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1、 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) =
2、 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
3、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
4、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
5、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
6、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 =
7、 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
8、 (b)流量图 t P ( c ) 功率图
9、 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
10、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
11、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
12、 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 ,
13、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
14、 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
15、 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
16、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
17、 《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
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