卧式钻镗组合机床的液压动力液压系统课程设计资料

1、目录1 工况分析 21.1 负载分析 21.2 液压缸的推力 22 液压缸计算 32.1 选取工作压力及背压力 32.2 液压缸各截面积 42.3 计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率 53 、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表 64 、液压元件设计计算与选择 71.1 液压泵工作压力、流量、驱动功率计算 71.2 电动机的驱动功率 71.3 油管尺寸 91.4 油箱容积 95 液压系统稳定性论证 95.1 工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 95.2 2局部压力损失 105.3 系统热能工况的稳定性校核 116 总结 12卧式钻链组合机床的液压动力液压系统课程设计设计的目的

2、和要求：(1)工作循环：“快进一工进一死挡铁停留一快退一原位停止”。(2)设计一台卧式钻链类组合机床动力头的液压系统，动力头的工作循环是： 快进一工进一死挡铁停留一快退一原位停止的工作循环。动力头的最大切削力 FL=12000N 动力头自重FG=20000N快速进、退速度为 6m/min,快进行程为 300mm工进速度要求在能在0.02 1.2m/min范围内无级调速，行程为100mm 导轨型式为平导轨，其静摩擦系数fs=0,2 ,动摩擦系数fd=0,1 ,往复运动的加 减速时间4 t=0.3s卧式钻链组合机床的液压动力液压系统课程设计1工况分析1.1 负载分析切削推力：Ft=12000N静摩

3、擦力：Fa = fa G=0.2X 20000=4000N动摩擦力：Fd = fd G=0.1 X 20000=2000N启动惯性力：Fm=m-v=G-v =680.27Nt g t1.2 液压缸的推力启动推力：5启=Fa /q=4444.44N加速推力：F加=(Fd + Fm ) / q=2978.08N快进推力：柒=Fd /刀=2222.22N工进推力：F工=(Ft+ Fd) / q=15555.55N反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。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总机械负载F'=F/ m起动F = Ffs4000N4444.44N加

4、速F = Ffd + Fm2680.27N2978.08N快进F =Ffd2000N2222.22 N工进F = Ffd + Ft14000N15555.55N反向起动F = Ffs4000N4444.44 N加速F = Ffd + Fm2680.27 N2978.08N快退F =Ffd2000 N2222.22N工况运行图如下：2液压缸计算2.1选取工作压力及背压力F工=15555.55N选取P=4MPa,为防止加工结束动力头突然前冲,设回油有背压阀或调速阀，取背压P2=0.8MPa。取液压缸无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积的2倍F / m Al Pl A2 P2 Al Pl ( Ai /

5、2) P2式中：F 负载力m液压缸机械效率A 液压缸无杆腔的有效作用面积液压缸有杆腔的有效作用面积pi液压缸无杆腔压力P2液压有无杆腔压力快进和快退速度V1=V2=6m/min,工进速度V2=0.5m/min,相差很大，应进行差动 换接，因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为Ai1-Pi2Pb15555.536000004.32 10 3m2D4 43.20液压缸缸筒直径为=7.42mm由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系,d = 0.707D,因此活塞杆直径为d=0.707 >7.42 =5.25mm,根据GB/T2348 1993对液压缸缸筒内径尺 寸和液压

6、缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=80mm,活塞 杆直径为d=50mm。2.2 液压缸各截面积此时液压缸两腔的实际有效面积分别为： _ 2 . 2A1 D /4 50.27cm_ 22- 一 2A2(D d )/4 30.63cm按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量q=0.05L/min因工进速度为0.05m/min为最小速度，则有 A1 > q/v=50/5 cm2 =10 cm2因为A1 =50.27cm2 > 10cm2 ,满足最低速度的要求。2.3 计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，

7、 可以算出液压缸工作过程 各阶段的压力，流量和功率，在计算工进时背压力 R=0.8MPa快退时背压力按Pb=0.5MPa工作循 环计算公 式'F进油压力Pj回油压力Pb所而流星Q输入功率PNMPaMPaL/minkW差动快 进Pj=(F+Ap A2)/(A - A2 )Q=vx ( A-A2)P= ? X Q2222.221.912.4111.780.375工进Pj=(F+PbA2)/AiQ= v AP= R XQ15555.553.360.80.300.0168快退Pj=(F+PbA)/ AQ= v AP= R XQ2222.221.680.518.780.526注：1.差动连接时，

8、液压缸的回油口之间的压力损失p 5 105Pa,而pb pjp。2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为Pj,无杆腔回油，压力为 R。3、设计卧式钻链组合机床的液压动力滑台 电磁铁动作表电磁铁动作表动件1YA2YA3Y A4YA工件火 紧一一一一快 进十一一一工 进十一十一快 退一十十十工件松 夹1一一一一4、液压元件设计计算与选择4.1 液压泵工作压力、流量、驱动功率计算工进阶段液压缸工作压力最大，取进油总压力损失p =0.5MPa,压力继电器可靠动作需要压力差0.5MPa,则液压泵最高工作压力Pp = p1+p+0.5MPa=4.36MPa因止匕泵的额定压力 Pr >1.25 X 436

9、0000Pa=5.45MPa工进时所需要流量最小是0.30L/min, 设溢流阀最小流量为 3.0L/min, 则小流量泵的流量qpi> (1.1 x 0.30+3.0 ) L/min=3.33L/min快进快退时液压缸所需的最大流量为 18.78L/min, 则泵总流量qp = 1.ix 18.78L/min=20.66L/min。即大流量泵的流量qp2 > qP- qp1 = (14.2-2.775) L/min=17.33L/min根据上面计算的压力和流量， 查产品样本， 选用 YB-4/12 型的双联叶片泵， 该泵额定压力6.3MPa,额定转速960r/min4.2 电动机

10、的驱动功率系统为双泵共有系统，其中小泵的流量qp1= ( 4 10 3/60) m3/s=0.0000667m3/s大泵流量q2= (0.012/60) m3 /s=0.0002m3 /s差动快进，快退时的两个泵同时向系统供油；工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。差动快进时小泵的出口压力损失 0.45MPa,大泵出口损失0.15MPa。小泵出口压力pp1=1.3MPa（总功率 尸0.5）大泵出口压力Pp2=1.45MPa （总功率 2=0.5）电动机功率P1 = pp1 q1/ 1+ pp2 q2 / 2 =0.753Kw工进时调速阀所需要最小压力差为0.5MPa。压力继电器可靠需要动力差0.5

11、MPa。因此工进时小泵的出口压力pp1= p1 +0.5+0.5=4.36Pa.大泵的卸载压力取pp2 =0.2MPap小泵的总功率1 =0.565；大泵总功率2 =0.3电动机功率P2= pp1 q1/ 1+ pp2 q2 / 2 =0.648Kw快退时小泵出口压力 Ppi=1.65MPa（总功率1=0.5）大泵出口压力 pp2=1.8MPa（总功率2=0.51）电动机功率p3= pp1 q 1 / 1 + pp2 q2/ 2 =0.926Kw快退时所需的功率最大。根据查样本选用 Y90L-6 异步电动机，电动机功率1.1Kw 。额定转速910r/min 。4.3 油管尺寸根据选定的液压阀的

12、链接油口尺寸确定油管。 快进快退时油管内通油量最大，具 实际流量为泵的额定流量的两倍 32L/min，则液压缸进出油管直径d按产品样本， 选用内径为15mm外彳全为19mm勺10号冷拔钢管。4.4 油箱容积油箱容积按公式计算，当取 K为6时，求得其容积为V=7X 16=112L,按矩形油 箱规定，取最靠近的标准值V=135L5液压系统稳定性论证5.1工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整工进时的压力损失的验算及泵压力的调整工进时管路的流量仅为0.25L/min,因此流速很小，所以沿程压力损失和局部损失都非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的损失0.5MPa,回油路上只有背压阀损失，

13、小流量泵的调整压力PP= p1+0.5+0.5=4.36MPa即小流量泵的溢流阀6应按此压力调整。快退时的压力损失的验算及泵压力的调整快退时进油管和回油管长度为1.8m,有油管直径d=0.015m,通过的流量为进油路 q 1 =16L/min= 0.267 10 3m3/s ,回油路 q2 =32L/min= 0.534 10 3m3/s 0 液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度为 15C,有手册查出此时油的运黏度V=1.5st=1.5cm2/s,油的密度P=900kg/m3,液压系统元件采用集成块式的配置vd形式 Re 10000 12732q/dv则进油路中的液流雷诺数为R=100

14、00vd/r=151<2300回油路中液流的雷诺数为R=302<2300由上可知，进回油路的流动都是层流进油路上，流速v 4Q d2 1.5m/s则压力损失为2p i =64lpv2/2Rd=0.052MPa在回油路上，流速为进油路速的两倍即V=3.02m/s,则压力损失为p 2=1.04MPa5、2局部压力损失元件名称额定流量实际流量额定压力损 失实际压力损 失单向阀5251620.046三位四通电磁阀7631640.026二位二通电磁阀8631640.103顺序阀631640.026取集成块进油品&的压力损失0.03MPa,回油路压力损失为0.05MPa,则进油 路和回

15、油路总的压力损失为p1 =0.052+0.046+0.026+0.103+0.03=0.257MPap2=0.104+0.082+0.026+0.082+0.026+0.05=0.348MPa快退负载时液压缸负载F=1111.11N,则快退时液压缸的工作压力r= (F+ 6A) / A2=0.934MPa快退时工作总压力为pp p1p1=1.19MPa大流量泵卸载阀的调整压力应大于1.19MPa综上，各种工况下世纪压力损失都小于初选的压力损失值，而且比较接近，说明液压系统满足要求5.3系统热能工况的稳定性校核系统的主要发热是在工进阶段造成的工进时输入功率：P1=648w工进时液压缸的输出功率：

16、P2=Fv=15555.55X 0.00265)W=41.22W系统总发热功率=P- P2=606.78W已知油箱容积V=135L则油箱近似散热面积AA=O0653.V2 =1.71 m2假定通风良好，取消散热系数 Ct =0.015Kw/( m2 C )可得油液升温为T =24.79 CCTA设环境温度T2=25C则热平衡温度为T=T2+ T =49.79 C0 55 c所以油箱散热可达到要求。6 总结为期两周的实训就这样结束了，这两周让我收获了不少。本次实训主要内容是卧式钻镗组合机床 的液压动力液压系统课程设计，安装与调试。当然其中还学习了画图等一些与自己专业关联的知识。我们组分工比较明确，总的来说我们组比较好的完成了既定任务。每个人都很好的完成了自己的 任务，还都不时去帮助组员弄清楚一些问题。实训让我了解了液压元件，液压系统以及液压原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适 合的设计方法。本次实训脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们 在做实训项目的过程