液压传动课程设计说明书.doc

一、 确液压系统设计规定
根据加工需要，该系统的工作循环是：快速前进——工作进给——死挡块停止——快速退回——原位停止。
调查研究及计算结果表白，快进快退速度约为75mm/s，工进速度为1.67mm/s,最大行程为150mm，其中工进行程50mm，最大切削力为Ft=16KN，运动部件自重为2×103Kg(19.6KN)。启动换向、制动时间为Δt = 0.15s,采用水平矩形导轨。液压缸机械效率为0.9，静摩擦系数Fs = 0.2 , 动摩擦系数Fd =0.1。

二、 析液压系统工况
液压缸在工作过程各阶段的负载为：
启动加速阶段
F = ( F+ F) = ( fG+)
=(0.2×19600+)
= 5467N
快进快退阶段
F = = ==2200N
工进阶段
F = = =
= 20230N
将液压缸在各阶段的速度和负载值列于表一中。
表一
工作阶 段
速度v(m/s)
负载F/N
启动加速

5467
快进快退
0．075
2200
工 进
0．00167
20230

三、 拟定液压缸的重要参数
（一）、初选液压缸的工作压力
由负载值大小查表，参考同类型组合机床，取液压缸工作压力
为3MPa。

（二） 、定液压缸的重要结构参数
由表面一看出最大负载为工进阶段的负载F = 20230N,则
D = = = 9.22×10m
查设计手册，按液压缸内径系列表将以上计算值圆整为标准直径，取D = 100mm
为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d = 0.7d，所以
d = 0.7×100 = 70mm
同样圆整成标准系列活塞杆直径，取d = 70mm。由D = 100mm，d = 70mm算出液压缸无杆腔有效作用面积为A1 =78.5cm，有杆腔有效作用面积为A2 = 40.1 cm。
工进采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量 q = 0.05L/min ,因最小工进速度v = 1.67mm/s(约100mm/min),则
= cm = 5 cm＜A2＜A1
故能满足低速稳定性规定。
（三） 、算液压缸工作压力
1、 复算工作压力
查手册得，本系统的背压估计值在0.5—0.8MPa范围内选取，故暂定：工进时，p = 0.8MPa ；快速运动时，p = 0.5MPa；液压缸在工作循环各阶段的工作压力p计算如下：
差动快进阶段
p=P
=
= 1.1 MPa

工作进给阶段
p= P = +×0.8×10
= 3 MPa
快速退回阶段
p= P = +
= 1.53 MPa
2、 计算液压缸的输入流量
因快进、快退速度为v=0.075m/s ,最大工进速度v=0.00167m/s ，则液压缸各阶段的输入流量为：
快速进给阶段
q =( A1－A2) v =(78.5－40.1)×10×0.075m/s
= 0.29×10 m/s
=17.3L/min
工作进给阶段
q = A1 v= 78.5×10×0.00167 m/s
= 0.013×10 m/s
= 0.78 L/min
快速退回阶段
q = A2 v= 40.1×10×0.075m/s
= 0.3×10 m/s
= 18 L/min
3、计算液压缸的输入功率
快进阶段
P = p×q=1.1×10×0.29×10=319w=0.319Kw
工进阶段
P = p×q=3×10×0.013×10=39w=0.039 Kw
快退阶段
P = p×q=1.53×10×0.3×10=459w=0.459 Kw
将以上计算的压力、流量、和功率值列于表二中
表二
工作阶段
工工作压力
p/ MPa

输入流量
q/（L·min）
输入功率P/Kw
时间t/s
快速进给
1. 1
17.3
0.319
=1.33
工作进给
3
0.78
0.039
=30
快速退回
1.53
18
0.459
=2
4、作液压工况图 (各项数据见表二)

(a)压力图

(b)流量图

t

P
 ( c ) 功率图

t

四、拟定液压系统原理图
根据卧式钻床的设计任务和工况分析，该机床对调速范围、低速稳定性有一定规定，因此速度控制是该机床的重要问题，速度的调节、换接和稳定性是该机床液压系统设计的核心。
3、 速度控制回路的选择
本机床的进给运动规定有较好的低速稳定性和速度负载特性，故采用调速阀调速。本系统为小功率系统，效率和发热问题并不突出，钻削属于连续切削加工，切削力变化不大，并且是正负载，在其他条件相同的情况下，进油节流调速能获得较低的稳定速度。故本系统采用调速阀的进油节流调速回路，为防止孔钻通时发生前冲，在回油路上加背压阀。油路采用开循环油路。
由表二可知，液压系统的供油重要为低压大流量和高压小流量两个阶段，为了提高系统效率和节约能源，采用双泵供油回路。
根据本机床的运动形式和规定，选用液压滑台液压缸；为了使快进和快退速度相同，故选用差动连接增速回路；为了使速度换接平稳可靠，选用行程阀控制的速度换接回路。

4、 换向回路的选择
为了提高本系统的换向平衡稳性，选用电液换向阀控制的换向回路。为了便于差动连接，选用三位五通电液换向阀。为了使液压缸能在任何位置停止，选用O型中位机能换向阀。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。
5、 压力控制回路的选择
由于采用双泵供油回路，故用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷，用溢流阀调整高压小流量泵的供油压力。为了观测调整压力，在液压泵的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设测压点。

五、择液压元件
1、选择液压泵
由表二可知工进阶段液压缸的工作压力最大，取进油路总压力损失ΣΔP=0.5 MPa ，则液压泵最高工作压力为
P≥P+ΣΔP= 3+3.5 = 3.5 MPa
因此，泵的额定压力可取3.5+3.5×25％ = 4.38 MPa
快进、快退时泵的流量为：
q≥k q = 1.1×18 = 19.8 L/min
工进时泵的流量为：
q≥k q = 1.1×0.78 = 0.86 L/min
考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，尚须加上溢流阀稳定工作的最小流量，一般取3 L/min，所以小流量泵的流量为：q= 0.86+3 = 3.86 L/min
查手册，选用小泵排量为V = 6ml的YB型双联叶片泵，额定转速为n = 960r/min ,则小泵的额定流量为：
q=vn=6×10×960×0.9 L/min = 5.18 L/min
因此，大流量泵的流量为：
q = 19.8－5.18 = 14.62 L/min
查手册，选用大泵排量为V = 16ml/r的YB型双联叶片泵，额定转速为n = 960r/min，则大流量泵的额定流量为：

q = vn = 16×10×960×0.9 L/min = 13.821 L/min
q接近于q，基本能满足规定，故本系统选用一台
YB—16/6型双联叶片泵。
由表二可见，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机功率。若取快退时进油路的压力损失ΣΔP = 0.2 MPa ,液压泵的总效率
=0.7，则电动机功率为
= =
=
= 183w
查手册，选用Y90L-6型异步电动机，P = 1.1kw，n =910r/min
2、 择液压阀
根据所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀油液和最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格，列于表三中

表三 液压元件的型号规格
序 号
元件名称
通过流量 /（L·min）
型号规格
1
双联叶片泵
19
YB1-16
2
溢流阀
5.18
YF3-10B
3
单向阀
13.82
AF3-Ea10B
4
单向阀
5.18
AF3-Ea10B
5
三位五通电液换向阀
38
35EF3O-E10B
6
压力继电器

DP1-63B
7
单向行程调速阀
38,38,<1
AXQF3-E10L
8
单向阀
9.50
AF3-Ea10B
9
背压阀
0.48
YF3-10B
10
外控顺序阀
14.30
XF3-E3B
11
压力计

Y-100T
12
压力计开关

KF3-E3B
13
过滤器
19
XU-J40×80

a) 选择辅助元件
参照所接元件接口尺寸拟定，本系统油管选18×1.5无缝钢管。
油箱的容量为：
V = m = (5~7)×19L = 95~133L
其他辅助元件型号规格见表三。

六、压系统的验算
由于本液压系统比较简朴，压力损失略。
由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷，功率使用合理；同时油箱容量可以取较大值，系统发热温升不大，则略去对系统温升的验算。

参 考 书 目

《液压传动》
《液压设计手册》
《液压元件手册》

《液压传动》
表9—2

《液压传动设计手册》
表6——1
表6——2

〈液压传动〉
表9——5

〈液压传动〉
表9——9