卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统的课设计刘申 20170522204324
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统(word文档良心出品)
大学液压与气压课程设计说明书题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统专业机械设计制造及其自动化班级机制0912姓名。
学号。
指导教师职称。
2012年10月14 日目录第一章明确液压系统的设计要求 (3)第二章负载与运动分析 (3)第三章确定液压系统主要参数 (4)第四章拟定液压系统原理图 (5)第五章计算和选择液压件 (8)第六章液压缸设计基础 (13)第七章验算液压系统性能 (18)设计小结 (19)参考文献 (19)引言液压传动是用液体作为来传递能量的液压传动有以下优点易于获得较大的力或力矩功率重量比大易于实现往复运动易于实现较大范围的无级变速传递运动平稳可实现快速而且无冲击与机械传动相比易于布局和操纵易于防止过载事故自动润滑、元件寿命较长易于实现标准化、系列化。
液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。
而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量因此液压基本回路的作用就是三个方面控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。
所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。
液压系统已经在各个部门得到广泛的应用而且越先进的设备其应用液压系统的部门就越多。
第一章 明确液压系统的设计要求1.设计要求设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。
液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为用21000N,移动部件总重力为10000N ，快进行程为 100mm ，快进与快退速度均为 4.2m ／min ，工进行程为 20mm ，工进速度为 0.05m ／min ，加速、减速时间为0.2s ，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，动力滑台可以随时在中途停止运动，试设计该组合机床的液压传动系统。
第二章 负载与运动分析负载分析中 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。
液压传动课程设计-卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
液压传动课程设计-卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统一、课程设计要求1. 设计卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。
2. 列出液压系统的工作原理图和液压元件的选型计算书。
3. 进行机床的控制系统设计及编写控制程序。
二、机床结构简介卧式单面多轴钻孔组合机床是一种多功能机床，可钻、攻丝、铰孔、铣槽、半圆弧等复合工艺操作，适广泛用于水泵、汽车、空气压缩机、发电机、电机、气动工具及家具等行业的生产制造。
机床结构主要由床身、主轴箱、工作台、电气系统、液压系统等组成。
其中，床身用于支撑整机，主轴箱用于装配主轴及各个传动装置，工作台用于夹持工件及执行传动。
注：本设计仅涉及液压系统部分的工作原理图和液压元件的选型。
三、液压系统工作原理图液压系统主要用于机床的升降、夹紧、进给等控制操作。
下面的工作原理图展示了该机床的主要液压系统结构。
液压油泵为双联泵，分别提供高压和低压液压油，高压系统主要用于机床的动力传输和工作台的升降，低压系统则用于工作台和主轴箱的夹持、进给和径向递进。
四、液压元件的选型计算本文中设计的液压系统主要包括液压油泵、液压缸、液压阀、液压滤清器、液压压力表等液压元件。
针对所需控制的液压作用，根据相应的公式和数据手册，进行液压元件的选型计算。
液压元件选型计算书如下：五、控制系统设计本设计中，机床的控制系统主要由PLC控制器、触摸屏、传感器、执行器和电磁阀等组成，通过编写相应的控制程序，实现机床的高效稳定运行。
液压系统的控制程序中主要包括如下控制命令：1. 单向液压缸的伸出和缩回控制命令。
2. 双向液压缸的伸出和缩回控制命令。
3. 液压油泵的控制启停命令。
4. 电磁阀的开关控制命令。
5. 液压滤清器的定期清洗命令。
通过不同的控制命令组合，可以实现机床的不同运动状态和操作需求，从而提高机床的生产效率和工作质量。
六、总结本文对卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统进行了详细介绍，并给出了液压系统的工作原理图和液压元件的选型计算书，同时简要讲述了机床的控制系统设计流程和控制命令。
设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
2
第一张 明确液压系统的设计要求
设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。要实现的动作顺 序为�启动→加速→快进→减速→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性 能要求如下�轴向切削力总和 Fg=30000N�移动部件总重量 G�10000N�快进 行程长度 150mm 工进行程 30mm�快进、快退的速度为 4.2m/min�工进速度 �20~1000�mm/min�其中 20mm/min 为粗加工� 1000mm/min 为精加工�该动 力滑台采用水平放置的平导轨�静摩擦系数 fs�0.2�动摩擦系数 fd�0.1。液压 系统的执行元件使用液压缸。
� � A2 � � D 2 � d 2 4 � 32.43 �10 �4 m 2
工作台在快进过程中�液压缸采用差动连接�此时系统所需要的流量为
q快进 � � A1 � A2 �� v1 � 23 .07 L min
工作台在快退过程中所需要的流量为
q 快退 � A2 � v3 � 22 .7 L min
1
引言
液压传动是用液体作为来传递能量的�液压传动有以下优点�易于获得较大 的力或力矩�功率重量比大�易于实现往复运动�易于实现较大范围的无级变速� 传递运动平稳�可实现快速而且无冲击�与机械传动相比易于布局和操纵�易于 防止过载事故�自动润滑、元件寿命较长�易于实现标准化、系列化。
液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量�而液压介质的能量是由其 所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的 压力和流量�因此液压基本回路的作用就是三个方面�控制压力、控制流量的大 小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类�压 力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统方案
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进工进快退停止。
主要性能参数与性能要求如下：切削阻力FL=30468N ；运动部件所受重力G=9800N ；快进、快退速度υ1= υ3=0.1m/s ，工进速度υ2=0.88×10-3m/s ；快进展程L1=100mm ，工进展程L2=50mm ；往复运动的加速时间Δt=0.2s；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs=0.2，动摩擦系数μd=0.1。
液压系统执行元件选为液压缸。
液压传动课程设计一般包括以下容： (1) 明确设计要求进展工况分析； (2) 确定液压系统主要参数； (3) 拟定液压系统原理图； (4) 计算和选择液压件； (5) 验算液压系统性能； (6) 编制技术文件。
1.负载分析1〕切削阻力 F L =30468N2〕计算摩擦阻力静摩擦阻力：F s =u s G=0.2×9800=1960N 动摩擦阻力：F d =u d G=0.1×9800=980N 3〕计算惯性阻力 F m =ma=g G tv 1=2.08.91.09800⨯⨯=500N 4〕计算各工况负载这里取液压缸效率为0.92.绘制液压缸的F-t 图与v-t 图1〕工进速度 V2=0.88mm/s2〕快进，快退时间 快进：t 1=L1/v1=1s 工进：t 2=L2/v2=56.8s 快退：t 3=(L1+L2)/v3=1.5s3〕绘制液压缸的F-t 图与v-t 图 如图3.确定液压系统参数1〕初选液压工工作压力由工况分析可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载关系以及列表，选p 1=40⨯105Pa.本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压p 2=6⨯105Pa ，为使快进快退速度相等，选用A 1=2A 2，差动油缸，假定快进，快退的回油压力损失为Δp=7⨯105Pa 。
液压课程设计--卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台
目录一摘要 (1)二设计的技术要求和设计参数 (1)三工况分析 (2)1 确定执行元件 (2)2 分析系统工况 (2)3 负载循环图和速度循环图 (3)4 确定系统主要参数 (4)四拟定液压系统原理图 (7)1 速度控制回路的选择 (7)2 换向和速度换接回路的选择 (7)3 压力控制回路的选择 (8)五液压元件的选择 (9)1确定液压泵和电机规格 (9)2.电机的选择 (10)3.阀类元件和辅助元件的选择 (11)4.油管的选择 (12)5油箱的设计 (13)六液压系统性能的验算 (13)1 管路系统压力损失演算 (13)2 油液温升验算 (14)七设计心得 (16)八参考文献 (17)一摘要作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。
本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。
组合机床是由一些通用和专用零部件组合而成的专用机床，广泛应用于成批大量的生产中。
组合机床上的主要通用部件——动力滑台是用来实现进给运动的，只要配以不同用途的主轴头，即可实现钻、扩、铰、镗、铣、刮端面、倒角及攻螺纹等加工。
动力滑台有机械滑台和液压滑台之分。
液压动力滑台是利用液压缸将泵站所提供的液压能转变成滑台运动所需的机械能的。
它对液压系统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，效率高，发热少。
组合机床兼有低成本和高效率的优点，并可用以组成自动生产线。
液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统 (2)(word文档良心出品)
大学液压与气压课程设计说明书题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统专业机械设计制造及其自动化班级机制0912姓名。
学号。
指导教师职称。
2012年10月14 日目录第一章明确液压系统的设计要求 (3)第二章负载与运动分析 (3)第三章确定液压系统主要参数 (4)第四章拟定液压系统原理图 (5)第五章计算和选择液压件 (8)第六章液压缸设计基础 (13)第七章验算液压系统性能 (18)设计小结 (19)参考文献 (19)引言液压传动是用液体作为来传递能量的液压传动有以下优点易于获得较大的力或力矩功率重量比大易于实现往复运动易于实现较大范围的无级变速传递运动平稳可实现快速而且无冲击与机械传动相比易于布局和操纵易于防止过载事故自动润滑、元件寿命较长易于实现标准化、系列化。
液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。
而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量因此液压基本回路的作用就是三个方面控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。
所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。
液压系统已经在各个部门得到广泛的应用而且越先进的设备其应用液压系统的部门就越多。
第一章 明确液压系统的设计要求1.设计要求设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，动力滑台的工作循环是：快进——工进——快退——停止。
液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为用21000N,移动部件总重力为10000N ，快进行程为 100mm ，快进与快退速度均为 4.2m ／min ，工进行程为 20mm ，工进速度为 0.05m ／min ，加速、减速时间为0.2s ，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，动力滑台可以随时在中途停止运动，试设计该组合机床的液压传动系统。
第二章 负载与运动分析负载分析中 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。
设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。
1）工作循环：快进—工进—快退—停止。
2）工作参数轴向切削力21000N ，移动部件总重10000N ，快进行程 100mm ，快进与快退速度 4.2m ／min ，工进行程 20mm ，工进速度 0.05m ／min ，加、减速时间为0.2s ，静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，动力滑台可在中途停止。
一、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N N F f F N s fs 2000100002.0=⨯==N N F f F N d fd 1000100001.0=⨯== 而惯性力N N t v g G t v mF m 3572.08.960/2.410000 =⨯⨯=∆∆=∆∆= 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95.0=m η，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表1。
根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（l F -）和速度图（l v -），见图1a 、b 。
横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压活塞退回时的曲线。
a) b)图1 负载速度图 a ）负载图 b ）速度图二、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,同时根据本题要求。
选用双作用叶片泵双泵供油，同时这是调速阀进油调速的开式回路来满足快进、快退和工进的功能。
快进或快退时双泵进行供油，工进时，小泵单独供油，同时利用节流阀调速保证工进速度。
整个回路采用溢流阀作定压阀，起安全阀作用。
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，初定背压值为MPa p b 8.0 。
设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
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�夹紧力�导轨摩擦力�惯性力。
在对液压系统进行工况分析时�本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到 的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载�其他负载可忽略。
防止油液温升过高。
从工况图中可以清楚地看到�在这个液压系统的工作循环内�液压要求油源
交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。而快进快退所需的时间 t1 和工进所 需的时间 t 2 分别为
工进时液压缸的推力计算公式为
F / �m � A1 p1 � A2 p2 � A1 p1 � ( A1 / 2) p2 �
根据已知参数�液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为
F
A1 �
�m
p1 �
p2 2
16333 .33 �10 6
�
0.8
3�
2
� 0.006282 m 2
液压缸缸筒直径为
D � 4 A1 � � 89 .46 mm mm
5
工进过程中�当孔被钻通时�由于负载突然消失�液压缸有可能会发生前 冲的现象�因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)�选 取此背压值为 p2=0.8MPa。
快进时液压缸虽然作差动连接,但连接管路中不可避免地存在着压降 �p �且 有杆腔的压力必须大于无杆腔�估算取 �p � 0.5MPa。快退时回油腔中也是有背 压的�这时选取被压值 p2 =0.6MPa。
3
Fm
� m�
�v �t
�
20000 9.81
7 �
60 � 0.15
N
设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。
1）工作循环：快进一工进一快退一停止。
2）工作参数轴向切削力21000N,移动部件总重10000N,快进行程100mm, 快进与快退速度4.2m / min,工进行程20mm,工进速度0・05m/min,力口、减速时间为0.2s,静摩擦系数0.2,动摩擦系数0.1,动力滑台可在中途停止。
一、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行，动摩擦力为F®,则F t. = f x F N = 0.2 x 10000 N = 2000 NF（d =f d F N =0」x 10000 N = 1000 N而惯性力厂Av G Av 10000 X4.2/60 “=m —=———= -------------- N = 357 N，n 0 g Ar 9.8x0.2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％=0.95，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表1。
表液压缸各运动阶段负载表根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F-/）和速度图（卩-/ ）,见图1a. bo横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压活塞退回时的曲线。
a）b）图1 负载速度图a）负载图b）速度图二、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,同时根据本题要求。
选用双作用叶片泵双泵供油，同时这是调速阀进油调速的开式回路来满足快进、快退和丄进的功能。
快进或快退时双泵进行供油，工进时，小泵单独供油，同时利用节流阀调速保证工进速度。
整个回路釆用溢流阀作定压阀，起安全阀作用。
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，初定背压值为p h=^MPa o2.选用执行元件因系统循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等。
液压课程设计--卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台
目录一摘要 (1)二设计的技术要求和设计参数 (1)三工况分析 (2)1 确定执行元件 (2)2 分析系统工况 (2)3 负载循环图和速度循环图 (3)4 确定系统主要参数 (4)四拟定液压系统原理图 (7)1 速度控制回路的选择 (7)2 换向和速度换接回路的选择 (7)3 压力控制回路的选择 (8)五液压元件的选择 (9)1确定液压泵和电机规格 (9)2.电机的选择 (10)3.阀类元件和辅助元件的选择 (11)4.油管的选择 (12)5油箱的设计 (13)六液压系统性能的验算 (13)1 管路系统压力损失演算 (13)2 油液温升验算 (14)七设计心得 (16)八参考文献 (17)一摘要作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。
本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。
组合机床是由一些通用和专用零部件组合而成的专用机床，广泛应用于成批大量的生产中。
组合机床上的主要通用部件——动力滑台是用来实现进给运动的，只要配以不同用途的主轴头，即可实现钻、扩、铰、镗、铣、刮端面、倒角及攻螺纹等加工。
动力滑台有机械滑台和液压滑台之分。
液压动力滑台是利用液压缸将泵站所提供的液压能转变成滑台运动所需的机械能的。
它对液压系统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，效率高，发热少。
组合机床兼有低成本和高效率的优点，并可用以组成自动生产线。
液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。
液压与气压传动课程设计-卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统
题目：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统姓名：学号：班级：一题目：设计一卧式单而多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统, 动力滑台的工作循环是：快进一一工进一一快退一一停止。
液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为用21000N,移动部件总重力为10000N,快进行程为100mm,快进与快退速度均为4. 2m / min,工进行程为20mm,工进速度为0.05m / min,加速、减速时间为0.2s,利用平导轨，静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1,动力滑台可以随时在中途停止运动，试设计该组合机床的液压传动系统。
二负载分析1工作负载：工作负载为轴向切削力讪帆F任=0.2 X LOOOO = 20OON2静摩擦阻力3动摩擦阻力F M- 0.1 X 10000 ■ 1000N4惯性负载取重力加速度则有移动部件质量为m■ IQQQkfF = IJI^= 1000kg X <N = 333.33NAt P 84 5?表I液压缸各阶段的負孜和推力（液压缸的机械效率取帕』9）F/N24444-2223国i 负我循环谢快进速度V 】•与快退勺分别为勺■ b ■ 4.2m/min 快进行程： 工进行程：h =快退行程£ = I 】+ b = 120mm工进速度v ? • OSm/min三设计方案采用单定量泵和溢流阀组成的供油源 使用调速阀出口节流调 速回路 采用电磁阀的快慢速接换回路选用单杆活塞缸的差动连接 来实现 使用三位四通电磁换向阀2223148L4111250100 1 20L/mm-11121液压系统原理图22系统图的原理1快进快进，按下启动按钮，电磁铁YA2通电，由泵输岀的压力油经三位四通换向阀的左侧，这使得主油路：进油路：泵一单向阀4—三位四通换向阀5 （YA2得电）一液压缸左腔回油路:液压缸右腔一二位四通换向阀8 （YA3得电）由此形成液压缸两腔连通，实现差动快进。
2工进快进终止，挡块压下行程阀9,发出信号，使二位四通换向阀8 的电磁铁YA3断电，油液压缸右腔输出的压力油经二位四通换向阀8 的右侧，这时的主油路为：进油路：泵一单向阀4—三位四通换向阀5 （YA2得电）一液压缸左侧回油路：液压缸右腔一二位四通换向阀8 （YA3）—单向节流阀7—三维换向阀5 （YA2得电）一油箱3快退当滑台完成工进进给碰到行程10时，发出信号，使三位四通换向阀5的电磁铁YA1得电，YA2失电。
卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统
对Ф8.5mm 的孔来说
n2=550r/min s2=0.096mm/r
V2=n1*s2=n2*s2≈0.88x10-3m/s
图 1-1
.
二、液压缸的参数计算
1.回油背压 p2 的确定
在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压 p2，以防止孔钻通时滑台突然 前冲。
按表 2-3 液压缸回油背压推荐值取 p2 = 0.8MPa。
L1=100mm、L2=50mm、快退行程 L3=L1+L2=150mm 和工进速度 V2 等绘制。如图 1-1
（b）所示。其中 V2 有主轴转速及每转进给量求出。
根据组合机床的加工特点，钻孔时主轴转速 n 和每转进给量 s 可选用下列数值：
对Ф13.9mm 的孔来说
n1=360r/min s1=0.147mm/r
0.1 0.1
0.15 2.5s 0.1
；
t2
l2 2
0.05 0.88 10 3
56.8s 。这表明在一个工
作循环中的大部分时间都处于高压小流量
工作。因此从提高系统效率、节省能量的角度来看，采用单个定量液压泵作为油
源显然是不合适的，故采用由大、小两个液压泵供油的油源方案（图 3-2a）。
30～50 4～5
＞50 ＞5～7
设备 类型
磨床
表 2-2 按主机类型选择系统工作压力
机床
组合机床
农业机械
牛头刨床 车床 珩磨 拉床 汽车工业
插床
铣床 机床 龙门 小型工程
齿轮加工 镗床
刨床 机械及
机床
辅助机械
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
压力 ≤2.5 (MPa)
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液压传动课程设计课题名称卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统设计专业班级16机制升本学生姓名刘申学号51601111031 指导教师沈武群机械与车辆工程学院二○一七年五月二十日目录任务书引言 (1)第一章明确液压系统的设计要求 (2)第二章负载与运动分析 (2)第三章负载图和速度图的绘制 (3)第四章确定液压系统主要参数 (5)4.1 确定液压缸工作压力 (5)4.2 计算液压缸主要结构参数 (5)4.3 绘制液压缸工况图 (7)第五章液压系统方案设计 (7)5.1 选用执行元件 (8)5.2 速度控制回路的选择 (8)5.3 选择快速运动和换向回路 (9)5.4 速度换接回路的选择 (9)5.5 选择调压和卸荷回路 (10)5.6 组成液压系统原理图 (10)5.7 系统图的原理 (11)第六章液压元件的选择 (13)6.1 确定液压泵的规格和电动机功率 (13)6.2 确定其它元件及辅件 (14)第七章液压系统性能验算 (16)7.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (16)7.2 油液温升验算 (18)设计小结 (20)参考文献 (21)引言液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。
液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。
液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。
而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。
所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。
第一章 明确液压系统的设计要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。
已知参数：切削负载N F L 30000=,机床工作部件总质量kg 950m =，快进、快退速度均为min /m 5.5，工进速度min /mm 100~20范围内可无级调节。
滑台最大行程mm 400其中工进行程mm 150，往复运动加、减速时间s 2.0≤，滑台采用平导轨，其摩擦系数2.0f s =，动摩擦系数1.0f d =。
滑台要求完成“快进→工进→快退→停止”的工作循环。
工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。
第二章 负载与运动分析负载分析中，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：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。
在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。
（1）工作负载工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即N F 30000t =（2）阻力负载阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。
导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为f F ，则静摩擦阻力 N F fs 186293102.0=⨯=，动摩擦阻力 N F fd 93193101.0=⨯= （3）惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。
因此惯性负载可表示为()N N t v F 42.4352.0/60/5.5950/m m =⨯=∆∆⨯=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96.0w =η，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表1所示。
表1 液压缸总运动阶段负载表（单位：N ）第三章 负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图1（a ）所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度m/min 5.531==v v 、快进行程m m 2501504001=-=L 、工进行程m m 1502=L 、快退行程m m 4003=L ，工进速度m m /m in 1002=v 。
快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。
快进时间：s 73.2605.525.0v t 111=÷==L 工进时间：s 9060100010015.0v t 222=÷÷==L 快退时间：s 34.4605.54.0v t 3213=÷=+=L L工况 负载组成负载值N F /推力NF W //η启动fs F F =18621939.58加速m fd F F F += 1366.42 1423.35快进fd F F =931 969.79工进t fd F F F += 30931 32219.79反向启动fsF F =1862 1939.58加速m fd F F F += 1366.42 1423.35快退fd F F =931 969.79根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图（F-t）如图1(b),速度循环图如图1（c)所示。
b)c)图1 速度负载循环图a)工作循环图b）速度图c)负载图第四章 确定液压系统主要参数4.1 确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为31000 N 时宜取MP P 41=。
表2按负载选择工作压力负载/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作压力/MPa< 0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5表3 各种机械常用的系统工作压力 机械类型机 床农业机械 小型工程机械建筑机械 液压凿岩机液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力 /MPa0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~324.2计算液压缸主要结构参数由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。
通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。
这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积1A 是有杆腔工作面积2A 两倍的，即2/21==A A ϕ，而活塞杆直径d 与缸筒直径D 成d = 0.707D 的关系。
工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p 2=0.6MPa 。
快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降p ∆，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取p ∆≈0.5MPa 。
快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值2p =0.6MPa 。
由工进时得负载值由公式计算液压缸面积()()2421m 2m 1054.436.02496.030931-⨯=-⨯=-=P P FA ϕη，24221m 1008.872-⨯=⨯==A A A ϕ液压缸缸筒直径为mm A D 3.10541==π由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = 0.707D ，因此活塞杆直径为d=0.707×105.3=74.45mm ，根据GB/T2348—2001对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D =110mm ，活塞杆直径为d =80mm 。
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：24211003.954m D A -⨯==π()242221027.44m d D A -⨯=-=π工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为()min 64.27v 121L A A q =⨯-=快进工作台在快退过程中所需要的流量为min 62.24v q 32L A =⨯=快退工作台在工进过程中所需要的流量为m in 95.0v q 21L A =⨯=工进根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。
表4 各工况下的主要参数值 工况推力F '/N回油腔压 力P 2/MPa 进油腔压力P 1/MPa输入流量q/L.min-1输入功率P /Kw计算公式快进 启动 1939.58 0 0.39 —— —— ()()2121/A A p A F p -∆+'=()121v A A q -= q p P 1= p p p ∆+=12加速 1423.551.23 0.73 —— —— 恒速969.791.140.6427.640.295工况推力F'/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量q/L.min-1输入功率P/Kw计算公式工进32219.790.6 3.6 0.95 0.057()1221AApFp+'=21vAq=qpP1=快退起动1939.58 0 0.43 ————()2121AApFP+'=32vAq=qpP1=加速1423.550.61.59 ————恒速969.79 1.49 24.62 0.614.3绘制液压缸工况图据表4可绘制出液压缸的工况图，如图所示。
第五章 液压系统方案设计根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。
速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。
此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。
5.1选用执行元件因系统运动循环要求正向快进和工进，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A 1等于有杆腔面积A 2的两倍。
5.2速度控制回路的选择工况图表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。
虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。
该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。