1、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
2、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
3、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
4、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
5、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n m=0.9。1 .负载分析工作负载Fl：Fl=31000 N静摩擦阻力Ffs:Ffs =fs FN =0.2X10000N=2000N动摩擦阻力Ffd :Ffd =；fd Fn =0.1X10000N=1000N惯性负载Fa v取0.045m/s, t取 0.5s, Fa =ma=(G)X(v ) = ( 10000/9.8 )Xgt(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/Nm启动F =Ffs20002222.22加
6、速F = Ffd + Fa1091.81213.11快进F =Ffd10001111.11工进F = Ffd + Fl3200035555.56快退F =Ffd10001111.116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
7、率取n m=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 p 0 ,快进时取 p=0.5MP,快退时取厶 p=0.5MP。2d=80mm,A1 D4112=95cm2 ,A2= D 2 d 2 =一 112 82 =44.7cm 2 ,A=A1-A2= 50.3cm4 4 4F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2222.22p=0( p 0)0.44 106-F A, pP11 A Aq (A1 A2)V1P
8、PQ加速1213.11P2 P1 pp 0.5 1060.24 106恒速1111.110.22 1064.42610 497.37235555.560.85 1063.97 1060.087434.6878P1 (F P2A2)/A工进10 4q A1V2 P P1q快退起动2222.22P2=00.50 106-P1 (F P2AO/A2q A2V3P P1q加速1213.1160.5 100.27 106-恒速1111.110.24 1063.93410 494.4（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
9、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
10、）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，
11、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
12、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
13、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=1.1 X 4.426X 10 4m3s 1=29.
14、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n P=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=V1 nn v1+V2nn v2=6.3 X 1440 X 0.85+32 X 1440 X0.92=50.11L/min 求出 Pp=卩皿=(5.32 106 X 0.02921 ) /(60 X 0.75)=3.45 X 103Wp由液压站设计与使
15、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29.21YB-6.3/322溢流阀3.524YE3-10B3溢流阀25.686YE3-10B4二位二通电磁阀25.68622EF3-E10B5单向调速阀26.6AQF3-E10B6单向调速阀26.6AQF3-E10B7减压阀26.6J-25B8单向阀26.6A-25B9二位五通电磁阀26.625E-25B
16、10单向顺序阀23.6XA-Fa10D-B11溢流阀23.6YE3-10B12背压阀23.6YE3-10B13单向阀0A-25B14三位五通电液换向阀26.635DY-100BY15二位二通电磁换向阀26.07622EF3-E10B16单向调速阀0.524AQF3-E10B17背压阀23.6YE3-10B18电动机Y132M-43 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=E qp估算，对于一般低压系统，油箱的容量一般取泵流量的 35倍，本题取4倍,当取E =4时，算得液压系统中
17、的油箱容量为 V= E qp=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 =229.8L2(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 =Fv 2 =35555.56 0.00092=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X 60)=0.4166KWppiq pi 6Pi= 一=(5.32 10 x 0.003524)/(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
18、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， 2005.82徐灏主编.机械设计手册（M）.北京：机械工业出版社，1991.93雷天觉主编.液压工程手册（M）.北京：机械工业出版社， 1992.74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1YA2YA3YA4YA5YA疋位+-+夹紧+-+快进+-+-+工进+-+-快退+-+松开-+停止-
