液压气动控制技术课程设计

组合机床的液压动力滑台的液压系统设计

目录

一、液压系统的设计要求 (5)

二、工况分析 (5)

1、负载分析 (5)

2、确定液压缸的主要参数 (7)

三、拟定基本回路 (9)

1、选择各基本回路 (9)

2、绘制液压系统原理图 (10)

四、选择液压元件 (10)

1、液压泵和驱动电机 (10)

2、阀类元件 (12)

3、辅助元件 (13)

4、油管 (14)

5、油箱 (14)

五、液压系统性能验算 (14)

1、液压系统压力损失估算 (14)

2、温升验算 (16)

六、绘制工作图 (16)

参考文献 (17)

一、液压系统的设计要求

设计一台组合机床的液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载FL=28000N ，机床工作部件总质量m=2000kg ，快进、快退速度均为5m/min ，工进速度在50～

200mm/min 范围内可无级调节。滑台最大行程6000mm ，其中工进的行程是2000mm ，往复运动加减速时间≤0.2s ，滑台采用平导轨，其静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，滑台要求完成“快进—工进—快退—停止”的工作循环

对组合机床液压动力滑台的液压系统的基本要求是：

1、为完成切削工件的任务，要求液压缸缸驱动动力滑台实现“快速进给——工作进给——快退——原位停止”的工作循环。

2、液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。

3、组合机床的液压动力滑台液压系统对工作平稳性和安全性要求较高。

二、工况分析

1、负载分析：

计算液压缸工作过程各阶段的负载：

(1) 切削负载 F L =28000N

(2) 摩擦负载Ff ：

拉床的工作部件对动力滑台的压力F n =mg=2000×9.81=19620N

静摩擦负载F fs =F n ·f s =19620×0.2=3924N

动摩擦负载F fd =F n ·f d =19620×0.1=1962N

(3) 惯性负载F m

重力G=mg=2000×9.81=19620N

重力加速度g=9.81m/s 2

=⨯⨯=∆⋅∆⋅==2

.081.960/519620t g G ma F m υ 833.3 N

根据以上计算，可得各工作阶段的液压缸负载如下表1所示

按表1数据画出负载循环

根据给定的快进、快退速度及工进时的速度范围，画出速度循环图2如下：

图2 速度图

2、确定液压缸的主要参数：

参考书上（第145页）表9-3各类液压设备常用的工作压力，选液压系统工作压力P 1=3MPa ，动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单活塞杆液压缸，快进时采用差动连接。取液压缸无杆腔面积A 1与有杆腔面积A 2之比为2：1，即活塞杆直径d 与液压缸缸体内径直径（活塞直径）D 有：d=0.707D ，为防止铣削完后，滑台产生前冲现象，液压缸回油路上应有背压P 2，取P 2=0.6MPa

从负载图上可知，工进时有最大负载，按此最大负载求液压缸尺寸：

P 1·A 1=m F

A P η+⋅22

A 1=2 A 2

液压缸效率ηm =0.95

A 1=

)2/(21P P F m -η=)2/6.03(95.029962-×10-6m 2=116.8×10-4 m 2 D=

π14A =π4108.1164-⨯⨯=0.122m

活塞杆直径d=0.707D=0.707×0.122m=0.086m

按GB2348-80圆整就近取标准值：D=130 mm

d= 90 mm

确定了液压缸结构尺寸，就可以计算在各工作阶段中压力、流量和功率，列于表2

表2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率

依据表2的计算结果，画工况图3如下：

图3 液压缸工况图

三、拟定基本回路

从已知条件可知，液压系统应该具有快速运动、换向、速度换接和调压、卸荷等回路。

为了提高液压系统的效率，可选择变量液压泵或双泵供油回路，此处选用双泵供油。

1、选择各基本回路：

（1）双泵供油回路：有低压大流量泵和高压小流量泵。液压缸快速运动时，双泵供油；工作进给时，高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷，由溢

流阀调定系统工作压力。

（2）快速运动和换向回路：采用液压缸差动连接实现快速运动，用三位五通电液阀实现换向，并实现快进时，液压缸的差动连接。

（3）速度换接回路：为提高换接的位置精度，减小液压冲击，采用行程阀与调速阀并联的转换回路。同时，电液换向阀的换向时间可调，保证换向

过程平稳。

（4）卸荷回路：在双泵供油回路中，用卸荷阀（外控顺序阀）实现低压大流量泵在工进和停止时卸荷。

（5）滑台工进时，液压缸的进、回油路互通，不能实现工进，应在换向回路中串联单向阀a，将进、回油路隔断。

（6）为了实现液压缸差动连接，应在回油路上串接一个液控顺序阀b，阻止油液流回油箱。

（7）滑台工进后应能自动转为快退，应在调速阀出口处接压力继电器d （8）为防止空气进入液压系统，在回油箱的油路上接一个单向阀c

2、绘制液压系统原理图

液压系统原理图如图4所示，见附页

四、选择液压元件

1、液压泵和驱动电机：

（1）双泵供油的两个液压泵的最大工作压力不同，应分别计算：

液压缸的最高工作压力为2.69MPa，取进油路压力损失为0.8MPa，压力继电器