卧式钻床液压系统的设计(2)资料

卧式钻床液压系统的设计(2)北京理工大学珠海学院《液压与液力》课程设计题目：专用卧式钻床液压系统的设计学院：姓名：学号：指导教师：2012·澳门绪论液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，是一门新的技术。

上个世纪60年代以后，随着原子能科学、空间技术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大的发展，渗透到国民经济的各个领域之中，在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术也得到了普遍的应用。

当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低消耗、经久耐用、高度集成化等方向发展；同时，新型液压元件的应用，液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得日益取得了显著的成果。

应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。

正确合理地设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和经济性能具有重要意义。

我国的液压工业开始于上个世纪50年代，其产品最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。

自1964年开始从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

目前，我国机械工业在认真消化、推广从国外引进的先进液压技术的同时，大力研制开发国产液压件新产品（如中高压齿轮泵、比例阀、叠加阀及新系列中高压阀等），加强产品质量的可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准和执行新的国家标准，合理调整产品结构，对一些性能差的不符合国家标准的液压件产品采取逐步淘汰的措施。

可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已经进入了一个崭新的历史阶段。

专用卧式钻床的液压系统就是利用液压技术来控制动力滑台，并完成工件的定位、夹紧等。

采用液压技术后，组合机床可以在较大的范围内进行无级调速，具有良好的换向性能，且能够实现自动工作循环，从而提高效率。

随着液压技术的发展，它在机床上的应用必将不断地得到扩大和完善。

目录第1章方案分析及液压原理图的拟定 (3)1.1引言 (2)1.2液压系统的工作要求 (2)1.3计算液压缸外负载、绘制工作循环图 (3)1.4拟定液压系统方案、绘制液压系统原理图 (4)1.4.1选择液压回路 (4)1.4.2绘制液压系统图 (7)第2章元件参数计算与选择 (7)2.1确定液压缸的主要参数 (8)2.1.1初选液压缸的工作压力 (8)2.1.2确定液压缸的主要结构参数 (8)2.2 计算液压缸的工作压力、流量和功率 (8)2.2.1计算液压缸的工作压力 (8)2.2.2计算液压缸的输入功率 (9)2.3 选择液压泵 (9)2.4选择液压阀 (10)2.5液压阀调整参数的确定 (10)2.5.1流量阀的调整 (10)2.5.2选择辅助元件 (11)2.6 液压系统性能的验算 (12)第3章液压油缸的结构设计 (12)3.1引言 (12)3.2液压缸的主要尺寸的设计计算 (13)3.2.1液压缸主要尺寸的确定 (12)3.2.2液压缸壁厚和外径的计算 (12)3.2.3液压缸工作行程的确定 (13)3.2.4缸盖厚度的确定 (13)3.2.5最小导向长度的确定 (14)3.2.6缸体长度的确定 (14)3.3液压缸的结构设计 (14)3.3.1缸筒与缸盖的连接形式 (15)3.3.2活塞 (15)3.3.3缸筒 (16)3.3.4缓冲装置 (16)3.3.5后缸盖 (16)3.3.6前缸盖及与活塞杆的密封、防尘 (17)3.3.7活塞杆 (17)结束语 (19)感谢词 (20)参考文献 (21)摘要组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度较高的专用机床。

它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹、等加工和工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。

通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。

动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。

主要有动力箱、切削头和动力滑台。

专用卧式钻床的液压系统是用来控制液压动力滑台的，通过动力滑台来实现组合机床的各个动作从而完成工件的加工。

液压系统中有一个液压缸。

该系统中采用标准液压动力滑台（H Y40A-1），自动化程度高，定位、夹紧均有液压系统实现，进行工作进给的左右滑台也可同时实现工作循环。

关键词：组合机床、高效率、自动化、动力滑台、液压系统、阀门第1章方案分析及液压原理图的拟定1.1引言动力滑台是组合机床用来实现进给运动的通用部件，配置动力头和主轴箱后可以对工件完成各种孔加工、端面加工等工序。

液压动力滑台用液压缸驱动，可实现多种进给工作循环。

对液压动力滑台液压系统的性能的主要要求是速度换接平稳，进给速度稳定，功率利用合理，系统效率高，发热少。

1.2液压系统的工作要求为了能够使机床工作平稳，便于实现自动化和简化设计制造过程，可采用标准液压动力滑台。

根据切削力与工作行程等情况，左右滑台均选用H Y40A-1型液压动力滑台，左右滑台（包括主轴动力箱等部件在内）重约20 103N，滑台的动作循环为：快速前进接近工件，然后按工作进给速度钻孔，由于被加工上有不通孔，故加工到位碰挡铁，以保证行程终点的精度，接着快速退回到原位，最后自动停止，左右滑台的动作循环如图1.1所示。

图1-1液压滑台动作循环图为了便于机床自动化和产生足够的夹紧力，工件的定位夹紧也用液压实现。

而工件的定位夹紧和动力滑台的运动三者之间必须按照一定的顺序进行，也就是说，应先定位，然后在夹紧，然后两动力滑台作自动循环，最后松开工件和退出定位销，以便运输带装入第二个工件。

为了提高生产率，左右滑台同时实现工作循环，这就要求系统能防止相互干扰。

1.3计算液压缸外负载、绘制工作循环图液压缸在工作过程各阶段的负载为：启动阶段：F=f S G=0.2⨯15⨯103=3000N加速阶段：F=fd G+G vg t∆•∆=0.1⨯15⨯103+320105/609.80.2⨯•=2902.7≈2903N 快进阶段：F=f d G=0.1⨯15⨯103=1500N工进阶段：总负载=工作负载+切削力，所以F=1500+14000=15500N 快退阶段：F=fd G+G vg t∆•∆=0.1⨯15⨯103+320105/609.80.2⨯•=2902.7≈2903N 液压缸在各运动阶段的负载情况如表1.1所示注:表中取液压缸的机械效率η=0.9绘制液压缸负载、速度循环图（左滑台），如图1.2所示。

图1-2 液压缸负载、速度循环图（左滑台）1.4拟定液压系统方案、绘制液压系统原理图1.4.1选择液压回路（1）调速与速度换接回路这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的V -L 曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用行程阀换接速度，以减小压力冲击。

如图1-3所示。

图1-3调速与速度换接回路考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油回路或变量泵供油回路。

由于左右滑台在工作时要采用互不干扰回路，所以只能选用双泵供油回路。

小流量泵提供高压油，供两滑台工作进给用（也供定位夹紧用），低压大流量泵以实现两滑台快速运动。

为两系统（左滑台系统与右滑台系统）工作互不干扰，小泵高压油分别经一节流阀进入各自系统，大泵低压油分别经一单向阀进入各自系统。

（2）换向回路此机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。

滑台在由停止转快进，工进完毕转快退等换向中，速度变化较大，为了保证换向平稳，采用有电液换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电液换向阀宜采用三位五通阀，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。

快进时，液压缸的油路差动连接，进油路与回油路串通，且又不允许经背压阀流回油箱。

转为工进后进油路与回油路则要隔开，回油则经背压阀流回油箱，故须在换向阀处、在进、回路连通的油路上增加一单向阀，在背压阀后增加一液控顺序阀，其控制油与进入换向阀的压力油连通，于是快进时液压缸的回油被液控顺序阀切断（快进空行程为低压，此阀打不开），只有经单向阀与进油汇合，转工进后（行程阀断路），由于调速阀的作用，系统压力升高，液控顺序阀打开，液压缸的回油可经背压阀回油箱，与此同时，单向阀将回油路切断，确保液压系统形成高压，以便液压缸正常工作。

绘出该部分回路图。

如图1-4所示。

图1-4换向回路（3）压力控制回路高压小流量泵与低压大流量泵各设一溢流阀调压，工进时只有小流量泵供油，大流量泵则可卸荷，而小流量泵只是在工件加工完毕，输送带即将装入第二个工件之瞬刻，才处于不工作状态，其间断时间甚短，故不必让其卸荷，绘出双泵油源及压力控制回路图。

如图1-5所示。

图1-5压力控制回路（4）行程终点的控制由于机床需加工不通孔，工作部件对终点的位置精度有一定的要求，因此采用死挡铁停留，并可通过压力继电器发出换向信号。

1.4.2绘制液压系统图将上述各回路组合在一起话一幅总体的系统图，如附图所示。

第2章 元件参数计算与选择2.1确定液压缸的主要参数2.1.1初选液压缸的工作压力已知液压缸负载值最大为15500N ,查参考文献[1]表9-3、9-4并参考同类型组合机床，取液压缸工作压力为3.5MPa ，为中低压液压系统。

2.1.2确定液压缸的主要结构参数由第1分析章可知液压缸最大推力为工进阶段时且为17222N ，则D =6^10*5.3*14.34F=79.2m m查参考文献[3]表2-4液压缸内径尺寸系列（G B /T 2348-80），将以上计算值圆整为标准直径，取D =80m m 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 =0.7D =0.7×80＝56m m 。

同样按参考文献[3]表2-5活塞杆直径系列（G B /T 2348-80）圆整成标准系列活塞杆直径。

取d =56m m 。

由D =80m m ,d =56m m 算出液压缸无杆腔有效作用面积为A 1=50.25m m 2,有杆腔有效作用面积为A 2=25.7m m 2。

工进时采用调速阀，查产品样本，调速阀最小稳定流量min V q =0.05/min l ,因最小工进速度min V =0.051/min l ,则5150v q m m 2=9.8<A 2<A 1故能满足低速稳定性要求。

2.2 计算液压缸的工作压力、流量和功率2.2.1计算液压缸的工作压力根据参考文献执行元件背压的估计值，本系统的背压值估计可在0.5～0.8MPa 范围内选取，故暂定：工进时，b P ＝0.8MPa ，快速运动时，b P ＝0.5MPa ，液压缸在工作循环各阶段的工作压力 即可按参考文献计算:差动快进阶段:211212b A F p p A A A A =+--=1.204M P a工作进给阶段：MPa Pa P A A A F p b 686.310256.0005025.01722261211=⨯+=+=快速退回阶段：MPa P A A A FP b 52.11221=+=2.2.2计算液压缸的输入功率快进阶段：kw P 271.010605.5)7.2525.50(10204.146=⨯⨯-⨯⨯=- 工进阶段： kw P 047.01060051.025.5010686.346=⨯⨯⨯⨯=- 快退阶段：kw P 36.010605.57.251052.146=⨯⨯⨯⨯=- 将以上计算的压力、流量和功率值列成表2-1。