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6张CAD高清图纸 说明书 YC系列 钻镗专用机床液压系统设计【6张CAD高清图纸 说明书】【YC系列】 专用 机床 液压 系统 设计 CAD 图纸 说明书 YC 系列

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内容简介：

目 录一 液压课程设计任务书2二 液压系统的设计与计算31进行工况分析32绘制液压缸的负载图和速度图3三 拟订液压系统原理图51调速回路的选择52快速回路的选择53速度换接回路的选择54换向回路的选择55油源方式的选择56定位夹紧回路的选择57动作转换的控制方式选择58液压基本回路的组成5四 确定执行元件主要参数71工作压力的确定72确定液压缸的内径D和活塞竿直径d73.确定夹紧缸的内径和活塞杆直径74. 计算液压缸各运动阶段的压力，流量和功率75.计算夹紧缸的压力9五 确定液压泵的规格和电动机功率及型号101计算液压泵的压力102计算液压泵的流量103选用液压泵规格和型号104确定电动机功率及型号115.液压元件及辅助元件的选择116油箱容量的确定12六 验算液压系统性能131回路压力损失验算132液压系统的温升验算15七 参考书目16一 液压课程设计任务书（一）设计题目设计钻镗专用机床液压系统，其工作循环定位夹紧快进工进死挡铁停留快退停止拔销松开等自动循环，采用平导轨主要性能参数见下表。液压缸负载力（N）工作台重 量（N）工作台及夹具重量（N）行程（mm）速度 (m/min)启动时间(s)静摩擦系数fs动摩擦系数ft快进工进快进工进快退进给缸夹紧缸2500019001500600150703.50.250.30.210.11（二）设 计 内 容 1）液压传动方案的分析。2）液压原理图的拟定 3）主要液压元件的设计计算（例油缸）和液压元件，辅助装置的选择。 4）液压系统的验算。 5）绘制液压系统图（包括电磁铁动作顺序表，动作循环表，液压元件名称）；绘制集成块液压原理图；绘制集成块零件图 6）编写设计计算说明书一分（5000字左右）。二 液压系统的设计与计算1进行工况分析 液压缸负载主要包括：切削阻力，惯性阻力，重力，密封阻力和背压阀阻力等 （1）切削阻力F切F切=25000N（2），摩擦阻力F静，F动F静=F法f静=15000.21=315NF动=F法f动=15000.11=165N 式中:F法运动部件作用在导轨上的法向力f静静摩擦系数f动动摩擦系数（3）惯性阻力F惯=Gv/（gt）=15005/（9.80.560）=25.5N式中: g重力加速度 G运动部件重力 v在t时间内变化值 t启动加速度或减速制动时间（4）重力F：因运动部件是水平位置，故重力在水平方向的分力为零。（5）密封阻力F阻一般按经验取F阻=0.1F总 (F为总负载）。（6）背压阻力这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系统确定以后才可以定下来。 根据以上分析，可以计算出液压缸各动作中的负载表如下：工况计算公式液压缸的负载N启动F启=F静F密F启=315/0.9=350加速F加=F动F贯F密F加=（165+25.5）/0.9=0.9快进F快=F动F密F快=165/0.9=183工进F工=F切F动F密F工=(25000+165)/0.9=27961快退F快=F动F密F快=165/0.9=1832绘制液压缸的负载图和速度图根据上表数值，绘制出液压缸的负载图和转速图，这样便于计算几分析液压系统。液压缸的负载图及转速图如下：三 拟订液压系统原理图1调速回路的选择根据液压系统要求是进给速度平稳，孔钻透时不前冲，可选用调速阀的进口节流调速回路，出口加背压。2快速回路的选择根据设计要求v快进=3.55m/min,v快退=5m/min,而尽量采用较小规格的液压泵，可以选择差动连接回路。3速度换接回路的选择根据设计要求，速度换接要平稳可靠，另外是专业设备，所以可采用行程阀的速度换接回路。若采用电磁阀的速度换接回路，调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。4换向回路的选择由速度图可知，快进时流量不大，运动部件的重量也较小，在换向方面又无特殊要求，所以可选择电磁阀控制的换向回路。为方便连接，选择三位五通电磁换向阀。5油源方式的选择由设计要求可知，工进时负载大速度较低，而快进、快退时负载较小，速度较高。为节约能源减少发热。油源宜采用双泵供油或变量泵供油。选用双泵供油方式，在快进、快退时，双泵同时向系统供油，当转为共进时，大流量泵通过顺序阀卸荷，小流量泵单独向系统供油，小泵的供油压力由溢流阀来调定。若采用限压变量泵叶片泵油源，此油源无溢流损失，一般可不装溢流阀，但有时为了保证液压安全，仍可在泵的出口处并联一个溢流阀起安全作用。6定位夹紧回路的选择按先定位后夹紧的要求，可选择单向顺序阀的顺序动作回路。通常夹紧缸的工作压力低于进给缸的工作，并由同一液压泵供油，所以在夹紧回路中应设减压阀减压，同时还需满足：夹紧时间可调，在进给回路压力下降时能保持夹紧力，所以要接入节流阀调速和单向阀保压。换向阀可连接成断电夹紧方式，也可以采用带定位的电磁换向阀，以免工作时突然断电而松开。7动作转换的控制方式选择为了确保夹紧后才进行切削，夹紧与进给的顺序动作应采用压力继电器控制。当工作进给结束转为快退时，由于加工零件是通孔，位置精度不高，转换控制方式可采用行程开关控制。8液压基本回路的组成将已选择的液压回路，组成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。此原理图除应用了回路原有的元件外，又增加了液压顺序阀5和单向阀等，其目的是防止回路间干扰及连锁反应。从原理图中进行简要分析：1) 快进时，阀2左位工作，由于系统压力低，液控顺序阀5关闭，液压缸有杆腔的回油只能经换向阀2、单向阀4和泵流量合流经单向行程调速阀3中的行程阀进入无杆腔而实现差动快进，显然不增加阀5，那么液压缸回油通过阀6回油箱而不能实现差动。2) 工进时，系统压力升高，液控顺序阀5被打开，回油腔油液经液控顺序阀5和背压阀6流回油箱，此时，单向阀4关闭，将进、回油路隔开，使液压缸实现工进。3) 系统组合后，应合理安排几个测压点，这些测压点通过压力表开关与压力表相接，可分别观察各点的压力，用于检查和调试液压系统。液压系统原理图如下：四 确定执行元件主要参数1工作压力的确定，工作压力可根据负载大小及设备类型来初步确定，现参阅表21，根据F工=27961N,选P工=4MPa。2确定液压缸的内径D和活塞竿直径d按P2=0，油缸的机械效率=1，将数据代入下式：D=（4F工/P工）1/2 = （427961/(106）1/2 =0.094m根据液压缸尺寸系列表25，将直径圆整成标准直径D=100mm根据液压缸快进快退速度相近，取d/D=0.7，则活塞杆直径d=0.7100mm=70mm。按活塞杆系列表26，取d=70mm。根据已取缸径和活塞竿内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无竿腔面积A1和有竿腔面积A2分别为A1=D2/4=3.140.12/4=78.510-4A2= （D2-d2）/4=3.14（0.12-0.72）/4=4010-4则液压缸的实际计算工作压力为：P=4F/ D=427961/（0.12）=3.6MPa则实际选取的工作压力P=4MP满足要求按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度。若验算后不能获得最小的稳定速度是，还需要响应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止。q/v=（50/5）10-4=1010-4由于Aq/v,所以能满足最小稳定速度的要求。3.确定夹紧缸的内径和活塞杆直径根据夹紧缸的夹紧力=1900N，选夹紧缸工作压力=1.0MPa可以认为回油压力为零，夹紧缸的机械效率=1，按式21可得：D=（4F夹/P夹）1/2 = （41900/(106）1/2 =0.049m根据表25取D=50mm根据活塞杆工作受压，活塞杆直径适当取大时，活塞杆直径d为：D=0.5D=0.550=25mm根据表26取D=25mm4. 计算液压缸各运动阶段的压力，流量和功率根据上述所确定的液压缸的内径D和活塞竿直径d，以及差动快进时的压力损失时P=0.5MPa，工进时的背压力P=0.8MPa，快进快退时是P=0.5MPa，则可以计算出液压缸各工作阶段的压力，流量和功率。如下表：工况负载F（N）回油腔压力P2 (MPa)进油腔压力P1 (MPa)输入流量q10-4 (m3/s)输出流量p(Kw)计算公式快进启动3500.61P1=(FA2P)/（A1-A2）q=（A1-A2）v快P=p1q快进加速2121.070.57变化值变化值快进恒速1831.0670.5672.250.128工 进279610.84.00.260.104p1=(FA2P2)/ A1；q=A1vI；p=p1q快退启动3500.088p1=（FA1P2）/ A2q=A2v快P=P1q快退加速2120.51.034变化值变化值快退恒速1830.51.0272.30.24根据上表可以用坐标法绘制出“液压工况图”，此图可以直观看出液压缸各运动阶段的主要参数变化情况。液压工况图如下：液压缸结构如下：5.计算夹紧缸的压力进油腔压力p1为 =F夹/ A1=1900/0.00785Pa=0.24MPa五 确定液压泵的规格和电动机功率及型号1计算液压泵的压力液压泵的工作压力应当考虑液压缸最高有效工作压力和管路系统的压力损失。所以泵的工作压力为：P泵=P1+P式中：P泵-液压泵最大工作压力 P1-液压缸最大有效工作压力 P -管路系统的压力损失，由于进口节流，出口加背压阀的调速方式，取P=1MPa。P泵= P1+P= F1/ A1+1MPa=27961N/0.00785m2+1MPa=4.6MPa。上述计算所得的P泵是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定的压力储蓄量，提高泵的寿命，所以选泵的额定压力应满足P额=1.251.6P泵。本系统为中低压系统应去小值，故取P额=1.25 P泵=5.75MPa2计算液压泵的流量液压泵的最大流量q泵应为q泵K(q)max式中：(q)max-同时动作各液压缸所需流量之和的最大值 K-系统的泄露系数，一般取K=1.11.3，现取K=1.2。q泵=K(q)max=1.22.3=2.810-4m3/s 3选用液压泵规格和型号根据P额、P泵值查阅有关手册，选用YB-16型单级叶片泵。该泵的基本参数为：排量16L/min,额定压力P额=6.3MPa,电动机转速960r/min,容积效率c=0.9,总效率=0.7单泵分块图如下：4确定电动机功率及型号由工况图可知，液压缸最大输入功率在快退阶段，可按此阶段估算电动机功率，由于工况图中压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失，在快退时这段管路的压力损失若取P=0.2MPa,液压泵总效率=0.7，则电机功率P电为： P电= P泵q泵/=2.41062.810-4/0.7=2.3KW查阅电动机样本，选用Y132S-40电动机，其额定功率为3.0KW，额定转速为960r/min.5.液压元件及辅助元件的选择（1）液压元件的选择根据所拟订的液压原理图，进行计算和分析通过各液压元件的最大流量和最高工作压力选择液压元件规格。（2）油管的计算和选择油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可以按管路允许流速进行计算，流量q=30l/min，压油管的允许流速取v=4m/s则压油管内径d为：d=(4q/v) 1/2 =(40.0005/3.144) 1/2 =1.2cm可选内径为d=11mm的油管。流量q=12 l/min，吸油管的允许流速取v=1.5m/s则吸油管内径d为：d=(4q/v) 1/2 =(412/3.141.5) 1/2 =1.02cm可选内径为d=12mm的油管。关于定位夹紧油路的管径，可按元件接口尺寸选择。6油箱容量的确定该方案为中压系统，液压油箱的有效容量按泵的流量57倍来确定，油箱的容量V为:V=(57) q泵=(57) 16.8=(84120)L按GB2876-81规定，且考虑散热因素，取靠近的标准值V=250L。六 验算液压系统性能1回路压力损失验算主要验算液压缸在各运动阶段中的压力损失。若验算后与原估算值相差较大，就要进行修改。压力算出后，可以确定液压泵各运动阶段的输出压力机某些元件调整压力的参考值。 具体计算可将液压系统按工作阶段进行，例如快进，工进，快退等，按这些阶段，将管路划分成各条油流进液压缸，而后液压油从液压缸流回油箱的路线的管路，则每条管路的压力损失可由下式计算：式中： 某工作阶段总的压力损失；液压油沿等径直管进入液压缸沿程压力损失值之和； 液压油沿等径直管从液压缸流回油箱的沿程压力损失值之和； 液压油进入液压缸所经过液压阀以外的各局部的压力损失值之总和，例如液压油流进弯头，变径等； 液压油从液压缸流回油箱所经过的除液压阀之外的各个局部压力损失之总和； 液压油进入液压缸时所经过各阀类元件的局部压力损失总和； 液压油从液压缸流回油箱所经过各阀类元件局部压力损失总和； 液压油进入液压缸时液压缸的面积； 液压油流回油箱时液压缸的面积。 和的计算方法是先用雷诺数判别流态，然后用相应的压力损失公式来计算，计算时必须事先知道管长L及管内径d，由于管长要在液压配管设计好后才能确定。所以下面只能假设一个数值进行计算。 和是指管路弯管、变径接头等，局部压力损失可按下式：式中局部阻力系数（可由有关液压传动设计手册查得）； 液压油的密度 液压油的平均速度此项计算也要在配管装置设计好后才能进行。 及是各阀的局部压力损失，可按下列公式：式中液压阀产品样本上列出的额定流量时局部压力损失； q 通过液压阀的实际流量； 通过液压阀的额定流量。另外若用差动连接快进时，管路总的压力损失应按下式计算：式中AB段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失； BC段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失； BD段总的压力损失，它包括沿程、局部及控制阀的压力损失； 大腔液压缸面积； 小腔液压缸面积。现已知该液压系统的进、回油管长度均为1m，吸油管内径为，压油管内径为，局部压力损失按进行估算，选用L-HL32液压油，其油温为时的运动粘度，油的密度。按上述计算方法，得出各工作阶段压力损失数值经计算后见表3。快进时(MPa)工进时(MPa)快退时(MPa)沿程损失忽略不计阀件局部损失三位四通电磁阀0.07忽略不计0.25单向行程调速阀（行程阀）0.56单向行程调速阀（调速阀）0.5单向行程调速阀（单向阀）0.44单向阀0.74背压阀0.41总损失1.60.911.46随后计算出液压泵各运动阶段的输出压力，计算公式及计算数值见表4所示9.1。计算公式液压泵输出压力（Pa）快进时P快进=350/（0.00785-0.004）+1.6106=1.69106工进时P工进=27961/0.00785+0.91106=4.47106快退时P快退=183/0.004+1.46106=1.51106表4液压泵在各阶段的输出压力，是限压变量叶片泵和顺序阀调压时的参考数据，在调压时应当符合下面要求：其中限定压力 快进时泵的压力 顺序阀调定压力 工进时泵的压力从上述验算表明，无须修改原设计。（1）液压回路的效率在各工作阶段中，工进所占的时间较长。所以液压回路的效率按工进时为计算。 回=p缸q缸/p泵q泵 =3.561060.26/(4.471060.26) =0.82液压系统的温升验算 在整个循环中，由于工进阶段所占时间最长，所以考虑工进时的温升。另外，变量叶片泵随着压力的增加，泄漏也增加，功率损失出增加，效率也很低。此时泵的效率 p缸=4.47106Pa 则有： P泵入= P泵出/回= p泵q泵/回 =4.471060.26/0.031 =0.375KWH发热= P泵入（1-系统）= P泵入（1-泵回缸）=3.75（1-0.0310.800.9）=0.367 KW 式中 P泵入泵的输入功率 P泵出泵的输出功率 H发热单位时间进入液压系统的热量 （KW） 本系统取油箱容积V=180L ,油箱三边尺寸比例在 1:1:11:2:3之间，则油液温升T为： T= H发热103/V2/3 =0.25103/1802/3 =11.5.C 通常液压机床取T=25.C30.C ，可以看出，此温升没有超出允许范围，故该液压系统不必设置冷却装置。七 参考书目文献1刘延俊液压与气压传动. 机械工业出版社 文献2机械零件设计手册，冶金工业出版社钻镗专用机床液压系统设计目 录一 课程设计任务书11.1设计要求11.2设计参数11.3设计内容1二 液压系统工况分析22.1工作参数22.2系统工况分析22.2.1 运动分析22.2.2 负载分析3三 液压系统总体设计53.1确定主要参数53.1.1液压缸的工作压力的确定53.1.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定53.1.3 液压缸工况图的绘制73.2液压回路选择83.2.1工作台部分83.2.2定位夹紧部分103.2.3组成液压系统原理图11四 液压缸的设计124.1 液压缸壁厚和外径的计算124.2 液压缸工作行程的确定134.3 缸盖厚度的确定134.4 最小导向长度的确定144.5 缸体长度的确定144.6 固定螺栓得直径14五 液压元件的计算和选择155.1确定液压泵和电机的规格155.2 油箱的设计155.2.1液压油箱有效容积的确定155.2.2液压油箱的外形尺寸155.3阀类元件和辅助元件的选择155.4其它元件的选择165.4.1过滤器的选择165.4.2 压力表及压力表开关的选择175.4.3 液位计的选择175.4.4油管的选择17六 液压系统的验算186.1 压力损失的验算186.2发热温升的验算20参考文献2121一 课程设计任务书1.1设计要求设计一台钻镗机床液压系统，工作循环：定位夹紧快进工进死挡铁停留快退停止拔销松开等自动循环，采用平导轨。1.2设计参数设计参数见表1。其中：进给缸负载力（KN）：FL；工作台液压缸移动件重力（KN）：G；工作台快进速度（m/min）：V1；工作台快退速度（m/min）:V3 ；工作台工进速度（mm/min）：V2 ；工作台液压缸快进行程（mm）：L1；导轨面静摩擦系数：s=0.2；工作台液压缸工进行程（mm）：L2；导轨面动摩擦系数：d=0.1；工作台启动时间（S）：t=0.3；夹紧缸负载力：1.9KN；工作台及夹具重量：0.6KN；液压缸效率为0.9。表1 设计参数序号FLGV1V3V2L1L211302.54.55.146290901.3设计内容（1）液压系统原理图（A1）；（2）液压缸装配图1张（A1）；（3）电气控制线路图1张（A1）；（4）设计说明书1份。二 液压系统工况分析2.1工作参数选定专用钻镗机床的要求参数如下：要求工作循环：定位夹紧快进工进死挡铁停留快退停止拔销松开等自动循环；进给缸负载力：FL=30（KN）工作台液压缸移动件重力：G=2.5（KN）工作台快进速度：V1=4.5（m/min）工作台快退速度:V3=5.1（m/min）工作台工进速度：V2=46（mm/min）工作台液压缸快进行程：L1=290（mm）导轨面静摩擦系数：s=0.2工作台液压缸工进行程：L2=90（mm）导轨面动摩擦系数：d=0.1工作台启动时间：t=0.3=（S）夹紧缸负载力：1.9KN工作台及夹具重量：0.6KN液压缸效率为0.9。2.2系统工况分析2.2.1 运动分析根据设计要求，该专用钻镗机床的工作循环可分解为：工作台主缸：快进工进加工到位后停留快退原位停止夹紧缸：工件夹紧工件松开定位缸：工作定位定位销拔出快进速度为：V1=4.5m/min快退速度为：V3=5.1m/min工进速度为：V2=00.046m/min绘制运动部件的速度循环图如图2-1所示。图2-1速度循环图2.2.2 负载分析液压缸所受外载荷F包括三种类型，分别为工作负载、摩擦阻力负载、惯性负载即：F = Fw+ Ff+ Fa1）工作负载Fw对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本设计中工进工作负载为：Fw=30000N2）导轨摩擦阻力负载Ff启动时为静摩擦力，启动后为动摩擦力，对于平行导轨Ff可以由下式求的：Ff = f ( G + FRn ) G 运动部件重力3100N； FRn 垂直于导轨的工作负载，此设计中为零； f导轨摩擦系数，取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。求得Ffs = 0.23100N = 620NFfa = 0.13100N = 310N上式中Ffs 为静摩擦力，Ffa 为动摩擦力。3）运动部件速度变化时的惯性负载FaFa = 式中g重力加速度； 加速或减速时间，本设计中=0.3s； 时间内的速度变化量。故：Fa = N =79N根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表2-1），并画出如图2-2所示的负载循环图。表2-1工作循环各阶段的外负载序工作循环外负载F(N)1启动、加速F = Ffs + Fa6992快进F = Ffa3103工进F = Fw+ Ffa303104快退启动加速F = Ffs + Fa6995快退F = Ffa310图2-2 负载循环图三 液压系统总体设计3.1确定主要参数3.1.1液压缸的工作压力的确定执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表3-1和表3-2）。表3-1 按负载选择执行元件的工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表3-2 各种机械常用的系统工作压力设备类型机 床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械等磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力0.82.0352881010162032所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为30310N，其它工况时的负载都相对较低，参考表3-1和表3-2按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力。在镗孔加工时，为了防止孔被镗通时负载突然消失而产生的镗头前冲，液压缸回油腔应有一定的背压，查液压工程手册（回油路带背压阀）取背压为。表3-3 执行元件背压的估计值系 统 类 型背压p1 （MPa）中、低压系统08MPa简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统816MPa同上比中低压系高50%100%高压系统1632MPa如锻压机等出算可忽略3.1.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，且往复快速运动速度相等，这样就给液压缸内径D和活塞杆直径d规定了的关系。由此求得液压缸无杆腔面积为:活塞杆直径可以由值算出，由计算所得的D与d的值分别按表3-4和表3-5圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表3-4 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：括号内数值为非优先选用值表3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400由GB/T2348-1980查得标准值为D=125mm，d=90mm。由此计算出液压缸的实际有效面积为:对选定后的液压缸内径D，必须进行稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效工作面积，即A = 式中 流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得。 液压缸的最低速度，由设计要求给定。如果液压缸节流腔的有效工作面积A不大于计算所得的最小有效工作面积，则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式（3-4）可得A=cm2 =10cm23.1.3 液压缸工况图的绘制油缸各工况的压力、流量、功率的计算如下：（1）计算各工作阶段液压缸所需的流量（2）计算各工作阶段液压缸压力快速进给时液压缸做差动连接。由于管路中有压力损失，取此项损失为P= P2- P1=0.5MPa，同时假定快退时回油压力损失为0.5MPa。（3）计算各工作阶段系统输入功率根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各阶段的压力、流量和功率，如表3-6所示，并根据此绘制出其工况图如图3-1所示。表3-6液压缸在不同阶段所需压力、流量和功率工作阶段系统负载/N回油腔压力/MPa工作腔压力/MPa输入流量q/L/min输入功率P/W快速前进10891.0360.63628.62240工作进给288670.62.640.5632快速退回10890.51.2230.14430注：取液压缸机械效率图3-1 液压缸的工况图3.2液压回路选择3.2.1工作台部分（1）调速方式的选择由于机床液压系统调速是关键问题，因此首选调速回路。有工况图可知：所设计的机床液压系统功率小，为了防止孔被钻通时负载突然消失而产生的钻头前冲，液压缸回油腔应有一定的背压，故可采用回油路调速阀调速回路。（2）调速与速度换接回路这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的V-L曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用行程阀换接速度，以减小压力冲击。图3-2调速与速度换接回路从工况图上可以清楚地看到：整个工作循环过程中，液压缸要求交替提供快行程的低压大流量和慢行程的高压小流量油液。最大流量与最小流量之比约为24。而快进、快退所需时间为：工进时间为：则有：因此该液压系统运行过程中93%的时间处于小流量工进状态，从降低成本的角度出发，不宜选用双联泵，只需用单个定量泵就可以。现确定定量泵方案如图3-3所示。图3-3 泵供油油源（3）换向回路此钻镗机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。滑台在由停止转快进，工进完毕转快退等换向中，速度变化较大，为了保证换向平稳，采用有电液换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电液换向阀宜采用三位四通阀，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。图3-4换向回路3.2.2定位夹紧部分本系统采用了电磁阀换向控制系统动作迅速，由二位二通电磁阀控制。保证工作迅速可靠。油泵也采用变量泵供油，在定位夹紧过程中，压力较低，流量较大，当定位、夹紧后需要压力较高。流量较小，排油量随压力变化的限压式变量泵正好满足这种要求。同时可减少功率损失，降低温升。夹紧后，系统压力升高，达到压力继电器调定值后，压力继电器发出信号，开始工进。3.2.3组成液压系统原理图根据上面选定的基本回路，在综合考虑设计要求，便可组成完整的液压系统原理图，如图3-5所示。图3-5 钻镗机床液压系统图四 液压缸的设计4.1 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算 式中 液压缸壁厚（m）。 D液压缸内径（m）。 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa）。额定压力16Mpa,取=1.5 MPa。 缸筒材料的许用应力。 = ，其中为材料抗拉刚度，n为安全系数，一般取n = 5。的值为：锻钢： = 110120 MPa；铸钢： = 100110 MPa；无缝钢管： = 110110 MPa；高强度铸铁： = 60MPa；灰铸铁： = 25MPa。对于D/10时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料 液压缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径为： +式中值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。在设计中，取试验压力为最大工作压力的1.5倍，即 = 1.53MPa =4.5MPa。而缸筒材料许用应力取为= 100 MPa。应用公式 得， 下面确定缸体的外径，缸体的外径 + = 125+214.06mm = 153.12mm。在液压传动设计手册中查得选取标准值 = 155mm。在根据内径D和外径重新计算壁厚， = = mm = 15mm。4.2 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表4-1中的系列尺寸来选取标准值。表4-1液压缸活塞行程参数系列 （mm）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为380mm,参考上表系列，取液压缸工作行程为400mm。4.3 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效的厚度t按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时： 有孔时： 式中 缸盖有效厚度（m）。 缸盖止口内径（m）。 缸盖孔的直径（m）。在此次设计中，利用上式计算可取t=40mm4.4 最小导向长度的确定对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求式中 液压缸的最大行程。 液压缸的内径。为了保证最小导向长度H，如果过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即在此设计中，液压缸的最大行程为400mm，液压缸的内径为125mm，所以应用公式的 =mm =72.5mm。活塞的宽度B一般取得B =（0.61.0）D；缸盖滑动支撑面的长度，根据液压缸内径D而定。当D80mm时，取；当D80mm时，取。活塞的宽度B =（0.61.0）d =5490mm，取70mm4.5 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。缸体长度L = 400+100mm=500mm。4.6 固定螺栓得直径液压缸固定螺栓直径按照下式计算：式中 F液压缸最大负载。 Z固定螺栓个数。 k螺纹拧紧系数，k = 1.121.5。根据上式求得 = = 10.3mm五 液压元件的计算和选择5.1确定液压泵和电机的规格由工况图可知，整个工作循环过程中液压缸的最大工作压力为3.12MPa。选取油路总压力损失为0.8MPa。则泵的最大工作压力为：其次确定液压泵的最大供油量，由工况图可知，液压缸所需的最大流量为38.2L/min，若取系统泄漏系数K=1.05，则泵的流量为最后根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择YB-40型叶片泵，当液压泵转速为n=960r/min时，液压泵的输出流量为40L/min。由于液压缸在快退时输入功率最大，如果取泵的效率为，这时驱动液压泵所需电动机功率为根据此数据查阅电动机产品目录，选择Y110L-6型电动机，其额定功率，额定转速。5.2 油箱的设计5.2.1液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量v可概略的确定为：已知该系统为中压系统（p=3MP）取：V=(57)=200L280L取V=250L式中，V 液压油箱的有效容积 液压泵的额定流量5.2.2液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸为（长：宽：高）1：1：11：2：3，为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。5.3阀类元件和辅助元件的选择图2-6液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀类元件以及滤油器、空气滤清器等辅助元件。表5-1 阀类元件的选择序号元件名称通过的最大流量L/min规格型号额定流量L/min 额定压力/MPa额定压降/MPa1叶片泵YB1-2530.086.32三位四通电磁换向阀5034D0-B10H-T*256.30.33两位两通电磁换向阀30.0822D-25256.30.34调速阀1Q-10B106.30.55单向阀71.83I-63B636.30.26两位两通电磁换向阀30.0822D-25256.30.37溢流阀3.5Y-63B636.38空气滤清器QUQ29滤油器WU-6580-J10压力表开关K-6B注：此为电动机额定转速时液压泵输出的实际流量。5.4其它元件的选择5.4.1过滤器的选择按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的2.5倍。由于所设计组合机床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有因此系统选取通用型WU系列网式吸油过滤器，参数如表5-2所示。（1）滤油器安装本系统滤油器安装在油泵的吸油管上。这种安装能直接防止大颗粒杂质进入液压泵内，保证了液压系统中所有设备不受杂质的影响，但增长了油泵的吸油阻力，而且当滤油器堵塞时，使油泵工作条件恶化。为了避免油泵的损坏，通常在油泵的吸入口安装过滤精度低的线隙式过滤器。（2）排油孔螺塞为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱座底部油池低处设有排油孔，平时排油孔用螺塞及封油垫封住。排油孔螺塞材料一般用Q235，封油垫材料可用石棉橡胶纸，排油孔螺塞的直径可按箱座壁厚的34倍选取，M=24X1.5。表5-2 通用型WU系列网式吸油中过滤器参数型号通径mm公称流量过滤精度尺寸M（d）HDWU6580-J32125631205.4.2 压力表及压力表开关的选择液压泵的出口、安装压力控制元件处、与主油路压力不同的支路及控制油路、蓄能器的进油口等处，均应设置测压点，以便用压力表对压力调节或系统工作中的压力数值及其变化情况进行观测。压力表测量范围应大于系统的工作压力的上线，即压力表量程约为系统最高压力的1.5倍左右。在本次设计中，经计算压力表量程约为MPa。根据使用要求，选用K-1型的压力表开关，压力表的精度等级选2.5级。5.4.3 液位计的选择液位计的下刻线至少应比吸油过滤器或吸油管口上缘高出75mm，以防吸入空气。液位计的上刻线对应着油液的容量。液位计与油箱的连接处油密封措施。对于油温有严格要求的液压装置，可采用传感式液位温度计，其温度计是利用灵敏度较高的双金属片的热胀冷缩原理来测油温的。在本次设计中，液位计选取YWZ-80型。5.4.4油管的选择油管的内径可按照所连接元件的接口尺寸确定，也可以按照管路中允许的流速来计算。本例中，由表5-3推荐取油液在压油管的流速v=3m/s,按式4.1算得液压缸无杆强及有杆腔相连的油管的内径为 （5.1）式中