向阀等）。

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。

4）辅助装置——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。

3.液压传动的优缺点

3.1优点

1）传动平稳在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。

油液有

吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；

因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。

2）质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；

这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。

例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。

3）承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。

4）容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：

1，很容易获得极低的速

度。

5）易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。

6）液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。

7）容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。

8）简化机构采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。

9）便于实现自动化液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。

目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。

10）便于实现“三化”液压元件易于实现系列比、标准化和通用化．也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产

品质量、降低成本。

3.2缺点

1）液压元件制造精度要求高由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。

2）实现定比传动困难液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。

因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。

3）油液受温度的影响由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。

4）不适宜远距离输送动力由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。

5）油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。

6）油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。

7）发生故障不易检查和排除

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.液压系统的应用领域

机床工业——磨床、铣床、刨床、拉床、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——联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等

轻工机械——打包机、注塑机、校直机等

冶金机械——电炉控制系统、轧钢机控制系统等

起重运输机械——起重机、液压千斤顶等

矿山机械——开采机、提升机、液压支架等

建筑机械——打桩机、平地机等

船舶港口机械——起货机、锚机、舵机等

铸造机械——砂型压实机、加料机、压铸机等

4.2静液压传动装置的应用

静液压传动由于具有无级变速，调速范围宽，可以实现恒扭或恒功率调速，容易实现电控等优点，在工程机械中具有良好的应用前景。

但是在铲土运输机械和起重机械中作为主要传动就用却很少，其主要问题是在于国内液压元件质量差，而国外的液压元件价格又太高，会造成主同成本过高。

90年代以来，国内已引进了德国林德公司静液压叉车，以及利勃海尔公司静液压推土机的装载机，但在国内市场所占份额很小。

从国内工程机械市场的实际出发，本文对静液压传动在国内的推广应用提出探讨性的意见如下：

（1）静液压传动叉车在发达国家已经被广泛采用，由于国内部分仓库、码头和工厂等使用部门对叉车的机动性能（尤其是低速性能）、噪声已经有较高的要求，因此这些部门正在成为国内静液压叉车用户。

国内叉车和液压元件生产企业应该看到静液压叉车的良好前景，联合研究开发适合我国国情的叉车静液压系统，提供能先进，工作可靠，价格适中的产品。

也可以采用与国际静液压元件制造公司联合开发的方式，加快开发的速度。

（2）中小型多功能工程机械由于具有挖掘，装载，叉车和起重等多功能，在发达国家已经得到了广泛的应用。

随着我国经济建设尤其是城市建设的发展，中小型多功能工程机械也将在我国推广应用，而它们无疑将首先采用静液压传动作为其主要传动装置。

国内工程机械企业应该看到中小型多功能工程机械的发前景，联合国内外静液压元件生产企业共同开展对它们的研究开发，以促进中小型多功能工程机械在我国的发展。

（3）在国内大型铲土运输和起重机械中，由于配套的静液压与电子控制元件的技术难度大，价格太高，在国内用户中难以接受。

因此，在我国暂时不宜将静液压传动研究开发的重点放在与大型铲土运输和起重机械配套上，而应将重点放在上述两类工程机械上。

5.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

5.2负载分析

（1）阻力计算

1）切削阻力

切削阻力为已知Fq=28000`N

2）摩擦阻力取静摩擦系数

=0.2,动摩擦系数ud=0.1,则：

静摩擦阻力

=0.2×

14700N=2940N

动摩擦阻力

=0.1×

14700N=1470N

3）惯性阻力动力滑台起动加速，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=0.1m/s，△t=0.05s，故惯性阻力为：

=G△u/g△t=14700×

0.1÷

9.8×

0.05=3000N

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）背压力初算时暂不考虑。

（2）液压缸各阶段工作负载计算：

1）启动时F1=

/ηcm=2940/0.9=3267N

2）加速时F2=（

+

）/ηcm=（1470+3000）/0.9=4470N

3）快进时F3=

/ηcm=1740/0.9N=1633N

4）工进时F4=（

）/ηcm=（28000+1470）/0.9N=32744N

5）快退时F5=

/ηcm=1470/0.9N=1633N

（3）绘制动力滑台负载——位移曲线图，速度——位移曲线图

（4）、确定缸筒内径D，活塞杆直径d

D=

按GB/T2348——1993，取D=100mm

d=0.71D=71mm

按GB/T2348——1993，取d=70mm

（5）、液压缸实际有效面积计算

无杆腔面积A1=πD2/4=3.14×

1002/4mm2=7850mm2

有杆腔面积A2=π（D2－d2）/4=3.14×

（1002－702）/4mm2=4004mm2

活塞杆面积A3=πD2/4=3.14×

702/4mm2=3846mm2

（6）、最低稳定速度验算。

最低速度为工进时u=50mm/min，工进采用

无杆腔进油，单向行程调速阀调速，查得最小稳定流量qmin=0.1L/min

A1≥qmin/umin=0.1/50=0.002m2=2000mm2

满足最低速度要求。

（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）

表

（1）液压缸压力、流量、功率计算

工

况

差动快进

工进

快退

启动

加速

恒速

计算公式

p=F/A3

q=u3A3

P=pq

p=（F+p2A2）/A1

q=u1A1

p=（F+p2A1）/A2

q=u2A2

速度m/s

u2=0.1

u1=3×

10-4~5×

10-3

u3=0.1

有效面积m2

A1=7850×

10-6

A2=4004×

A3=3846×

负载N

3266

3000

1633

32744

压力MPa

0.85

0.78

0.42

4.4

1.4

1.1

0.99

流量L/min

23

0.39

24.0

功率KW

0.16

1.755

0.40

取背压力

p2=0.4MP

p2=0.3MP

6.拟定液压系统图

6.1液压泵型式的选择

由工况图可知，系统循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，而且是顺序进行的。

从提高系统效率考虑，选用限压式变量叶片或双联叶片泵较适宜。

将两者进行比较（见表2）故采用双联叶片泵较好。

表2

双联叶片泵

限压式变量叶片泵

1．流量突变时，液压冲击取决于溢流阀的性能，一般冲击较小

1．流量突变时，定子反应滞后，液压冲击大

2内部径向力平衡，压力平衡，噪声小，工作性能较好。

2．内部径向力不平衡，轴承较大，压力波动及噪声较大，工作平衡性差

3．须配有溢流阀、卸载阀组，系统较复杂

3．系统较简单

4．有溢流损失，系统效率较低，温升较高

4．无溢流损失，系统效率较高，温升较低

6.2选择液压回路

（1）油源的选择由液压缸工况图清楚的看出，其系统特点是快速时低压、大流量、时间短，工进时高压、小流量、时间长，故采用双联叶片泵或限压式变量泵。

将两者进行比较考虑本机床要求系统平稳、工作可靠。

因而采用双联叶片泵。

如图a

（2）选择快速运动和换向回路本系统已选定液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。

考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。

由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位五通电液换向阀，如图b

（3）选择速度换接回路由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大（V1/V2=0.1/（0.83×

10-3）≈120），为减少速度换接时的液压冲击，选用行程阀控制的换接回路，如图c

（4）选择调压和卸荷回路在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。

及滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。

在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。

6.3组成液压系统图

7.液压元件选择

7.1选择液压泵和电机

（1）确定液压泵的工作压力由前面可知，液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为4.4MPa，本系统采用