卧式钻床动力滑台液压系统设计说明书样本.doc

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目录
1. 负载分析 2
2. 绘制液压工况( 负载速度) 图 3
3. 初步确定液压缸的参数 3
3.1. 初选液压缸的工作压力: 3
3.2. 计算液压缸尺寸: 4
3.3. 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、 流量及功率: 4
3.4. 绘制液压缸工况图 5
4. 拟定液压系 5
4.1. 选择液压回路 5
4.2. 液压系统的组合 5
5. 液压元件的计算和选择 7
5.1. 确定液压泵的容量及驱动电机的功率: 7
5.2. 液压泵的流量 7
5.3. 选择电动机 7
5.4. 元件选择 8
5.5. 确定管道尺寸 8
5.6. 确定油箱容积: 8
6. 管路系统压力损失验算 9
6.1. 判断油流状态 9
6.2. 沿程压力损失 9
6.3. 局部压力损失 10
7. 液压系统的发热与温升验算 11
7.1. 液压泵的输入功率 11
7.2. 有效功率 11
7.3. 系统发热功率 11
7.4. 散热面积 11
7.5. 油液温升 11
8. 参考文献: 12
1. 负载分析
1.切削力: Ft=16000N
2.导轨摩擦阻力
静摩擦力: ==0.2 0 = 4000N
动摩擦力: = =0.1 0 = N
3.惯性阻力
( 1) 动力滑台快进惯性阻力,动力滑台启动加速、 反向启动加速和快退减速制动的加速度相等, ,

( 2) 动力滑台快进惯性阻力,动力滑台由于转换到制动是减速, 取,

液压缸各动作阶段负载列表如下:
工况
计算公式
液压缸负载F( N)
液压缸推力
( )
启动
F=
5000
5556
加速
F = +
6326
7029
快进
F=
2500
2778
工进
F=+
18000
0
制动
F =—
2483
2759
快退
F=
2500
2778
制动
F = —
—1326
—1473
注: 液压缸机械效率: 。
2. 绘制液压工况( 负载速度) 图
根据计算的液压负载和各阶段工作行程、 速度, 可绘制液压缸的F—T与
V—t图
快进 ==
工进 ==
==
快退 ==

液压缸负载图和速度图
3. 初步确定液压缸的参数
3.1. 初选液压缸的工作压力:
组合机床液压系统工作压力, 一般为( 30~50) Pa,这里选=44Pa,为防止钻通孔时动力滑台发生前冲, 液压缸回油腔应有背压, 背压=2Pa。初步定快进快退回油压力损失=5Pa
3.2. 计算液压缸尺寸:
选定液压缸前、 后腔有效面积比为2: 1, 则液压缸无杆腔工作面积
== 取A1=50
液压内径 D==
取标准值 D=8.0m
活塞杆直径 d=0.7D5.6m
液压缸尺寸取标准值之后的有效工作面积
无杆腔面积 ==x(8.0)=39
有杆腔面积 = =(8.0)
活塞杆面积 = -=13.4
3.3. 计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、 流量及功率:
表中为液压缸的驱动力。
液压缸工作循环中各阶段的压力、 流量及功率见下表

工况

计算公式
( N)

( Pa)

( Pa)
Q
( /s)
P(N)

快进
启动

加速

快进
=+
Q=
P=Q

5556

7029

2778

0

5

5

41.4

57.4

25.7

0.2

0.514
工进
=+
Q=
P=Q

0

6

57.2

0.12

0.686

快退
启动
加速
快退
制动
=+2

5556
7029
2778
-1473
0

5
21.7
27.4
15.8
-0.75

0.3

0.721
3.4. 绘制液压缸工况图

液压缸工况图
4. 拟定液压系统
4.1. 选择液压回路
( 1) 调速方式的选择
钻孔床工作时, 要求低速运动平稳性好; 速度负载性好, 从图a中可看出液压缸快进和工进时功率都较小, 负载变化也较小, 因此采用调速阀的的进油节流调速回路。为防止工作负载突然消失( 钻通孔) 引起前冲现象, 在回油路上加背压阀。
( 2) 快速回路和速度换接方式的选择
我们选用差动液压缸实现”快, 慢, 快”的回路。图b进口节流一次进给回路。
( 3) 油源的选择:
系统特点从图a 可看出快进时低压大流量时间短, 工进时高压小流量时间长。因此采用双联叶片泵或限压式变量泵。
4.2. 液压系统的组合
选择基本回路后, 按拟定液压系统图的几个注意点, 能够组成一个完整的系统图。图中为了使液压缸快进时实现差动连接, 工进时主油路和回油路隔离, 在系统中增设一个单向阀11及液控顺序阀8, 在液压泵和电磁换向阀3的出口处, 分别增设单向阀9和12, 以免当液压系统较长时间不工作时, 压力油流回油箱, 形成真空。为了过载保护或行程终了利用压力继电器13。
组合成液压系统图组合的液压系统图。如图所示。

液压系统图
5. 液压元件的计算和选择
5.1. 确定液压泵的容量及驱动电机的功率:
( 1) 、 计算液压泵的工作压力与流量:
进油压力损失为57.2Pa, 系统采用调速阀进油节流调速, 选取进油管压力损失为8 Pa, 由于采用压力继电器, 溢流阀的调整压力一般应比系统最高压力大5Pa, 因此泵的最高工作压力为

这是小流量泵的最高工作压力( 稳定) , 即溢流阀的调整工作压力
液压泵的公称工作压力为

大流量泵只在快进时向液压缸输出, 液压缸快退时的工作压力比快进时大, 这时压力油不经过调速阀, 进油路较简单, 但流经管道和阀的油流量较大, 取进油路压力损失为5Pa, 因此快退时, 泵的最高工作压力为

这是大流量泵的最高工作压力, 也是调整控顺序阀7和8的参考数据。
5.2. 液压泵的流量
由图可知, 最大流量在快进时, 其值为

最小流量在工作时, 其值为0.12, 为了保证工进时系统压力较稳定, 应考虑溢流阀有一定的最小流量, 取最小溢流量为0.077, 因此小流量泵应取0.197。
根据以上计算数值, 选用公称流量为0.2, 0.15; 公称压力为80的双联叶片泵。
5.3. 选择电动机
最大功率出现在快退阶段

最后选用功率为的标准型号电机。
5.4. 元件选择
根据液压泵的工作压力和经过阀的实际流量, 选择各液压元件和辅助元件的规格。
5.5. 确定管道尺寸
由于系统采用液压缸的差动连接, 油管内通油量较大, 实际流量, 取允许流速, 则主压力油管d为

元整取d=12cm, 壁厚查表。
选用的10号冷拔无缝钢管。
其它进油管、 回油管和吸油管, 按元件连接口尺寸, 测压管选用紫钢管。
5.6. 确定油箱容积:

所选液压元件的说明
编号
元件名称
参数说明
型号
１
叶片泵
Ｐ＝３０Pa
ＰＶ２Ｒ１２
２
叶片泵
Ｐ＝３０Pa
ＰＶ２Ｒ１２
３
三位五通电磁阀
Ｑ＝２５
３５ＤＹＦ３Ｙ－Ｅ１０Ｂ
４
调速阀
Ｑ＝２５
A x Q F- E 1 0 B
５
溢流阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
６
背压阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
７
液动顺序阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
８
液动顺序阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
９
单向阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
１０
单向阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
１１
单向阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
１２
单向阀
Ｑ＝２５
ＡＦ３—Ｅ１０Ｂ
１３
压力继电器
Ｐ＝３０Pa
ＰＦ－Ｂ８Ｃ
１４
压力表开关
Ｐ＝３０Pa
ＫＦ３－Ｅ３８
1
滤油器
公称流量２５
ＷＵ－２５Ｘ１８０Ｊ
6. 管路系统压力损失验算
由于同类液压系统的压力损失值能够参考, 因此一般不必验算压力损失值
详细D=W=G图=纸: 三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六
全 套 资 料 低 拾10快起
。
下面仅验算工进时管路压力损失:
进、 回油管长均为L＝1.5m, 油管内径d=。经过流量Q=0.12/s, 选用20号机械油, 考虑最低工作温度为15, v=1.5/s
6.1. 判断油流状态
==85<2320
流动状态为层流
6.2. 沿程压力损失
进油路上

回油路上( 液压缸)

( 如果采用沿程损失公式, 结果是一样的)
但由于是差动油缸, 因此回油路的压力损失只有一半折合到进油腔。

6.3. 局部压力损失
系统采用集成块的液压装置, 仅考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。下表为工进时油流经过各种阀的流量和压力损失。
阀的流量和压力损失
编号
名称
图号
实际流量
Q/60/s
公称流量
/60/s
公称压力损失
Pa
1
2
3
4
5
单向阀
三位五通电磁阀单向行程调速阀液动顺序阀
液动顺序阀
９
３
４
８
６
4.8
4.8
4.8
2.4
2.4
25
25
25
25
10
2
2
5
1.5
5
各阀局部压力损失之和

取油流取油流经过集成块时压力损失

这个数值加上液压缸的工作压力和压力继电器要求系统调高的压力( 取其值为5 Pa) , 可作为溢流阀调整压力的参考数据。

式中 ——液压缸工进时克服外负载所需压力
= =
因此 p=(50+8.955+5) =63.955 pa
这个数值比估算的溢流阀调整压力值稍小。因此, 主油路上元件和油管直径均可不变
7. 液压系统的发热与温升验算
由图可知, 该系统主要工作时间是工进工况。主要考虑工进时的发热, 因此按工进工况验算系统温升。
7.1. 液压泵的输入功率
工进时小流量泵的压力, 流量, 小流量泵功率为

工进时大流量泵卸荷, 顺序阀的压力损失, 即大流量泵的工作压力, 流量, 大流量泵功率为
= =
双联泵总输入功率=+=1202+30=1232
7.2. 有效功率
工进时, 液压缸的负载F=18000N , 取工进速度v=
输出功率
=FV=18000x0.00167=30.06
7.3. 系统发热功率
= + =
7.4. 散热面积
A=0.065=1.447
7.5. 油液温升
如果采用风冷、 取散热系数

设夏天室温为30, 则油温为30+33.2=63.2, 没有超过最高允许油温( 50--70)
8. 参考文献:
1、 机械设计手册．下册: 液压传动和气动, 北京: 石油化学工业出版社, 1983, 《机械设计手册》联合编写组编
2、 机械设计手册: 单行本．液压传动, 北京: 化学工业出版社, .1成大先主编
3、 机械设计手册．上册: 液压传动和气动, 北京: 石油化学工业出版社, 1983, 《机械设计手册》联合编写组编
4、 液压传动, 哈尔滨: 黑龙江教育出版社, 1995.10, 武华, 米伯林主编
5、 液压传动辅导教材.北京: 中央广播电视大学出版社, 1986, 中央电大《液压传动辅导教材》编写小组编
6、 机床液压传动.哈尔滨工程大学出版社, 1998.2, 武华, 米伯林主编

参考文献:
1、 机械设计手册．下册: 液压传动和气动, 北京: 石油化学工业出版社, 1983, 《机械设计手册》联合编写组编
2、 《液压传动与控制手册》 上海科学技术出版社, 陈启松 主编
3、 《液压传动与控制》 天津大学出版社, 曹玉平 主编
4、 《机械设计手册单行本-液压传动与控制》 《机械设计手册》编委
5、 《液气压传动与控制》 冶金工业出版社 , 张平格 主编
6、 《机床液压传动》.哈尔滨工程大学出版社, 1998.2, 武华, 米伯林主编
7、 《液压传动课程设计指导书》 合肥工业大学液压教研室
8、 《液压系统设计图集》机械工业出版社, 周士昌主编