卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 机床液压系统的设计任务分析与方案分析 3 .案分析 3 2 分析系统工况，确定系统参数 4 定执行元件 4 析系统工况 4 负载图与速度图的绘制 5 压缸主要参数的确定 . 液压系统图的拟定 8 压回路的选择 8 择调速回路 8 择快速运动和换向回路 8 择速度换接回路 8 虑压力控制回路 8 压回路的综合 8 4 液压元件的选择 10 压泵及驱动电机规格选择 10 小流量泵最高工作压力计算 10 需供油量计算 10 动机的选择 10 类元件及辅助元件选择 10 管的选择 11 箱的选择和计算 12 箱容积的计算 12 热量的计算 12 箱长、宽、高计算 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 箱结构设计 13 5 油压系统性能验算 14 算系统压力损失并确定压力阀的调整值 14 进 14 进 14 退 15 液油温验算 15 参考文献 17 致 谢 1 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 机床液压系统的设计任务分析与方案分析 计任务分析 设计一卧式单面多轴 钻孔组合机床液压系统，要求液压系统的工作循环是： 快进 工进 快退 停止。机床主轴上有 36 个孔，加工 2个， 孔 24 个；刀具材料硬度为 230作部件重量 1000N 快进、快退速度为 137m/大行程 1l =360进行程 2l =130复运动的加减速时间要求不大于 力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为 案分析 方案一 :系统采用开式容积调速回路，液压泵从油箱直接吸油，执行元件的 回油直接回油箱，油液在油箱中能够得到充分的冷却，虽油箱体积较大，空气和脏物易进入油箱，但此回路效率比较高，发热少。同时 系统采用无级调压，结构简单 ，压力切换平稳 ,而且便于实现机床远距离控制。由于液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液，故系统可采用大小液压泵双泵供油的油源方案。在卸荷回路中，回路可设置成 系统保持在 右的压力，供控制油路之用。因系统要求快进，快退两种运动的换接，故可采用蓄能器快速运动回路，以满足要求。不过系统在整个工作循环内必须有足够长的停歇时间，以使液压泵能对蓄能器充分进行充油。 方案二 : 要求系统快进，快退速度相等，速度平稳性要求较高，且速度低， 故采用进口节流调速方案。系统 采用大小流量泵双泵 供油回路， 功率损耗 小，系统效率高，应用比较广泛。同时采用外控顺序阀与单向阀组成卸荷 阀，在双泵供油系统中构成卸荷回路，可以减少在专门设置元件或油路， 使系统简单化，而且实用可靠。不管采用什么油源形式供油，都必须有单 独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动，因此采用单杆液压缸作 差动连接构成快进快退换向回路。在机床滑台由工进转为快退时，回路中 通过的流量可能很大，为了保证换向平稳可见，可采用电液换向阀式换接 回路。系统调压问题可在油源中解决，因此可不在专门考虑回路调压问题。 从设计要求 、实际问题、成本问题以及油路的复杂程度等方面考虑，对比两种方案可知，方案二最优，因此本设计采用方案二。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 分析系统工况，确定主要参数 定执行元件 由于机床要求液压系统完成的是直线运动，最大行程为： 360属于短行 程，故选用执行元件为：液压缸。 (其具体的参数在后面经计算后再确定 ) 析系统工况 作负载 高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力位为 N）与钻头直径 D（单位 为 每转进给量 s（单 位为 mm/r）和铸铁硬度 间的经算式为0 . 8 0 . 62 5 . 5 ( ) s H B W （ 1 钻孔时的主轴转速 压传动第二版第十一章液压系统的设计和计算第三节液压系统设计计算举例中的值（源参考组合机床设计手册）选取 ： 对 n=367r/ 1s=r 对 n=620r/ 2s=r 代入式 1 0 . 8 0 . 6 0 . 8 0 . 6(1 2 2 5 . 5 1 3 . 7 0 . 1 3 5 2 3 0 4 2 5 . 5 6 . 5 0 . 0 8 0 2 3 0 ) =35845N 惯性负载 m=020kg m =1020 760 595N 阻力负载 静摩擦阻力9810N=1962N 动摩擦阻力9810N=981N 由此得出液压缸在各工作阶段的负载如下表 示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 位： N） 注 :处取 考中国机械设计大典第 42篇液压传动与控制中第四章液压缸。 载图和速度图的绘制 负载图按上面表中数值绘制 ,如图 2度图按已知数值1v=3v=7m/ 快进行程1l=360进行程2l=130退行程3l=1l+2l=490 制 ， 如 图 2其中2 轴 转 速 及 每 转 进 给 量 求 出 ， 即2v=1n 2s m/图 图 2 工况 负载组成 负载值 F 推力 F =F/m起动 F =180 加速 F =751 快进 F =090 工进 F =0918 反向起动 F =180 加速 F =751 快退 F = 981 1090 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压缸主要参数的确定 由液压传动教材中表 11卧式单 面多轴钻孔组合机床液压系统的最大负载为 40918N 时，可以取 4 5考中国机械设计大典中表 5 中推荐液压系统的公称压力 格及尺寸 由于工作进给速度与快速运动速差较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，确定采用最适的差动液压缸。 由教材第五章知，这种情况下液压缸无杆腔工作面积1活塞杆直径 呈 2的关系。 钻孔加工时，液压缸回路上必须具有背压2P，以防孔被钻通时据现代机械设备设计手册中推荐数值，可取回油腔背压2P=进时液压缸虽作差 动连接，但由于油管中有压降 p 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取 退时回油腔中是有背压的，这时2算。可以算出工作腔需要的工作面积1A,由工进时的推力式（ 5 3）得： 1 1 2 2 1 1 1 2/ ( / 2 ) P A P A P A P 故有 22211 40918( ) ( ) 0 . 0 10 . 82 ( 4 . 5 )2 m m 14 1 1 2 . 9AD m m； 0 . 7 0 7 7 9 . 8d D m m 根据中国机械设计大典表 2（液压缸缸筒内径尺寸系列）3（液压缸活塞杆外径尺寸系列）将这些直径圆整成就近标准值时得：D=110mm,d=80此求得液压缸两腔的实际有效面积为： 2 421 9 5 . 0 3 1 04 2 2 4 22 ( ) / 4 4 4 . 7 7 1 0A D d m 经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。 根据上述 D与 估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功 率 ， 如表 绘制工况图如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 量和功率值 工况 计算公式 推力 /油腔 压力 2 /P P 流量 1/q L S输入 功率 /P 起动 1 2 1 2( ) / ( )P F A P A A 1 2 1()q A A v1p 180 0 加速 1751 21P P P 恒速 1090 进 1 2 2 1( ) /P F P A A 12q 1P 0918 退 起动 1 2 1 2( ) /P F P A A 23q P 180 0 加速 1751 恒速 1089 2组合机床液压缸工况 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 液压系统图的拟定 压回路的选择 择调速回路。 由图 2台液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。 由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是 开 式的。 从工况图中可以 清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量和最小流量之比约为 74。而快进和快退所需的时间11 3 311( / ) ( / ) 7 . 2 8 st l v l v 2 2 2/ 1 5 7 . 5 8 st l v 亦是 21/22。因此从提高系统效率、节省能量的角度上来看，采用单个定量泵作为油源显然是不合适的，而宜选用大小两个液压泵自动并联供油的油源方案。 择快速运动和换向回路。 系统中采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路 直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，所以它的快进快退换向回路采用三位五通的换向阀与油缸连通。 择速度换接回路。 由工况图 q l 曲线知，当滑台从快进转为工进时，输 入液压缸的流量由 为 台的速度变化较大，宜采用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击。当滑台从工进转为快退时，回路通过的流量很大，回油路中通过 (。为了换向平稳起见，可采用电液换向阀式换接回路。由于这一回路要实现液压缸的差动连接，换向阀必须是五通的。 虑压力控制回路。 在双泵供油系统中，用顺序阀和单向阀构成卸荷回路，用溢流构成调压回 路， 除此之外，无需再设置专用的元件或油路来进行调压。 压回路的综合 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 把上面的各种回路组合画在一起，并考虑以下问题，和优化系统后，得到 图 3 考虑问题如下： 1)为了解决滑台工进时进油路、出油路相互接通，系统无法建立压力的问 题，必须在换向回路中串接一个单向阀，将工进时的进油路、回油路隔断。 2)为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题， 必须在回油路上串接一个液控顺序阀，以阻止油液在快进阶段返回油箱。 3)为了解决机床停止工作时系统中的油液流回 油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平衡性问题，必须在电液换向阀的出口外增设一个单向阀。 4)为了便 于系统自动发出快退信号起见，在调速阀输出端须增设一个压力继 电器。 图 3压系统原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 液压元件的选择 压泵及驱动电机规格选择 、小流量泵最高工作压力计算 设小流量泵进油路上的压力损失为 力继电器压力高出系统最大 工作压力的值为 有1大流量泵进油管路压降为 有2 总需供油量计算 设系统内泄为 10%，则两个泵的总流量为： 工进时输入液压缸的流量为 但不得不考虑溢流阀的最小稳定溢流 量 3 /故小流量泵的供油量最少应为 据据以上压力和流量 的数值，查阅机械设计手册，最后决定选取 叶片泵，其小泵的排量为 6ml/r，大泵的排量为 r， 若取液压泵的容积 效率v=当泵的转速40r/压泵的实际输出流量为： ( 6 3 3 . 3 ) 9 4 0 0 . 9 / 1 0 0 0 l/3.2 l/于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵泵工作压力为 量为 泵的总效率p=液压泵驱动电动机所需的功率为： = 电动机的选择 根据此数值，查机械设计课程设计中表 9 39，选取 6型电动 机，其额定功率定转速n=940r/ 类元件及辅助元件的选择 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流 量，可选出这些元件的型号及规格见表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 序号 元 件名称 估计通过 流量1/ 额定流量 1/ 额定 压力 定 压降 号、规格 1 33 2 16/14 三位五通电液阀 60 80 16 5 行程阀 50 63 16 100L/ 调速阀 0 5 50 16 5 单向阀 60 63 16 单向阀 25 63 16 0 2 液控顺序阀 25 63 16 背压阀 0 5 63 16 溢流阀 5 1 63 16 0 单向阀 22 63 16 0L/1 过滤器 30 63 16 U 63 80 J 12 压力表开关 16 测点 13 单向阀 60 63 16 0L/4 压力继电器 14 0 管的选择 各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按 输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体按选定之后液压缸在各个阶 段的进出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如表 中数值说明，液压缸快进、快退速度1v、3表明所选液压泵的型号、规格是适宜的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 液压缸的进、出流量和运动速度 流量速度 快进 工进 快退 流入流量L/211 ) / ( )( q =( (= 1 3 3 排出流量L/2 2 1)/(q A q A=(2 2 1)/(q A q A= 221)/(q A q A=( 动速度L/21 / ( )A=(10)/(=2 1 /=(10)/3 1 /=(10)/据表中数值，当油液在压力管中流速取 3m/，按教材式（ 7得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为 1 2 / ( ) = 632 6 2 . 8 / 3 6 01 0 1 0 632 / ( ) 2 3 3 . 2 / 3 6 01 0 1 0 两根油管都按 2351 20内径 16 箱的的选择和设计 箱容积的计算 油箱容积按教材式（ 7算，当取 为 7时，求得其容积为 V= 7938 1999规定，取标准值 V=250L。 热量的计算 忽略系统中其它地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率 油箱散热面积公式 /A H t ，代入数据 H= t = 035 ,K=16,计算得到 A=m 。 箱长 、 宽 、 高计算 设长：宽： 高 =a:b:h=1： V=a b h=250L，所以箱长 a=769 箱宽 b=590体高 h=550 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 箱的结构设计 根据油箱容积，在考虑油箱的散热、分离气泡、沉淀杂质等问题，油箱设 计成开式油箱，箱中液面与大气相通，且在油箱盖上装有空气过滤器。取油箱箱壁厚取 8盖厚度应为箱壁的 3 4倍，取箱 盖厚度为 24 在设计液位计时，要考虑液位计的显示最大刻度与最小刻度之间的差值和 油箱的高度。油箱内的液面高度为油箱的 80%，所以： 5 3 0 8 0 % 4 2 4H m m 液 面 选择液位计 100，最大刻度与最小刻度之间为 96装时，液位计的中心位置与上述的液面高度在同一水平面。 隔板的长度由油箱的内部尺寸可以确定，主要计算隔板的高度。隔板的高 度一般为油箱内液面高度的 3/4。但是也要考虑到当油箱内的油液降到最低位置时，液压油也能流入到吸油腔，避免液压系统吸入空气。所以隔板的高度 为 4 2 4 3 5 1 0 3 7 9H m m 隔 板 其设计结构见油箱图纸。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 液压系统性能的验算 算系统压力损失并确定压力阀的调整值 由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算， 故只能按材式（ 3 6）估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布置后，加 上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统，管路的压力损 失甚微。可以不予考虑。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别 进行。 进 滑台快进时，液压缸差动 连接，由表（ 3）和表（ 4）可知，进油路上油液 通过单向阀 10的流量是 22L/过电液换向阀 2的流量是 后与液压缸有杆腔的的回油汇合，以流量 过行程阀 3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为 2 2 2 0 . 2 0 . 5 0 . 3 ( 2 2 / 2 2 ) ( 3 3 . 2 / 8 0 ) ( 6 2 . 8 / 6 3 )p v (值不大不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。 回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀 2 和单向 阀 6 后与液压泵的供油合并，经行程阀 3流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力2 2 2 221 0 . 5 0 . 2 0 . 3 ( 2 9 . 6 / 8 0 ) ( 2 9 . 6 / 6 3 ) 6 2 . 8 / 6 3 )p =(以是偏安全的。 进 工进时，油液在进油路上通过电液换向阀 2的流量为 在调速 阀 4处的压力损失为 液在回油路上通过换向阀 2的流量是 背压阀 8处的压力损失为 过顺序阀 7的流量 (25+ , 因此这时液压缸回油腔的压力2222 0 . 5 0 . 4 7 4 0 . 3 ( 0 . 2 4 / 8 0 ) ( 2 5 . 2 4 / 6 3 ) M P =(买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 可见此时略大于原估算值 可按表（ 2）中公式 重新计算工进时液压缸进油腔压力16 4 4 6212( ) / ( 4 0 9 1 8 0 . 5 2 2 4 4 . 7 7 ) / ( 9 5 . 0 3 )1 0 1 0 1 0 1 01 M P A A =值与表（ 2）中 近。考虑到压力继电器可靠动作需要压差0 e ，故溢流阀 9的调 1应为 21 1 1 4 . 5 5 2 0 . 5 0 . 5 0 . 5 ( 0 . 4 7 4 / 8 0 ) P ap p p p e = 快退 快退时，油液在进油路上通过单向阀 10的流量为 22L/过换向阀 2的 流量为 液在回油路上通过单向阀 5、换向阀 2和单向阀 13 的流量都是 此进油路上总压降为 22 0 . 2 0 . 5 ( 2 2 / 6 3 ) ( 3 3 . 2 / 8 0 )1 M P ap v =值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的，回油路上总压降为 2 2 2 0 . 2 0 . 5 0 . 2 ( 7 0 . 5 / 6 3 ) ( 7 0 . 5 / 8 0 ) ( 7 0 . 5 / 6 3 )2 M P ap v =(见此值与表（ 2）中的估算值 差有点大，故用（ 2）中的公式重新计算 4 6 4 6( ) / ( 1 7 5 1 0 . 8 8 8 9 5 . 0 3 ) / ( 4 4 . 7 7 )1 0 1 0 1 0 1 01212 M P A A =以快退时液压泵的最大工作压力 为 ( 2 . 2 7 6 0 . 1 1 0 ) 2 . 3 8 611 M P a M P ap p 因此大流量液压泵卸荷的顺序阀 7的调压应大于 液油温验算 工进在整个工作循环中所占的时 间比例达 95%，所以系统发热和 油液温升可用工进时的情况来计算。 工进时液压缸的有效功率（即系统输出功率）为 320 ( 4 0 9 1 8 0 . 0 4 9 5 ) / ( 6