9第五章液压系统设计

1、第五章液压系统设计5.1设计要求分析组合镗床的主轴有两个，镗削 ？80和？106两孔，要求的工作循环是：快 速接近工件，然后以工作速度镗孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停 止。工件材料使用铸铁，硬度为 240HB，假设运动部件重 9800N，快进快退速 度vi 0.1m/s，动力滑台采用平导轨，静动摩擦系数fs 0.2, fd 0.1 ;往复运动 的加减速时间为0.2s，快进行程J 375mm，工进行程L2 95mm。5.2设计计算1.加工中最大切屑阻力：Fe 3 364.8 1094.4N。2.计算摩擦阻力：静摩擦阻力，FsfsG0.298001960N动摩擦阻力，FdfdG0.19

2、800980N3.惯性阻力：GFm ma-v98000.1500Ngt9.80.24.工进速度：v 300 0.3 1.5mm/s60根据以上分析计算各工况复负载，见表5-1表5-1液压缸负载的计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F0/N启动Fs=fsG19602180加速Fd=f dG+fm14801650快进Fd=f dG9801090工进F=Fe+Fd2074.42304.9反向启动Fs=f sG19602180加速Fd=f dG+Fm14801650快退Fd=f dG9801090制动Fd=f dG-Fm4805325.计算快进、工进时间和快退时间快进：t1L13751033.

3、75sV10.1工进：t2L29510363.3sv1.510 3快退：t3L1L2(375395) 104.7s0.1V11. 粗选液压缸工作压力由工况分析可知，工进阶段的负载力最大，液压缸的工作压力按此负载力计算。根据液压缸与负载的关系，选 P 40 105Mp。液压缸回油腔设有背 压，设背压P2 6 105 Pa，为使快进快退速度相等，选用 Ai 2A差动油缸，假 定快进快退的回油压力损失为 P 7 105Pa o2. 计算液压缸尺寸：由工进工况出发，计算油缸大腔面积，由公式P1A P2A2 m F得，液压缸直径:Fm 口 P2/2207440.9 40 362.29(cm?)，D4 6

4、2.2943.1489.08cm，取标准值 D=90mm因为 a 2A2，所以 d D / - 2 63.63mm，取标准值 d=63mm,液压缸的有效面积为，A4263.585cm2 2A26.32)32.428cm2(D d )43. 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率使用值表5-2液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表工况计算公式F/Np2/MPP1/MPqP/KW快启动PlFa2 p2180014.21050.31进加速AA216507 10512.6105103快进q(A1A2 )V1109010.81050.334工PiFA2 P进A19.5436.4 10qAV2

5、230556 1040105610pP1q10 3快反向启动PiFA1P2218006.710退加速A21650快退qA2V110907 1(f17.11050.310.53制动53210 31. 选择液压回路：1 ）调速方式，该液压系统的功率小，工作负载变化小，可选用进油路 节流调速，为防止镗孔时前冲现象，在回油路上加背压阀。2 ）液压泵形式的选择，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比约为3.25，其相应的时间比为30.65，根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方案中选双联叶片泵。3 ）速度换接形式：因镗孔对位置精度及工作平稳性要求高，选用电磁 调速阀。4

6、 ）快速回路与工进转快退控制方式的选择，为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。2. 绘制液压系统图：在所选定基本回路的基础上，在考虑其他有关因素，可组成液压系统图，见图纸液压系统原理图。原位停止：电磁铁1CT和2CT均断电。换向阀5和4处于中间位置。油缸无 活塞杆腔通过液动换向阀4和单向阀15与油箱相通。此时高压泵排出的油经溢 流阀1流回油箱，高压油控制顺序阀3使低压泵卸荷。单向阀14在高压油作用 下封闭。快速前进：使电磁铁1CT通电，电磁换向阀5换向，压力油经过电磁换向阀 5、单向阀6流入液动换向阀4的左控制腔，使换向阀4换向。此时油泵排出的 油经换向阀4和行程阀19流入油缸无活塞杆

7、腔。由于顺序阀 3的开启压力高于 快进时所需的压力，所以这时顺序阀 3不打开。低压泵排出的油顶开单向阀 14, 与咼压泵排出的油一起流入油缸无活塞杆腔，所以这时为差动链接。工作进给：当动力部件快速前进到控制挡铁压下行程阀19的滑阀时，切断了快速油路，压力油只有通过调速阀 18流入油缸的无活塞杆腔。此时进给速度 由调速阀18调节。由于调速阀18的通过量小于高压泵12的排油量，因此加工 过程中，溢流阀1溢流，并控制顺序阀3使低压泵卸荷。加工时油缸有活塞杆腔 排出的油经背压阀2和顺序阀3回油箱。此时由于油缸无活塞杆腔的压力较高， 有活塞杆腔的压力较低，所以单向阀16关闭。快速退回：加工结束后，碰到终

8、点开关，电磁铁1CT断电，电磁铁2CT通电, 使换向阀5换向。压力油通过换向阀5和单向阀7流入换向阀4的右控制箱，使 液动换向阀4换向。油泵排出的油经换向阀4流入油缸有活塞杆腔。由于快退时 压力较高，顺序阀3关闭，低压泵排出的油也流入油缸的有活塞杆腔。此时，由 油缸无活塞杆腔排出的油经单向阀17、换向阀4和单向阀15回油箱。当快退至原位后，压下原位开关，电磁铁 2CT断电，换向阀5和4的滑阀 在弹簧的作用下回到中间位置，动力部件原位停止。当机床液压系统长时间不工作时，由于管道处的密圭寸不良，在“油柱”的压 力作用下，管道内的油会流回油箱，形成局部真空，使空气渗入系统，影响系统 工作的稳定性。因

9、此，在本系统中设置了单向阀15和13以防止空气进入液压系 统。单向阀13的另一个作用是防止油泵在电机停转时反转。1. 选择液压泵和电动机1 ）确定液压泵的工作压力：前面已确定液压缸的最大工作压力为40 105Pa，选择进油管路压力损失P 5 105Pa，其调整压力一般比系统最大工作压力大5 105Pa，所以泵的工作压力为，P 40 5 510550 105Pa这就是高压小流量泵的工作压力。液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失P 4 105Pa，则快退时泵的工作压力为，P,17.087410521.087 105Pa这就是低压大流量泵的工作压力。2 ）液压泵的流量：快进时流量最大，其值

10、为18.6L/min,最小流量在工进时，其值为0.572L/min,取系统，泄露折算系数k=1.2,则液压泵的最大流量应为qpmax 1.2 1.86 22.32L/min，由于溢流阀稳定工作时最小溢流量为3L/min,故小泵流量为3.6L/min 。3 ）确定液压泵的规格型号：根据以上计算数据，查阅产品目录，选用YB-25/6 型双联叶片泵。4 ）选择电动机：液压缸最大输出功率出现在快退工况，其值为0.53kW,此时泵站的输出压力应为F2 21.5 105Pa，流量,qp 22.32 6 28.32L/min 0.472 10 3m3/s取泵的总效率0.7，则电动机所需功率为,P2qp21.

11、5 105 0.472 10 30.71449.7W根据以上计算结果，查产品目录，选与上述功率和泵的转速相适应的电动机。2. 选择其它元件油箱流量可按经验公式估算，取V （5 7）qp，V 6qp 6 25 6 186L1.液压系统的发热与温升验算63.3s，快进时间为由前述的验算可知，在整个工作循环中工进时间为3.75s ,快退时间为4.7s ,工进所占比重约为88.22%,所以系统的发热和油液的 温升可用工进时的情况来分析，工进时液压缸负载F=2074.4N,移动速度v=1.5mm/s,其有效输出功率为3.1116W,液压泵输出功率为PppgP?q2p式中，Pi, P2分别为小流量泵和大流

12、量泵的工作压力，其中Pi 50 105PaP2 1.48 105Pa，为大流量泵通过顺序阀的卸荷损失。q,q2，分别为小流量泵和大流量泵的输出流量，其中 5 6L/min, q2 25L/min，油泵总效率p 0.7Pp10.7550 106 10 36051.45 10325 1060802.381W由此得液压系统的发热量为H Pp P 0.7989kW，只考虑油箱散热，其中油箱散热面积为A 2.12m2，取油箱传热系数Ct 13 10 3，则油箱温升为，HCrA29.015 C0.789313 102.12油液温升没有超过允许值，系统无需添加冷却剂。5.2液压系统的使用与维护工作前应检查油

13、温，若油温低于 10摄氏度，则可将泵开开停停数次进 行温升，一般应空载运作20min以上才能加载运转。液压油要定期检查和更 换，保持油液清洁，对新投入使用的设备，使用三个月左右应清洗油箱，更 换新油以后按设计说明书的要求每隔半年或一年进行一次清洗和换油。使用时应注意过滤器的工作情况，滤芯应定期清洗和更换，防止杂质进入油箱。维护保养应分为日常维护、定期检查和综合检查三个阶段。日常维护通 过目视、耳听及手触感觉等比较简单的办法，在泵启动前、后和停止运转前 检查油量、油温、压力、漏油、噪声以及振动等情况，并随之进行维护和保 养。定期检查时间为23个月，综合检查为一年一次。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen