卧式钻镗组合机床液压系统设计

课程设计说明书题目：液压与气动技术——卧式钻镗组合机床液压系统设计姓名：郑义强学号:1506240130系别：机电工程与自动化学院专业：机械设计与制造班级：15机械1指导教师：陈佳彬黎明职业大学2017年6月27日目录1.设计任务..........................................................11.1设计要求........................................................11.2设计参数........................................................11.3主要内容........................................................12.工况分析..........................................................22.1负载图及速度图..................................................22.1.1负载分析......................................................22.1.2负载图、速度图................................................32.2工况分析图......................................................43.方案确定..........................................................53.1选择液压回路。..................................................53.1.1调速回路及油源形式............................................53.1.2快速回路及速度换接回路........................................53.1.3换向回路......................................................63.1.4行程终点的控制方式.........................................64.计算和选择液压元件................................................64.1确定液压泵的规格和电机功率......................................64.1.1压泵工作压力的计算............................................64.2液压阀的选择....................................................74.3确定管道尺......................................................84.3.1压油管道...................................................84.3.3回油管道......................................................94.4确定邮箱容量....................................................95.组成液压系统图....................................................96.液压系统主要性能的估算...........................................106.1液压缸的速度...................................................106.2系统的效率.....................................................116.2.1回路中的压力损失.............................................126.2.2液压泵的工作压力..........................................136.2.3顺序阀的调整压力.........................................136.3液压回路和液压系统的效率.......................................141.设计任务设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N，液压缸机械效率为0.9，加工时最大切削力为12000N，工作循环为：“快进——工进——死挡铁停留——快退——原位停止”。快进行程长度为0.4m，工进行程为0.1m。快进和快退速度为0.1m／s，工进速度范围为3×104～5×10m／s3，采用平导轨，启动时间为0.2s。要求动力部件可以手动调整，快进转工进平稳、可靠。1.1设计要求设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N，液压缸机械效率为0.9，加工时最大切削力为12000N，工作循环为：“快进——工进——死挡铁停留——快退——原位停止”。，1.2设计参数快进行程长度为0.4m，工进行程为0.1m快进和快退速度为0.1m／s工进速度范围为3×104～5×103m／s1.3主要内容1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作表3、计算液压系统及有关元件参数，选择液压元件4、液压缸结构设计5、编写设计说明书2.工况分析2.1负载图及速度图2.1.1负载分析a.切削力：LF=12000Nb.摩擦阻力：GsfsFfF=0.2×10000=2000NGdfdFfF=0.1×10000=1000Nc.惯性阻力tgFmaFGm=2.01.081.910000N=510Nd.重力阻力因工作部件是卧式安置，故重力阻力为零。e.密封阻力将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸机械效率m=0.9。f.背压阻力背压力2p查表选取。根据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中的负载，见下表。工况计算公式液压缸负载F/N液压缸推力NFFm9.0//启动fsFF20002222加速mfdFFF15101678快速fdFF10001111工进fdLFFF1300014444快退fdFF100011112.1.2负载图、速度图。快进速度1与快退速度3相等，即1=3=0.1m/s。行程分别为1l=0.4m，3l=0.5m；工进速度2=34105~103m/s，行程3l=0.1m。负载图和速度图如下。2-1负载图2-2速度图2.2工况分析图。液压缸工作循环中各动作阶段的压力、流量和功率的实际使用值，见下表。工况负载F/N液压缸计算公式回油压力2p/MPa输入流量q/(L/min)进油腔压力1p/MPa输入功率P/kW快进启动2222——0.788—21221AApAFp121)(AAqqpP1加速16782p=1p+p=1p+0.5—1.100—恒速111116.920.8990.254工进144440.60.102~1.7012.8490.005~0.0811221ApAFp21AqqpP1快退启动2222——0.780—2211ApAFp32AqqpP1加速16780.5—1.584—恒速111117.11.3850.395根据上表可绘制液压缸的工况图，如下图所示。2-3工况图3.方案确定3.1选择液压回路。3.1.1调速回路及油源形式。由工况图可知，该机床液压系统功率小，速度较低；钻镗加工为连续切削，切削力变化小。故采用节流调速回路。为增加运动的平稳性，为防止当工件钻通时工作部件突然前冲，采用调速阀的出口节流调速回路。由工况图还可以看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。其最大流量与最小流量之比为minmax/qq=17.1/(0.102~1.701)=10.05~167.65，而相应的时间之比为快工tt/=(20~333)/9=2.22~37。此比值很大，为了节约资源，采用双定量泵供油。3.1.2快速回路及速度换接回路。因系统要求快进，快退的速度相等，故快进时采用液压缸差动连接的方式，以保证快进、快退时的速度基本相等。由于快进、工进之间的速度相差较大，为减小速度换接时的液压冲击，采用行程阀控制的换接回路。3.1.3换向回路。由工况图可看出，回路中流量较小，系统的工作压力也不高，故采用电磁换向阀的换向回路。在双定量泵供油的油源形式确定后，卸荷和调压问题都已基本解决，即工进时，低压泵卸荷，高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵虽未卸荷，但功率损失不大，故不再采用卸荷回路，以便油路结构更加简单。3.1.4行程终点的控制方式。在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。上述选择的液压回路，如下图所示。3-1双泵油源3-2调速及速度换接回路3-3换向回路4.计算和选择液压元件4.1确定液压泵的规格和电机功率。4.1.1压泵工作压力的计算。a.确定小流量泵的工作压力1Pp。小流量泵在快进、快退和工进时都向系统供油。最大工作压力为1p=2.849MPa。在出口节流调速中，因进油路比较简单，故进油路压力损失取1p=0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力为1Pp=1p+1p=2.849+0.5=3.349MPab.确定大流量泵的工作压力2Pp。大流量泵只有在快进、快退中供油。由工况图可知，最大工作压力为1p=1.385MPa。若取此时进油路上的压力损失为1p=0.5MPa，则大流量泵的最高工作压力为2Pp=1p+1p=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2液压泵流量计算。由工况图知，液压缸所需最大流量为17.1L/min，若取泄漏折算系数K=1.2，则两个泵的总流量为Pq=17.1×1.2=20.52（L/min）因工进时的最大流量为1.701L/min，考虑到溢流阀的最小稳定流量（3L/min），故小流量泵的流量最少应为4.701L/min。4.1.3液压泵规格的确定。按式maxPp=1Pp×[1+(25~60)%]=3.349×[1+(25~60)%]=4.186~5.358MPa及Pq=20.52（L/min）查设计手册，选取12/10YB型双联叶片泵，额定压力为6.3MPa。4.1.4电机功率的确定。由工况图得知，液压缸最大功率maxP=0.395kW，出现在压力为1.385MPa、流量为17.1L/min的快退阶段，这时泵站输出压力为1.885MPa，流量为22L/min。若取泵的总效率为P=0.75，则电机所需功率为P=PpPqP=75.06022885.1=0.92kW查手册选用功率为1.1kW、同步转速为1000r/min的电动机。4.2液压阀的选择。根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量，选出各阀的规格见下表。序号液压元件名称通过的最大实际流量/(L/min)型号规格接口尺寸数量1双联叶片泵12/10YB10/12L/min16.3MPa2溢流阀10Y-25B25L/min6.3MPa1213顺序阀12XY-25B25L/min6.3MPa1214单向阀12I-25B25L/min6.3MPa1215三位四通电磁换向阀4434D-63B63L/min6.3MPa1816调速阀3.4Q-25B25L/min6.3MPa1217、10单向阀22I-25B25L/min6.3MPa1228二位三通