毕业设计卧式双面钻、镗专用机床液压系统

1、 I 成都工业学院毕业设计（论文）设计（论文）题目： 卧式双面钻、键专用机床液压系统摘要液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、 计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是 当今机械设备的发展方向。在数控加工的机械设备中已经广泛引用液压技术。 作 为数控技术应用专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作 原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要 的。本论文主要阐述了主要阐述了卧式双面钻、键专用机床液压系统，能实现的 工作循环是：机床工作循环定位一火紧一快进一工进一死挡铁停留一快退一松开 一拔销一原

2、位停止。液压系统的设计包括系统工况分析，拟定液压系统原理图， 液压元件的计算和选择以及液压系统的性能验算、液压缸主要零部件的设计及其 结构设计。关键词：液压系统液压传动液压元件Abstracttechnology in machinery and equipment, especially in recent years combined with microelectronics, computer technology, hydraulic technology has entered a new stage of development, mechanical, electrical,

3、hydraulic, gas integration is the development of machinery and equi Hydraulic drive technology is one of the fastest growing pment today. Has been widely referenced in the CNC machining equipment hydraulic technology. As technology students learn hydraulic numerical control system design, familiar w

4、ith the working principle of the method of analysis of hydraulic systems, control and selection of hydraulic units and hydraulic systems maintenance and repair is necessary.This thesis mainly expounds mainly elaborated the horizontal double auger, special boring machine hydraulic system, can realize

5、 the work cycle is: positioning and clamping machine work cycles to fast-forward, workers enter - die block iron stay - fast back to loosen, pull out the pin - stop in situ. Working condition of hydraulic system design including the system analysis, draw up the hydraulic system schematic diagram, ca

6、lculation and selection of hydraulic components and hydraulic system performance calculation, the design and the structure of the major parts of the hydraulic cylinder design.Key words: hydraulic system hydraulic transmission hydraulic components.iiiiii目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Curren

7、t Document 摘要I HYPERLINK l bookmark7 o Current Document AbstractII HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 第1章 绪论1. HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 液压传动的发展概况 1. HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 液压传动在机械行业中的应用 2 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 液压机的发展及工艺特点 3 HYPERLINK l b

8、ookmark19 o Current Document 液压系统的基本组成 4. HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 液压传动的定义 4. HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 液压传动的优缺点 5. HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 第2章设计任务6. HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 要求6. HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 功能分析、需求设计6

9、. HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 第3章液压系统的性能和参数的初步确定7 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 运动分析7. HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 液压缸的负载分析 8.导轨摩擦阻力计算 8惯性力计算8.工作负载计算.9.重力9.液压缸密封摩擦阻力计算9 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 液压系统主要参数计算和工况图的编制 1 0预选系统设计压力 1.0计算液压缸主要结构尺寸 10确定

10、夹紧缸的内径和活塞杆径 11编制液压缸的工况图11 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 第4章液压系统的选择和方案的拟定1.3 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 制定液压回路方案13调速回路.13快速运动回路与速度换接回路 1 3油源形式14压力控制回路 15定位夹紧回路1.5辅助回路15 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 拟定液压系统图15 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 第5章各液压元件的计算

11、和选择1.8 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 液压泵及其驱动电机计算与选定 18液压泵的工作压力的计算 18液压泵流量计算 1.8液压泵规格的确定 1.8确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号 19 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 液压控制阀的选择19 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 管道尺寸21 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 油箱容量21 # # HYPERLINK l bookmark

12、55 o Current Document 第6章 液压系统性能的验算 22 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 回油路中的压力损失 22 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 液压泵工作压力23 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 估算系统效率、发热和温升 23计算系统效率23计算系统发热功率24 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 第7章液压缸的设计25 HYPERLINK l bookmark69 o

13、 Current Document 液压缸工作压力的确定 25 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 液压缸的注意尺寸参数的确定25 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 液压缸行程s的确定25 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 液压缸油口尺寸的确定 25 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 液压缸的结构设计 25 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 最小导向

14、长度的确定26 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 缸体长度的确定27 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 液压缸的结构设计 27 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 缸筒与缸盖的连接形式 27 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 活塞27活塞的结构形式 28活塞与活塞杆的连接 28活塞的密封28活塞材料28 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 缸筒28 H

15、YPERLINK l bookmark91 o Current Document 排气装置29 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 总结30 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 致谢31 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 参考文献32成都工业学院毕业设计(论文)第 页成都工业学院毕业设计（论文）第 页第1章 绪论液压传动的发展概况液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压

16、传动已有23百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普 遍地应用。随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技 术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需 求的刺激，液压技术日趋成熟。第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器， 其后出 现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控 制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压 技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件

17、的标准化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。 近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技 术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检 测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用， 如工程 机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家 工业水平的重要标志之一。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应 用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工

18、作介质水改为油，进一 步得到改善。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床 和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机 械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍 的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长 寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计 算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设 备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、 农业机械、汽车、船舶、

19、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当 前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和 优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如 插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认 真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时， 大力研制、开发国产液压件新产 品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究， 积极采用国际标准，合理调整产 品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品， 采用逐步淘汰的措施。 由此

20、可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械 设备上的应用将更加广泛。液压传动在机械行业中的应用机床工业 磨床、铳床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等机程机械一一挖掘机、装载机、推土机等 汽车工业一一自卸式汽车、平板 车、高空作业车等农业机械一一联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等机工机械一一打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 冶金机械一一电炉控制系统、 轧钢机控制系统等起重运输机械一一起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等机山机械一一开采机、提升机、液压支架等建筑机械一一打桩机、平地机等船舶港口机械一一起货机、锚机、舵机等铸造机械

21、一一砂型压实机、加料机、压铸机等本机器适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的 压制成型。本机器具有独立的动力机构和电气系统。 采用按钮集中控制，可实现 调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下 行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成一股压制工艺。此工 艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、 延时、自动回程、延时自动退回等动作。本机器主机呈长方形，外形新颖美观， 动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏

22、开关， 可实现半自动工艺动作的循环。液压机的发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。 由于液压机的液压系统和整机结构方面， 已经比较成熟，目前国内外液压机的发 展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一 体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、 标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内 外机

23、型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。 良好的工艺使机器在过 滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外 液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液 压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、 性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的 优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑， 体积也相对更小，重量也更轻无 需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具 有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，

24、 从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种 阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、 锻压等设备上，显示了很大的 优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺， 压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属 材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正 和压装等工艺。 由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：(1)工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；(2)有顶出装置，以便于顶出工件；(3)液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；(4)液压机具有保压、

25、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定成 型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；(5)液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。液压系统的基本组成1能源装置一一液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的 机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。2）执行装置一一液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机 械能，推动负载做功。3）控制装置一一液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和 方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能 的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分 为益流阀（安全阀）

26、、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、 调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。 根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。4）辅助装置一一油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等 通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5）工作介质一一液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能 量或信息。液压传动的定义一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机（含辅助装置）组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工 作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机

27、的功率和转速 变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构， 具作用是把原动机输出 功率经过变换后传递给工作机。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流 体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和 气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方 式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液 体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点， 因此，它被广泛地应用 于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山

28、冶金、轻工、农 机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和 地震预测等各个工程技术领域。成都工业学院毕业设计（论文）第 页成都工业学院毕业设计（论文）第 页液压传动的优缺点液压传动能得到如此迅速的发展和广泛的应用，是由于它与机械传动、电气 传动、气压传动相比，具有以下优点：1）单位功率的重量轻，即在输出同等功率的条件下，体积小、重量轻、惯 性小、结构紧凑、动态特性好等。如轴向柱塞泵的重量只是同功率直流发电机重 量的10%20%,前者的外形尺寸只有后者的 12%13%。2）液压传动能方便地实现无级调速，并且调速范围大。3）液压传动装置工作平稳、反应快、冲击小、能快速启

29、动制动和频繁换向。4）液压传动装置的控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，易于实现 自动化。当机、电、液配合使用时，易实现较复杂的自动工作循环。5）液压传动易获得很大的力和转矩，可以使传动结构简单。6）液压系统易于实现过载保护，同时，因采用油液作为传动介质，相对运 动表面键能自行润滑，故元件的使用寿命长。7）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、 制造和使用都比较方便，液压元件排列布置以具有较大的机动性。液压传动的主要缺点：1）液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免要有泄漏， 同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用。2）液压

30、传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等， 故不宜于远距离传动。3）液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此, 在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。4）为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高，因此，液压元件的制造 成本较高，而且对油液的污染比较敏感。5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出更高的要求，即需 要系统的掌握液压传动的理论知识，液压具有一定的实践经验。6）随之，高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增 大，这也是需要解决的问题。总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的 缺点将得到克服，

31、液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的 结合更是前途无量。第2章设计任务液压系统的设计室整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特 点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统原理图， 再经过必 要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进 行结构设计。要求设计一台双面钻、键专用机床的液压系统。机床工作循环定位一火紧一快进 一工进一死挡铁停留一快退一松开一拔销一原位停止。已知参数为：运动部件总重为10000N,最大切削力为 31000N,夹紧力为1200N;快进行程为 400mm, 工进行程为180mm，快速进退速度为 5.5m/mi

32、n,工进速度为52mm/min；启动加 速时间为0.2s。采用铸铁平导轨。要求速度换接平稳，运行安全可靠；可实现手 动和半自动控制。功能分析、需求设计1）设备用途、操作过程、周期时间、工作特点、性能指标和作业环境的要 求。2）液压系统必须完成的动作、运动形式、执行元件的载荷特性、行程和对 速度的要求。3）动作的顺序、控制精度、自动化程度和连锁要求。4）防尘、防寒、噪声控制要求。5）效率、成本、经济型和可靠性要求等。成都工业学院毕业设计(论文)第 页成都工业学院毕业设计（论文）第 页第3章液压系统的性能和参数的初步确定首先，我们对液压系统进行工况分析，工况分析是分析一部机器工作过程中 的具体情况

33、，其内容包括对负载、速度和功率的变化规律的分析或确定这些参数 的最大值，即分析负载的性质和编制负载图。 在液压系统的工作循环中，各个阶 段的负载是由不同的负载组成的。 而各个阶段都具有不同的速度，已知各阶段的 负载和速度，即可求出各阶段功率的变化规律。运动分析根据任务要求，确定本液压系统的工作循环为快进一工进一死挡铁停留一快退一原位停止卸荷，工作循环图如下：快进原位停止卸荷死挡铁停留快退图3-1工作循环图一个工作循环内快进行程的时间：ti=Li/Vi=400604500=4.36s工进行程的时间：t2=L2/V2=180 60芍2=208s快退的行程时间：t3=(L i+L2)/Vi=(400

34、+180) 60代500=6.33s画出一个工作循环中的速度循环图如下：动速启加二图3-2速度循环图液压缸的负载分析动力滑台液压缸在快进、快退阶段，启动时的外负载是导轨的静摩擦阻力和 液压缸的静密封摩擦阻力，加速时的外负载是导轨的动摩擦阻力、液压缸的动摩 擦阻力和惯性力，恒速时的外负载是导轨动摩擦阻力和液压缸动密封摩擦阻力； 在工进阶段，外负载是工作负载即切削力、导轨动摩擦阻力和液压缸动密封摩擦 阻力。切削力Fe=31000N导轨摩擦阻力计算机床空载快速进退阶段启动时，导轨受静摩擦阻力 Ffs作用，其中动摩擦系 数Nd=0.1,静摩擦系数ps=0.2, G=10000N算得Ffs=*G =0.

35、2 X10000+2=1000N2车床在加速和恒速阶段的动摩擦阻力为dGFfd= 2G =0.1 M0000+2=500N惯性力计算速度变化量 A V=5.5m/min = 0.1m/sN=0.2s,算得惯性力Fi为Fi= Gm a=10000用.8 o.i a2=255N g 寸工作负载计算液压缸驱动动力头进给时的工作负载为切削力Fe,已知Fe=31000N重力因为运动部件是水平位置，故重力在水平方向的分力为零。液压缸密封摩擦阻力计算作用于液压缸活塞上的密封摩擦阻力 Fm ,用下式估算Fm= ( 1 一 4 Cm) Fe式中，4cm-液压缸的机械效率 4cm=0.90.95。取“cm=0.9

36、0,算得启动时的静密封摩擦阻力Fms=(1 rcm) Fe=(1 0.9)x31000=3100N恒速时的动密封摩擦阻力估取为静密封摩擦阻力的30%,即Fmd=FmsM0%=930将上述计算过程综合后得到的各个工作阶段的液压缸外负载结果于下表3-3动力头液压缸外负载计算结果工况外负裁F/N计算公式结果快进启动F=F fs+Fms4100加速F=Ffd+Fi+Fmd1685恒速F=Ffd+Fmd1430工进F=Fe+Ffd + Fmd32430快退启动F=Ffs+Fms4100加速F=Ffd+Fi+Fmd1685恒速F=Ffd + Fmd1430液压缸的负载循环图如下:图3-4 液压缸负载图液压

37、系统主要参数计算和工况图的编制预选系统设计压力本钻链机床属于半精加工机床，载荷最大时为慢速工进阶段，其他工况时载 荷都不大，参考液压传动设计指南表 2-2和表2-3表预选液压缸的设计压力 pi=4Mpa。计算液压缸主要结构尺寸为了满足滑台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，将液压缸的无杆腔 作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积A i与A2赢满足Ai=2A2,即活塞杆的直径d和液压缸的内径D的关系为d=0.71D。为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压，参考表暂取背压0.6Mpa,并取液压缸机械效率4cm=0.9,则可算得液压缸无杆腔的有效面积Ai 二

38、一F一二二2430 ;97 10-4m2 cm(pi - 22) 0.9 (4 - 026)液压缸内径D= J4 97 10”花=0.111m查表，将液压缸内径圆整为 D=125mm=12.5cm。因A1=2A2,故活塞杆直径为d=0.71D=0.71X125=88.75mm查表，将活塞杆直径圆整为 d=90mm=9cm。则液压缸实际有效面积为A1 =兀D2 =启1 2 .5=1 2 2cm2 44A2 = 4(D2 -d2) = 4M (12.52 -92) =59.1cm2A = A1 - A2=63.6cm2差动连接快进时，液压缸有杆腔压力 P2必须大于无杆腔压力P1,其差值估 取A p

39、=P2-p1=0.5Mpa,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，止匕时Ap=0;另外，取快退时的回油压力损失为0.6Mpa。确定夹紧缸的内径和活塞杆径P=1.0MPa可以认根据夹紧缸白夹紧力夹F夹=1200N,选火紧缸工作压力夹4 1200.冗 106为回油压力为零，夹紧缸的机械效率 4=1=0.039m查表，取D=40mm。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 =0.5 40 =20mm查表，d取d=20mm。编制液压缸的工况图根据上述条件经过计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量、功率, 并可编制其工况图。成都工业学院毕业设计（论文）第 页成都工业学院毕

40、业设计（论文）第 页成都工业学院毕业设计(论文)第 页表3-5液压缸工作循环中各阶段的压力、流量、和功率工作阶段计算公式F/N回油 压力 p2/Mpa工作腔 压力 p1/Mpa轴入加亡里q/(L/min)负裁功率P/W快进启动黑十人24p1 =mp1Aq =AvP =piq4100一0.71一一加速16851.260.76一一恒速14301.210.7134.98414工进p2 + p2 A2 p =mp1Aq =Av2；P = piq324300.63.230.63834快退启动J-+ p 2 Al4100一0.72一一加速_cmp1 一A2q =A2V1； P = piq16850.61.

41、56一一恒速14300.61.5132.51818pPM iq (Lminkq图3-6液压缸工况图第4章液压系统的选择和方案的拟定制定液压回路方案调速回路工况图表面，这台机床液压滑台工作进给速度低， 系统功率也较小，很适宜 选用节流阀调速方式，由于钻、链时切削力变化小，而且正负载，同时为了保证 切削过程中速度稳定，采用调速阀进油口调速，为了增加液压缸运行的稳定性， 在回油路中设置背压阀。分析液压缸速度循环图可知，滑台由快进转工进时，速 度变化大，选用单向行程阀换接速度，以减小压力冲击如下图所示：快速运动回路与速度换接回路此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

42、基本相等。同时考虑到工进 一快退时回油流量较大，液压缸采用差动连接， 为保证换向平稳，电液动换向阀宜采用三位五通阀，为了保证机床调整时可停止 在任意位置上，现采用中位机能 。型。快进时，液压缸的油路差动连接，进油路与回油路串通，且不能经背压阀流 回油箱，因而在回油路中使用外控顺序阀， 快进时回路压力低，外控顺序阀不打 开，回油路的油只有经单向阀与进油路汇合。转为工进后进油路与回油路则需要 隔开，回油则经背压阀回油箱，因而增加一个单向阀，转工进后（行程阀断路），由于调速阀的作用，系统压力升高，外控顺序阀打开，液压缸的回油可经背压阀 回油箱，与此同时，单向阀将回油路切断，确保液压系统形成高压，以便

43、液压缸 正常工作。该部分回路如下图所示：图4-2快速运动回路与速度换接回路油源形式工况图表面，系统在快速、快退阶段为低压、大流量的工况且持续时间较短, 而工进阶段为高压、小流量的工况且持续时间长，两种工况的最大流量与最小流 量之比约55,从提高系统效率和节能角度，宜选用高低压双泵组合供油或采用 限压式变量泵供油。两者各有利弊，比较如下：限压式变量泵双联叶片泵1系统较简单须配有溢流阀，卸荷阀组，系统较复 杂2无溢流损失，系统效率高，温升小有溢流损失，系统效率低，温升较大3流量突变时，定于反应滞后，液压 冲击大流量突变时，液压冲击一般取决于溢 流阀的性能，一般冲击较小4内部径向力不平衡，轴承负数比

44、较 大，压力及波动噪音较大，工作平 稳性差内部径向力平衡，压力平稳，噪音小， 工作性能好根据上表的比较，又由于左右工作滑台在工作时要采用互不干扰回路，所以选用双联叶片泵。小流量泵提供高压油，供两滑台工作进给时用，低压大流量泵 以实现两滑台快速运动。压力控制回路在高压泵出口并联一溢流阀，实现系统的溢流定压；在低压泵出口并联外控 顺序阀，实现系统高压工作阶段的卸荷。定位夹紧回路为了保证工件的夹紧力可靠且能单独调节，在该回路上串联减压阀和单向 阀：为保证定位一夹紧的顺序动作，采用压力控制方式，即在后动作的夹紧缸进 油路上串联单向顺序阀，当定位缸达到顺序阀的调压值时， 夹紧缸才动作；为保 证工件确已夹

45、紧后滑台液压缸才能动作，在夹紧缸进油口处装一压力继电器。辅助回路在液压泵进口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁；出口设一压力表及开关，以便各压力控制元件的调压和观测。拟定液压系统图在制定液压回路方案的基础上，经整理所组成的液压系统图，以及电磁阀、 行程阀的动作顺序表。表4-3系统的电磁铁和行程阀动作顺序表工况电磁阀和行程阀的状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA行程阀定位+夹紧+快进+下位工进+上位死挡铁停 留上位快退+上位松开+拔销+原位停止下位3130颊LSQ13oS02SQ4图4-4钻、键专用液压系统图1-双联叶片泵 2、24-三位五通电液动换向阀 3、30-行程阀 4、29-调速

46、阀 5、6、11、16、27、28-单向阀7、25-顺序阀8、26-背压阀9、10-溢流阀12-过滤器 13、22-压力表开关 14、23-压力表15-减压阀17-三位四通电磁阀18-单向顺序阀 19-压力继电器20-夹紧缸21-定位缸 30、31-液压缸以左侧动力头即液压缸31为例简要说明其工作原理如下：a.快进 按下启动按钮，电磁铁 5YA通电，定位和夹紧。1YA通电使电液 动换向阀24切换至左位，由于快进时负载小，系统压力不高，故顺序阀25关闭。 此时液压缸31为差动连接，动力头快进。系统的油液流动路线为进油路：双联叶片泵1 一换向阀24 （左位）一行程阀30 （下位）一液压缸 31无杆

47、腔。回油路：液压缸31有杆腔一换向阀24 （左位）一单向阀24一行程阀30 （下 位）一液压缸31无杆腔。b.工进当动力头快速前进到预定位置时，动力头侧面的活动挡块压下行程 阀30,动力头开始加工工件。此时系统压力升高，顺序阀25打开，溢流阀9打开，以便与调速阀29的开口相适应。系统油液流动路线为进油路：双联叶片泵1 一换向阀24 （左位）一调速阀29一液压缸31无杆腔。回油路：液压缸31有杆腔一换向阀24 （左位）一顺序阀25一溢流阀26 （背 压阀）一油箱。c.快退在动力头工作进给到预定位置触动死挡铁开关SQ3时，给出动力头快退信号，电磁铁1YA断电，2YA得电，换向阀24切换至右位，此时

48、液压系 统压力下降，溢流阀9关闭，流量增大，动力头实现快退。系统中油液的流动路 线为进油路：双联叶片泵1 一换向阀24 （右位）一液压缸31有杆腔。回油路：液压缸31无杆腔一单向阀28一换向阀24 （右位）一油箱。d.动力头原位停止当动力头快退到原位是，活动挡块压下终点行程开关SQ1 ,使电磁铁1YA和2YA都断电，此时换向阀24中位，液压缸31两腔封闭， 动力头停止运动，溢流阀9、10都打开，实现卸荷。待卸下加工好的工件，装好待加工工件后，系统开始下一工作循环。第5章各液压元件的计算和选择液压泵及其驱动电机计算与选定液压泵的工作压力的计算由液压缸工况图3-6或表3-5可以查得液压缸的最高工作

49、压力出现在工进阶 段，即Pi=3.23Mpa。此时液压缸的输入流量较小，泵至液压缸间的进油路压力 损失估取Ap=0.6Mpa。则泵的最高工作压力pp为Ppi=3.32+0.6=3.83Mpa大流量泵仅在快速进退时向液压缸供油，由表 3-5可知，快退时液压缸的工 作压力比快进时大，取进油路压力损失为 Ap=0.4Mpa,则大流量泵最高工作压力 为pp2为pp2=1.56+0.4=1.96Mpa液压泵流量计算本系统共2个液压缸，左右滑台工作压力相等时，液压泵供到个液压缸的油 量相等，单边最大输入流量（快进时）为q1max=34.98L/min。双泵最小供油量qp按液压缸最大输入流量进行估算，根据公

50、式qp呈qv=K（!2q）max取泄漏系数K=1.2, 双泵最小供油流量qp应为qp 呈 qv=2Kq1max=1.2 84.98 2=84L/min考虑到溢流阀的最小稳定流量为 Aq=3L/min ,工进时的流量为 q1=0.638L/min ,小流量泵所需最小流量 qp1为qp1qv1=2Kq1 + Aq=1.2 处.638 2+3=4.5L/min大流量泵最小流量qp2为qp2 = qv2=qp qp1=844.5=79.5L/min液压泵规格的确定根据系统所需流量，拟初选双联液压泵的转速为n1=960r/min,泵的容积率4=0.9,根据公式Vg=1000%可算得小流量泵和大流量泵的排

51、量参考值分别为 g必v=5.2mL/r1000qv1000 4.5n1 v960 0.91000qvni v1000 79.5960 0.9= 92mL/r根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的YBi 100/63型双联叶片 泵，泵的额定压力为6.3Mpa,小泵排量为Vi=6.3mL/r；大泵排量为V2=100mL/r；; 泵的额定转速为n=960r/min,容积率用=0.9,总效率巾=0.8。倒推算得小泵和大 泵额定流量分别为qpi=Vinrv=6.3 ：9600.9=5.44L/minqp2=V2n Tv=i00960 0.9=86.4L/min双泵流量qp为qp=qpi+qp2=5

52、.44+86.4=9i.84L/min与系统所需流量相符合。确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号由工况图i-6知，最大功率出现在快退阶段，已知泵的总效率为邛=0.8,则ppqpPp1液压泵快退所需的驱动功率为=3.75kW1.96 106 91.84 10“30.8 60 10查表，选用Y系列（IP44）中规格相近的Y132M1-6型卧式三相异步电动机， 其额定功率为4kW,转速为960r/min ,小泵和大泵的实际输出流量分别为5.44L/min和86.4L/min ;双泵的总流量为91.84L/min；工进时的溢流流量为5.44 -0.638=4.802L/min,仍能满足系统各工况对流量

53、的要求。液压控制阀的选择首先根据所选择的液压泵规格及系统工况，算出液压缸在各阶段的实际进、 出流量，运动速度（见表5-1）,以便为其他液压控制阀及辅助元件的选择及系统 性能计算奠定基础。表5-1液压缸各阶段的实际进出流量、运动速度工作阶 段流量/ (L/min)速度/ (m/s)无杆腔有杆腔快进_ A(qpi +qp2)q进2A1227 M (5.44 86.4)=2 M 63.6=88.59A24出=q进一二A)= 88.59 21122.7=42.67_ qpi +qp2v12A=(5.44 + 86.4)父 10- 2M60M63.6父10口=0.12工进q 进=0.638八 A A2q

54、出=q进-A-59 1= 0.638 父91122.7=0.31v - q进 vF=0.638父1060M 122.7父 10-4=0.87 X0-3快退Aiq出=4进A122 7 = 40.92122-759.1=92.34_qP1 +qp2q 进2= 5.44 +86.42=40.92q进v3 一 2A2=91.84x1032x60 x59.1x10=0.13根据系统工作压力与通过该液压元件的最大实际流量，可以选出这些液压元 件的型号及规格见表5-2表5-2元件的型号及规格厅p名称通过流 量/(L/mi n)额定流 量/(L/mi n)额定压力/Mpa额定 压降 /Mpa型号1双联叶片泵一

55、100/6.36.3一YB1-100/6.32、24三位五通电 液动换向阀88.591006.30.335DY-20BO3、30行程阀88.59r 1006.30.322C-100BH4、29调速阀166.3Q-6B5、28单向阀92.341006.30.2I-100B6、27单向阀42.67r 636.30.2I-63B7、25顺序阀86.41006.3XY-100B8、26背压阀 X-(Pa)得d 24 75 ： vl=p ,二-2 二d4一 _ 一 _ 3 , _ _4 一q =0.591 108q4 75 0.87 101 1022 二(20 10)4在管道具体结构尚未确定的情况下，管

56、道局部压力损失A Pe常按以下经验公 式计算 pF0.1Apx各工况下的阀类元件白局部压力损失按 Apu = Aps(q/qs)2根据以上三式计算出的各工况下的进回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损 失表6-1表6-1各工况下进回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失管道压力损失/Pa工况快进工进快退进油管道即入0.872X1050.00628X1050.403M0550.087 X1050.000628X1050.0403X10Pv一一一52.201 X105_55X105_50.5 X105即3.16 X055 与 X105一一 一 一 5 0.9433X105回油管道即入一 一 一 5

57、 0.42X10550.00305X105一一 一 一 50.910 M05ApE50.042X1050.000305X1050.0910X10Apv一一一50.875 X105_ _56X10555X105即一一51.337 X10556X1056.0005X10将回油路上的压力损失折算到进油路上，可求得总的压力损失 快进工况下的总压力损失为Pa=0.3803MPad p=3.16 105+1.337 10mi122.7工进工况下的总压力损失为工 P=5X105+6X105X59.1122.7Pa=0.789MPa快退工况下的总压力损失为n p=0.9433 105+6.0005 105X;

58、）5|-17 Pa=0.3833MPa尽管上述计算结果与估取值结果不同，但不会使系统工作压力超过其能达到 的最高压力。p1加上油路上的压力液压泵工作压力小流量泵在工进时的工作压力等于液压缸工作腔压力损失P1,即pp1=3.23 106+5 X105=3.73MPa此值为调整溢流阀9的调整压力时的主要参考依据。大流量泵在快退时的工作压力最高，其数值为pp2=1.56 106+0.9433 105=2.5033MPa此值为调整顺序阀的调整压力时的主要参考依据。估算系统效率、发热和温升本液压系统的进给缸在其工作循环持续时间中，快进为4.36s,工进为208s ,快退为6.33s,由此，系统效率、发热

59、和温升可概略用工进时的数值来代表。计算系统效率根据公式4c=沁可算得工作阶段的回油路效率-ppQq=0.052“ c=pq=3.23 106/638 10W1ppiqp1 pp2qp2 60M （3.73父 106 父 5.4410 + 0.224父 106 父 86.4父 10 ）其中，大流量泵的工作压力pp2就是通过顺序阀的损失，因此其数值为pp2=0.3 106X(86.4/100)2=0.224MPa前已取双联液压泵的总效率为4p=0.80,现取液压缸的总效率“cm=qA=0.95,则按公式T = T p T CT A即可算得本液压系统的效率4=0.80X 0.052X 0.95=0.

60、03952足见工进时液压系统效率极低，这主要是由于溢流损失和节流损失造成的。 工进工况液压泵的输入功率为86.4 火60二 660.75W3PPi -0.8Pp1qp1Pp2qp2 3.73 106 54460 0.224 106计算系统发热功率根据系统的发热功率计算公式Ph = Ppi (1-7 ) (W)可算得工进阶段的发热功率Ph=660.75X (1-0.03952 ) =634.64(W)前已初步求得油箱有效容积为 560L=0.56m3,按公式V=0.8abh求得油箱各边 之积为3abh=V/0.8=0.56/0.8=0.7m取油箱三边之比为 a： b： h=1 ： 1： 1,则算