钻、镗两用组合机床液压系统设计说明书 - 查重版.doc
镇江高专 150钻、镗两用组合机床液压系统设计(带CAD图）
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镇 江 高 专ZHENJIANG COLLEGE毕 业 设 计 (论 文) 钻、镗两用组合机床液压系统设计Design of Hydraulic System for Drilling and Boring Machine系 名： （四号宋体） 专业班级： （四号宋体） 学生姓名： （四号宋体） 学 号： （四号宋体） 指导教师姓名： （四号宋体） 指导教师职称： （四号宋体） 年 月27摘 要课程的主要内容是单级钻，镗组合机床项目双液压系统。液压系统的设计是在机器设计的一部分，基于使用的机器，并且希望工作，使用液压设备，原则发展超越合理数目，由液压系统的适当的计算参数，液压的测定系统，和液压元件的规格和验证的液压系统的最终结构的系统设计参数的主要指标。液压技术作为一个重要的现代化的机器和设备动力传动与控制技术，被广泛应用于各种国民经济。其他技术驱动的液压控制技术相比，具有光滑，快速性爱的高能量密度和配置灵活性舒适性，速度可调液体系统的设计和易用性，并支持广泛的显著的技术优势所以它是代表了技术含量的现代工程主要方法。关键字：滑台液压系统；液压系统；液压元件; 性能 AbstractThe main elements of the single-stage drilling and boring combination machine item dual hydraulic system. Hydraulic system design is part of the machine design, based on the use of the machine, and want to work, the use of hydraulic equipment, beyond a reasonable number of development principles and specifications by the hydraulic system of the appropriate calculation parameters, hydraulic measurement system, and hydraulic components and the main indicators of system design parameters of the final structure proven hydraulic systems. Hydraulic technology as an important modern machines and equipment for power transmission and control technology, is widely used in various national economies. Other technology-driven hydraulic control technology, compared with a smooth, high energy density and configuration flexibility quick sex, comfort, speed adjustable range is good, easy to control and overload protection, automation and integration, ease of implementation, mechatronics and production of fluid systems design and ease of use, and supports a wide range of significant technical advantage it is representative of the technical content of modern mechanical engineering and the main method of modern engineering.Keywords: hydraulic components; slipway hydraulic system; hydraulic system performance目录目 录摘 要IAbstractII目 录11 绪论12 方案讨论及总体设计23 液压系统的功能原理计算33.1液压缸液压系统设计要求分析33.2 负载分析43.2.1 工作负载43.2.2 摩擦负载43.2.3 惯性负载43.2.4 液压缸在各阶段的负载值53.2.5 负载图与速度图的绘制53.3 液压缸主要参数的确定63.4 计算和确定2个液压缸的主要尺寸63.5 制定液压回路方案，拟定液压系统原理图163.6 计算与选择液压元件173.6.1 液压泵及驱动电机计算与选定173.6.2 液压控制阀和液压辅助元件的选定183.6.3油管的选择193.6.4液压系统的验算224结论与展望264.1结论264.2不足之处及未来展望26致 谢27参考文献281 绪论1 绪论组合机床是大量的通用组件，基于特定的机器上的特殊部位有少量。它是一个或多个部分，多轴，多方位，多加工，组合机床，完成钻孔，扩孔，镗孔，攻丝，车削，磨，轧制工艺; 生产效率高，加工质量。它包括：以滑动，夹具，动力箱，多轴，喇叭，液压，电气控制设备，设备等等。整个系统处理完成后，选择的定位和夹紧部，决定到步骤施工设备，那种损失等），以确定机器工具组件的性质，程序开发机器的入口的结构影响整体布局和功能。根据服从结合，驱动实现进给运动。对于既有面子钻孔设计，分析表明，你需要创建大量的大批量生产，所以使用一般急性的部件的组合。2 方案讨论及总体设计工进要求是：在20100mm/min范围内无级调速。最大行程:500mm，工进行程:300mm。最大切削力:12000N。运动部件自重:20000N。导轨水平放置。工件所需夹紧力6500N，最小4000N。夹紧缸的行程:50mm，由松开到夹紧的时间:t1=1s，启动换向时间:t2=0. 2s。3 液压系统的功能原理计算3 液压系统的功能原理计算根据目的或使用该系统，环境条件，并通过配置致动器，确定所述的液压系统的工作压力，对于每个标准流量液压元件选择过程和致动器的关键几何参数，分析，类似的致动器运动分析和服务标准的制剂。3.1液压缸液压系统设计要求分析设计题目设计工作循环为：快进工进快退停止。1.已知参数快退速度与快进速度相等。机床的快进速度:5m/min，工进要求是：能在20100mm/min范围内无级调速。最大行程:500mm，工进行程:300mm。最大切削力:12000N。运动部件自重:20000N。导轨水平放置。最小多于或者等于4000N。夹紧缸的行程：50mm，由松开到夹紧的时间:t1=1s，启动换向时间:t2=0. 2s。2. 明确设计要求液压动力系统是大，压缩空气速度差异较大，因而使用自由裁量权。 3. 设计方案图3.1 活塞杆3.2 负载分析3.2.1 工作负载工作负载Fe 常见的有重力、切削力、挤压力等。阻力负载为正，超越负载为负。运动部件自重20000N，最大切削力为12000N。3.2.2 摩擦负载 假设该系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.13.2.3 惯性负载惯性负载Fi 平均值可按下式计算：Fi =G/g*v/t (N) 式中 g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s2v=速度变化量， m/s2t=启动或制动时间，s 一般t =0.10.5s，3.2.4 液压缸在各阶段的负载值（1） 液压缸的机械效率，各工段的负载情况，如下表3.1所示：表3.1 液压缸各阶段的负载情况工况负载计算公式液压缸负载启动4000加速3020.4快进2000工进14000快退20003.2.5 负载图与速度图的绘制可绘制负载图和速度图，如下图（图3.2、图3.3）所示：图3.2 负载循环图图3.3 速度循环图3.3 液压缸主要参数的确定（1）液压缸的内径和活塞杆的内径表3.2 按负载选择工作压力1负载/ KN50工作压力/MPa 0.811.522.5334455表3.3 各种机械常用的系统工作压力1机械类型机 床农业机械工程机械组合机床机械液压凿岩机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床铣床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032初选系统压力P=16Mpa3.4 计算和确定2个液压缸的主要尺寸1 液压缸缸径的计算内径D式子：液压缸的负载为推力 工进油缸 式（3-1）夹紧油缸 式（3-1）式中：F液压缸实际使用推力22400（N）(最大负载下)；液压缸的供油压力/系统压力（MPa）；已知，系统压力：=16MPa；查滑台缸筒内径标准可以取50mm。液压气动系统及元件 缸内径及活塞杆外径 标准编号：GB/T 2348-1993表3.4 GB/T 2348-1993 直径系列直径系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360根据下表3-1：由于快进速度和快退速度相等，属于差动连接，可以得到d=0.707D,代入计算并取标准直得d=35mm，根据标准，取d=35mm2活塞宽度的确定活塞的宽度设：=（0.6-1.0）即=（0.6-1.0）50=（30-50）mm取=40mm3缸体长度的确定缸体内部长度快进行程L1=50mm，工进行程L2=200mm 总行程：L= L1+ L2=250 mm4缸筒壁厚的计算计算和强度校核：当时，此时薄壁缸筒，此时圆筒式子是： 式（3-2） 式中，-缸筒内最高压力； 缸筒材料的许用压力。=, ：材料的抗拉强度，N：安全系数，当时， 。当时,按式（3-3）计算 (无缝钢管) 式（3-3）根据缸径手册，设=30此时根据，所以： =161.5=24MP=100110（无缝钢管），设为100，那么壁厚根据式（3-3）为： 满足要求，取壁厚5mm。5 活塞杆强度和液压缸稳定性计算A.活塞杆强度计算直径按下式校核：式中，：活塞杆上的作用力；：活塞杆材料的许用应力，=,n设1.40。满足要求.B.液压缸稳定性计算活塞杆稳定性的校核：式中，：安全系数，取=24。 a.活塞杆的细长比时： b.活塞杆的细长比时：式中，：安装长度，见表1；：活塞杆横截面最小回转半径，；：柔性系数，见表3-2； ：末端系数，见表1；：材料的弹性模量，对钢取；：横截面积；：由材料强度决定的实验值；：系数，具体数值见表3.6。表3.5液压缸支承方式和末端系数的值支承方式支承说明末端系数一端自由一端固定1/4两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表3.6 、的值材料铸铁5.61/160080锻铁2.51/9000110钢4.91/500085c.当时,缸已经足够稳定，不需要进行校核。此缸已够稳定，不再用稳定性校核。6缸筒壁厚的验算从以下三方面进行验算： A液压缸的额定压力值： 式（3-4）根据式（3-4）得到：额定油压=16MP，满足条件；B 值应与塑性变形压力有比例关系： 式（3-5） 式（3-6）先根据式（3-6）得到：=41.21显然，满足条件；C耐压试验压力，是液压缸在检查质量时需承受的试验压力。各国规范多数规定: 当额定压力时：（MPa）D缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力： (MPa） 式（3-7）查表，已知，=596MPa，根据式（3-7）得到：至于耐压试验压力应为：因为爆裂压力比耐压试验压力大，所以完全满足条件。式中: 缸筒内径（）； 缸筒外径（）； 液压缸的额定压力（） 液压缸发生完全塑形变形的压力（）； 液压缸耐压试验压力（）； 缸筒发生爆破时压力（）；以上是关于缸筒材料符号： 抗拉强度（）； 屈服强度（； 弹性模量（）； 泊桑系数 钢材：=0.3 7缸筒的加工要求热处理：调制，HB240；刚通直线度不大于0.03mm；8法兰设计选法兰式端盖：法兰厚度式： 式（3-8）式中，-法兰厚度（m）；密封环内经d=40mm（m）；密封环外径（m）；=50mm系统工作压力（pa）；=7MPa附加密封力（Pa）；值353MPa；螺钉孔分布圆直径（m）；=55mm密封环平均直径（m）；=45mm法兰材料的许用应力（Pa）；=/n=353/5=70.6MPa法兰受力总合力（m） 所以=13.2mm为了安全取=14mm9缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算连接图如下：图3.4 缸体端部法兰用螺栓连接1-前端盖；2-缸筒螺栓强度根据下式计算：螺纹处的拉应力:(MPa) 式（3-9）螺纹处的剪应力(MPa) 式（3-10）合成应力 (MPa) 式（3-11）式中, 液压缸的最大负载，=A，单杆：，双杆：螺纹预紧系数，不变载荷=1.251.5，变载荷=2.54；液压缸内径；缸体螺纹外径；螺纹内经；螺纹内摩擦因数，取=0.12;变载荷取=2.54；材料许用应力，,：材料的屈服极限，n：安全系数， n=1.21.5；Z螺栓个数。最大推力为：使用4个螺栓紧固缸盖，即：=4螺纹外径和底径的选择：=10mm =8mm系数选择：选取=1.3=0.12根据式（3-9，螺纹处的拉应力：=根据式（3-10），螺纹处的剪应力：根据式（3-11），合成应力：=367.6MPa由此，螺栓等级为12.9级；查表，得：抗拉强度极限=1220MP;屈服极限强度=1100MP；不妨取安全系数n=2可以得到许用应力值：=/n=1100/2=550MP证明选用螺栓等级合适。 10密封件的选用A.对密封件要求除了O型，另一种是唇线的。B. O形密封圈的选用活塞和活塞杆，汽缸筒的圆柱形内孔，气缸端盖和端面的支持等的主孔的液压缸静态控制部.关闭的静态部分审批和O形圈。C.动密封部位密封圈的选用的活塞和活塞杆，汽缸筒的圆柱形内孔，气缸端盖和端面的支持等的主孔的液压缸静态控制部.关闭的静态部分审批和O形圈。V形环密封件一般，因为它是一个基团，其它的载体和不经济的使用。对于速度不高，生产大口径气缸，和一个不错的成绩。U形虽然唇密封环，当您安装所需的支撑环，而且很容易把嘴唇周围，并且可以使用，当工作压力大于10MPa的低，高压液压缸都是适用的。1.减少摩擦，无粘滑现象;. 2.有一个非常强的静电控制，和阻力。磨损，使用寿命长; 3.安装简单，拆装方便。缸的密封方式图如下：图3.5 密封方式图3.5 制定液压回路方案，拟定液压系统原理图 表3.7 液压动力滑台电气控制电路图电磁铁YA1YA2YA3转换主令快进+-+SB5工进+-SB6快退-+-SB7停止-SB23.5.1 滑台原位停止图3.6 液压滑台液压系统原理图3.6 计算与选择液压元件 3.6.1 液压泵及驱动电机计算与选定 （1）、液压泵的选择液压泵的最高工作压力为： 泄漏系数K=1.1则 暂取泵的容积效率：v=0.90算得泵的排量值：额定压力：Pn=32Mpa，V=25mL/r，n=1500r/min，容积效率：v=0.92，符合要求。（2）、电动机的选择液压泵由一个电动机驱动。根据液压泵及其环境的集体力量和速度，从目录中选择它的型号规格或手动显示力量，速度，力量，结构（垂直，水平，打开，关闭等）与他，以确保每个会话峰的量过载的电动机是在25以下。 泵的总效率为p=0.85，液压泵驱动功率： 转速：1440r/min，额定功率：1.5Kw。液压泵的最大实际流量： 3.6.2 液压控制阀和液压辅助元件的选定列入表3.8序号元件名称估计通过流量型号规格1斜盘式柱塞泵2525YCY141B32Mpa，驱动功率24.6KN2WU网式滤油器25WU-25*18015通径，压力损失0.01MPa3直动式溢流阀12YEF-10B10通径，32Mpa，板式联接4背压阀63YF3-10B10通径，21Mpa，板式联接5二位二通手动电磁阀8022EF3-E10B6三位四通电磁阀 6034F3-Ea6B6通径，压力31.5MPa7液控单向阀40YAF3-Ea10B32通径，32MPa8调速阀80QFF3-E10B10通径，16MPa9调速阀80QF3-E10B10通径，16MPa10二位二通电磁阀3022EF3B-E10B6通径，压力20 MPa11压力继电器DP1-63B8通径，10.5-35 MPa12压力表开关KF3-E3B32Mpa，6测点13油箱14液控单向阀YAF3-Ea10B32通径，32MPa15上液压缸16下液压缸17单向节流阀48ALF3E10B10通径，16MPa18单向单向阀48ALF3E10B10通径，16MPa19三位四通电磁换向阀2534EF30-E6B6通径，16MPa20减压阀40JF3-10B10通径，板式连接3.6.3油管的选择尼龙低压系统很有用; 塑料管通常在回流管中。管道用来连接各部分之间的两个相对运动。高，低电压。高压是金属丝编织线无害，以在高压力油路用于的骨骨。由于制造是困难的，昂贵的，并且因此通常不需要成为非必要的。许多类型的管件，液压系统和通用Link管道配件有：在某些情况下，高压系统中常用的，并寻找关闭更多的垫圈或O型圈。1.管接头的选用：2.管道内径计算： （1）式中 Q通过管道内的流量 v管内允许流速 ，见表：表3.9 液压系统各管道流速推荐值油液流经的管道推荐流速 m/s液压泵吸油管0.51.5液压系统压油管道36，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6 (1). 取v=4m/s 取d=20mm,钢管的外径 D=28mm; 管接头联接螺纹M272。(2) . 取：v=2.4m/sd=21mm取d=25mm,钢管的外径 D=34mm; 管接头联接螺纹M332。3. 管道壁厚的计算 式中： p管道内最高工作压力 Pa d管道内径 m管道材料的许用应力 Pa，管道材料的抗拉强度 Pan安全系数，对钢管来说，时，取n=8；时，取n=6； 时，取n=4。根据上述的参数可以得到：钢管的材料选45#钢，材料的抗拉强度：=600MPa; (1). (2). 3.6.4液压系统的验算系统性能分析的设计的确切位置和计算，它的目的是设计质量的液压系统，以评估1，液压系统的压力损失检查最大速度50mm/s。进给时的最大流量为18.7L/min，那么，液压油在管内流速： 管道雷诺数：，沿程阻力系数：。进油管道BC的沿程压力损失为：。换向阀34EF30-E6B的压力损失：。总压力损失：回油管道的沿程压力损失：查书本知：换向阀23EF3B-E10B的压力损失：，换向阀34EF30-E10B的压力损失：，调速阀AQF3-E10B压力损失：。回油路总压力损失：（3）变量泵出口处得压力（4）快进时的压力损失。流量390L/min，AC段管路的为同样可求管道AB段及AD段得沿程压力损失：和为查书本知，流经各阀的局部压力损失为：34EF30-E10B的压力损失，23EF3B-E10B的压力损失泵的出口压力为2、液压系统效率的估算=PC3、系统温升的验算当V=10mm/s时，即v=600mm/min 即q=7.4L/min此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为20MP，则有kw此时的功率损失为：假定散热，取，油箱的散热面积A为系统的温升为油箱中温度一般推荐30-50在许可范围内。4结论与展望4.1结论一个漫长的研究，应始终在今后学习工作，生活，努力提高自己的知识和综合素质。3年的大学知识一点都汇集中到了这几个月。我的毕业设计后经过一番搏斗。当然，我已经读我发现我们没有设计，至少不那么规范后做到了这一点。但是，这些谁来到主在我们的社会，这是必须的。以前我们总是会，所有的东西，有点荒谬的期望。对我们的社会，我们会搞了很多工作，工作过程之前。“千里之行，始于足下”，从毕业设计开始，就已经迈开了第一步。4.2不足之处及未来展望经验和突出自己喜悦的劳动成果的能力设计的，先找到他，不用和弱点，从而纠正。当这么多能够在设计过程中，以一个系统来提供足够的。通过这个设计，我学到了很多，不仅如此，我们有一步一个知识和步骤水平，在感。最后，我们希望做一个合格的人。致谢致 谢首先，我要感谢开发这三年里，所以我必须学会在一个深层次的机会。我特别感谢老师，给予毕业设计的精心指导。在研究和写作过程中，我得到老师的指导手册。在研究过程中，老师渊博的学识，所以我的价值。在这里，老师想表达我们最诚挚的谢意！感谢我的室友，我们正在从各个方向，你的友谊来支持我通过这几年。仿佛就在昨天。但是，也许在未来，我们都很难满足，这没关系，我想你的未来资产。我会记得我们在一起的时间。本文的持续时间已接近尾声，我不能为位置，从一开始到学校工作的成功，很多同学会得到很多的支持和帮助，在此表
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