卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计.doc

液压技术与气动技术课程设计
设计说明书
设计题目：卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计

机电工程系：08机械专业

设计者
指导老师：

2010年11月日

**大学

目录

一 设计要求–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––2

二 负载与运动分析–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––2

三 确定液压系统主要参数–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––3

四 拟定液压系统的工作原理图–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––5

五 计算和选择液压件–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––7

六 液压系统的性能验算–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––9

参考文献––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––9

一，设计要求

卧式钻孔组合机床动力滑台液压系统。动力滑台的工作循环式：快进→工进→快退→停止，该系统的主要参数与性能要求如下：切削力 =30000N，移动部件总重力G=10000N，快进行程 =100mm，工进行程=50mm。快进快退的速度为 =6m／min。工进速度为=0.45m／min。 加速减速时间 =0.2s，静摩擦系数=0.2，动摩擦系数=0.1 。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可以任意停止

二，负载与运动分析

（1）， 工作负载： =3000N
（2）， 摩擦负载： 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力
静摩擦阻力： = G=2000N
动摩擦阻力：=G=1000N
（3），惯性负载： ==510N
(4), 运动时间
快进： = =1s
工进： ==6.7s
快退：==1.5s
设液压缸的机械效率 =0.9，得出液压缸在各个工作阶段的负载和推力，如表1，所示
表1，液压缸各阶段的负载和推力
工况
负载组成
液压却负载
F/N
液压缸推理 F0/ /N
启动
F=
20000
2222
加速
F=+
1510
1678
快进
F=
1000
1111
工进
F=+
31000
34445
反向启动
F=
2000
2222
加速
F=+
1510
1678
快退
F=
1000
1111

三， 确定液压系统主要参数

1， 初选液压缸工作压力
所设计的动力滑台在公斤时负载最大，在其他情况负载都不太高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力=4MPa。

2，计算液压缸主要尺寸
鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞式差动液压缸（A12A2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的会有腔应有背压，参考表4选此背压为=0.4MPa。

由式 = 得
== =

则活塞直径 D==m=0.113m=113mm

参考表5及表6得d0.71D=80 圆整后取标准数值D=120mm，d=80mm
由此球的液压缸两端的有效面积为
===
===
根据计算出的液压缸尺寸，可算出液压缸在工作循环中各阶段压力，
表7液压缸在各阶段的压力，流量和功率值

推力
Fo/力
回油腔压力
/
进油腔压力
P/MPa
输入流量

输入功率P/MPa
计算公式
快
进
启动
2222
-
0.73
-
-
P1=
q=()
P=p
加速
1678

0.65
-
-
恒速
1111

0.56
0.60
0.36
工
进
34445
0.4
5.69
0.0085
0.048
P1=
q= P=
快
进
启动
2222
-
0.45
-
-
P1=
q=
P=
加速
1678
0.5
1.00
-
-
恒速
1111
0.5
0.88
0.049
0.43
注：为液压缸差动连接时，回油口之间的损失取=0.5MPa

四，拟定液压系统的工作原理图

为了保证快进快退速度相等，并减小液压泵的流量规格，拟选用差动连接回路。
① 快进：按下启动按钮，三位五通电磁换向阀5 1YA通电，左位进入工作状态，这时的主油路是：
进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→管路4→电磁换向阀5的P口到A口→管路10.11→行程阀17→管路18→缸19左腔
回油路：缸19右腔→管路20→电磁换向阀5的B口到T口→油路8→单向阀9→油路1→行程阀17→管路18→缸19左腔
这时形成差动连接回路。因为快进时，滑台载荷较小，同时进油可以进过阀门17直通油缸左腔，系统中压力较低，所以变量泵2输出流量大，动力滑台快速前进实现快进。

②工进
在快速行程结束时，花台上的挡铁压下行程阀17，行程阀上位工作，使油路11和18断开，电磁铁1YA继续通电，电磁换向阀5左位仍在工作，金右路必须经调速阀12进入液压缸左腔，与此同时，系统压力升高，将液控顺序阀7打开，并关闭单向阀9，使液压缸实现差动连接的油路切断，回油经顺序阀7和背压阀6回到油箱，这时的主油路：
进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→电液动换向阀5的P口到A口→管路10→调速阀12→油路18→液压缸19左腔
回油路：缸19右腔→油路20→电液动换向阀5的B口到T口→管路8→顺序阀7→背压阀6→油箱
因为工作进给时油压升高，所以变量泵2的流量自动减小，动力滑台做工作进给，进给量大小可以用调速阀12调节

③死挡铁停留
当动力滑台工作进给终了碰上死挡铁台，液压缸停止不动，系统的压力进一步升高，达到压力继电器15的条顶压力值时，经过时间继电器的延时，再发出电信号，使滑台退回

④快退
时间继电器发出信号后，2YA通电，1YA关电。电磁换向阀5右位工作，这时的主油路是：
进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路4→换向阀5的P口到B口→油路20→缸19的右腔
回油路：缸19的左腔→油路18→单向阀16→油路11→电磁换向阀t的A口到T口→油箱

⑤原位停止
当动力滑台退回到原始位置时，挡块压下行开关，这时1YA，2YA都断电，电磁换向阀5处于中位，动力滑台停止运动，变量泵2输出油液压力升高使泵的流量自动减至最小
注，为液压缸差动连接时，会有口到进油口之间的损失，取=0.5MPa’
拟定液压系统原理图

五， 计算和选择液压件
（1）计算液压泵的最大工作压力
小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表面可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为=5.69MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失，考虑到压力继电器的可靠动作要求，则小流量的最高工作压力估算为：
+=（5.69+0.6+0.5）MPa=6.79MPa
大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7可见，快退时液压缸的工作压力为=1.00MPa，比快进时大。考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失=0.3MPa，则大流量的最高工作压力估算为
+=1.30MPa
（2）计算液压泵的流量
由表面可知，油源向液压缸输入的最大流量为，若取回路泄漏系数K=1.1，则 泵的总流量为
=== （3）确定液压泵的规格和电动机的功率
根据以上压力和流量数值查产品样本，选定限压式变量泵：YBP-40，其效率为0.7
该液压泵排量为40ml/r，当液压泵转速为1025r/min时，液压泵理论流量为41 L/min，取液压泵容积效率=0.9，则，
液压泵的实际输出流量为：==36.9L/min
差液压缸工况图可知，液压缸快退时，所需功率最大。液压泵工作压力为1.3MPa，流量为36.9L/min。则驱动电动机功率为：
===1142W=1.2KW
式中，为液压泵总效率，取=0.7
查电动机手册选Y100-6型电动机

（4）选择控制元件

控制元件的规格应根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取
方向阀：按P= ，q=18 L/min 选35DY-63BYZ
单向阀：按P= , q=36 L/min 选I-40B
调速阀：按工进最大流量q=14.1 L/min ，工作压力P=，工作压力P= 选Q-10B
背压阀：调至P=，流量为q=14.1 L/min 选B-15
顺序阀：调至P=, 保证快进的不打开。 q=14.1L/min
选22C-25B
行程阀：按P=，q=18 L/min 选22C-25B
（5）油管及其他辅助装置的选择
查JB827-66钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表。
在液压泵出口，按流量40 L/min，查表取管路通径为Φ15在液压泵入口取Φ15；其余按 18 L/min，查表取Φ8
油箱的容量一般去泵流量的3到5倍，本次取4倍，有效容积

六，液压系统的性能验算
在绘制液压系统的装配管路图后，可进行压力损失验算，由于该液压系统较简单，所以该项验算略
由于本系统的功率小，又采用限压式变量泵，效率高，发热少，所以取油箱容积较大，故不必进行系统温升验算

参考文献：
中国机械工业教育出协会组编务.液压与气动传动.北京：机械出版社，2001

肖龙，陆立颖等主编.液压与气动传动.北京：冶金公业出版社，1998

何存兴主编.液压与气动传动.武昌：华中科技大学出版社，2000

北京有色冶金设计研究总院.机械设计手册（第四版）.北京：化学工业出版社，2002

陈奎生，液压与气动传动.武汉：武汉理工大学出版社，2001

9