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
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：
定位一夹紧一工作台快进一工进一快退一松开一停止
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
镗床液压系统设计
一、前沿
作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。
与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高、配置灵活方便、调速范围大、工作平稳且快速性好、易于控制并过载保护、易于实现自动化和机电液一体化整合、系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。
为了满足机床对液压系统的工作要求，液压系统中采用双泵供油、综合考虑选用液压元件、管件、标准紧固件，及电动机、油箱等。
同时在设计液压站时考虑到结构上的合理布置，以便于安装与维护。
镗床液压系统设计，被加工零件是缸体，机床要完成的动作为：
装入工件，按启动按钮，油泵工作，定位夹紧后，快进，工进、快退，松开，原位，先定位，后夹紧，工件不夹紧时不能工作。
在镗床液压系统设计时，首先要明确镗床对液压系统要求，对液压系统的工作进行分析，拟定液压系统原理图，并计算和合理选择液压元件，其目的是为了选择液压泵、控制阀、液压辅件等
二、镗床液压系统设计
（一）明确对镗床液压系统设计要求及工作环境
镗床液压系统的动作和性能要求主要有：
运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步等等。
对于工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。
所设计镗床液压系统不仅能满足“定位一夹紧一快进一工进一快退一松开一停止”工作循环要求，还要有较高的可靠性、良好的空间布置。
为了实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度，采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。
拟采用液压缸作为执行元件。
（2）液压缸的负载分析
取静摩擦系数为fs=0.2,动摩擦系数为fd=0.1。
G=10000N，液压缸的机械效率取nm=0.9。
1.负载分析
⑴工作负载
Fl：
Fl
=31000N
⑵静摩擦阻力
Ffs:
Ffs=
fsFN=
0.2
X10000N=2000N
⑶动摩擦阻力
Ffd:
Ffd=
；fdFn=
0.1
X10000N=1000N
⑷惯性负载
Fa
△v取
0.045m/s,
△t
取0.5s,Fa=ma=（
G
）X（
v）=（10000/9.8）X
g
t
（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
m
启动
F=Ffs
2000
2222.22
加速
F=Ffd+Fa
1091.8
1213.11
快进
F=Ffd
1000
1111.11
工进
F=Ffd+Fl
32000
35555.56
快退
F=Ffd
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v仁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nm=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p0,快进时取
△p=0.5MP,快退时取厶p=0.5MP。
2
d=80mm,A1—D
4
112
=95cm2,A2=—D2d2=一11282=44.7cm2,A=A1-A2=50.3cm
444
F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
p2/Pa
进油腔压力
口/Pa
输入流量
q/（ms-1）
输入功率
P/W
计算式
快进
（差
动）
起动
2222.22
p>=0（p0
）
0.44106
-
-
FA,p
P1
1AA
q（A1A2）V1
PPQ
加速
1213.11
P2P1p
p0.5106
0.24106
恒速
1111.11
0.22106
4.426
104
97.372
35555.56
0.85106
3.97106
0.0874
34.6878
P1（FP2A2）/'A
工进
104
qA1V2PP1q
快
退
起动
2222.22
P2=0
0.50106
-
-
P1（FP2AO/A2
qA2V3
PP1q
加速
1213.11
6
0.510
0.27106
-
-
恒速
1111.11
0.24106
3.934
104
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0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
（4）液压缸原理图及电磁铁动作顺序表见附图
（5）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PP2=（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=1.1X4.426
X104m3s1=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。
6.3MP，取双联叶片泵的总效率为nP=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=V1nnv1+V2nnv2=6.3X1440X0.85+32X1440X
0.92=50.11L/min求出Pp=卩皿=（5.32106X0.02921）/（60X0.75）=3.45X103W
p
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=Eqp估算，对于一般低压系统，油箱的容量一般取泵流量的3〜5倍，本题取4倍,
当取E=4时，算得液压系统中的油箱容量为V=Eqp=4X（6.3+32）=153.2L由于油箱一般为了散热等原因
3
而不能放满，故Vp=V=229.8L
2
（6）液压系统的性能验算
1•油液温升验算
工进时液压缸的有效功率为Pe=p2q2=Fv2=35555.560.00092=32.711W
这时大流量液压泵经过溢流阀卸荷，小流量泵在高压下供油，所以两个泵的总输出功率为
X60）=0.4166KW
ppiqpi6
Pi=一=（5.3210x0.003524）/（0.75
查得《液压与气压传动》章宏甲主编
P338表8-19可知，此温升值没有超过允许范围，所以该液压系
统不必设置冷却器。
2.验算系统压力损失
由于系统的具体管道布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算。
所以只能估算阀类元件的
压力损失，待设计好管路布置图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。
本设计镗床液压系统为小型液压系统，管路的压力损失很小，可以不考虑。
参考文献
[1]左健民•液压与气压传动（M）.北京：
机械工业出版社，2005.8
[2]徐灏主编.机械设计手册（M）.北京：
机械工业出版社，1991.9
[3]雷天觉主编.液压工程手册（M）.北京：
机械工业出版社，1992.7
[4]张利平.液压站设计与使用（M）.北京：
海洋出版社，2004.7
电磁铁动
作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
疋位
+
-
-
-
+
夹紧
+
-
-
-
+
快进
+
-
+
-
+
工进
+
-
+
+
-
快退
+
+
-
+
+
松开
-
-
-
-
+
停止
-
-
-
-
-
升级会员 