卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计

机电工程学院

《液压与气压传动课程设计》

说明书

课题名称：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计学生姓名：学号：

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年月

目录

一、设计基本要求 (1)

1.1 基本结构与动作顺序 (1)

1.2 主要性能参数 (1)

二、负载分析 (1)

三、液压系统方案设计 (2)

3.1 确定液压泵类型及调速方式 (2)

3.2 选用执行元件 (2)

3.3 快速运动回路和速度换接回路 (2)

3.4 换向回路的选择 (2)

3.5 组成液压系统绘原理图 (2)

四、液压系统的参数计算 (2)

（一）液压缸参数计算 (2)

1. 初选液压缸的工作压力 (2)

2. 确定液压缸的主要结构尺寸 (2)

3. 计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 (3)

（二）液压泵的参数计算 (4)

（三）电动机的选择 (4)

1. 差动快进 (5)

2. 工进 (5)

3. 快退 (5)

五、液压元件的选择 (6)

5.1 液压阀及过滤器的选择 (6)

5.2 油管的选择 (6)

5.3 邮箱容积的确定 (7)

六、验算液压系统性能 (7)

（一）压力损失的验算及泵压力的调整 (7)

1. 工进时的压力损失验算及泵压力的调整 (7)

2. 快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 (7)

3. 局部压力损失 (8)

（二）液压系统的发热和温升验算 (9)

七、个人总结 (9)

八、参考文献 (10)

一、设计基本要求：

(一)、基本结构与动作顺序

卧式单面多轴组合机床主要由工作台、床身、单面动力滑台、定位夹紧机构等组成，加工对象为铸铁变速箱体，能实现自动定位夹紧、加工等功能。工作循环如下：

工件输送至工作台 动力滑台快进 快退 夹紧松开 定位退回 工件送出。（其中工作输送系统不考虑）

(二)、主要性能参数

1．轴向切削力F t =35000N ；

2．滑台移动部件质量m=1300kg ； 3．加减速时间∆t=0.1 s ； 4．采用平导轨；

5．快进行程l 1=200mm ；工进行程l 2=40mm ；

6．工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动，两动力滑台完成各自循环时互不干扰，夹紧可调并能保证。

设计计算分析：

二、负载分析 负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为fs F ，动摩擦力为fd F ，则

fs F =2000 fd F =850 而惯性力 500=m F

如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率m η=0.9，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表1-1。

三、液压系统方案设计

1.确定液压泵类型及调速方式

参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值b P =0.8MPa

2.选用执行元件

因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积1A 等于有杆面积2A 的两倍。

3.快速运动回路和速度换接回路

根据本例的运动方式和要求，采用差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。

4换向回路的选择

本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向器的换向回路。为便于实现差动连接，选用了三位五通换向阀。为提高换向的位置精度，采用死档板和压力继电器的行程终点返程控制。

5.组成液压系统绘原理图

将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表。这样只需一个压力表即能观测各点压力。

液压系统中各电磁铁的动作顺序如下表。

四、液压系统的参数计算 （一）液压系统的参数计算 1.初选液压缸的工作压力

参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为1p =40*5

10Pa

2确定液压缸的主要结构尺寸

本例要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杠式液压缸。快进时采用差动联接，并取无杆腔有效面积1A 等于有杆腔有效面积2A 的两倍，即1A =22A 。为

了防止在钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回油路中装有背压阀，按表8-1，初选背压

5b p =810⨯Pa 。

由表1-1可知最大负载为工进阶段的负载F =39833.33N, 按此计算1A 则 22355

1

16.1101006.111082

1104033

.3983321cm m PB P F A =⨯=⨯⨯-⨯=-=

- 液压缸直径cm A D 87.116

.110441

=⨯=

=

π

π

由1A =22A 可知活塞杆直径

d=0.707D=0.70787.11⨯cm=8.39cm

按GB/T2348—1993将所计算的D 与d 值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得

D=12.5cm d=9cm

按标准直径算出

222172.1225.124

4

cm D A ==

=

π

π

22222210.59)95.12(4

)(4

cm d D A =-=

-=

π

π

按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量

min q =0.05/min L ，因工进速度v=0.05m/min 为最小速度，则由式

3

22min 2

min 0.0510cm =10cm 0.0510

q A v ⨯≥=⨯ 本例1A =122.722cm 》102

cm ，满足最低速度的要求。

3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率

根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按5

b p =810a P ⨯代入，快退时背压按

5b p =510a P ⨯代入计算公式和计算结果列于下表中。