液压系统设计-设计一台专用钻床液压系统

液爪系疡偏隹被计

课程题目

班级

学号

姓名

目录

一、液压传动课程设计的目的和要求1

二、液压传动课程作业的题目和任务2

三、技术要求4

四、工况分析4

五、确定参数，绘图工况5

六、拟定液压系统原理图7

七、组成液压元件、附件设计8

八、液压系统的技术损失10

九、设计体会10

十、参考文献10

一、液压传动课程设计的目的和要求

一、目的

液压传动课程作业是本课的一个综合实践教学环节，通过该教学

环节，要求到达以下三个目的：

1、稳固和深化己学的理论知识，掌握液压系统设计的一般方法和

步骤;

2、能正确合理确实定执行元件，选用标准液压元件；能熟练的运

用液压根本回路组合成满足根本性能要求的、高效率的液压系统；

3、熟练并运用有关的国家标准、部件标准、设计手册和产品样本

等技术资料。

二、要求

1、设计是必须从实际出发，综合考虑使用性、经济性、平安性及

操作方便和结构简单。多设想几种方案进行分析对此后确定最理想的

一个；

2、独立完成作业。设计可以参考同类机械，但必须在深入理解和

消化后借鉴，不要简单的抄袭；

3、在完成课程作业的过程中，要随时复习题目中液压元件的工作

原理、根本回路及典型液压系统的实例，积极思考，认真完成，不要

直接向教师索取答案；

4、在完成课程作业的过程中，希望大家注意深化和扩大自己的知

识面，培养独立的工作能力，使自己解决工程问题的能力有所提高。

二、液压传动课程作业的题目和任务

题目：实际一台专用钻床液压系统（见图1-1）。此系统应能完成快

速进给-工作进给-快速退回-原位停止的工作循环。设计的原始数据如

下：最大轴向钻削力12000N,动力滑台自重20000N,快速进给行程

S|=100mm,工作进给行程S2=50mm,快进和快退速度Vmax=0.1m/s,

加减速时间△t<0.2s，工作进给速度要求无级调速，

匕=0.85〜16.5mm/s,动力滑台为平导轨，水平放置，摩擦系数

4=0.1,%=0.1（其中人是动摩擦系数，人是静摩擦系数）。

要求完成以下工作：

1进行工况分析，绘制工况图；

2拟订液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表；

3计算液压系统，选择标准液压元件。

三、技术要求

钻床动力滑台为卧式布置（导轨为水平，其静、动摩擦因数4=0」,〃"=0.1）

用杆固定的单杆液压缸驱动滑台，完成工件且削加工时的进给运动。滑台由

液压与电气配合实现的自动循环要求如图3-0.滑台的运动参数和运动参数如

下表3-1：

表3-1组合铳床动力滑台的运动参数和动力参数

工况行程速度时间运动部件铳削负载启动制

mmS

mmjs重力FeiN动时间

G/NAr/s

t

快进100100

1

t

工进15()

0.85-3.03

20000120000.2

16.5t

工进2

3.03

t

快退15010()

1.5

四、工况分析

工作台液压缸外负载计算结果见表3・2,由表3-1和表3・2即可绘制出图

如3・3所示液压缸的L・t图和F-1图。

表3-2工作台液压缸为负载计算结果

工况计算公式外负载/N

启动以2000

F+空

加速3019

%，皿

快进Ffd2000

工进1匕”田14000

工进2Fc+Fw14000

反向启动Ffii2000

GAV

F+

加速fdB3019

快退2000

注：静摩擦负载：=〃,(G+£)=0.1x(20000+0)=2000Ffs=gs；动摩擦负载：

%/=4(G+F“)=0.1X(20000+0)=2000;惯性负载："=(^=20000x^-x0.2=1019.37；

平均加速度，〃/s2.

五、确定参数，绘图工况

参考主机液压执行器常用的设计压力表可知，初选液压缸的设计压力

Pi=4Mpao

为了满足工作台快速进给速度相等，并减小液压泵的流量，现将液压缸的

无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，那么液压缸的无杆腔与液压缸

的有杆腔的有效面积Ai与A2应满足AI=2A2O

为了防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定的会有背压。参考液压

执行器的背压力表暂取背压0.6MPa,并取液压缸机械效率#斗皿=0.9,那么可

计算出液压缸无杆腔的有效面积

------14。。。=42x10-4

0.9x106±12^

2

液压缸内径=0.054m

按GB/T2348-1993,区标准值D=55mm=5.5cm;因为Ai固活塞直径

,D5.5

x40/??/n（标准直径）

那么液压缸实际有效面积为

差动连接快进时，液压缸有杆腔压力2必须大于无杆腔压力8,其差值

估取△〃=〃2-乩=0.5；并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时切=（）;另外，

取快退时的回油压力损失为0.7MpMP。

根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功

率（表5T）并绘出其工况图5-2

表5T液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率

工作阶段回油腔压工作腔输入流量输入

计算公式负载力压力q/(m3/s)功率

F/Np2/MPapl/MPaN/kW

启

20000.446

动—+A,P

快加「如A

25001.050.55

进速

恒

q=A%;N=p、q20000.9460.4460.5223

速

F4

——十&P?

工回=气一

A360000.64.20.8534

进

q=A匕;N=〃闻

启

F20000.446

快动十Pl

加

⑶-A225000.70.63

退速

恒

q=Aw；N=%q20000.70.510.45230

速

六、拟定液压系统原理图

1、选择液压回路

首先选择调速回路；有工况图可看到，液压系统功率较小，负载为阻力负

我且工作中变化小，故采用进口调速阀调节流速回路。为了防止在孔钻通时

负载突然消失引起滑台前冲，给回油路设置背压阀。

由于已选择节流调速回路，故系统必然为开始循环方式。

其次选择有源形式：系统在快进阶段在工况为差动连接，快退阶段液压有

直接回油箱（不经过压力控制阀）。大流量且持续时间短，而且工进阶段的工

况为高压、小流量且时间长（串联了两个压力控制阀）。

最后选择换向阀与速度换接回路：系统已选定差动连接回路作快速回路，

同时考虑到工进一停止一快退时回油流量较大，为保证换向平稳，因此选用

三位四通电磁换向阀（0形中位机能）主换向阀并实现差动连接。由于本机床

对部件终点定位精度要求不高，故采用活动挡块下电气行程开关控制换向阀

电磁铁的通断电即可实现自动换向和调速换接。

2.组成液压系统图

在主要会露出选定的根底上，增加一些辅助回路即可组成一个完整的液压

系统。例如：在液压泵进口处设置一个滤油器；在出口处设置一个压力表开

关，以便观测泵的压力等。经调整理所著称的液压系统机构简图如图1-2

电磁铁动作顺序表

1YA2YA3YA4YA

快进+-+-

工进1+--+

工进2+---

快退一+--

停止

七、组成液压元件、附件设计

液压泵及其驱动电机的最高工作压力：由液YA压缸工况图5-2可以差得

液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，piM.2o此时缸的输入流量较小，且

进油元件较少，故泵至缸间的油路压力损失故取为即=0.8%％.

，液压泵的最高工作压力压力

液压泵的流量：液压泵的最大供油qp按液压缸的最大输入流量(0.3dm/s)

进行估计。

%(泄漏因素K=L1)

液压泵及其驱动电动机的规格：

有工况图5-2知，最大的功率出现在快退阶段，由表7T取泵的总

表7T液压泵的总效率

液压泵的类型齿轮泵叶片泵柱塞泵

总效率0.6〜0.80.7-0.850.8〜0.9

效率为m=0.8，那么所需电机功率为

Pp=PpQp/r|p=O.58kW

选用电动机的型号：YM型叶片马达

根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可算出液压缸的个阶段的实际进、

出流量，运动速度和持续时间（表7-2）。从而为其他液压元件的选择及系统

的性能计算奠定根底。

表7-2液压缸的个阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间

工作流量(L/min)速度时间

阶段无杆腔有杆腔(m/s)s

AqpA一%八

4进二。出一4

丫=丝匕

快进4x3310.3xll.19A1(X)

一12.81一24=0.2580.258

=10.3=4.8=0.39

av=^

为AA.t.=h.

2匕

工进夕进=050.5x11.190.5加1s

一2424=238.1

=0.23=0.21力“3/s

_q进A】展组

为A2A

2t=_k

匕

快退夕进=330.5x11.19_33dm33

一2411.19=5.17

=0.23=0.29而/s

2、液压控制法和液压辅助元件

根据系统工作压力与通过各液压控制阀及各局部辅助元件的最大流量，查

产品原件型号规格如表7-3所示。

表7-3专业钻床液压系统控制法和各局部辅助元件的型号规格

序号名称通过流量额定流量额定压力额定压降型号

L/minL.minMpaMpa

液压泵

10.5/336.3YB1

三位四

2