卧式镗床液压系统课程设计.docx
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卧式镗床液压系统课程设计
卧式镗床液压系统课程设计
1．设计目的：
液压传动是机械类专业学生的一门重要的技术基础课，课程内容的理论性和实践性都很强。
通过液压实习，使学生增加感性认识，进一步巩固加深学生掌握液压传动的知识，深入了解液压元件、回路和系统的工作原理和结构特点；培养学生的动手能力和实验技能，以达到良好的教学目的。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
工作循环：
定位—夹紧—工作台快进—工进—快退—松开—停止
运动部件总重G=10000N，液压缸的机械效率0.9，最大切削力为F=31000N，夹紧力1200N，有效行程0.4米，工进行程0.1米，工进速度0.00092m/s,快进和快退速度为0.088m/s,启动加速时间为0.2s采用铸钢平导轨。
要求速度换接平稳,运行安全可靠,可手动和半自动控制。
课程设计任务书---------------------------------------------------------------3
一、绪论---------------------------------------------------------------------5
二、镗床液压系统设计---------------------------------------------------------5
（一）明确对镗床液压系统设计要求---------------------------------------------5
（二）液压缸的负载分析-------------------------------------------------------5
（三）液压缸主要参数的确定---------------------------------------------------10
（四）液压系统图的拟订-------------------------------------------------------14
（五）液压元件的选择---------------------------------------------------------16
（六）液压系统的性能验算-----------------------------------------------------19
参考文献--------------------------------------------------------------------20
取静摩擦系数为=0.2,动摩擦系数为=0.1。
G=10000N，液压缸的机械效率取ηm=0.9。
1．负载分析
⑴工作负载：
=31000N
⑵静摩擦阻力：
==0.2×10000N=2000N
⑶动摩擦阻力：
==0.1×10000N=1000N
⑷惯性负载△v取0.045m/s,△t取0.5s,=ma=﹙﹚×﹙﹚=﹙10000/9.8﹚×﹙0.045/0.5﹚N=91.8N
液压缸在各工作阶段的负载表如表1
表1液压缸在各工作阶段的负载值
工况
负载分析
负载值F/N
推力/N
启动
F=
2000
2222.22
加速
F=+
1091.8
1213.11
快进
F=
1000
1111.11
工进
F=+
32000
35555.56
快退
F=
1000
1111.11
6．负载图和速度图的绘制
负载图按上面的数据绘制，速度图v1=v3=0.088m/s,v2=0.00092m/s画出如下图。
由以上图可以看出，在快进和快退时速度是一样，工进时所受负载最大，速度在整个过程中最小，保证运动平稳。
（三）液压缸主要参数的确定
液压缸选用单杆式，并在快进时作差动连接。
此时液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为d=0.707D。
液压缸的机械效率取ηm=0.9。
3．液压缸的主要参数
查《液压传动与气动传动》表9-1和表9-2，取p1=4MP。
取p2=0.8，启动瞬间取，快进时取△p=0.5MP，快退时取△p=0.5MP。
由公式==得，液压缸无杆腔的有效面积A1==35555.56/3.6=98.76cm，液压缸内径D==11.2cm
查《液压工程手册》取标准值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取标准值d=80mm,A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2=50.3cm
下表液压缸在不同阶段的压力流量和功率值表
工况
负载
F/N
回油腔压力
/Pa
进油腔压力
/Pa
输入流量q/（m3s-1）
输入功率
/W
计算式
快进
（差动）
起动
2222.22
=0（）
0.44
-
-
加速
1213.11
0.24
-
-
恒速
1111.11
0.22
4.426
97.372
工进
35555.56
0.85
3.97
0.0874
34.6878
快退
起动
2222.22
=0
0.50
-
-
加速
1213.11
0.27
-
-
恒速
1111.11
0.24
3.934
94.4
（三）选择液压回路
1.调速与速度换接回路
这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的V-L曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用行程阀换接速度，以减小压力冲击。
图3调速与速度换接回路
考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油回路或变量泵供油回路。
由于左右滑台在工作时要采用互不干扰回路，所以只能选用双泵供油回路。
小流量泵提供高压油，供两滑台工作进给用（也供定位夹紧用），低压大流量泵以实现两滑台快速运动。
为两系统（左滑台系统与右滑台系统）工作互不干扰，小泵高压油分别经一节流阀进入各自系统，大泵低压油分别经一单向阀进入各自系统。
2．换向回路
此机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。
滑台在由停止转快进，工进完毕转快退等换向中，速度变化较大，为了保证换向平稳，采用有电液换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电液换向阀宜采用三位五通阀，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。
快进时，液压缸的油路差动连接，进油路与回油路串通，且又不允许经背压阀流回油箱。
转为工进后进油路与回油路则要隔开，回油则经背压阀流回油箱，故须在换向阀处、在进、回路连通的油路上增加一单向阀，在背压阀后增加一液控顺序阀，其控制油与进入换向阀的压力油连通，于是快进时液压缸的回油被液控顺序阀切断（快进空行程为低压，此阀打不开），只有经单向阀与进油汇合，转工进后（行程阀断路），由于调速阀的作用，系统压力升高，液控顺序阀打开，液压缸的回油可经背压阀回油箱，与此同时，单向阀将回油路切断，确保液压系统形成高压，以便液压缸正常工作。
绘出该部分回路图。
图4换向回路
3.压力控制回路
高压小流量泵与低压大流量泵各设一溢流阀调压，工进时只有小流量泵供油，大流量泵则可卸荷，而小流量泵只是在工件加工完毕，输送带即将装入第二个工件之瞬刻，才处于不工作状态，其间断时间甚短，故不必让其卸荷，绘出双泵油源及压力控制回路图。
如图4.3所示。
图5压力控制回路
4.定位、夹紧系统的减压顺序回路
定位、夹紧液压缸的工作面积，行程均不大，完全可由高压小流量泵对其单独供油。
为了保证工件的定位夹紧安全可靠，其换向阀采用带定位装置的电磁阀。
夹紧压力比系统低，且要求既稳定，又可调，故采用减压阀减压，减压阀后设置一单向阀，这可增加夹紧的可靠性与安全性。
先定位后夹紧的顺序动作，由顺序阀完成。
为了使松开工件不受顺序阀影响，使单向阀的顺序阀并联。
绘出定位、夹紧系统部分的回路图，如图4-4所示。
图6定位、夹紧系统部分的回路图
（四）液压缸原理图及电磁铁动作顺序表见附图
（五）液压元件的选择
1．确定液压泵的型号及电动机功率
液压缸在整个工作循环中最大工作压力为3.97MP，此时液压缸的输入流量较小，泵至缸的进油路压力损失估算取为⊿p=0.85MP，调整压力应比系统最大工作压力高出0.5MP，则小流量泵的最大工作压力应为pp1=（3.97+0.85+0.5）MP=5.32MP。
大流量泵是在快进运动时才向液压缸输油的，快退时液压缸中的工作压力比快退时大，如取进油路的压力损失为0.5MP，则大流量泵的最高工作压力为=（0.24+0.5）MP=0.74MP
两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄露按10﹪计算，则两个泵的总流量应为qp=1.1×4.426×10ms=29.21L/min,由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为0.524L/min，所以高压小流量泵的输出流量不得少于3.524L/min。
根据以上压力和流量的数值查产品目录，最后确定选取YB-6.3/32型双联叶片泵，其额定压力为6.3MP，取双联叶片泵的总效率为ηp=0.75，则驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（5.32MP）和输出流量（当电动机转速为1440r/min）qp=qp1+qp2=V1nηv1+V2nηv2=6.3×1440×0.85+32×1440×0.92=50.11L/min求出==（5.32×0.02921）/（60×0.75）=3.45×10W
由《液压站设计与使用》P320表7-134查得电动机的型号为Y132M-4，功率为7.5KW，额定转速为1440r/min。
2．选择阀类元件及辅助元件
根据系统的工作压力和通过各个阀类元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如表8
表1元件的型号及规格
序号
元件名称
估计通过流量（L/min）
型号规格
1
双联叶片泵
29.21
YB-6.3/32
2
溢流阀
3.524
YE3-10B
3
溢流阀
25.686
YE3-10B
4
二位二通电磁阀
25.686
22EF3-E10B
5
单向调速阀
26.6
AQF3-E10B
6
单向调速阀
26.6
AQF3-E10B
7
减压阀
26.6
J-25B
8
单向阀
26.6
A-25B
9
二位五通电磁阀
26.6
25E-25B
10
单向顺序阀
23.6
XA-Fa10D-B
11
溢流阀
23.6
YE3-10B
12
背压阀
23.6
YE3-10B
13
单向阀
0
A-25B
14
三位五通电液换向阀
26.6
35DY-100BY
15
二位二通电磁换向阀
26.076
22EF3-E10B
16
单向调速阀
0.524
AQF3-E10B
17
背压阀
23.6
YE3-10B
18
电动机
Y132M-4
3．其他辅助元件及液压油液
（1）油管
各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按集成阀的多联底板上的连接口尺寸决定。
（2）油箱
油箱容积按V=ξqp估算，对于一般低压系统，油箱的容量一般取
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