液压课程设计-卧式钻镗组合机床液压系统

1、实用文档湖北文理学院理工学院机械与汽车工程系液压与气压传动课程设计说明书设计题目卧式钻链组合机床液压系统设计专业班级机制1512姓名桂新睿学号15341207指导老师夏庆国成绩评定等级评阅签字评阅日期湖北文理学院理工学院机械与汽车工程系2022年12月标准文案实用文档目录序言：4一.设计的技术要求和设计参数5二,工况分析52.1确定执行元件52.2分析系统工况52.3负载循环图和速度循环图的绘制62.4确定系统主要参数82.4.1初选液压缸工作压力82.4.2确定液压缸主要尺寸82.4.3计算最大流量需求92.5拟定液压系统原理图102.5.1速度限制回路的选择102.5.2换向和速度换接回路

2、的选择112.5.3油源的选择和能耗限制122.5.4压力限制回路的选择132.6液压元件的选择142.6.1确定液压泵和电机规格152.6.2阀类元件和辅助元件的选择162.6.3油管的选择18标准文案实用文档2.6.4油箱的设计192.7液压系统性能的验算202.7.1回路压力损失验算202.7.2油液温升验算21附:手绘液压系统图标准文案实用文档序言作为一种高效率的专用机床,组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛.本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例,介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤,其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定

3、、液压元件的选择以及系统性能验算等.组合机床是以通用部件为根底,配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床.组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍.组合机床兼有低本钱和高效率的优点,在大批、 大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线.组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式,能完成钻、扩、较、链孔、攻丝、车、铳、磨削及其他精加工工序,生产效率比通用机床高几倍至几十倍.液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点,在组合机床中得到了广泛应用.液压系统在

4、组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动,如果动力滑台要实现二次进给,那么动力滑台要完成的动作循环通常包括：原位停止快进I工进II工进死挡铁停留快退原位停止.一.设计的技术要求和设计参数卧式钻链组合机床动力头要完成快进-工进-快退-原位停止的工作循环；最大切削力为FL=10000N,动力头自重FG=19000N;工作进给要求能在0.021.2m/min范围内无级调速,快进、快退速度为6m/min；工进行程为100mm,快进行程为300mm；导轨型式式平导轨,其摩擦系数取fs=0.2,fd=0.1;往复运标准文案实用文档动的加减速时间要求不大于0.5s.二.工况分析2.1.确定执行元件

5、金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动,因此液压系统的执行元件确定为液压缸.2.2分析系统工况在对液压系统进行工况分析时,本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载,其他负载可忽略.(1)工作负载FW工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载,对于金属切削机床液压系统来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载,即FW=10000N(2)惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度,其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算.加、减速时间为0.4s,工作台最大移动速度,即快进、快退速度为6m/min,因此惯性负

6、载可表示为(3)阻力负载阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力,分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两局部.静摩擦阻力Ffs=fsFN=0.219000=3800Nss动摩擦阻力Ffd=fdFN=0.119000=1900N根据上述负载力计算结果,可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况,如表2.1所示.表2.1液压缸在各工作阶段的负载(单位：N)工况负裁组成负裁值F总机械负裁 F=F/mFmLVmt190006609.80.4=484.7N标准文案实用文档起动F=Ffs3800N4222.2N加速F=Ffd+Fm4284.7N4760.8N快进F=Ffd1900N2111.1N工进F=F

7、fd+Ft11900N13222.2N反向起动F=Ffs3800N4222.2N加速F=Ffd+Fm2868.7N2985.2N快退F=Ffd1900N2111.1N注：此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响2.3.负载循环图和速度循环图的绘制根据表2.1中计算结果,绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图2-1所示.图2-1组合机床动力滑台液压系统负载循环图图2-1说明,当组合机床动力滑台处于工作进给状态时,负载力最大为13222.2N,其他工况下负载力相对较小.所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据的设计参数进行绘制,快进和快退速度v=v2=6m/min、快进行程I1=300mm工

8、进行程I2=300mm 快退行程l3=230mm,工进速度v2=0.02-1.2mm/min.根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统的速度循环图如图2-2所示.标准文案实用文档图2-2组合机床液压系统速度循环图2.4确定系统主要参数2.4.12.4.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大,其值为13222.2N,其它工况时的负载都相对较低,根据负载大小或根据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P=4.5MPa.2.4.22.4.2确定液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差异较大,且快进、快退速度要求相等,从降低总流量需求考虑,应确定采用单杆双作

9、用液压缸的差动连接方式.通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件,最好采用活塞杆固定,而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式.这种情况下,应把液压缸设计成无杆腔工作面积A是有杆腔工作面积A两倍的形式,即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系.工进过程中,当孔被钻通时,由于负载忽然消失,液压缸有可能会发生前冲的现象,因此液压缸的回油腔应设置一定的背压通过设置背压阀的方式,选取标准文案实用文档此背压值为B=0.8MPa.快进时液压缸虽然作差动连接(即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接),但连接管路中不可预防地存在着压降Ap,且有杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时取

10、印定0.5MPa.快退时回油腔中也是有背压的,这时选取背压值P2=0.6MPa.工进时液压缸的推力计算公式为F/y今p_AR=A芯A2)p式中：F负载力nm液压缸机械效率A1液压缸无杆腔的有效作用面积A2液压缸有杆腔的有效作用面积pl液压缸无杆腔压力p2液压有无杆腔压力因此,根据参数,液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A=F、/p-PP=,13222.2=3.22乂10、2)4.5.吧父I.,1.25X4.36Pa=5.45MPa(2)计算总流量工进时所需要流量最小是0.25L/min,设溢流阀最小流量为2.5L/min,那么小流量泵的流量标准文案实用文档qpi(1.1X0.25+2.5)L/

11、min=2.775L/min快进快退时液压缸所需的最大流量为12.9L/min,那么泵总流量qp=1.1x12.9L/min=14.2L/min.即大流量泵的流量pqp2qp-qp1=(14.2-2.775)L/min=11.43L/min据据以上液压油源最大工作压力和总流量的计算数值,查阅有关样本,采用YB-4/12型的双联叶片泵,该泵额定压力6.3MPa,额定*$速为960r/min.表2-5液压泵参数元件名称规格额定流量L/min-1额定压力MPa型号双联叶片泵166.3MPaYB-4/12取容积效率为0.95,那么液压泵的实际输出流量为q=(412)9600.95/1000-14.59

12、2L/minp3.电机的选择由于液压缸在快退时输入功率最大,这时液压泵工作压力为2.18MPa,流量为14.6L/min.取泵的总效率刈=0.75,那么液压泵驱动电动机所需的功率为：p根据上述功率计算数据,此系统选取Y90L-6型电动机,具额定功率Pn=1.1KW,额定转速nn=910r/min.2.6.2.2.6.2.阀类元件和辅助元件的选择图2-5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.1.阀类元件的选择根据上述流量及压力计算结果,对图2-5初步拟定的液压系统原理图中各种阀类元件及辅助元件进行选择.其中调速阀的选择应考虑使调速阀的最小稳定流标准

13、文案PPqpP二n2.1814.6600.75KW-0.67KW实用文档量应小于液压缸工进所需流量.通过图2-5中4个单向阀的额定流量是各不相同的,因此最好选用不同规格的单向阀.图2-5中溢流阀2、背压阀7和顺序阀8的选择可根据调定压力和流经阀的额定流量来选择阀的型式和规格,其中溢流阀2的作用是调定工作进给过程中小流量液压泵的供油压力,因此该阀应选择先导式溢流阀,连接在大流量液压泵出口处的顺序阀8用于使大流量液压泵卸荷,因此应选择外控式.背压阀7的作用是实现液压缸快进和工进的切换,同时在工进过程中做背压阀,因此采用内控式顺序阀.最后本设计所选择方案如表2,3所示,表中给出了各种液压阀的型号及技

14、术参数.表2.3阀类元件的选择厅 P元件名称最大通过L/min-1规格额定流量L/min-1额定压力MPa型号5三位五通电磁阀32636.335D1-63BY11行程阀32636.322C-63BH11调速阀0.25106.3Q-10B6单向阀616256.3I-25B7背压阀70.125106.3B-10B2溢流阀4106.3Y-10B13单向阀1316256.3I-25B3单向阀312256.3I-25B8顺序阀16256.3XY-25B2 .过滤器的选择根据过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原那么,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

15、液的过滤精度要求不高,故有q=qp2.5=(162.5)L/min=40L/min因此系统选取自封式吸油过滤器YCX-40,参数如表6所示.标准文案实用文档表2.4自封式吸油过滤器 YCX-63参数型号通径mm公称流量L/min过滤精度Rm尺寸M(d)HID3dYCX-402040100M27x22561106x73 .空气滤清器的选择根据空气滤清器的流量至少为液压泵额定流量2倍的原那么,即有q2q=216L/min=32L/minp选用EF系列液压空气滤清器,其主要参数如表2.5所示表2.5液压空气滤清器参数注油空气油过ABabc四只空气滤面螺钉过滤型号L/minL/min积L/minmmm

16、mmmmmmm均布mm精度mmEF2-321410512010050*47中59 *70M4d00.279注：液压油过滤精度可以根据用户的要求进行调节2.6.3.2.6.3.油管的选择图2-5中各元件间连接管道的规格可根据元件接口处尺寸来决定,液压缸进、出油管的规格可根据输入、排出油液的最大流量进行计算.由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同,所以应对液压缸进油和出油连接管路重新进行计算,如表2.6所示.表2.6液压缸的进、出油流量和运动速度流量、速度快进工进快退轴入加亡里1/1L/minq=v(A-A2计qp=22.9q1=0.25q=qp=14.6标准文案实用文

17、档排出流量L/min-1q2=(A2q1yAi=13.9q2=(A2q1yA=0.15q2=(Aq丫4=24运动速度m/min-1v1二q/A1=4.5v2=q1/A=0.05V3=q1/A2=4.8根据表2.6中数值,当油液在压力管中流速取3m/s时,可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：因此与液压缸相连的两根油管可以根据标准选用公称通径为413和410的无缝钢管或高压软管.如果液压缸采用缸筒固定式,那么两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可.如果液压缸采用活塞杆固定式,那么与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上.2.6.4.2

18、.6.4.油箱的设计1.油箱长宽高确实定油箱的主要用途是贮存油液,同时也起到散热的作用,参考相关文献及设计资料,油箱的设计可先根据液压泵的额定流量根据经验计算方法计算油箱的体积,然后再根据散热要求对油箱的容积进行校核.中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的5-7倍,本例取7倍,故油箱容积为V=q=716L=112p按JB/T79381999规定,取标准值V=120L.标准文案=13mm,取标准值13mm.=10mm,取标准值10mm.:224106,二31036014.6106二310360实用文档V120/3V1二二二150L=0.15m0.80.8如果取油箱内长11、宽w1、高hl比例为

19、3:2:1,可得长为：li=877mm,宽w1=585mm,高为h1=292mm.对于别离式油箱采用普通钢板焊接即可,钢板的厚度分别为：油箱箱壁厚3mm,箱底厚度5mm,由于箱盖上需要安装其他液压元件,因此箱盖厚度取为10mm.为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养,取箱底离地的距离为160mm.因此,油箱基体的总长总宽总高为：长为：1=112t=87723883mm宽为：w=w12t=58523=591mm高为：h=(10h15160)mm=467mm为了更好的清洗油箱,取油箱底面倾斜角度为0.5.2.隔板尺寸确实定为起到消除气泡和使油液中杂质有效沉淀的作用,油箱中应采用隔板把油箱分成两

20、局部.根据经验,隔板高度取为箱内油面高度的34,根据上述计算结果,隔板的高度应为：h=V3=012-=0.175m,11W140.8770.5854隔板的厚度与箱壁厚度相同,取为3mm.3.各种油管的尺寸油箱上回油管直径可根据前述液压缸进、出油管直径进行选取,上述油管的最大内径为13mm,外径取为17mm.泄漏油管的尺寸远小于回油管尺寸,可按照各顺序阀或液压泵等元件上泄漏油口的尺寸进行选取.油箱上吸油管的尺寸可根据液压泵流量和管中允许的最大流速进行计算.q=qp=V46=L/min16_/minv0.9取吸油管中油液的流速为1m/s.可得:标准文案d=2q=2二v14.6108.910m=8.9mm二160实用文档液压泵的吸油管径应尽可能选择较大的尺寸,以预防液压泵内气穴的发生.因此根据上述数据,根据标准取公称直径为d=10mm,外径为16mm.2.7.液压系统性能的验算本例所设计系统属压力不高的中低压系统,无迅速起动、制动需求,而且设计中已考虑了防冲击可调节环节及相关防冲击举措,因此不必进行冲击验算.这里仅验算系统的压力损失,并对系统油液的温升进行验算.2.7.1.2.7.1.回路压力损失验算由于系统的具体管路布置尚未确定,整个回