卧式钻镗动力头液压系统课程设计Word下载.docx

1、2.1.选取工作压力及背压力 42.2.液压缸各截面积 42.3.计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率 53.设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表 64.液压元件设计计算与选择 74.1.液压泵工作压力、流量、驱动功率计算 74.2.电动机的驱动功率 74.3.油管尺寸 84.4.油箱容积 85.液压系统稳定性论证 95.1.工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 95.2.局部压力损失 105.3.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

2、为 F12000N，动力头自重 FG20000N， 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= fa G=0.220000=4000N动摩擦力：Fd = fd G=0.120000=2000N启动惯性力：Fm m v G v = 680.27N t g t1.2.液压缸的推力启动推力： F启

3、= Fa/= 4444.44N加速推力： F加=（ Fd + Fm ）/ =2978.08N快进推力： F快= Fd/ =2222.22N工进推力： F工=（ Ft + Fd ）/=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 =Ffs4000N4444.44N加速F =Ffd +Fm2680.27N2978.08N快进F =Ffd2000N2222.22 N工进F = Ffd +Ft14000N15555.55N反向起动4444.44 N2680.27 N快退2000

4、 N2222.22N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 / m A1p1 A2p2 A1p1 （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

5、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FA1mP1 12 Pb15555.536000004.32 10 3m 2D4 43.20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 =0.707 D，因此活塞杆直径为 d=0.7077.42 =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=80m

6、m，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：A1 D2 /4 50.27cm2A2 （D2 d2）/4 30.63cm2 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=50/5 cm2 =10cm2因为 A1 =50.27 cm2 10 cm2 ，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 =

7、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PNMPaL/minkW差动Pj =（F+ p A2）/ （ A1 - A2 ） Q=v（ A1- A2 ）P=Pj Q2222.221.912.4111.780.375Pj =（F+ PbA2）/Q=v A1P= Pj 15555.553.360.80.300.0168Pj =（F+ PbA1 ）/ A2 Q=v A2 P= Pj 1.680.518.780.526注：1.差动连接时，液压缸的回油口之间的压力损失 p 5 105Pa， 而pb pj p 。2. 快退时，液

8、压缸有杆腔进油，压力为 Pj ，无杆腔回油，压力为 Pb3.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1YA2YA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.

9、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/min4.2.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=（4 10 3/60 ） m3 /s=0.0000667 m3/s 大泵流量q2 =（0.012/60 ） m3 /s=0.000

10、2 m3/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= pp1 q1/ 1+pp2 q2/ 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 p p1 = 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

11、总功率 2 =0.3电动机功率 P2= pp1q1/ 1+pp2 q2/ 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=pp1 q1 / 1+pp2 q2 / 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

12、，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=135L5.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

13、。 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= 0.267 10 3m3 / s ，回油路 q2 =32L/min= 0.534 10 3m3 / 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=1.5 cm2/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 Re vd 10000 12732 q / dv则进油路中的液流雷诺数为R=10000vd/r=1512300 回油路中液流的雷诺数为R=3022300 由上可知，进回油路的流动都是层流 进油路上，流速 v 4Q d 2 1.5m/s 则压力损失为p 1 =64lp v2 /2Rd=0.052MPa 在回油路上，