1、 课 程 设 计 说 明 书题 目 专用钻床液压传动系统设计 学生姓名： 黄金铭 季相驰 汤金龙 潘亚骐 王哲班 级： 机检 1012 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械维修及检测技术教育 指导教师： 邓三鹏 评定成绩 优 良 中 及格 不及格I天津职业技术师范大学课 程 设 计 任 务机 械 工 程 学 院 机 检 1012 班 学 生 课 程 设 计 课 题 ： 专 用 钻 床 液 压 系 统 设 计一 、 课 程 设 计 工 作 日 自 2013 年 1 月 7 日 至 2013 年 1 月 12 日二 、 同 组 同 学 ： 黄 金 铭 季 相 驰 潘 亚 骐 汤 金 龙 王 哲
2、三 、 课 程 设 计 任 务 要 求 （ 包 括 课 程 来 源 、 类 型 、 目 的 和 意 义 、 基 本 要 求 、 完 成时 间 、 主 要 参 考 资 料 等 ） ：1.目 的 ：（ 1） 巩 固 和 深 化 已 学 的 理 论 知 识 ， 掌 握 液 压 系 统 设 计 计 算 的 一 般 步 骤 和 方 法 ；（ 2） 正 确 合 理 的 的 确 定 执 行 机 构 ， 运 用 液 压 基 本 回 路 组 合 成 满 足 基 本 性 能 要 求的 高 效 的 液 压 系 统 ；（ 3） 熟 悉 并 运 用 有 关 国 家 标 准 ， 设 计 手 册 和 产 品 样 本 等 技
3、 术 资 料 。2 设 计 参 数 ：试 设 计 一 专 用 钻 床 的 液 压 系 统 ， 要 求 完 成 “快 进 -工 作 -快 退 -停 止 （ 卸 荷 ）”的 工 作 循 环 。II设 计 参 数学 号 尾 数0切 削 阻 力 Ft(KN) 17运 动 部 件 重 力 G(KN) 9快 进 、 快 退 速 度 V（ m/min） 5.6往 复 运 动 加 减 速 时 间 t（ S）0.3工 进 速 度 V2(m/min) 1工 进 行 程 s1（ mm） 128快 进 行 程 s2（ mm） 388动 摩 擦 系 数 fd 0.1静 摩 擦 系 数 fs 0.2机 械 效 率 m0.
4、953 设 计 要 求 ：（ 1） 负 载 分 析 ， 绘 制 负 载 、 速 度 图 、 工 作 循 环 图 ；（ 2） 确 定 执 行 元 件 （ 液 压 缸 ） 的 主 要 参 数 ；（ 3） 绘 制 液 压 系 统 图 原 理 图 、 液 压 缸 装 配 图 和 电 磁 铁 动 作 循 环 表 ；（ 3） 选 择 各 类 元 件 及 辅 件 的 形 式 和 规 格 。4 完成时间(进度计划) 序号 课程设计阶段性工作及原理 时间安排1 明确课题技术要求及内容、收集相关技术资料 12 月 31 日2 拟定系统方案，系统分析、系统估算 1 月 1 日3 系统优化设计、调试与仿真、汇总论文内
5、容 1 月 3 日4 液压系统设计、计算及液压执行装置结构装配图 1 月 4 日5 纂写论文、整理论文 1 月 5 日6 答辩 1 月 7 日III目录一、 前言 .1二、 钻床的液压系统工况分析 .2三、 液压系统的原理图拟定及设计 .43.1 供油方式 .43.2 调速方式的选择 .43.3 速度换接方式的选择 .53.4 绘制液压系统图 .5四、液压系统的计算和液 压元件的选择 .74.1 工作压力 P 的确定.74.2 液压缸的主要尺寸的确定 .74.3 稳定速度的验算 .94.4 计算在各工作阶段液压缸的所需流量 .104.5 液压泵的选择 .114.6 电动机的选择 .124.7
6、液压阀的选择.134.8 液压油管的设计.134.9 油箱容量的选择.13五、液压系统性能验算 .145.1 压力损失的验算.145.2 系统温升的验算.16六、液压缸装配图及参数 .176.1 液压缸装配图.176.2 液压缸参数.17七、 总结及感想 .18八、 参考文献 .191一、前言液压传动是一门新的学科，虽然从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史，但直到 20世纪 30 年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武
7、器。第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向名用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。20 世纪 60 年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方面发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD） 、计算机辅助测试（CAT） 、计算机直接控制（CDC） 、机电一体化、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械上。我国在从国外引进一些液压元件、生产技
8、术的同时，也进行自行研制和设计，液压元件现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。液压传动是用液体作为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种的传动方式。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用，高度集成化等方面取得了重大进展。将液压传动技术应用到钻床中，使它具有成本低、效率高、机构简单、工作可靠、使用和维修方便等特点。专用钻床是应用液压技术较广泛的领域之一。采用液压传动技术与控制的机床，可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及速度换接性能，易于实现自动工作循环，对提
9、高生产效率，改进产品质量和改善劳动条件，都起着十分重要的作用。本文针对专用钻床的液压系统进行设计。22钻床的液压系统工况分析根据所给设计参数绘制运动部件的速度循环图，如图 2-1 所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。液压缸所受外负载 F 包括三种类型，即：(2-1)afwF式中 工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力， w在本设计中 为 17000 ；FN运动部件速度变化时的惯性负载；a导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，对于平导轨 可由下式得：f fF(2-2)(rnfFG式中 运动部件重力；G垂直于导轨的工作负载，本设计中为零；rnF导轨摩擦系数，在本设计中取静
10、摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。f则求得： N18092.0fsF.fs式中 静摩擦阻力；fsF动摩擦阻力。a(2-3)tvgGaF3式中 重力加速度；g加速或减速时间，取 0.3；t速度差。v在本设计中 NFa28603.589根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载，见表 2-1，并画出如图 2-2 所示的负载循环图图 2-2 负载循环图表 2-1 工作循环各阶段的外负载工作循环 外负载 NF工作循环 外负载 NF启动、加速 af2086 工进 faw17900快进 f900 快退 f9004三液压系统的原理图拟定及设计3.1 供油方式 考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度
11、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或变量泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。3.2 调速方式的选择调速方案对液压系统的性能起到决定性的作用。调速方案包括节流调速、容积调速和容积节流调速三种。选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性、液压缸活塞杆的运动情况和调速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。需考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，参照表 3-1。表 3-1 各种调速方式的性能比较节流调速 容积调速回路 容积 -节流调速回路简式节流调速系统 带压力补偿阀的节流调速系统主要性能进油节流及回油节流旁路节流
12、调速阀在进油路调速阀在旁油路及溢流节流调速回路变量泵、 定量马达流量适应 功率适应速度刚度 差 很差 好 较好 好负载特性 承载能力 好 较差 好 较好 好调速范围 大 小 大 较大 大5效率 低 较低 低 较低 最高 较高 高功率特性 发热 大 较大 大 较大 最小 较小 小成本 低 较低 高 小 最高液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。油液的净化装置是液
13、压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤，为防止系统中杂质流回油箱。本设计采用容积节流调速，所以使用变量泵供油。3.3 速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路。它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。3.4 液压系统原理图6图 3-4 液压系统原理图1双作用液压缸 2二位三通电磁换向阀 3单向调速阀 4三位四通电磁换向阀 5压力表6溢流阀 7液压泵 8电动机 9油箱 10过滤器表 3-2 电磁铁动作顺序表1YA 2YA 3YA快进 工进 快退 注：“+”表示得电， “”表示失电。
