卧式钻镗组合机床液压系统标准设计.docx

课程设计说明书题 目： 液压和气动技术 卧式钻镗组合机床液压系统设计姓 名： 郑义强 学 号: 1 5 0 6 2 4 0 1 3 0 系 别： 机电工程和自动化学院 专 业： 机械设计和制造 班 级： 15机械1 指导老师： 陈佳彬 拂晓职业大学 6月27日目录1.设计任务1 1.1设计要求1 1.2设计参数1 1.3关键内容12.工况分析2 2.1负载图及速度图2 2.1.1负载分析2 2.1.2负载图、速度图3 2.2工况分析图43.方案确定5 3.1选择液压回路。5 3.1.1调速回路及油源形式5 3.1.2快速回路及速度换接回路5 3.1.3换向回路6 3.1.4行程终点控制方法64.计算和选择液压元件6 4.1确定液压泵规格和电机功率6 4.1.1压泵工作压力计算6 4.2液压阀选择7 4.3确定管道尺8 4.3.1压油管道8 4.3.3回油管道9 4.4确定邮箱容量95.组成液压系统图96.液压系统关键性能估算10 6.1液压缸速度10 6.2系统效率11 6.2.1回路中压力损失12 6.2.2液压泵工作压力13 6.2.3次序阀调整压力13 6.3液压回路和液压系统效率141.设计任务 设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件孔系，运动部件总重G=10000N，液压缸机械效率为0.9，加工时最大切削力为1N，工作循环为：“快进工进死挡铁停留快退原位停止”。快进行程长度为0.4m，工进行程为0.1 m。快进和快退速度为0.1ms，工进速度范围为310510ms，采取平导轨，开启时间为0.2s。要求动力部件能够手动调整，快进转工进平稳、可靠。1.1 设计要求 设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统。该机床用于加工铸铁箱形零件孔系，运动部件总重G=10000N，液压缸机械效率为0.9，加工时最大切削力为1N，工作循环为：“快进工进死挡铁停留快退原位停止”。，1.2 设计参数快进行程长度为0.4m， 工进行程为0.1 m快进和快退速度为0.1ms 工进速度范围为310510ms 1.3 关键内容1、进行工况分析，绘制工况图。2、确定液压系统原理图，绘制电磁铁动作表3、计算液压系统及相关元件参数，选择液压元件4、液压缸结构设计5、编写设计说明书2.工况分析 2.1负载图及速度图 2.1.1负载分析a.切削力：=1Nb.摩擦阻力：=0.210000=N=0.110000=1000Nc.惯性阻力=N=510Nd.重力阻力因工作部件是卧式安置，故重力阻力为零。e.密封阻力将密封阻力考虑在液压缸机械效率中去，去液压缸机械效率=0.9。f.背压阻力背压力查表选择。依据上述分析课算出液压缸在各动作阶段中负载，见下表。工况计算公式液压缸负载F/N液压缸推力开启2222加速15101678快速10001111工进1300014444快退100011112.1.2负载图、速度图。快进速度和快退速度相等，即=0.1m/s。行程分别为=0.4m，=0.5m；工进速度=m/s，行程=0.1m。负载图和速度图以下。 2-1负载图 2-2 速度图2.2工况分析图。液压缸工作循环中各动作阶段压力、流量和功率实际使用值，见下表。工况负载F/N液压缸计算公式回油压力/MPa输入流量q/(L/min)进油腔压力/MPa输入功率P/kW快进开启22220.788加速1678=+=+0.51.100恒速111116.920.8990.254工进144440.60.1021.7012.8490.0050.081快退开启22220.780加速16780.51.584恒速111117.11.3850.395依据上表可绘制液压缸工况图，以下图所表示。 2-3工况图3.方案确定 3.1选择液压回路。 3.1.1调速回路及油源形式。由工况图可知，该机床液压系统功率小，速度较低；钻镗加工为连续切削，切削力改变小。故采取节流调速回路。为增加运动平稳性，为预防当工件钻通时工作部件忽然前冲，采取调速阀出口节流调速回路。由工况图还能够看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。其最大流量和最小流量之比为=17.1/(0.1021.701)=10.05167.65，而对应时间之比为=(20333)/9=2.2237。此比值很大，为了节省资源，采取双定量泵供油。 3.1.2快速回路及速度换接回路。因系统要求快进，快退速度相等，故快进时采取液压缸差动连接方法，以确保快进、快退时速度基础相等。因为快进、工进之间速度相差较大，为减小速度换接时液压冲击，采取行程阀控制换接回路。 3.1.3换向回路。由工况图可看出，回路中流量较小，系统工作压力也不高，故采取电磁换向阀换向回路。在双定量泵供油油源形式确定后，卸荷和调压问题全部已基础处理，即工进时，低压泵卸荷，高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵虽未卸荷，但功率损失不大，故不再采取卸荷回路，方便油路结构愈加简单。 3.1.4行程终点控制方法。在行程终点采取死挡铁停留控制方法。上述选择液压回路，以下图所表示。 3-1双泵油源 3-2 调速及速度换接回路 3-3换向回路4.计算和选择液压元件4.1确定液压泵规格和电机功率。 4.1.1压泵工作压力计算。a.确定小流量泵工作压力。小流量泵在快进、快退和工进时全部向系统供油。最大工作压力为=2.849MPa。在出口节流调速中，因进油路比较简单，故进油路压力损失取=0.5MPa，则小流量泵最高工作压力为=+=2.849+0.5=3.349MPab.确定大流量泵工作压力。大流量泵只有在快进、快退中供油。由工况图可知，最大工作压力为=1.385MPa。若取此时进油路上压力损失为=0.5MPa，则大流量泵最高工作压力为=+=1.385+0.5=1.885MPa4.1.2液压泵流量计算。由工况图知，液压缸所需最大流量为17.1L/min，若取泄漏折算系数K=1.2，则两个泵总流量为=17.11.2=20.52（L/min）因工进时最大流量为1.701L/min，考虑到溢流阀最小稳定流量（3L/min），故小流量泵流量最少应为4.701L/min。4.1.3液压泵规格确实定。按式=1+(2560)%=3.3491+(2560)%=4.1865.358MPa及=20.52（L/min）查设计手册，选择型双联叶片泵，额定压力为6.3MPa。4.1.4电机功率确实定。由工况图得悉，液压缸最大功率=0.395kW，出现在压力为1.385MPa、流量为17.1L/min快退阶段，这时泵站输出压力为1.885MPa，流量为22L/min。若取泵总效率为=0.75，则电机所需功率为P=0.92kW查手册选择功率为1.1kW、同时转速为1000r/min电动机。4.2液压阀选择。依据系统最高工作压力和经过各阀最大实际流量，选出各阀规格见下表。序号液压元件名称经过最大实际流量/(L/min)型号规格接口尺寸数量1双联叶片泵10/12L/min6.3MPa12溢流阀10Y-25B25L/min6.3MPa13次序阀12XY-25B25L/min6.3MPa14单向阀12I-25B25L/min6.3MPa15三位四通电磁换向阀4434D-63B63L/min6.3MPa16调速阀3.4Q-25B25L/min6.3MPa17、10单向阀22I-25B25L/min6.3MPa28二位三通机动换向阀2223C-25B25L/min6.3MPa19压力继电器DP1-63B调压范围16.3MPa111二位二通电磁换向阀2222D-25B25L/min6.3MPa112滤油器22XU-4010040L/min100113压力表开关K-6B6.3MPa1选择液压元件时，在满足要求条件下，应尽可能选择使各元件接口尺寸相一致，方便管道选择和安装方便。4.3确定管道尺寸 4.3.1压油管道由式（5-12）有d=2按已选定标准元件接口尺寸取d=12mm 4.3.2吸油管道 d=2取d=25mm 4.3.3回油管道d=2取d=25mm3种管道皆为无缝钢管。 4.4确定邮箱容量按推荐公式V=(57),取V=622=132L5组成液压系统图。液压系统图、动作循环图及电磁铁动作循环 5-1液压系统图5-2动作循环图5-3电磁铁动作循环表6.液压系统关键性能估算6.1液压缸速度在液压系统各个组成元件确定以后，液压缸在实际快进、工进和快退时输入、排出流量和移动速度，已和题目原来所要求数值不尽相同，故需要重新估算。估算结果如表。输入流量/(L/min)排出流量/(L/min)移动速度/(m/min)快进（差动）=44.234-22=22.234=7.8工进=0.1021.701=0.0510.855=0.0180.3快退=22=43.77=7.726.2系统效率 6.2.1回路中压力损失管道直径按选定元件接口尺寸确定，即d=12mm，回路中进、回油管道长度暂取l=12m估算。油液运动粘度取v=75。系统中相关元件额定压力损失如表34D-63B22D-25B23C-25BI-25BQ-25BXY-25B421.5253a.快进时回路压力损失快进时进油管中流态为层流，即Re=vd/v=4,故进油管沿程压力损失为 进油管局部压力损失估取为进油路上，油液只经过1个三位四通电磁换向阀5,参考表8.11，该阀上局部压力损失为由此得快进时油路上压力损失为同理，能够判定出回油管道中也是层流。此时，回油经过阀11和阀8，回油量为=22.234L/min。两阀局部压力损失为由此可得快进时回油路上压力损失为将回油路上压力损失折算到进油路上，得出差动快速时进油路上压力损失为这个数值正确值是阀3调整压力下限参考之一。b.工进时回路压力损失同理,计算工进时进油路上最大压力损失为回油路上最大压力损失（取调速两端最小压差为5）为整个回路压力损失为c.快退时回路压力损失快退时整个回路压力损失为6.2.2液压泵工作压力。小流量泵在工进时工作压力可按式（8-14）求出，但此时液压缸工作压力需要从新计算，即=28.5910(Pa)此值是溢流阀调整压力关键参考数据。6.2.3次序阀调整压力次序阀在快进、快退时关闭，工件时打开，其调整压力必需确保关得住，开得立即。由表8.8知，液压缸在快进、快退时负载相同，但回路中压力损失不一样，快退时为（快进时为）。故快退时大流量泵压力出现最高值，即=18.2510(Pa)故阀3调整压力应为：28.5910Pa18.2510Pa6.3液压回路和液压系统效率液压缸工作压力为=28.1210Pa级阀3使大流量泵卸荷时压力损失为=0.6910Pa则回路效率为=0.00970.1626泵效率取=0.75，液压缸效率取=0.9，（即设液压缸容积效率为1）则系统效率为=0.75(0.00970.1626)0.9=0.00650.1098由此可见，定量泵系统在低速工作时效率是很低。6.4液压系统发烧和温升验算本题中，快进、工进和快退所占用时间分别为快进：=3s工进：=20333s快进：=3.9s在整个工作循环中，快进占0.88% 11%，快退占1.14% 14%，工进占74% 98%，故温升应按工进工况进行验算。工进时，液压缸输出有用功率为=13000(0.0180.3)/60=3.965W泵输入功率为=653.7W故得系统发烧量为=653.7-(3.965)=588.7649.8W系统温升可按式（8-23）计算（设通风良好）=22.825.1()此值小于表中所要求许可温升值