1、设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。小组成员： 凌琦君 20120508310015 张文杨 20120508310047 张昌聪 20120508310045 班 级： 12 机电一班 指导老师： 梁栋 设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。1）工作循环：快进工进快退停止。2）该系统的主要参数与性能要求如下：切削力 Ft=30000N，移动部件总重力 G=10000N，快进行程 L1=100mm，工进行程 L2=50mm，快进快退的速度V 快 =5m/min，工进速度为 V 工 =0.35m/min，加速减速时间 t=0.2s；静摩擦系数fa=0.2，动摩擦系数 f
2、d=0.1。该动力滑台采用水平放置的水平导轨，动力滑台可任意停止。一、负载分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为 ，动摩擦力为 ，则fsFfdF0.2120fsNFNdf而惯性力105/6 429.8mvGvFNtgt如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率 ，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表 1。95.0m表 1 液压缸各运动阶段负载表运动阶段 计算公式 总机
3、械负载 NF/启动 mfsF/2105加速 fd)(1428快进 mf/ 1053工进 mfdtF/)(32632快退 f 1053根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（ ）和速lF度图（ ） ，见图 1a、 b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液lv压活塞退回时的曲线。a) b)图 1 负载速度图a）负载图 b）速度图2、液压系统方案设计1. 确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床,同时根据本题要求。选用双作用叶片泵双泵供油，同时这是调速阀进油调速的开式回路来满足快进、快退和工进的功能。快进或快退时双泵进行供油，工进时，小泵单独供油，同时利用节流阀调速保证工进速度
4、。整个回路采用溢流阀作定压阀，起安全阀作用。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值为 。MPapb8.02. 选用执行元件因系统循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等。实现快进快退速度相等有以下几种方法：1）单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积 等于有杆腔面积 的两1A2A倍。2）采用双活塞杆液压缸，因两腔有效面积相等，即可满足快进、快退速度相等的要求。差动连接可降低整个系统工作压力，同时可选用更小规格的油泵。而且组合机床对工作压力要求的供油压力并不高，所以选择方案一3. 快速运动回路和速度换接回路根据题目运动方式和要求，采用方案一的快速回
5、路系统，差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。采用二位二通电磁阀的速度回路，控制由快进转为工进。 与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。4. 换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以采用电磁换向阀的换向回路，采用三位五通阀。5.组成液压系统绘原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图 2 所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处
6、、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点,并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。图 2 组合机床动力滑台液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表 2 所示。表 2 电磁铁动作顺序表1Y 2Y 3Y快进 + - -工进 + - +快退 - + -停止 - - -三、液压系统的参数计算（一）液压缸参数计算1. 初选同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为 。Pap51042. 确定液压缸的主要结构尺寸要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进差动时，并取无杆腔有效面积 等于有杆腔有效面积 的两倍，即 。为1A2A21A了防止钻孔钻通时滑台突然失去负
7、载向前冲，在油路上设置背压阀，按1表8-2，初,选背压值 。Papb508由表 1 克制最大负载为工进阶段的负载 ，按此计算 则326FN1321559.014028bFAm液压缸直径 cAD0.93.61由 可知活塞杆直径21Acmd4.605.97.0. 按 GB/T23481993 将所计算得 D 与 d 值分别圆整打动相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得cm17按标准直径算出 2225.8041 cmA1.40)71()(42dD按最低工进速度演算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度 为最小速度，则由 1式（8-11）min/05.minLq0.35/mi
8、nv22min11.43.qAc上述计算中 ，满足最低速度的要求。22178.5.43c3. 计算液压缸各工作阶段的工作压力、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中各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时按 代入，快Papb5108退时背压按 代入计算公式和计算结果列于表 3 中。Papb510表 3 液压缸所需的实际流量、压力和功率注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失 ，而 。Pap510pjb2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为 ，无杆腔回油，压力为 。jpb（二）液压泵的参数计算由表 3 可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进
9、油路总压力损失，则液压泵最高工作压力可按 1式（8-5）算出Pap510PaPapP 55106.3810)6.3(1 因此泵的额定压力可取 。r 4.82负载 F进油压力 jp回油压力 b所需流量 q输入功率 P工作循环 计算公式N Pa Pa L/min kW差动快进 21APFj)(vqpj05351096.75.21.674.0工进 12bjvAqPj 5.5839.21.快退 21Fjvpj05351042.58.6.0由表 1-5 可知，工进时所需流量最小是 ，设溢流阀最小溢流量min/39.0L为 ，则小流量泵的流量按 1式（8-16）应为min/5.2L，快进快退时液压缸所需的
10、最大流量是in/93.2in/)5.23901( Lqp ，则泵的总流量为 。即大流量泵的i/8.6 in/5.18i/.16qp流量。mi/7.in/)93.258(12 LLqpp 根据上面计算的压力和流量，查相关产品样本得，选用 YB-4/16 型双联叶片泵。该泵额定压力 ，额定转速 。MPa3.6i/60r（三）电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵 1 的电动机的选择流量 ,smsmqp /1067./)60/4( 331 大泵 2 流量 。差动快进、快退时两个p /2./06332泵同时向系统供油；工进时，小泵 1 向系统供油，大泵 2 卸载。下面分别计算三个阶段所需要的电动机功
11、率 。P1.差动快进差动快进时，大泵 2 的出口压力油经单向阀后与小泵 1 汇合，然后经单向阀 2，三位五通 3，二位二通阀 4 进入液压缸无杆腔，无杆腔压力，查样本可知，小泵 2 的出口压力损失 ，apj 51096.71 Pap510.4大泵 2 出口到小泵 1 出口的压力损失 。于是计算可得小泵出压Pap510.力 （总效率 ） ，大泵 2 出口压力PP54.1 5.01（总效率 ） 。ap096322电动机功率 WqPP 912)5.026719.35.016714.( 321 2.工进考虑到调速阀所需要的最小压力差 。压力继电器可靠动作需Pap51要压力差 。因此工进时小泵 1 的出
12、口压力Pap5210。而大泵 2 的卸载压力取 。 （小518.P PaP5102泵 1 的总效率 ，大泵 2 总效率 ） 。613.0WqP 650)3.01256.0171.43( 53212 3.快退类似差动快进分析知：小泵 1 的出口压力 （总效率PaP519.6）：大泵 2 出口压力 （总效率 ） 。电动机功率5.01apP5204.81.02WqP 947).6709.16( 3535213 综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用 Y90L-66 封闭式三相异步电动机，电动机功率 。额定转速 。kW. min/94r四、液压元件的选择1.液压阀及过滤器的选择根据液压阀在系统中
13、的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型号及规格。本系统中所有阀的额定压力都为 ，额定流量根据Pa51063各阀通过的流量，确定为 ， 和 三种规格，所有元件min/10Li/25min/L的型号列于表 4 中。过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。表中序号与系统原理图中的序号一致。表 4 液压元件明细表序号 元件名称 最大通过流量/ 1minL型号1 双联叶片泵 20 YB-4/162 单向阀 20 1-25B3 三位五通阀 40 35D1-63BY4 二位二通阀 40 22D1-63BH5 调速阀 0.39 Q-10B6 压力继电器 DP1-36B7 单向阀 2
14、0 1-25B8 液控顺序阀 0.16 XY-25B9 背压阀 0.16 B-10B10 液控顺序阀（卸载用） 16 XY-25B11 单向阀 16 1-25B12 溢流阀 4 Y-10B13 过滤器 40 XY-B32x10014 压力表开关 K-6B2. 油管的选择根据选定的液压阀的连接油口齿轮确定管道尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管内通油量最大，其实际流量为泵的额定流量的两倍达 ，则液压缸进、min/40L出油管直径 按产品样本，选用内径为 ，外径为 的 10 号冷拔钢管。d15193. 油箱容积的确定中压系统的油箱容积一般取
15、液压泵额定流量的 5 到 7 倍，本系统取 7 倍，故油箱容积为 LV12)67(五、验算液压系统性能（一）压力损失的验算及泵压力的调整1.工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整工进时管路中的流量仅为 ，因此流速很小，所以沿程压力损失min/39.0L和局部压力损失都非常小，可以忽略不计。这是进油路上仅考虑调速阀的压力损失 ，回油路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应Pap510等于工进时液压缸的工作压力 加上进油路压差 则1p1p507.Pa即小流量泵的溢流阀 12 应按此压力调整。1.快退时压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整因快退时，液压缸无杆腔的回油量是进油量的两倍，起压力损
16、失比快进时要大，因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，仪表确定大流量泵的卸载压力。已知：快退时进油管和回油管长度均为 ，油管直径 ，通过ml2md3105的流量为进油路 ，回油路 。sLq/3.0in/21 sLq/67.in/42液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作温度为 15，由手册查出此时油的运动粘度 ，油的密度 ，液压系统元件采用集成scmstv/5.2 3/90kg块似的配置形式。（1）确定油流的流动状态 按1式（1-30）经单位换算为 44127.1Redvqv式中 平均流速（ ） ；vs/油管内径（ ） ；dm油的运动粘度（ ） ；sc/2通过的流量（ ） 。qs
17、m/3则进油路中液流的雷诺数为 2304.1805.1027.1Re33回油路中液流的雷诺数为 9.76.6.e4323由上可知，进回油路的流动都是层流。（2）沿程压力损失 由1式（1-37）可算出进油路和回油路的压力损失。p在进油路上，流速 则压力损失为smsdqv /8.1/0154.362321 Paalp 5321 07.8.9Re6 在会有路上，流速为进油路流速的两倍即 ，则压力损失为sv/6.vdl 532212 14.1059.3764e（3）局部压力损失由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失按1式（1-39）计算，结果列于表 5 中。表 5 阀类元件局部压力损失元件名称 额定流量 1min/Lqn实际通过的流量 1in/Lq额定压力损失 )0/(5Papn实际压力损失 )10/(5Pap单向阀 2 25 20 2 1.025三位五通电磁阀 3 63 20/40 4 0.325/1.2875二位二通电磁阀 4 63 40 4 1.2875单向阀 11 25 16 2 0.575注：快退时经过三位五通阀的两油道流量不同，压力损失也不同。若取集成块进油路的压力损失 ，回油路压力损失为 ，Papj5103. Papj5210.则进油路和回油路的总的压力损失为 apj 55111 6.10)3.7.2.7(
