机床液压系统课程设计-卧式钻床动力滑台液压系统设计（全套图纸）.doc

目录目录 1.负载分析负载分析 2 2.绘制液压工况（负载速度）图绘制液压工况（负载速度）图3 3.初步确定液压缸的参数初步确定液压缸的参数 3 3.1.初选液压缸的工作压力：3 3.2.计算液压缸尺寸： 4 3.3.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率：4 3.4.绘制液压缸工况图 5 4.拟定液压系拟定液压系5 4.1.选择液压回路 5 4.2.液压系统的组合5 5.液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择 7 5.1.确定液压泵的容量及驱动电机的功率：7 5.2.液压泵的流量 7 5.3.选择电动机7 5.4.元件选择 8 5.5.确定管道尺寸 8 5.6.确定油箱容积：8 6.管路系统压力损失验算管路系统压力损失验算 9 6.1.判断油流状态 9 6.2.沿程压力损失 9 6.3.局部压力损失 10 7.液压系统的发热与温升验算液压系统的发热与温升验算 11 7.1.液压泵的输入功率 11 7.2.有效功率 11 7.3.系统发热功率 11 7.4.散热面积 11 7.5.油液温升 11 8.参考文献：参考文献：12 机床液压系统课程设计说明书 1 1. 负载分析负载分析 1.切削力： Ft=16000N 2.导轨摩擦阻力 静摩擦力： fs F = WfS =0.2 20000 = 4000N 动摩擦力： = Wfd =0.120000 = 2000N fd F 2. 惯性阻力惯性阻力 全套图纸加 153893706 （1）动力滑台快进惯性阻力 m F ,动力滑台启动加速、反向启动加速 和快退减速制动的加速度相等， smv/15 . 0 ， st20 . 0 机床液压系统课程设计说明书 2 N t v g w Fm1530 20 . 0 15 . 0 8 . 9 20000 （2）动力滑台快进惯性阻力 m F ,动力滑台由于转换到制动是减速， 取 smv/107 4 ， st20 . 0 N t v g w Fm14 . 7 20. 0 107 8 . 9 20000 4 液压缸各动作阶段负载列表如下： 工况计算公式 液压缸负载 F（N） 液压缸推力 （） m F F 启动F= WfS50005556 加速F = + Wfd m F63267029 快进F= Wfd25002778 工进F=+ t FWfd1800020000 制动F = Wfd m F24832759 快退F= Wfd25002778 制动F = Wfd m F13261473 注：液压缸机械效率：。0.9 m 3. 绘制液压工况（负载速度）图绘制液压工况（负载速度）图 根据计算的液压负载和各阶段工作行程、速度，可绘制液压缸的 FT 与 Vt 图 机床液压系统课程设计说明书 3 快进 = t1 v L 1 1 0.15 2 0.075 s 工进 = tmax 2 v L min2 2 4 0.15 455 3.3 10 s = tmn 2 v L max2 2 3 0.15 88 1.7 10 s 快退 = t3 v L 3 3 0.03 4 0.75 s 液压缸负载图和速度图 4. 初步确定液压缸的参数初步确定液压缸的参数 4.1. 初选液压缸的工作压力：初选液压缸的工作压力： 组合机床液压系统工作压力，一般为（3050）Pa,这里选 5 10 =44Pa,为防止钻通孔时动力滑台发生前冲，液压缸回油腔应 1 P 5 10 有背压，背压=2Pa。初步定快进快退回油压力损失 2 P 5 10 =5Pa 2 P 5 10 机床液压系统课程设计说明书 4 4.2. 计算液压缸尺寸：计算液压缸尺寸： 选定液压缸前、后腔有效面积比为 2：1，则液压缸无杆腔工作面 积 1 A = 取 A1=50 1 A 21 0 2 1 PP F 42 5 20000 48.8 10 6 (44) 10 2 m 24 10m 液压内径 D= 1 4A m 2 4 100 . 8 10504 取标准值 D=8.0m 2 10 活塞杆直径 d=0.7D 5.6m 2 10 液压缸尺寸取标准值之后的有效工作面积 无杆腔面积 =x(8.0) =39 1 A 4 2 D 4 2 10 2 24 10m 有杆腔面积 = =(8.0) 2 A 4 22 dD 4 22 6 . 5 244 10 6 . 2510m 活塞杆面积 = -=13.4 3 A 1 A 2 A 24 10m 4.3. 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率：计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量及功率： 表中为液压缸的驱动力。 0 F 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量及功率见下表 工况计算公式 （ 0 F N） 2 P （Pa 5 10 ） 1 P （Pa 5 10 ） Q （ 3 10 /s 3 m ） P(N) 快 进 启 动 =+ 1 P 3 0 A F 2 P Q= 3 A 1 v 5556 7029 0 5 41.4 57.40.514 机床液压系统课程设计说明书 5 加 速 快 进 P=Q 1 P 2778525.7 0.2 5 10 工进 =+ 1 P 1 0 A F 2 P Q= 1 A 2 v P=Q 1 P 2000 0 657.20.120.686 5 10 快 退 启 动 加 速 快 退 制 动 =+2 1 P 2 0 A F 2 P 5556 7029 2778 - 1473 0 5 21.7 27.4 15.8 -0.75 0.30.721 5 10 机床液压系统课程设计说明书 6 4.4. 绘制液压缸工况图绘制液压缸工况图 液压缸工况图 5. 拟定液压系拟定液压系统统 5.1. 选择液压回路选择液压回路 （1）调速方式的选择 钻孔床工作时，要求低速运动平稳性好；速度负载性好，从图 a 中 可看出液压缸快进和工进时功率都较小，负载变化也较小，因此采 用调速阀的的进油节流调速回路。为防止工作负载突然消失（钻通 孔）引起前冲现象，在回油路上加背压阀。 （2）快速回路和速度换接方式的选择 我们选用差动液压缸实现“快，慢，快”的回路。图 b 进口节流一 次进给回路。 （3）油源的选择： 系统特点从图 a 可看出快进时低压大流量时间短，工进时高压小流 量时间长。所以采用双联叶片泵或限压式变量泵。 5.2. 液压系统的组合液压系统的组合 选择基本回路后，按拟定液压系统图的几个注意点，可以组成一个 机床液压系统课程设计说明书 7 完整的系统图。图中为了使液压缸快进时实现差动连接，工进时主 油路和回油路隔离，在系统中增设一个单向阀 11 及液控顺序阀 8，在液压泵和电磁换向阀 3 的出口处，分别增设单向阀 9 和 12， 以免当液压系统较长时间不工作时，压力油流回油箱，形成真空。 为了过载保护或行程终了利用压力继电器 13。 组合成液压系统图组合的液压系统图。如图所示。 机床液压系统课程设计说明书 8 液压系统图 6. 液压元件的计算和选择液压元件的计算和选择 6.1. 确定液压泵的容量及驱动电机的功率：确定液压泵的容量及驱动电机的功率： （1） 、计算液压泵的工作压力与流量： 机床液压系统课程设计说明书 9 进油压力损失为 57.2Pa，系统采用调速阀进油节流调速，选取 5 10 进油管压力损失为 8 Pa，由于采用压力继电器，溢流阀的调整 5 10 压力一般应比系统最高压力大 5Pa，所以泵的最高工作压力为 5 10 55 1 (57.285) 1060.2 10 p PPa 这是小流量泵的最高工作压力（稳定） ，即溢流阀的调整工作压力 液压泵的公称工作压力为 n P 5 1 1.251.25 60.275 10 npa PPp 大流量泵只在快进时向液压缸输出，液压缸快退时的工作压力比快 进时大，这时压力油不通过调速阀，进油路较简单，但流经管道和 阀的油流量较大，取进油路压力损失为 5Pa，所以快退时，泵 5 10 的最高工作压力为 55 2 (15.85) 1020.8 10 p pPa 这是大流量泵的最高工作压力，也是调整控顺序阀 7 和 8 的参考数 据。 6.2. 液压泵的流量液压泵的流量 由图可知，最大流量在快进时，其值为 33 0.2 10/ms 333 ()max1.15 0.2 100.23 10/ p QKQms 最小流量在工作时，其值为 0.12，为了保证工进时系统压 33 10/ms 力较稳定，应考虑溢流阀有一定的最小流量，取最小溢流量为 0.077，所以小流量泵应取 0.197。 33 10/ms 33 10/ms 根据以上计算数值，选用公称流量为 0.2，0.15； 33 10/ms 33 10/ms 公称压力为 80的双联叶片泵。 5 10 a p 机床液压系统课程设计说明书 10 6.3. 选择电动机选择电动机 最大功率出现在快退阶段 53 212 () 20.8 10(0.20.15) 10 971 0.75 p p P PQQ PW 最后选用功率为的标准型号电机。 3 1.1 10 W 6.4. 元件选择元件选择 根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量，选择各液压元件和辅 助元件的规格。 6.5. 确定管道尺寸确定管道尺寸 由于系统采用液压缸的差动连接，油管内通油量较大，实际流量 ，取允许流速，则主压力油管 d 为 33 0.5 10/Qms 5/vm s 3 3 40.5 10 1.131.1311.3 10 ( ) 5 QQ dm vv 元整取 d=12cm，壁厚查表。 选用的 10 号冷拔无缝钢管。14 12 其它进油管、回油管和吸油管，按元件连接口尺寸，测压管选用 紫钢管。4 3mm 6.6. 确定油箱容积：确定油箱容积： 333 (5 7)7 15 10105 10 n VQm 所选液压元件的说明 编 号 元件名称参数说明型号 叶片泵 5 10 Pa 机床液压系统课程设计说明书 11 叶片泵 5 10 Pa 三位五通电磁阀Lm i n 调速阀Lm i nA x Q F- E 1 0 B 溢流阀Lm i n 背压阀Lm i n 液动顺序阀Lm i n 液动顺序阀Lm i n 单向阀Lm i n 单向阀Lm i n 单向阀Lm i n 单向阀Lm i n 机床液压系统课程设计说明书 12 压力继电器 5 10 Pa 压力表开关 5 10 Pa 1滤油器公称流量 L m i n 7. 管路系统压力损失验算管路系统压力损失验算 由于同类液压系统的压力损失值可以参考，所以一般不必验算压力 损失值。 下面仅验算工进时管路压力损失： 进、回油管长均为 L1.5m，油管内径 d=。通过流量 3 12 10 m Q=0.12/s，选用 20 号机械油，考虑最低工作温度为 3 10 3 m 15，v=1.5/sc 2 cm 7.1. 判断油流状态判断油流状态 =852320 e R dv Q273 . 1 3 10 流动状态为层流 7.2. 沿程压力损失沿程压力损失 进油路上4.8 / minQL 5 1 44 800800 1.5 1.5 4.8 0.42 10 1.2 vLQ PPa d 回油路上（液压缸）2.4 / minQL 12 2AA 机床液压系统课程设计说明书 13 5 2 44 800800 1.5 1.5 2.4 0.21 10 1.2 vLQ PPa d （如果采用沿程损失公式，结果是一样的） 但由于是差动油缸，所以回油路的压力损失只有一半折合到进油腔。 55 1 (0.420.5 0.21) 100.525 10P 7.3. 局部压力损失局部压力损失 系统采用集成块的液压装置，仅考虑阀类元件和集成块内油路的压 力损失。下表为工进时油流通过各种阀的流量和压力损失。 阀的流量和压力损失 编 号 名称图号实际流量 Q/60 3 10 3 m /s 公称流量 /60/ n Q 3 10 3 m s 公称压力损 失 Pa n P 5 10 1 2 3 4 5 单向阀 三位五通电磁 阀单向行程调 速阀液动顺序 阀 液动顺序阀 4.8 4.8 4.8 2.4 2.4 25 25 25 25 10 2 2 5 1.5 5 各阀局部压力损失之和 22255 4.84.82.4 2 ()2 ()0.5 1.5 ()0.5 6 108.43 10 252525 v PPa 取油流取油流通过集成块时压力损失 5 0.32 10 J p 55 2 (8.430.32) 108.75 10pPa 机床液压系统课程设计说明书 14 55 (8.430.525) 108.955 10pPa 这个数值加上液压缸的工作压力和压力继电器要求系统调高的压力 （取其值为 5 Pa） ，可作为溢流阀调整压力的参考数据。 5 10 5 1 5 10ppp 式中 1 p 液压缸工进时克服外负载所需压力 1 p = = 0 1 F A 45 20000 1050 10 40 所以 p=(50+8.955+5) =63.955 pa 5 10 5 10 这个数值比估算的溢流阀调整压力值稍小。因此，主油路 5 75 10 Pa 上元件和油管直径均可不变 8. 液压系统的发热与温升验算液压系统的发热与温升验算 由图可知，该系统主要工作时间是工进工况。主要考虑工进时的发 热，所以按工进工况验算系统温升。 8.1. 液压泵的输入功率液压泵的输入功率 工进时小流量泵的压力，流量，小流 5 1 60.2 10 p pPa 33 1 0.15 10/ p Qms 量泵功率为 2 11 1 60.2 0.15 10 1202 0.75 pp P p Q P 工进时大流量泵卸荷，顺序阀的压力损失，即大流量泵 5 1.5 10pPa 的工作压力，流量，大流量泵功率 2 p 为 5 2 1.5 10 p PPa 33 2 0.15 10/ P Qms 2 p = = P pp QP 22 2 1.5 0.15 10 30 0.75 机床液压系统课程设计说明书 15 双联泵总输入功率=+=1202+30=1232 i p 1 p 2 p 8.2. 有效功率有效功率 工进时，液压缸的负载 F=18000N ，取工进速度 v= 3 1.67 10/m s 输出功率 =FV=18000 x0.00167=30.06 0 p 8.3. 系统发热功率系统发热功率 = + = h p i p 0 p123230.061202 8.4. 散热面积散热面积 A=0.065=1.447 32 v 8.5. 油液温升油液温升 如果采用风冷、取散热系数 2 0 25/ T CWmC 0 1202 33.2 25 1.447 h T P