卧式钻镗组合机床液压系统设计

1、课程设计说明书题目：液压与气动技术卧式钻链组合机床液压系统设计姓名：郑义强学号：1506240130系别：机电工程与自动化学院专业：机械设计与制造班级：15机械1指导教师：陈佳彬黎明职业大学2017年6月27日目录1 .设计任务11.1 设计要求11.2 设计参数11.3 主要内容12 .工况分析22.1 负载图及速度图22.2 工况分析图43 .方案确定53.1 选择液压回路。555664 .计算和选择液压元件64.1 确定液压泵的规格和电机功率664.2 液压阀的选择74.3 确定管道尺84.3.1 压油管道84.3.3回油管道94.4确定邮箱容量95 .组成液压系统图96 .液压系统主要

2、性能的估算106.1 液压缸的速度106.2 系统的效率116.2.1 回路中的压力损失126.2.2 液压泵的工作压力136.2.3 顺序阀的调整压力136.3 液压回路和液压系统的效率141 .设计任务设计一台卧式钻、键组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N液压缸机械效率为0.9,加工时最大切削力为12000N,工作循环为：“快进一一工进一一死挡铁停留一一，快退一一原位停止”。快进行程长度为0.4m,工进彳T程为0.1m。快进和快退速度为0.1m/s,工进速度范围为3X1045X10m/s3,采用平导轨，启动时间为0.2s。要求动力部件可以手动调整

3、，快进转工进平稳、可靠。1.1 设计要求设计一台卧式钻、键组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件的孔系，运动部件总重G=10000N液压缸机械效率为0.9,加工时最大切削力为12000N,工作循环为：“快进一一工进一一死挡铁停留一一，快退一一原位停止o,1.2 设计参数快进行程长度为0.4m,工进行程为0.1m快进和快退速度为0.1m/s工进速度范围为3X1045X103m/s1.3 主要内容1、进行工况分析，绘制工况图。2、拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作表3、计算液压系统及有关元件参数，选择液压元件4、液压缸结构设计5、编写设计说明书2.工况分析2.1 负载图及速度图2.1.1负载

4、分析a.切削力:Fl=12000Nb.摩擦阻力:FfsfsFg=0.2X10000=2000NFfdfdFg=0.1X10000=1000Nc.惯性阻力Fmma100000.12=N=510Nt9.810.2d.重力阻力因工作部件是卧式安置，故重力阻力为零。e.密封阻力m=0.9o将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，去液压缸机械效率f.背压阻力背压力p2查表选取。根据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中的负载，见下表。工况计算公式液压缸负裁F/N液压缸推力F/mF/0.9N启动20002222加速15101678快速10001111工进1300014444快退100011112.1.2负载图、

5、速度图。快进速度i与快退速度3相等，即1=3=0.1m/so行程分别为li=0.4m,43l3=0.5m；工进速度2=310510m/s,行程l3=0.1m。负载图和速度图如下。2-1负载图2-2速度图2.2工况分析图。液压缸工作循环中各动作阶段的压力、流量和功率的实际使用值，见下表。工况F/N液压缸计算公式回油压力p2/MPa轴入加亡里q/(L/min)进油腔压力Pi/MPa输入功率P/kW快进启动2222一一0.788一加速1678P2=Pl+P=Pl+0.5一1.100一包速111116.920.8990.254工进144440.60.102-1.7012.8490.005-0.081快

6、退启动2222一一0.780一加速16780.5一1.584一包速111117.11.3850.395根据上表可绘制液压缸的工况图，如下图所示2-3工况图3 .方案确定3.1 选择液压回路。3.1.1 调速回路及油源形式。由工况图可知，该机床液压系统功率小，速度较低；钻链加工为连续切削，切削力变化小。故采用节流调速回路。为增加运动的平稳性，为防止当工件钻通时工作部件突然前冲，采用调速阀的出口节流调速回路。由工况图还可以看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。其最大流量与最小流量之比为qmax/qmin=17.1/(0.102-1.701)=10.05-167.65，而相应的时间之比为

7、b/t快=(20333)/9=2.2237。此比值很大，为了节约资源，采用双定量泵供油。3.1.2 快速回路及速度换接回路。因系统要求快进，快退的速度相等，故快进时采用液压缸差动连接的方式，以保证快进、快退时的速度基本相等。由于快进、工进之间的速度相差较大，为减小速度换接时的液压冲击，采用行程阀控制的换接回路。3.1.3 换向回路。由工况图可看出，回路中流量较小，系统的工作压力也不高，故采用电磁换向阀的换向回路。在双定量泵供油的油源形式确定后，卸荷和调压问题都已基本解决，即工进时，低压泵卸荷，高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵虽未卸荷，但功率损失不大，故不再采用卸荷

8、回路，以便油路结构更加简单。3.1.4 行程终点的控制方式。在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。上述选择的液压回路，如下图所示。3-1双泵油源3-2调速及速度换接回路3-3换向回路4 .计算和选择液压元件4.1 确定液压泵的规格和电机功率。4.1.1 压泵工作压力的计算。a.确定小流量泵的工作压力pP10小流量泵在快进、快退和工进时都向系统供油。最大工作压力为P1=2.849MPa在出口节流调速中，因进油路比较简单，故进油路压力损失取P1=0.5MPa,则小流量泵的最高工作压力为PP1=P1+口=2.849+0.5=3.349MPab.确定大流量泵的工作压力pP2o大流量泵只有在快进、快退中供

9、油。由工况图可知，最大工作压力为Pi=1.385MPa若取此时进油路上的压力损失为R=0.5MPq则大流量泵的最高工作压力为Pp2=Pi+Pi=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2 液压泵流量计算。由工况图知，液压缸所需最大流量为17.1L/min,若取泄漏折算系数K=1.2,则两个泵的总流量为Qp=17.1X1.2=20.52(L/min)因工进时的最大流量为1.701L/min,考虑到溢流阀的最小稳定流量(3L/min),故小流量泵的流量最少应为4.701L/min。4.1.3 液压泵规格的确定。按式PPmax=Pp1X1+(25-60)%=3.349X1+(2560)%=4.1

10、865.358MPa及Qp=20.52(L/min)查设计手册，选取YB10/12型双联叶片泵，额定压力为6.3MPa4.1.4 电机功率的确定。由工况图得知，液压缸最大功率Pmax=0.395kW,出现在压力为1.385MPa流量为17.1L/min的快退阶段，这时泵站输出压力为1.885MPa,流量为22L/min。若取泵的总效率为p=0.75,则电机所需功率为p=ppq=1L88L2=0.92kwP600.75查手册选用功率为1.1kWA同步车$速为1000r/min的电动机。4.2 液压阀的选择根据系统的最高工作压力和通过各阀的最大实际流量，选出各阀的规格见下序号液压元件名称通过的最大

11、实际流量/(L/min)型号规格接口尺寸数量1双联叶片泵10/12L/min6.3MPa12溢流阀10Y-25B25L/min6.3MPa13顺序阀12XY-25B25L/min6.3MPa14单向阀12I-25B25L/min6.3MPa15三位四通电磁换向阀4434D-63B63L/min6.3MPa16调速阀3.4Q-25B25L/min6.3MPa17、10单向阀22I-25B25L/min6.3MPa28二位三通机动换向阀2223C-25B25L/min6.3MPa19压力继电器一DP1-63B调压范围16.3MPa111二位二通电磁换向阀2222D-25B25L/min6.3MPa

12、112滤油器22XU-40X10040L/min100m113压力表开关一K-6B6.3MPa1选择液压元件时，在满足要求的条件下，应尽量选择使各元件的接口尺寸相致，以便管道的选择和安装方便。4.3 确定管道尺寸4.3.1 压油管道222103/60:(2.55)由式（5-12）有0.00980.0137(m)9.813.7(mm)按已选定的标准元件的接口尺寸取d=12mmd=2222103/60(0.51.5)4.3.2 吸油管道0.01760.0306(m)17.630.6(mm)取d=25mm4.3.3 回油管道d唔2暮暮500.019”0.025(m)19.325(mm)取d=25mm

13、3种管道皆为无缝钢管4.4 确定邮箱容量按推荐公式V=(57)qp,取V=6X22=132L5组成液压系统图。液压系统图、动作循环图及电磁铁动作循环5-1液压系统图痂互51DT2DT3DT1QA3XkYJ1XK快进+工进+一土一快退+一土停止十5-2动作循环图5-3电磁铁动作循环表6.液压系统主要性能的估算6.1 液压缸的速度在液压系统各个组成元件确定之后，液压缸在实际快进、工进和快退时的输入、排出流量和移动速度，已与题目原来所要求的数值不尽相同，故需要重新估算。估算结果如表。输入流星/(L/min)排出流星/(L/min)移动速度/(m/min)快进(差动)=44.234-22=22.234

14、22103(56.728.5)104=7.8工进%=0.1021.70128.5(0.1021.701)56.7=0.0510.855V2=0.0180.3快退q产qp=2256.7=2228.5=43.77一一3_22103428.510=7.726.2系统的效率6.2.1 回路中的压力损失管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即d=12mm回路中进、回油管道长度暂取l=12m估算。油液的运动粘度取v=75106m2/so系统中有关元件的额定压力损失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25B421.5253a.快进时的回路压力损失快进时进油管中的流态为层流，即

15、Re=vd/v=4q1/(dv)444.234103/(121037510660)1043.52320,故进油管的沿程压力损失为进油管的局部压力损失估取为进油路上，油液只经过1个三位四通电磁换向阀5,参照表8.11，该阀上的局部压力损失为由此得快进时油路上的压力损失为同理，可以判断出回油管道中也是层流。此时，回油经过阀11和阀8,回油量为q2=22.234L/min。两阀局部压力损失为由此可得快进时回油路上的压力损失为将回油路上的压力损失折算到进油路上，得出差动快速时进油路上的压力损失为这个数值的精确值是阀3的调整压力的下限参考之一。b.工进时的回路压力损失同理，计算工进时的进油路上的最大压力

16、损失为回油路上的最大压力损失(取调速两端最小压差为5105pa)为整个回路的压力损失为c.快退时的回路压力损失快退时整个回路压力损失为6.2.2 液压泵的工作压力。小流量泵在工进时的工作压力可按式(8-14)求出，但此时液压缸的工作压力Pi需要从新计算，即F144444PpPiP1+p产14444.44+3.12105=28.59X105(Pa)A56.710-4此值是溢流阀调整压力的主要参考数据。6.2.3 顺序阀的调整压力顺序阀在快进、快退时关闭，工件时打开，其调整压力必须保证关得住，开得及时。由表8.8知，液压缸在快进、快退时的负载相同，但回路中的压力损失不同，快退时为Pi14.3610

17、5(Pa)(快进时为p15.41105(Pa)。故快退时大流量泵的压力出现最高值，即111155PpP1P1r14.36105=18.25X105(Pa)28.510故阀3的调整压力Pv3应为：28.59X105PaPv318.25X105Pa6.3液压回路和液压系统的效率液压缸的工作压力为P114444.4/(56.7104)5.26105(28.5/56.7)=28.12X105Pa级阀3使大流量泵卸荷时的压力损失为122_5fPP2的3堂=0.69乂10则回路效率c为P1。PMc-=0.00970.1626PpQpPpMPp2Q2泵的效率取p=0.75,液压缸效率取m=0.9,(即设液压缸白容积效率为1)则系统效率为pcm=0.75X(0.0097-0.1626)X0.9=0.0065-0.1098由此可见，定量泵系统在低速工作时效率是很低的。6.4液压系统发热与温升的验算本题中，快进、工进和快退所占用的时间分别为快进:t上400103=3sV7.8