钻孔机床的液压控制系统毕业设计论文

武汉理工大学毕业设计（论文）摘要本文是以钻孔机床的液压控制系统课题为背景，重点研究了液压控制系统的设计，此外还对液压控制系统的相关电气控制部分进行了设计其中，液压控制设计主要包括系统参数的选择、液压元件等的选型、压力损失和热量损失的计算，以及对油箱及其辅件、集成块和液压动力站的进行了设计。此外，还对管道进行了相关的设计。电气控制部分，是对液压系统的起辅助做用，在弄清液压系统原理图的基础之上，明确机床的动作过程，然后作出于之相应的电路控制设计，同时绘制了电气原理图以及PLC控制梯形图等。 本文设计的钻孔机床，将机、电、液等相关技术有效的集于一身，为传统机床设计提供一种方法。关键词：钻孔机床，液压控制系统，电气控制AbstractThis paper pays more attention to the research of hydraulic control system based on the problem of hydraulic control system of drill-machine, and more takes some design of electric control system. The content of hydraulic control design includes select of system parameter, select of the hydraulic component, pressure loss, energy loss, oil box and its complement design, integration block design and the design of the central power station. And more, makes correlative design of the pipeline. The function of the part of electric control is to assistant the hydraulic system, makes sure the course of machine tool action based on understanding the principle of hydraulic system, then makes the corresponding design of circuit control and protracts the electric principle drawing and PLC control trapezoid drawing.This design of drill-machine integrates the function of machine, electricity, fluid. Provides a new design thought to the traditional design of the drill-machine.Key words: drill-machine ，hydraulic control system ，electric control 目录绪论11.1研究的背景和意义11.2本文的内容和结构1第一章 系统的初步计算和系统原理图的拟定22.1系统设计的主要参数22.2钻孔机床的工况分析22.3确定液压系统参数62.4拟定系统原理图7第三章 液压元件的选型103.1液压泵和电动机的选择103.2元、辅件的选择11第四章 液压辅件的设计计算与选型164.1 液压油箱的设计164.2 液压管路的设计174.3 过滤器的选择184.4 液压工作介质的选择19第五章 液压系统的验算195.1液压系统压力损失的计算205.2液压系统升温验算21第六章 液压动力站和集成块的设计236.1液压动力站设计236.2集成块的设计24第七章 液压系统的电气控制设计257.1液压系统的电气控制257.2PLC控制25第八章 工作总结和展望278.1工作总结278.2工作展望27致谢28参考文献291 绪 论1.1课题研究的背景和意义本次研究的课题是一个多轴（16个轴）组合机床的液压驱动系统，而传统的钻床的加工轴都是比较少，比如单轴，双轴，3、4轴等，总体上同本课题研究的钻孔机床存在一定的差别。正是由于这一方面的差别，当同时加工16跟轴时，就会存在很大的切削力，要想实现驱动这种机床，除了采用液压驱动系统，普通的电动机钻孔机床很难实现的。因而，在这种情况下，开始了设计钻孔机床的液压驱动系统。本次毕业设计是在学完专业基础课程（包括基础知识课和专业知识课）以后，进行的最后的一次总体学习设计的综合练习。通过这次设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的，同时进一步了解和掌握设计的方法。通过此次毕业设计，对钻床的工作方式进行了分析，由于钻床主要的工作系统为液压系统，所以同时对液压元件的结构、工作原理和基本回路（包括典型机床的液压系统）等进行了分析，达到学习设计步骤和提高设计能力的目的。通过设计，学习查阅有关的设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过这次对钻空机床的设计，获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行的一般机械的设计创造一定的条件，并为我们以后步入工作岗位打下一定的基础。1.2本文的内容与结构本文研究的是一个多轴钻孔组合机床的液压驱动系统，要求设计的液压系统能够使钻孔机床完成为快进-工进-快退-停止的工作循环。在液压系统设计部分，涉及到液压系统的参数计算，元件的选型，油箱的设计，集成块的设计以及动力站的设计；同时为了配合液压系统顺利完成对钻孔机床所完成的动作循环，设计的与系统原理图相关的电气控制电路以及PLC控制。本文的结构是：第一章 绪论，主要讲课题研究的背景和意义和全文的内容和结构。第二章 系统的初步计算和系统原理图的拟订，在对钻床进行了工况分析以后，初步估算一下系统的参数压力和流量，并且在次基础之上，拟订系统的原理图。第三章 系统元件的选型，根据系统的压力和流量来选择液压泵、电动机以及液压回路中的阀的型号。第四章 油箱的设计，该章主要是讲述了油箱的设计的方法，包括容积的确定，油箱附件的选择。同时还进行了管路的设计。第五章 液压系统的验算，主要是进行了压力损失的计算，校核所选择的系统压力是否合适，要是不合适则可以作出调整，直到和社为止。此外，还进行了系统的温升验算。 第六章 液压动力站和集成块的设计，该章叙述的电动机的安装方式，电动机和液压泵的连接方式。同时还提出了进行动力站设计时应该注意的问题。而集成块的设计，主要是讲述了集成块的设计原理，同时叙述了集成块的特点，最后提出了绘制集成块应该注意的问题。 第七章 系统的电气控制设计，电气控制部分分别描叙了电动机和动力滑台的控制动作过程。在PLC控制部分，讲到PLC控制的优点和功能，以及所选用PLC的简要内部机构。 第八章 工作总结和展望，在论文的最后，对本次毕业设计进行了最后的总结，同时提出了工作的展望。第二章 系统的初步计算和系统原理图的拟定1. 1系统的主要参数钻孔机床液压驱动系统设计主要包括：电动机，液压泵，油箱，液压缸及液压控制系统的设计、液压动力站的设计以及系统的电气控制设计。本次设计的主要技术参数如下：1） 主轴 16个2） 加工孔径 13.9（14个）和8.5（2个）3） 工件的材料 铸铁4） 工件的硬度（HB） 2405） 工件的重量 10000N6） 快进和快退的速度 7m/min7） 工进的速度 0.21 m/min8） 快进行程L1和工进行程L2 100mm，50mm9） 静、摩擦系数 fs=0.2 fd=0.110）加速和减速的时间 t1=t2=0.2s2.2钻孔机床的工况分析2.2.1执行元件的选择 根据工况和动力滑台的结构安排，采用液压缸为执行元件，有液压缸筒与动力滑台团结完成工作循环，活塞杆固定在床身上。由于要求快进和快退的速度相等，为减少液压泵的供油量，决定采用差动型液压缸，可以取液压缸前后腔的有效面积为2：1，活塞杆较粗，结构上可以允许油管通过，进、出油管穿过活塞杆，直接使用硬管与液压装置或与液压泵相连。这样就避免了由于较长的软管的弹性变形硬气滑台在转换中产生的“前冲”、“后坐“现象”。使液压缸在无杆腔为高压腔，这样就可以得到较大的输出动力，并且可以得到较低的稳定工作速度，以便满足精加工的要求。2.2.2计算外负载 当机床的液压缸在做直线往返运动时，液压缸必须克服的外负载为： F=+ （21）上式中，工作负载；摩擦负载；惯性负载；重力负载；背压负载； 1）工作负载 工作负载与机床的工作性质有关，可能为定值，也可能为变值，钻孔时沿进给方向的切削力为为正值负载，切削力的大小由切削力的公式估算：轴向切削力： （22） 其中：D孔径；HB铸铁硬度；S-每转进给故： 对于孔径为13.9mm的钻头： 对于孔径为8.5mm的钻头： 则：总的切削力 2=32180N2）摩擦力 液压缸驱动工作部件工作时，要克服机床导轨外的摩擦阻力，它与导轨形状，导轨放置的位置，以及工作台运动的状态有关。由于本次设计的机床采用的是平导轨，切削里垂直于导轨上的正压力为零，则： （23）可以求出：静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 3）惯性负载 可以求动力滑台快速和慢速的惯性阻力由于动力滑台启动加速和减速时的加速度相等，得： （24）4）重力负载 由于工作部件是水平放置的，且本次实时滑台为卧式装置，故负载不考虑重力。由上面的分析，可以得出液压缸个动作阶段的负载，表21表21 液压缸在个动作阶段的负载工况计算公式液压缸负载（N）启动2222快进1111工进 36866快退1111制动 431取：液压缸机械效率=0.9图中最大负载值是初选液压缸和工作压力和确定液压缸结构尺寸的重要依据。2.2.3快进、快退时间的计算由前面计算出来的快进、快退、工进的行程和速度，配合相应的负载数据，可以 近似计算快进、工进、快退的时间如下：1快进： 3快退：2.3确定液压系统参数2.3.1初选液压缸的工作压力初选液压缸工作压力的选择是否合理直接影响到整个系统的设计的合理性，确定的时候不能只考虑负载的要求，应全面考虑液压装置的性能要求和经济性。液压缸的工作压力选定较高，则泵、缸、阀和管道尺寸可选小些，这样结构较为紧凑、轻巧，加速的时候惯性负载也较小，易于实现高速的要求。但是，工作压力太高，对系统的密封性能要求也相应提高了制造困难，同时缩短了液压装置的使用寿命，此外，高压会使构件弹性的影响增大，运动件容易振动。 表22由机床内型选择工作压力机床内型磨床车床镗床衍磨机组合机床齿轮加工机床拉床、龙门刨床工作压力（P Pa）2020402050305063100参照表22，可以初选： 液压缸的工作压力：Pa 液压缸回油腔背压： Pa 快进、快退时回油压力损失： Pa2.3.2计算液压缸内有效面积的计算 设液压缸无杆腔有效面积为A1 液压缸无杆腔有效面积为A2则： （25）故液压缸内径D为： （26）可以取标准值D=110mm由于采用差动连接,活塞杆的直径 （27） 取标准值d=80mm 则取了标准值后； 活塞杆的面积 2.3.3液压缸在工作循环中各阶段所需的流量1）快进时的流量 （28）2）工进时的流量 （29）3）快退时的流量 （210）2.4拟定系统原理图2.4.1调速方式的选择钻床工作的时候，要求低速运动平稳性很好，速度负载特性好。由前面计算可知，液压缸快速和工进的时候功率都比较小，负载变化也很小，因此采用调速阀的进油节流调速回路。为了防止工作负载突然消失（钻通孔）引起前冲现象，在油路上加背压阀。2.4.2快速回路和速度换接方式的选择前面计算已选用差动型液压缸（A1=2A）实现快、慢、快回路，即采用快进和快退速度相等的差动回路作为快速回路。由于快进转换为工进时有平稳性要求，故采用行程阀来实现，而工进转换快退利用压力继电器来实现。2.4.3油源的选择 由前面的计算，系统的特点是快进时低压大流量时间短，工进时高压小流量时间长，则选用单定量泵效率低，系统发热量大，而系统要求压力平稳，工作可靠，故采用双联叶片泵。2.4.4液压系统的组合在所选的基本回路的基础上，在综合考虑到其他因素的影响和要求，便可以组成完整的系统图。为了十液压缸（滑台）快进时实现差动连接，而在工作进给的时十进油路与回油路隔离，在系统中增加一个单向阀和一个顺序阀；在哑哑泵和电磁换向阀的出口处，分别增设一个单向阀，来保护液压泵免受液压冲击。为了过载保护或者行程终了利用压力控制来实现切换油路，在系统中还有压力继电器。初步拟定了系统原理图后，应检查起动作循环，制定系统工作循环表。图21 系统原理图1、2双联叶片泵 3溢流阀 4顺序阀 5单向阀 6单向阀 7电磁换向阀8单向行程换向阀 9压力继电器10单向阀 11顺序阀 12背压阀13液压缸 14滤油器 15油箱表23 动力滑台液压系统动作循环表动作名称信号来源液压元件工作状态顺序阀4电磁换向阀单向行程调速阀顺序阀11快进启动，1DT得电关闭左位下位关闭工进挡板压下行程开关开启左位上位开启停留滑块挡在挡板上开启左位上位开启快退压力继电器发出信号，2DT得电，1DT失电关闭右位上位关闭停止挡块压下终点开关，1DT和2DT都失电开启中位下位关闭2.4.5系统的特点 （1）系统采用了“双联叶片泵调速阀背压阀”式的容积节流（进口）调速回路，能保证稳定的进给速度和较好的速度刚度和较大的速度调节范围。（2）系统采用了双联叶片泵和差动液压缸来实现快进，功率利用比较合理。滑台停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少能量损失。（3）采用行程阀和顺序阀实现快速和工进换接，不仅简化了油路，而且使动作可靠，接换精度高。而工进之间的环节则由于两者速度都比较低，采用电磁阀完全可以保证换接精度。第三章 液压元件的选型3.1液压泵和电动机的选择3.1.1确定液压泵的工作压力1）小流量泵液压缸在整个工作循环中的最大的压力是 P1max= （31）而由于一方面，系统采用的是调速进油节流阀调速，可以取进油路的压力损失为 0.8MPa另一方面，由于采用了压力继电器，溢流阀调整的压力系统的最大的压力大0.5 MPa 故泵的最高工作压力为 Pp1=（30+8+5）=4.3MPa 而公称压力比计算的时要高25%60% P1=1.3 Pp1=1.34.3=6.3MPa2）大流量泵由于大流量泵只是在快速时间向液压缸输油，而液压缸快退的时比快进的时候工作压力要大，即：P2max= MPa（32） 而快退的时候流径管道和阀的流量都比较大，即进油路压力损失为0.5 MPa 故快退时泵的工作压力 Pp2=（11.9+5）=16.9 Mpa3.1.2确定液压泵的流量1） 最大流量最大流量出现在快进的时候（差动连接）Q快= （33）由于工作的时候都采用的是节流调速系统 Qp1 （34）2） 最小流量最小流量出现在工进的时候Q工= （35） 由于考虑到泄露及溢流阀的性能，Qp2 （36）双联叶片泵的公称流量分别为0.5（30L/Min）和0.2 30L/Min）3.1.3液压泵的选择 则通过前面的计算，可以选取公称压力为6.3Mpa、公称流量为0.5和0.2的双联叶片泵3.1.4电动机的计算与选择由于液压泵采用的是双联叶片泵，查表可以知，叶片泵在公称压力下的总效率为=0.750.9可以取=0.75 故驱动泵的电动机的功率为（最大功率点在快进和快退阶段） Pp= （37） =可以由Pp=1633W以及所选的双联叶片泵的转速来选取 选取的电动机为：功率为2.2KW的异步电动机，其型号为Y112M-62. 2元、辅件的选择3.2.1选择阀的依据选择阀的主要依据是根据该阀在系统中工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，同时还要考虑到阀的动作方式，安装阀的固定方式，压力损失数值、工作性能和工作寿命等条件来选取标准阀类的规格。3.2.2选择阀注意的问题（1）应尽量选择标准定型产品，要求非标准元件尽量少用，不得已时，才自行设计制造专用 阀或者其他液压元件。（2）选择溢流阀的时候，按照泵的最大流量来选取，使泵的全部流量能回油箱，选择节流阀和调速阀时，要考虑其最小稳定流量满足机床执行机构低速性能的要求。（3）一般选择控制阀的公称流量略比管路系统实际通过的流量要大一些。必要时允许通过阀的流量超过公称流量的20%。（4）应注意差动液压缸由于面积差形成不同的回油量对阀的影响。3.2.3液压系统中元件的具体选择在考虑到液压系统的阀选择的依据和注意的问题的情况下，根据液压泵的工作压力和通过阀的实际流量来选取。同时考虑到所选取的阀最终安装在集成块上，则选取板式连接的阀。1）压力控制回路阀a、 顺序阀4该阀用于控制机床在工进时大流量泵的卸荷，故调定的压力为被控液压泵的压力P=1.75Mpa，实际通过的流量是Q=30L/Min则可以选取顺序阀的型号为：XY63B，其性能参数如表32： 表32 顺序阀XY63B性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）阀径63180.36.320b、 单向阀该单向阀的作用可以防止液压系统在电动机停止转动的时发生反转。阀通过的最大流量是Q=30 L/Min则可以选取单向阀的型号为：I63B，其性能参数如表33：表33 单向阀I63B的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）压力损失（MPa）泄露（ml/min）阀径（mm）63126.30.2022c、 溢流阀该溢流阀的作用是调整整个系统的工作压力，同时在负载过载的时候卸荷，保护系统。而系统的额定压力为6.3MPa，通过溢流阀的最大流量为Q=30L/Min可以选取溢流阀的型号为Y163B，其性能参数如表34：d、 表34 溢流阀Y163B性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）压力最大最小卸荷63186.36.30.10.30.10.52）方向回路阀a、 电磁换向阀 由于在系统原理图中可见，电磁换向阀的中位机能为 V 型，通过阀的最大流量为Q=30 L/Min。则可以选取中位机能为V型的三位五通电磁换向阀，其型号为：35E63BY，其性能参数如表35：表35 电磁换向阀35E63BY的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa压力损失（MPa）泄露（ml/min）换向时间（s）阀径（mm）电压（V）电流（A）63126.30.20222251.05b、 单向阀该单向阀在电磁换向阀与液压泵之间，通过该阀的流量同电磁换向阀一样，为Q=30 L/Min。则可以选取单向阀的型号为：I63B，其性能参数如表36：表36 单向阀I63B的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）压力损失（MPa）泄露（ml/min）阀径（mm）63126.30.20223）节流调速回路阀a、单向行程换向阀 该阀主要完成快进与工进的转换，同时考虑到机床快进时差动连接时液压缸的流量。 可以选取该阀的型号为：QCI63B，其性能参数如表37：表37 单向行程换向阀QCI63B的性能参数流量（L/Min）最小流量（L/Min）压力（MPa）接口尺寸（mm）反向时压力损失（MPa）630.056.3180.3b、压力继电器 可以通过压力继电器来控制机床工进完毕之后，顺利的完成快退动作的转换。查手册可以选取压力继电器的型号为：DP63B，其性能参数如表38：表38 压力继电器DP63B的性能参数调压范围（MPa）返回区间调整范围（MPa）精度（MPa）作用时间（s）接口尺寸（mm）配套开关16.30.350.80.50.518L511交流3A380V 4）工进回油路液压阀 a、顺序阀同压力继电器一起使机床完成由快进向工进工作状态转变。其调定的压力为P=26.8+（58）105 Pa，实际通过的流量为Q=9.5 L/Min。则可以选取顺序阀的型号为：XY25B，其性能参数如表39：表39 顺序阀XY63B的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）阀径63180.36.320 b、背压阀在工进的回油油路上形成背压，使机床在工进时运动平稳，减缓冲击。其实际通过的流量为Q=9.5 L/Min。可以选取背压阀的型号为：B10B，其性能参数如表310：表310 背压阀B10B的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）压力损失（MPa）泄露（ml/min）阀径（mm）25126.30.20.3014 5）其他元件 a、单向阀该阀是用来隔离快进和工进油路，其实际通过的流量为快进时液压缸回油流量，为Q=9.5L/Min可以选取该单向阀的型号为：I63B，其性能参数如表311：表311 单向阀I63B的性能参数流量（L/Min）接口尺寸（mm）压力（MPa）压力损失（MPa）泄露（ml/min）阀径（mm）63126.30.2022 b、液压缸 查液压手册，可知机床机械设备上广泛采用的是轻型拉杆式液压缸，可以根据工作压力的不同，选择不同的液压缸。该型号液压缸具有内径加工精度高，重量轻、结构紧凑、安装形式多样化、易于变换、低速性能好、具有稳定缓冲等性能。 前面计算的液压缸的参数： 液压缸的内径D=110mm 活塞杆的直径d=80mm 液压缸的行程为L=400mm可以选取液压缸的型号为： BFD2110BR2000A 第四章 液压辅件的设计计算与选型4.1 液压油箱的设计4.1.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱的作用是存储液压油，分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热的作用。通常按照压力范围来考虑。液压油箱的有效容积V可概略的确定。其经验公式为： V= Qp （4-1）式中 V液压油箱的有效容积 经验参数 Qp液压泵额定流量对于经验参数：在低压系统中（P 2.5MPa）可取： =24在中压系统中（P 6.3MPa）可取： =57在低压系统中（P 6.3MPa）可取： =612在本系统中，泵出口压力为6.3MPa，属于中压系统。而且在本系统中，液压油箱的大小并不会受到空间的限制，所以可以适当地加大油箱有效容积。因此，选用=7，由此可以初步确定液压油箱的有效容积为： V=7 42=295L （4-2） 液压油箱的有效容积确定后，就要设计油箱外形尺寸，一般尺寸比（长:宽:高）为1:1:11:2:3，在本设计中选择油箱的长宽高分别为900mm，600mm，450mm。4.1.2 液压油箱的结构设计1) 隔板：其作用是增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质，分离、隔离水和空气，调整温度，吸收液压油的压力以及防止液面的波动。2) 顶盖及清洗孔：在液压油箱顶盖上装设电动机、阀组、空气滤清器，必须十分牢固，它们的具体尺寸见图纸2。而液压油箱上的清洗孔，应最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。3) 杂质和污油的排放：为便于排放污油，油箱底部应做成倾斜箱底，并将油塞安放在最低处。4) 液压油箱的冷却：为提高液压系统工作的稳定性，应使系统在适宜的温度下工作。液压油温度一般希望保持在30o50 o范围内，最高不超过60o。液压油的冷却可以采用冷却器冷却，同时油箱也能够起到冷却液压油的作用。5) 液压油箱的起吊：对液压油箱而言，从工厂的装配到实际的安装，需要进行反复的装卸，所以可以在油箱的侧面设计四个吊勾。4.1.3 油箱附件的选择1) 空气滤清器的选用：由于所设计的油箱是开式的，液面与大气相通，为减少油液的污染，因此在油箱盖上设置空气滤清器。根据油箱尺寸可以选用的产品型号为EF125，其技术规格见表4-1。表4-1 EF125型空气滤清器技术参数表油过滤精度（m）空气流量（L/min）油过滤面积（mm）温度适应范围（）1250.630.5-101002) 液位计的选用：液位计的主要作用是监督和检测液压油的液面，故可选用常见的浮子式液位发讯装置，型号为YWZ-150T。4.2 液压管路的设计液压系统中的管路按其不同的作用分为：1） 主管路包括吸油管路、压油管路和回油管路，用来实现压力能传递。2） 泄油管路 将液压元件的泄露油液导入油箱的管路。3） 控制管路 用来实现液压元件的控制和调节以及与检测仪表4） 连接的管路。在本设计中，对于管路设计只考虑对主管路和控制管路的设计。4.2.1 液压主管路的设计 1.管道内径的确定快进和快退的时候，油管内通油量最大，其实际流量Q=1.4（84L/Min）而查表可以知道快进时油管内允许的流速为v=5m/s所以主压力油管： = 取整得d=19mm2.油管的壁厚可以根据选用的管材和管内径查液压传动手册的有关表格得到管道的壁厚。 则可以选取主油管的壁厚是：=1.6mm则可以选用2219 mm，10号冷拔无缝钢。4.2.2 液压控制管路的设计除了主油路的油管以外的其他油管，如进油管、回油管、吸油管，可以按元件连接尺寸决定油管的尺寸。根据以上所述，可以确定液压管路设计中各油管的参数见表4-2管接头选用卡套式管接头，其规格按照油管的通径来选取。4.3 过滤器的选择过滤器在液压系统中，滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油红的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压元件的使用寿命，保证系统工作的稳定性，过滤器的过滤精度用过滤掉的杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器以及特精过滤器四种。他们分别能滤掉的颗粒公称尺寸可：100m为粗过滤器，10100m为普通过滤器，510m为精过滤器，15m为特精过滤器。表4-2 液压管路油管及管接头连接螺纹尺寸油管位置主压油管控制油管吸油管回油管类型软管钢管钢管钢管 内径外径连接螺纹滤油器的公称流量一般均为实际流量的2倍，同时考虑到液压系统的额定压力和出油口的直径，此外机床液压所需油液精度不是很高，故可以选取线隙式滤油器。对于吸油过滤器，根据泵的最大流量Qp=42L/Min可以选择XUJ系列过滤器；对于回油过滤器，根据系统最大流量Qp=42L/Min 以及背压阀选定压力0.5 MPa可以选择其型号为XUA。它们的技术参数见表4-3。表4-3 过滤器技术参数表安装位置型号过滤精度（m）公称流量（l/min）额定压力（MPa）吸油管XUJ100636.3回油管XUA30631.64.4 液压工作介质的选择液压液的选择包括液压液品种以及粘度的选择确定。根据上述要求以及本系统中对材料和油液工作温度的要求，查表选用液压油的牌号为 L-HL32，考虑到本系统中油液工作的最低温度大概在15左右，查表得L-HL32液压油在15时的运动粘度，油液密度为。第五章液压系统的验算5.1液压系统压力损失的计算5.1.1 工作时进油路压力损失由4.2节液压管路设计可知，主压油管内径，取主油管中油液流速，则管道雷诺数为： 633 （5-1）可见油液在压油管道内的流态为层流，其沿程阻力系数为： （5-2）根据设计的液压泵的出口到控制主油口的长度大概可以取。进油管路压力损失为： （5-3）5.1.2 工作时回油管压力损失由4.2节液压管路设计可知，回油管路油管内径，取回油管油液运动速度，则管道雷诺数为： （5-4）可见油液在压油管道内的流态也为层流，其沿程阻力系数为： （5-5）而回油管路直接从油箱上面的集成块上接下来，长度大概为，同样也忽略其他损失，则回油管路的压力损失为： （5-6）5.1.3 泵出口处压力验算系统的损失除了存在沿程阻力损失以外，在阀、集成块中还存在着局部损失，可以取油流通过集成块、阀块的压力损失为0.5MPa。由上面的计算，泵出口压力为： （5-7）故泵出口压力未超过预先设定的压力，无须修改原设计。5.2液压系统升温验算机床的工作时间主要是工进工况，为简化计算，主要来考虑工进时候的发热，按工进工况来验算系统的升温。5.2.1液压泵的输入功率工进的时候，小流量泵的压力=54.8MPa，流量Qp1=0.2，则小功率泵的功率为： 液压泵的总效率工进的时候大功率泵卸荷，顺序阀压力损失，则大流量泵的功率为：则双联泵的总的输入功率为： 5.2.2有效功率的计算 工进的时候，液压缸的负载F=33180N，可以取工进的速度为v=0.6m/min，则输出的功率为： 5.2.3系统的发热功率整个系统总的发热功率为：5.2.4散热面积的计算 由前面的计算，可以知道，油箱的容积 则可以近似的计算散热面积为： 5.2.5油液的温升 对于钻孔机床，可以采取风冷的形式，取油箱的散热系数为则油箱的温升为： 设夏天室温为30 ，则 油温为30+24.4=54.4在允许的油温（5070）范围内第六章 液压动力站和集成块的设计6.1液压动力站设计6.1.1液压泵的安装方式液压泵装置包括不同内型的液压泵、驱动电动机以及连轴器等。其安装的方式可以分为立式和卧式两种。1）立式安装 将液压泵和与之相连的油管放在油箱内，这种结构形式紧凑、美观，同时电动机和液压泵的同轴度能够保证好，吸油的条件好，漏油可以直接回液压油箱，并节省占地面积。但是安装和维修都不方便，散热条件不好。 2）卧式安装 液压泵和管道都安装在液压油箱的外面，安装和维修方便。但是有时候电动机与液压泵的同轴度不易保证。 在选择电动机的安装方式的时候，考虑到本次设计的机床的功率不大，只有2.2KW，故完全可以采取立式的安装方式，所选择的电动机的体积和重量都不是很大，放在油箱上可以使整个设计的结构紧凑，占地面积小。6.1.2电动机和液压泵的连接方式电动机和液压泵的连接方式可以分为法兰式、支架式和支架法兰式。1）法兰式 液压泵安装在法兰上，法兰在与法兰盘的电动机相连，电动机在与底座的液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构的装拆都很方便。 2）支架式 液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，在与带底座的电动机相连，这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的0.05mm）为了方式安装误差带来的震动，通常用带有弹性的连轴器。 3）法兰支架式 电动机与液压泵先以法兰连接，法兰在与支架相连接，最后在装在地板上。它的最大的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。 在前面选择的电动机的立式安装方式以后，电动机和液压泵的连接同轴度能够的到较好的保证，况且液压泵被放置在油箱的里面，这样我们综合考虑到这些因素，最终选择电动机和液压泵的连接方式为法兰式连接。6.3液压动力站的总体机构 液压动力站是由集成块回路部分、电动机与液压泵的连接装置和液压油箱三大部分组成。其中集成块回路部分是将系统中所用到的所有阀件集中到一个板式块上，在和电动机一样，把底座安装固定在液压油箱盖上，在由油管管接头根据油路的需要加以相连。 在选择定位集成块装置和电动机与液压泵连接装置的时候，尽量做到安装后，整体的结构紧凑，油管管路连接方便，但是同时还要考虑到电动机是选择的是立式的安装方式，液压泵放入油箱里面以后不会与油箱里面的隔板相碰。同时本次设计所选择的液压泵是双联叶片泵，而泵的吸油口就在油箱的里面，所以最后在油箱上面有两个出油口和一个回油口，没有吸油口，出油口和吸油口的连接都是用卡套式连接头来连接。6.2集成块的设计6.2.1 液压集成回路设计1) 可以把回路划分为若干单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路T，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压单元集成回路，一面减少集成块设计的工作量，提高通用性。2) 把各液压单元集成回路连接起来组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完后，应该同系统的工作原理相同。6.2.2集成块零件图的绘制集成块的六个面都是加工面，其中有5个侧面要安装液压元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错，层次多，需要多个视图或几个个剖视图才能表示清楚。孔系的位置精度比较高，因此尺寸，公差及表面粗糙度均应标注清楚，技术要求也要予以说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表示。集成块设计图纸见图纸4。本次设计的集成块在按照集成块的设计步骤来设计，成回路由底板、在压力控制回路的调定系统压力的溢流阀、控制小压力大流量泵的顺序阀和单向阀组成一个液压单元集成回路，同样，在方向回路和调速回路上的电磁换向阀、单向阀、单向调速阀以及压力继电器组成一个液压单元集成回路、顶盖及测压回路，最后就是在工进的回油路上顺序阀、背压阀以及单向阀也组成一个。这三个液压单元集成回路和底板、盖顶共同组成一个完整的集成阀块。值得注意是，由于液压泵是双联叶片泵，所以相应的，底板上面应该有两个压力油口，此外在加上一个通向油箱的回油口。第七章 液压系统的电气控制设计7.1液压系统的电气控制7.1.1控制电动机启动的电路电动机的电气控制回路是由电动机的连接电路和简单的点动控制回路组成。在本次设计的钻孔机床系统中，电动机只需要完成比较简单的驱动液压泵的工作，如电气原理图。因而，在点动控制回路中，当按下电动机的启动按钮SB1，继电器KM得电，控制常开触电KM闭合，从而控制电动机的主电路的接触器闭合，使得电动机通电启动起来。电路中的热继电器FR起保护电动机的作用，当电动机发热过大时，继电器会自动切断控制线路，电动机停止，以达到过热保护的作用。而电动机的停止可以在启动回路之前另外加上一个停止开关，按下停止开关，整个控制电路断电，电动机停止。7.1.2 钻孔机床动力滑台的控制刚开始的时候，动力滑台在原位，压着限位开关ST2，即ST2闭合，则继电器KM1得电，其常开触电闭合。当按下钻床的启动按钮SB2后，则继电器KM2得电，常开触电KM2闭合，电磁铁1YA得电，即液压系统中电磁换向阀左位得电，形成差动回路，液压系统控制滑台快进。动力滑台的工进由单向行程换向阀完成。当工进到头时，动力滑台碰到限位开关2ST， 动力滑台停止工进.同时控制压力继电器接通，压力继电器接通后控制延时继电器KT得电，停留的时间（可调）到时后，得电延时动合开关KT闭合，控制继电器KM3得电，常开触电闭合，同时常闭触电断开，控制KM2断电，则1YA失电，2YA得电，液压系统中电磁换向阀由左工位换到右工位，系统的压力下降，回路中的流量增大，动力滑头实现快退。当动力滑头快退回到原位的时候，