1、液压与气压传动课程设计说明书题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计院系：高等职业技术学院专业：机电一体化班级：机电 112学号：1111282067姓名：赵雷鸣指导教师：徐巧日期：2013 年 10 月目 录一、设计目的 -1-二、设计内容 -1-三、设计基本要求 -1-（一）基本要求 -1-(二)主要性能参数 -2-（三）基本结构与动作顺序 -2-四、负载分析 -2-五、液压系统方案设计 -3-1 确定液压泵类型及调速方式 -3-2 选用执行元件 -3-3 快速运动回路和速度换接回路 -3-4 换向回路的选择 -4-5 组成液压系统绘原理图 -4-六、液压系统的参数计算 -5-（一）液压
2、缸参数计算 -5-1.初选液压缸的工作压力 -5-2.确定液压缸的主要结构尺寸 -5-3.计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 -5-（二）液压泵的参数计算 -6-（三）电动机的选择 -6-1.差动快进 -7-2.工进 -7-3.快退 -7-七、液压元件的选择 -8-1 液压阀及过滤器的选择 -8- 2 油管的选择 -9-3 邮箱容积的确定 -9-八、验算液压系统性能 -9-（一）压力损失的验算及泵压力的调整 -9-1.工进时的压力损失验算及泵压力的调整 -9-2.快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 -9-3.沿程压力损失 -10-4.局部压力损失 -10-（二）液压系统的发热
3、和温升验算 -11-九、设计总结 -11-十、参考文献 -12-4/13 一、设计基本要求： (一)、基本结构与动作顺序 卧式单面多轴组合机床主要由工作台、床身、单面动力滑台、定位夹紧机构等组成，加工对象为铸铁变速箱体，能实现自动定位夹紧、加工等功能。工作循环如下： 工件输送至工作台 自动定位 夹紧 动力滑台快进 工进 快退 夹紧松开 定位退回工件送出。 （其中工作输送系统不考虑） (二)、主要性能参数 1轴向切削力 Ft=24000N； 2滑台移动部件质量 m=510kg； 3加减速时间t=0.2s； 4静摩擦系数 fs=0.2,动摩擦系数 fd=0.1，采用平导轨； 5快进行程 l1=20
4、0mm；工进行程 l2=100mm，工进速度 3050mm/min，快进与快退速度均为 3.5m/min； 6工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动，两动力滑台完成各自循环时互不干扰，夹紧可调并能保证。 设计计算分析： 二、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 fsF，动摩擦力为 fdF，则 fsF=sfNF=0.2*4998=999.6 fdF=dfNF=0.1*4998=499.8 而惯性力
5、 mvv=m=tgtGF =3.5510609.80.2 =148.75 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 m =0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表 1-1。 表 1-1 液压缸各运动阶段负载表4/13 表 1-1 液压缸各运动阶段负载表运动阶段 计算公式 总机械负载 F/N起动 F= /fsFm1052加速 F=( + )/fd 683快进 F= /fm526工进 F=（ + ）/tFfdm25789快退 F= /f 526根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，绘制出负载图（F-l）和速度图（v-l） ，横坐标以上为液压缸活塞前进时的
6、曲线，以下为液压缸活塞退回时的曲线。a）负载图 b）速度图 五、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，选用双作用叶片泵双泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。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 =0.8MPabP2.选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积 等于有杆面积 的两倍。1A23.快速运动回路和速度换接回路（一）液压系统的参数计算 1.初选液压缸的工作压力 参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为 1p=40*510Pa
7、2 确定液压缸的主要结构尺寸 本例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杠式液压缸。快进时采用差动联接，并取无杆腔有效面积 1A 等于有杆腔有效面积 2A 的两倍，即 1A=22A。为了防止在钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回油路中装有背压阀，按表 8-1，初选背压 Pa。5bp=810由表 1-1 可知最大负载为工进阶段的负载 F=25789N, 按此计算 则1A2322155b27897.1607.61p-4002FAmcm液压缸直径 1.ADcc由 =2 可知活塞杆直径1A2d=0.707D=0.707*9.55cm=6.75cm按 GB/T23481993 将所计算的 D
8、与 d 值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=10cm d=7cm按标准直径算出2221078.54Acm22(1-40.4Ddcm） （ ）按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度 v=0.05m/min 为最小速度，则由式 minq=0.5/iL322min0.51c=0qAv本例 =6.36 10 ，满足最低速度的要求。12c23 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各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按 代入，快退时背压按5bp=810aP代入计算
9、公式和计算结果列于下表中。5bp=10aP表二 液压缸所需的实际流量、压力和功率负载 F 进油压力 jp回油压力 bp所需流量 输入功率 P工作循环 计算公式N a L/min kW差动快进2j1p=()jqFPAv526 56.105.1013.5 0.146工进2j1p=jbqFAvP25789 536.91058100.314 0.019快退1j2p=jbqFAvP526 51.051014 0.266（二）液压泵的参数计算由表二可知工进阶段液压缸压力最大，若取进油路总压力损失，压力继电器可靠动作需要压力差为 ，则液压泵 最高工作压510pa 510Pa力可按式算出5551(36.9)4
10、6.9p因此泵的额定压力可取 1.25 46.9 Pa=59 Pa。rp10由表二可知，工进时所需要流量最小是 0.32L/min，设溢流阀最小溢流量为 2.5L/min，则小流量泵的流量应为 ，快进快退时液压缸1(.342.5)/min2.85/inpqL所需的最大流量是 14L/min，则泵的总流量为 。即大流141.4/mipqL量泵的流量 。21(5.8)/i./ipp根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用 YB-4/12 型的双联叶片泵，该泵额定压力为 6.3MPa，额定转速 960r/min。（三）电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵 1 的流量，大泵流量3331(40/6
11、)/0.67/pqmsms 。差动快进、快退时两个泵同时向系统供油；2 2工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需要的电动机功率 P。1.差动快进差动快进时，大泵 2 的出口压力油经单向阀 11 后与小泵 1 汇合，然后经单向阀 2，三位五通阀 4 进入液压缸大腔，大腔的压力 ，查样本可知，小泵的出816.50jpPa口压力损失 ，大泵出口到小泵出口的压力损失 。于是51.0pPa 521.0pPa计算可得小泵的出口压力 （总效率 =0.5） ，大泵出口压力51p 1（总效率 =0.5） 。52.p 2电动机效率53531210.67102.0.1( )64.7ppqP W2
12、 工进考虑到调速阀所需最小压力差 。压力继电器可靠动作需要压力差51pPa。因此工进时小泵的出口压力 。而5210pPa 511246.910ppPa大泵的卸载压力取 。 （小泵的总效率 =0.565，大泵的总效率 =0.3） 。520pa2电动机功率 535312246.91.671020.1( )687ppq WW3.快退类似差动快进分析知：小泵的出口压力 （总效率 =0.5） ；大泵出514.0pPa1口压力 （总效率 =0.5） 。电动机功率52160pPa2535322114.0.676.20( )18pq WW综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用 Y90L-6 异步电动机。
13、Y90L-6 异步电动机主要参数表功率 KW 额定转速 r/min 电流 A 效率 % 净重 kg1.1 910 3.15 73.5 25七、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及规格。本例中所有阀的额定压力都为 ，额定流量根据各阀通过的流量，确定为56310Pa10L/min，25L/min 和 63L/min 三种规格，所有元件的规格型号列于表三中，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。表三 液压元件明细表序号 元件名称 最大通过流量 1/minL型号1 双联叶片泵 16 YB-4/122 单向阀 12
14、 I-25B3 三位五通电磁阀 32 35 -63BY1D4 二位二通电磁阀 32 22 -63BH15 调速阀 0.32 Q-10B6 压力继电器 D -63B1P7 单向阀 16 I-25B8 液控顺序阀 0.16 XY-25B9 背压阀 0.16 B-10B10 液控顺序阀 12 XY-25B11 单向阀 12 I-25B12 溢流阀 4 Y-10B13 过滤器 32 XU-B32*10014 压力表开关 K-6B15 减压阀 20 J-63B16 单向阀 20 I-63B17 二位四通电磁阀 20 24D-40B18 单向顺序阀 XI-63B19 压力继电器 D -63B1P20 压力
15、继电器 D -63B12、油管的选择根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。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 32L/min，则液压缸进、出油管直径 d 按产品样本，选用内径为 15mm，外径为 19mm 的 10 号冷拔钢管。3、油箱容积的确定中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的 57 倍，本设计取 6 倍，故油箱容积为(716)2VL八、验算液压系统性能（一）压力损失的验算及泵压力的调整1.压力损失的验算及泵压力的调整工进时管路中的流量仅为 0.314L/min，因此流速很小，所以
16、沿程压力损失和局部损失都非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失 ，回油510pPa路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时液压缸的工作压力 加上1p进油路压差 ，并考虑压力继电器动作需要，则1p5 5510(36.9)1046.910PaPaa即小流量泵的溢流阀 12 应按此压力调整。2 快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整因快退时，液压缸无杆腔的回游量是进油量的两倍，其压力损失比快进时要大，因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，以便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 l=1.8m，油管直径 d=15 m，通过的流量31
17、0为进油路 =16L/min=0.267 ，回油路 =32L/min=0.534 。液压系统选1q310m2q/s用 N32 号液压油，考虑最低工作温度为 15 摄氏度，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5st=1.5 ，油的密度 ，液压系统元件采用集成块式的配置形式。2/cms39/kg、式中 v平均流速（m/s）d油管内径（m ）油的运动粘度（ ）2/csq通过的流量（ ）3则进油路中液流的雷诺数为3413.270.61Re0512305回油路中液流的雷诺数为 3423.e10由上可知，进回油路中的流动都是层流。3、沿程压力损失 由式（1-37）可算出进油路和回油路的压力损失。p在进油路上
18、，流速 则压力损失为3122640.71/.51/35qvmssd251 36.89.0.RelpPaa 在回油路上，流速为进油路流速的两倍即 v=3.02m/s，则压力损失为2252 3141.0.1.4e5lvpd 4、局部压力损失 由于采用了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。通过各阀的局部损失按式（1-39）计算，结果列于下表部分阀类元件局部压力损失元件名称额定流量 1/minnqL实际通过流量 1/inqL额定压力损失 5/(0)npPa实际压力损失 5/(10)pPa单向阀 2 25 16 2 0.82三位五通电磁阀 63 16/32 4 0.26/1.03二位二通电磁阀 63 32 4 1.03单向阀 25 12 2 0.46若去集成块进油路的压力损失 ，回油路压力损失为510.3jpPa，则进油路和回油路总的压力损失为 520.1jpPa 5511(.528.640.3)12.3610jp Paa210431.j查表一得快退时液压缸负载 F=526N；则快退时液压缸的工作压力为 544121()/(6.78.0)/1pFA Pa58.30pPa按式（8-5）可算出快退时泵的工作压力为 5551(.12.6)10.74p aa因此，大流量泵卸载阀 10 的调整压力应大于 .P
