卧式钻孔组合机床的液压系统课程设计

xxxx大学课程设计专用纸1№沈阳理工大学目录摘要...........................................错误!未定义书签。一设计要求及工况分析.........................................31.1设计要求................................................31.2负载与运动分析..........................................3二确定液压系统主要参数.......................................52.1初选液压缸工作压力......................................52.2计算液压缸主要尺寸......................................62.3绘制液压缸工况图........................................6三拟定液压系统原理图.........................................73.1选择液压回路............................................73.2液压原理图..............................................7四计算和选择液压件............................................84.1液压泵及其驱动电机.....................................94.2阀类元件及其辅助元件....................................94.3确定油管..............................................104.4确定油箱..............................................11五液压系统主要性能验算.......................................115.1系统压力损失验算......................................115.2系统发热与温升计算....................................12设计小结........................................................13参考文献........................................................13xxxx大学课程设计专用纸2№沈阳理工大学摘要关键词：液压液压系统组合机床液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。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液压介质来传递能量，而液压介质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。xxxx大学课程设计专用纸3№沈阳理工大学一.设计要求及工况分析1.1设计要求要求设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统。要求完成如下工作循环：快进→工进→快退→停止。机床的切削力为Fe=25000N，工作部件的重量为9800N，快进与快退的速度均为7m/min，工进速度为0.05m/min，快进行程为150mm，工进行程为40mm，加速、减速时间要求不大于0.2s，动力平台采用平导轨，静摩擦系数0.2；动摩擦系数为0.1。要求活塞杆固定，油缸与工作台连接。设计该组合机床的液压传动系统。设计参数如下：切削力Fe=25000N工作部件质量G=9.8KN快进速度1V=7m/min=0.12m/s工进速度2V=0.05m/s=8.3×410m/s快退速度3V=7m/min=0.12m/s快进行程1S=150mm，工进行程2S=40mm,则快退行程3S=150+40=190mm1.2负载与运动分析（1）工作负载。工作负载即轴向切削力，Fe=25000N。（2）摩擦负载工作部件重量为G=9.8KN，则摩擦负载为fF=µG静摩擦负载0.298001960fsFN动摩擦负载0.19800980fdFN（3）惯性负载取加速、减速时间均为0.2s，则惯性负载为a98000.126009.80.2GvFNNgt（4）液压缸在各工作阶段的负载值设液压缸的机械效率w=0.9，根据公式计算得出液压缸在各阶段的负载和推力。如表1所列。xxxx大学课程设计专用纸4№沈阳理工大学表1液压缸在各运动阶段的负载值（w=0.9）快进、工进和快退时间由下式近似求出快进1110.15t1.250.12SsV工进2220.04t48.20.00083SsV快退3330.19t1.580.12SsV根据负载计算结果和已知的个阶段的速度，可绘制出工作循环图（a），负载循环图（F-t）如图(b),速度循环图如图（c)所示。工况计算公式负载值F/N液压缸推力0F=F/ηcm/N启动fsFF19602178加速fdaFFF15801756快进fdFF9801089工进fdeFFF2598028867反向启动fsFF19602178加速fdaFFF15801756快退fdFF9801089xxxx大学课程设计专用纸5№沈阳理工大学二.确定液压系统主要参数2.1初选液压缸工作压力参考表2和表3，初选液压缸的工作压力1p=3MPa。表2按负载选择工作压力负载/KN55~1010~2020~3030~5050工作压力/MPa0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5表3各种机械常用的系统工作压力机械类型机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磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.8~23~52~88~1010~1820~32为了减小液压泵的最大流量，空程前进时选用差动快速回路，为了满足工作台快进与快退速度相等，选用液压缸无杆腔面积1A与有杆腔面积2A之比为2:1，即d=0.71Dxxxx大学课程设计专用纸6№沈阳理工大学（D为液压缸内径，d为活塞杆直径）。差动连接时由于管路存在压力损失，液压缸有杆腔压力必须大于无杆腔压力，估算时取Δp=0.5MPa。为了防止钻孔钻通后滑台突然前冲，工进时液压缸回路上必须存在背压2p，取2p=0.6MPa。取快退时回油腔背压为0.7MPa。2.2计算液压缸主要尺寸由工进时的推力计算液压缸无杆腔的有效面积，公式为1122/mFApAp因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为332162128867m11.810m0.90.6/2102mFApp（3）液压缸缸筒直径为140.123DAm根据GB/T2348—1993将液压缸的内径圆整为D=12.5cm=125mm又122AA,故活塞杆直径d=0.71D=88.25mm，按GB/T2348—1993将活塞杆的内径圆整为D=9cm=90mm此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：2321412.26610ADm22223224(1.250.9)45.90710ADdm2.3绘制液压缸工况图根据上述计算出的1A和2A值，可计算得到液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率值，如表4所示。由此绘制的液压缸工况图如图2所示。表4液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力0F’/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量q/L.min-1输入功率P/W计算公式快进启动2178——0.81————10212pFApAA121vAAqqpP1加速17561.240.74————恒速10891.140.6444467.2xxxx大学课程设计专用纸7№沈阳理工大学工进288670.62.440.61324.9310221pFpAA21vAqqpP1快退起动2178——1.69————10212PFpAA32vAq1Ppq加速17560.71.75————恒速10890.71.6444.51216.3三.拟定液压系统原理图3.1选择液压回路（1）选择调速回路。由工况图可知液压系统功率小，负载为阻力负载且工作中变化小，因此采用进油调速阀节流调速回路，回油路设置背压阀。（2）选择油源形式。分析工况图可知，系统在快进、快退时为低压、大流量且持续时间短，在工进时为高压、小流量且持续时间长。两种工况要求的最大流量与最小流量之比约为60，因此从提高系统效率、节省能量的角度来看，宜选用高低压双泵供油回路或选用限压式变量泵供油。现选用高低压双泵供油方案。（3）选择换向与速度换接回路。系统已选用差动回路做快速回路。考虑到由快进转换到工进时，速度变化不大，因此采用行程阀作为速度转换环节。由于本机床工作部件终点的定位精度不高，因此采用挡块压下行开关控制换向阀电磁铁失电，使液压缸停止。由于快退时回油量较大，为了保证换向平稳，因此采用三位五通电液换向阀作为主换向阀。3.2液压原理图，如图3：xxxx大学课程设计专用纸8№沈阳理工大学（图3.卧式钻孔组合机床液压系统原理图）四、计算和选择液压件4.1液压泵及其驱动电机（1）确定液压泵的最高工作压力由表4.工况图所需压力、流量和功率表可知，液压缸在整个工作循环中最大压力为2.44MPa。在调速阀进油节流调速回路中，选取进油路上的压力损失为0.8MPa，则泵的最高工作压力为：1Pp=2.44+0.8=3.24MPa大流量泵只在快退、快进时向液压缸供油，由表4可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，取进油路压力损失为0.4MPa则大流量泵最高工作压力为：2Pp=1.75+0.4=2.15MPa（2）确定液压泵的流量由工况图可知缸需要的最大流量为44L/min,若取统的泄露系数为1.1则两台泵的总流量应为：1.144min48.4minpqLLxxxx大学课程设计专用纸9№沈阳理工大学由于溢流阀的最小稳定溢流量2L/min，工进时输入液压缸的流量为0.613L/min，所以小流量液压泵的流量为2.613L/min。（3）选择液压泵的规格据据以上压力和流量数值查阅液压泵产品手册，现选取1YB2.5/50联叶片泵。11pqVnη=2.5×960×0.9=2.16（L/min）22pqVnη=50×960×0.9=43.2（L/min）1245.36pppqqq（L/min）由工况图可知最大功率出现在快退阶段，取泵的总功率为0.75p则所需的电动机功率为6332.1510(2.550)102.51600.7510ppppqPkWkW选用电动机型号：查电动机产品样本，选用Y132S-6型电动机，其额定功率是3.0KW，额定转速为960minr。4.2阀类元件及其辅助元件首先根据所选择的液压泵规格及系统的工况算出液压缸在各个阶段的实际进、出流量，运动速度以便为其他液压控制阀及辅件的选择及系统的性能奠定基础。各工况实际运动速度、流量流量、速度快进工进快退输入流量/(L/min）1112122.6645.36122.6659.0787.50pAqqAA10.613q145.36pqq排出流量/(L/min）21218