1、液压与气压传动课程设计四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计机电工程系液压与气压传动课程设计题 目： 四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： XXXXXX 姓 名： X X 学 号： XXXXXXX 指导教师： XXX XXX 2011.6.25液压与气压传动课程设计任务书一、主要任务与目标任务：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计 钻孔动力部件质量m=200kg，液压缸的机械效率w=0.9，钻削力Fe=16000N，工作循环为：快进工进死挡铁停留快退原位停止。行程长度为1500mm，其中，工进长度为50mm，快进、快退速度为75mm/s,工进速度为1.67mm/s。
2、导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。目标：通过本题目的课程设计，使学生对所学的液压与气压传动课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程；提高学生的动手能力和工程实践能力。二、主要内容（1）熟悉设计任务，明确设计及目标。（2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。（3）计算各元件的参数并验算。（4）元件选型。（5）编制文件，绘制速度、负载图谱。三、工作量要求完成规定的任务，总字数30004000字。四、时间要求本课程设计于2010-6-15前完成设计内容设计说明及计算过程备注 一、分析负载 1.1外负载 由已知可
3、得钻削力Fg=30468N 1.2惯性负载 机床工作部件总质量m=980kg 导轨为矩形，启动、制动时间为t=0.2s 快进、快退速度为0.1m/s 1.3阻力负载查表8-2得 静摩擦阻力为动摩擦阻力为液压缸在个工作阶段的负载 如表6-1 已知 w=0.9工况计算公式外负载（F1)工作负载F=F1/w启动F1=Ffs19602178加速F1=Ffd+Fm14701633快进F1=Ffd9801089工进F1=Ffd+Fg3144834942反向启动F1=Ffs19602178反向加速F1=Ffd+Fm14701633后退F1=Ffd9801089已知快进、快退的速度为100mm/s,工进速度为
4、0.88mm/s，工进长度50mm 行程150mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图6-1,图6-2）设计内容设计说明及计算过程备注 二、确定执行元件主要参数 负载图6-1 速度图6-2 2.1确定执行元件主要参数 由表6-1可知机床最大负载查表8-7 8-8得液压系统取工作压力 d=0.707D =/=2查表8-3得液压缸回油路背压d=0.707D=0.0707m 圆整D=0.1m d=0.07mD为缸筒直径d为活塞杆直径，A1为无杆腔的工作面积，A2为有杆腔的工作面积设计内容设计说明及计算过程备注 三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图由此求的液压缸两腔的实际有效面积为经
5、验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。 3.1设计液压系统方案 根据D d 估算压力、流量、功率 如表6-2工况负载F/N回油腔压力P2/Mpa进油腔压力P1/Mpa输入油量q10-3/m3s-1输出功率P/kw计算公式快进（差动）启动326700.852P1=(F+A2P)/(A1-A2)q=（A1-A2)v1P=p1q加速2513P1+P（P=0.3Mpa）0.656恒速21780.560.28850.162工进199560.62.800.0130.0332P1=(F+P2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退启动326700.825P1=(F+P2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速2
6、5130.61.61恒速21781.520.30030.457在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t1，工进所需的时间t2分别为设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图， 因此从提高系统效率、节省能量的角度来看 应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图下图6-3 图6-3 3.2选择基本回路 由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。 3.2.1确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为 Y 型的三位五通电磁换向阀。（如下图
7、6-4） 3.2.2选择工作进给油路 为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。（如下图6-5）设计内容设计说明及计算过程备注 三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-4 图6-5 3.2.3确定快进转工进方案 为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进（如图6-6）设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-6 3.2.4选择调压和卸荷回路 油源中有溢流阀（见图6-3），调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另
8、外设置调压回路。 在图6-3所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸荷回路。 3.3将液压回路综合成液压系统 把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图6-7所示的液压系统原理图。 设计内容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 图6-7设计内容设计说明及计算过程备注 四、选择液压元件 4.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大压力为2.54Mpa，如果进油路上的压力损失为0.8Mp
9、a，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5Mpa，则小油量液压泵的最大工作压力应为大流量液压泵在快进、快退运动时才才向液压缸输油，由表6-2可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5Mpa，则大流量液压泵的最高工作压力为由表6-2可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为17.31L/min，因系统较简单，取泄漏系数KL=1.1,则两个液压泵的实际流量应为由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入液压缸的流量为0.78L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.78L/min。 根据以上压力和流量的数
10、值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/19型双叶片液压泵其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和19ml/r,当液压泵的转速np=940r/min时该液压泵的理论流量为23.5L/min，若取液压泵的容积效率，则液压泵的实际输出流量为 =(6+19)9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2.02Mpa、流量为21.2L/min。按表8-13去液压泵的总效率p=0.75，则液压泵的电动机所需的功率为设计内容设计说明及计算过程备注 四、选择液压元件根据此数据值查阅电机产品样本选取Y100L
11、-6型电动机，其额定功率Pn=0.95KW，额定转速nn=940r/min。4.2阀类元件及辅助元件根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表6-3,表中序号与图6-7的元件标号相同。编号元件名称估计通过流量L/min额定流量L/min额定压力Mpa额定压降Mpa型号规格1、2双联叶片泵 （5.1+16.1）17.5PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通电磁阀6080160.535DYF3Y-E10B12溢流阀506316-YF3-E10B7a 7b7c行程阀调速阀单向阀500.560 630.0750 631
12、616160.5-0.2AXQF-E10B单向行程调速阀3液控顺序阀563160.3XF3-E10B4液控顺序阀2563160.3XF3-E10B5背压阀0.36316-YF3-E10B10、11、6单向阀2563160.2AF3-Ea10BQmax=80L/min8压力继电器-10-HED1KA/1013滤油器3060-P1+P+Pe=3.14+0.5()2+0.5+0.5Mpa=4.14Mpa5.1.3快退快退时，油液在进路上通过单向阀11的流量为16.1L/min，通过换向阀9的流量为21.2L/min；油液在回油路上通过单向阀7b、换向阀9和单向阀14的流量都是41.57L/min。因
13、此进油路上的总压降为此值较小所以液压泵驱动电机的功率足够的。回油路上总压降为=0.31Mpa此值与表6-2中的估值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的工作压降PP为 设计内容设计说明及计算过程备注 五、验算液压系统性能因此大流量液压泵卸荷的顺序阀5的调压应大于1.688Mpa。5.2验算油液温升工进在整个工作循环过程中所占时间比例达95%，所以系统发热和油温升可按工况工进来计算。工进时液压缸的有效功率为这时大流量液压泵经顺序阀3卸荷，小流量液压泵在高压下供油。大液压泵通过顺序阀3的流量为q2=16.1L/min，由表6-3查的该阀在额定流量qn=63L/min时的压力损失Pn=0.3Mpa，
14、故此阀在工进的压力损失P=Pn=（)2=0.3（）2Mpa=0.020Mpa小液压泵工进时的工作压力PP1=4.14Mpa。流量q1=5.1L/min，所以两个液压泵的总输出功率为Mpa=0.4693KW由式（8-21）算得液压系统的发热功率为P=PP-Pe=（0.4693-0.033）KW=0.4363KW按式（8-26）可算得邮箱的算热面积为1.92m2由表8-18查的邮箱的散热系数K=9W/(m2)，则按式（8-24）求出油液温升为t=103=25.24由表8-19知，此温升值没有超出范围，故该系统不必设置冷却器。 设计小结该四轴卧式钻孔专用机床的液压系统是实现机床的“快进工进死挡铁停留
15、快退原位停止”，所以在设计该液压系统时应确保液压系统传动的准确性，合理选取各执行原件和控制原件，以保证机床对工件的精确加工。同时对液压传动系统有更深刻认识和了解，统原理图的绘制过程中学会了用AutoCAD软件制图，也学会了熟练应用AutoCAD制图软件。提高我自己的动手能力。 参考文献液压与气压传动技术 第二版 机械工业出版社2005（2009.6重印）液压控制系统 第二版 机械工业出版社2000新编液压工程手册 北京理工大学出版社1998 感想通过本次对四轴卧式钻孔专用机床液压系统的设计，使我对液压传动有了全面深刻的认识，并且将理论应用于实践，巧妙的理论、实际相结合，使我的各项能力都有了全方面的提高。特别是我作为一名即将毕业的大三学生，通过此次的课程设计，对我以后的学习和工作都用很大的帮助。在本次的课程设计过程中，老师、同学都帮助着我，才能使我能顺利完成本次设计。特别是要感谢我们的XX老师，作为我们的液压传动的代课老师，每堂课都绘声绘色的讲解着与液压传动有关的知识，使我们对液压传动全方面的认识和了解，同时也扩展了我们的视野和眼界，XX老师独特的讲课方式深受我们全班同学的喜欢，课堂气氛十分活跃。XX老师的确是我们的良师益友，深受我们的尊敬和爱戴。在今后的学习和工作中我将努力学习、工作，用优异的成绩回报XX老师对我的希望！
