1、工程学院课程设计题 目 ： 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计 系 部: 机械工程系 专 业: 矿山机电班 级: 班姓 名:学 号: 指导 老师: 完成 日期: 2014 年 6 月 13 日2机械工程系课程设计任务书11/12 学年 下学期 2012 年 6 月 23 日专 业 矿山机电 班 级 107（3）班 课程名称 液压传动设计题目 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计 指导教师起止时间 2012/6/152012/6/23 周数 1 周 设计地点设计目的与依据1.设计目的：巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，具有工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；正确合
2、理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统；熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。题目：设计一台卧式钻镗类组合机床动力头的液压系统，动力头的工作循环是：快进工进死挡铁停留快退原位停止的工作循环。动力头的最大切削力 FL=24000N， 动力头自重 FG=26000N，快速进、退速度为 6m/min，快进行程为 300mm，工进速度要求在能在 0.021.2m/min 范围内无级调速，行程为 100mm，导轨型式为平导轨，其静摩擦系数 fs=0,2，动摩擦系数 fd=0,1，往复运动的加减速时间t=0.36.18
3、1、执行元件的配置及动作顺序的确定。2、工况的负载分析和运动分析与计算。6.19 3、确定液压系统的主要参数，编制液压执行元件的工况图。6.20 4、液压系统的拟定，绘制液压系统图。5、液压元件选型与计算。6.21 6、液压系统的主要性能验算。设计任务与进度6.22 打印文件，答辩。设计要求1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。2.独立完成设计。设计时可以借鉴同类机械资料，但必须深入理解，不能简单地抄袭。3.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。4.要求完成以下工作：设计计算说明书一份；液压传动系统原理图，包括工作循环图和电磁铁动作
4、顺序表） 。参考资料1 丁树模，丁问司.液压传动.第 3 版.北京：机械工业出版社，2012.1 重印2 刘延俊，压回路与系统，第二版.化学工业出版社，2009.23 成大先.机械设计手册单行本液压传动. 北京：化学工业出版社， 20044 刘延俊，液压元件使用指南，北京：化学工业出版社 2007.105 张利平，液压传动系统设计与使用，化学工业出版社 2020.3教研室主任（签名） （部）主任（签名） 2012 年 6 月 3机械工程系课程设计成绩表学 生 姓 名 专业班级 7（3）班设 计 题 目 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计指导教师（签名） 指导教师单位 机械系工程机械教研室说明
5、书评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年 月 日答辩记录答辩成绩： 提问教师签字： 年 月 日设计鉴定及成绩设计成绩： 答辩小组组长签字： 年 月 日4目 录摘 要 .51.明确液压系统的设计要求 .61.1 负载分析 .61.2 负载图和速度图的绘制： .72. 确定液压系统主要参数: .82.2 计算液压缸主要结构参数 .82.3 确定液压泵的规格和电动机功率 .103. 液压系统方案的设计： .123.1 选用执行元件 .123.2 选择快速运动 .123.3 速度换接回路的选择 .123.4 组成液压系统原理图 .133.5 系统图的原理 .144.液压控制阀和液压辅助元件的选定 .164
6、.1 管道尺寸的确定 .184.2 液压缸壁厚的计算 .194.3 液压缸的结构设计 .214.4 油箱的设计 .225.验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 .256.油液温升验算 .27设计小结 .28参考文献 .295摘 要液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用。液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。 液压传动的基本目的就是用工作介质来传递能量，而工作介质
7、的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。61.明确液压系统的设计要求1.1 负载分析负载分析中，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，需要考虑的力有：切削力、导轨摩擦力，惯性力。在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。滑台液压缸在快速进退阶
8、段，启动时的外负载是导轨的静摩擦阻力，加速时的外负载是导轨的动摩擦阻力和惯性力；恒速时的外负载是动摩擦阻力，在工进阶段，外负载即钻削阻力和动摩擦力负载。1.1.1 工作负载 Fl即动力头产生的最大切削力 Fl=24000N.1.1.2 摩擦负载 静摩擦阻力： Ffs= =0.226000=5200NGus动摩擦阻力： Ffd= 0.126000=2600N d1.1.3 惯性负载 Fi= =260009.810.10.3=883.5NTVgG在未完成液压设计前，不知密封参数，一般采用液压缸的机械效率 .常取 =0.900.97.作用于液压缸活塞上的密封摩擦阻力用下式计算：Fm=(1-)Fl取
9、=0.92 时，则启动时的静密封摩擦阻力 Fms=(1-)Fl=0.0824000=1920N恒速时，动密封摩擦阻力取静密封摩擦阻力的 30%。则 Fmd=576N.表 1 滑动液压缸在工况下的外负载计算结果列于下表：（单位：N）工况 负载组成 负载值 F/N启动 F=Ffs+Fms 7120加速 F=Fid+Fi+Fmd 4059.5快进过程 恒速 F=Ffd+Fmd 3176工进 F=Fl+Ffd+Fmd28176启动 F=Ffs+Fms 7120加速 F=Fid+Fi+Fmd 4059.5快退过程恒速 F=Ffd+Fmd 317671.2 负载图和速度图的绘制：负载图按上面的数值绘制，速
10、度图按给定条件绘制图一 液压缸的负载与行程图图二 液压缸的速度与行程图82.确定液压系统主要参数:2.1 确定液压缸工作压力表 2 按负载选择工作压力负载/ KN 50工作压力/MPa 0.81 1.52 2.53 34 45 5表 3 各种机械常用的系统工作压力机 床机械类型 磨床 组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/MPa0.8235 28 810 1018 2032卧式钻镗类组合机床属于组合机床，最大载荷时为慢速工进阶段，其他工况下载荷都不大。参考表三，预设液压缸的压力 P1=4MPa.2.2 计算液压缸主要结构参数由
11、于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积 是有杆腔工作面积 两倍的形式，1A2A即活塞杆直径 d 与缸筒直径 D 呈 d = 0.71D 的关系。 液压缸工作腔的压力 MPa 液压缸回油腔的压力 MPa 1P2P9工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为 p2=0.6MPa。液压缸的机械效率 ，则液压缸无杆腔的有效面9.0积为)(127.80)3.4(92.0
12、8176)1(F 23mPA 液压缸的内径： ）（ 1.7.83-D按 GB/T2348-1993 表中，将液压缸的内径调整为 110mm.因 A1=2A2,则活塞杆的直径：d=0.71D=0.71 110=78.1mm。将活塞杆的直径调为80mm.液压缸的实际面积： 22cm9541.31AA2= 227.46)(dDA=A1-A2=50.3c 2快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接） ，但连接管路中不可避免地存在着压降 ，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，p估算时取 0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值p=0.7MPa。2表 4 工作循环时的压力
13、流量图 工作阶段 计算公式负载（Fn/N）回油腔压力（P2/Mpa）工作腔压力（P1/Mpa）输入流量（Q/）Sm3启动7120 - 1.53 -加速4059 1.82 1.32 -快进恒APF21VQ3176 1.63 1.13 0.510速工进 21VAQPF28176 0.6 3.99 21085.启动7120 - 1.73 -加速4059 0.7 2.47 -快回恒速21AVQ3176 0.7 2.25 0.4472.3 确定液压泵的规格和电动机功率本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可。（1）计算液压泵的最
14、大工作压力由于本设计采用双泵供油方式，大流量液压泵只需在快进和快退阶段向液压缸供油，因此大流量泵工作压力较低。小流量液压泵在快速运动和工进时都向液压缸供油，而液压缸在工进时工作压力最大，因此对大流量液压泵和小流量液压泵的工作压力分别进行计算。液压泵的最高工作压力的计算。由上表可知液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，即 P1=3.99Mpa.对于调速阀进口节流调速回路，选取进油路上的总压力损失 ，同时考虑到压力继电器的可靠动作要求压力继电器动作压MpaP6.0力与最大工作压力的压差为 0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力可估算为Pp1=3.99+0.5+0.6=5.09Mpa大流量泵尽在快进快
15、退时向液压缸供油，快退时液压缸的工作压力比快进时大，取进油路的压力损失为 0.4Mpa, 则大流量的最高工作压力 Pp2 为：Pp2=2.25+0.4=2.65Mpa（2）计算泵流量泵的供油量 Qp 按最大输入量 q=0.5l/s.换算的 q=30L/min.由于泵 的流量较大。去泄露系数 K=1.1，则液压泵供油量： Qp1=Kq1=1.1 30=33(L/min)工进时泵的流量 Qp2=Kq2=1.1 0.85 60=0.56(L/min) 210考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，要加上溢流阀稳定工作时 最小溢流量一般取 3L/min.则小流量泵最小流量为：Qp3=0.56+3=3.56L/min大流量泵所需的最小流量是：Qp4=Qp1-Qp3=33-3.56=29.44(L/min)
