液压实训报告

常州轻工职业技术学院

学生实训报告

实训名称：液压与气动课程设计

指导教师：周兰美

班级：14机制332

姓名：刘奔

学号：1453713211

学期: 2016 ～ 2017 学年短学期

报告时间: 2016 年 7 月 21 日～ 7 月 30 日

钻床组合机床液压系统设计计算

一．明确技术要求

某型汽车发动机机箱加工自动线上的一台单面多轴钻孔组合机床，其卧式动力平台（导轨为水平导轨，其静摩擦因数µs＝0.2，动摩擦因数µd＝0.1），拟采用液压缸驱动，一完成

工件钻削加工时的进给运动；工件的定位和夹紧均采用液压方式，以保证自动化要求。液压与电气配合实现的自动循环为：定位（插定位销）→夹紧→快进→工进→快退→原位停止→夹具松→开拔定位销。工作部件终点定位精度无特殊要求。工进情况及动力滑台的已知参数如下：

表1 工件情况及动力滑台的已知参数

二．执行元件的配置

根据上述技术要求，选择杆固定的单杆活塞缸作为驱动滑台实现切削进给运动的液压系统执行元件，定位和夹紧控制则选用缸筒固定的单杆活塞缸作为液压执行元件。三．运动分析和动力分析

以下着重对动力滑台液压缸进行。

①运动分析

a．运动速度。与相近金属切削机床所类比，确定滑台液压缸的的快速进，退的速度相等，且υ1= υ3=0.1m/s。按D1=13.9mm孔的切削用量计算缸的工进速度为υ2=n1×S1=360×0.147/60m/s=0.88(mm/s)=0.88×10-3m/s。

b．各工况的工作持续时间。由行程和运动速度易算得各工况的动作持续时间为

快进t1= L1/υ1=100×10-3/0.1=1s

工进t2= L2/υ2=50×10-3/(0.88×10-3)=56.6s

快退t3=（L1+ L2）/υ3=(100+50)×10-3/0.1=1.5s

由表1及上述分析计算结果可画出滑台液压缸的行程-时间循环图（L-t 图）和速度循环图（v-t 图），如下图所示。

图1 组合机床液压缸的

t L -，t v -和t F -图

图2 组合机床液压缸的工况图

② 动力分析。动力滑台液压缸在快速进给，退阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力加速时外负载是导轨动摩擦阻力和惯性力，恒速时是动摩擦阻力；在工进阶段，外负载是工作负载即钻削阻力负载及动摩擦阻力。

计算静摩擦阻力：

F f s =µs (G+F n )=0.2×(9800+0)=1960(N)

计算动摩擦阻力：

F fd =µd (G+F n )=0.1×(9800+0)=980(N)

计算惯性负载：

)(5002

.081.91.09800v N t g G Fi ⨯⨯⨯=∆∆⨯=

利用铸铁工作钻孔的轴向钻削阻力经验公式F e =25.5DS 0.8

HB

0.6

算的工作负载：

F e =14.2×25.5D 1S 1

0.8

HB

0.6

+2×25.5D 2S 2

0.8

HB

0.6

=14.2×25.5×13.9×0.1470.8

×240

0.6

+2×25.5×8.5×0.0960.8

2400.6

=30903(N)

式中：F e ---轴向钻削阻力，N ；

D---钻孔孔径，mm ； S---进给量，mm/r ； HB---铸件硬度。

滑台液压缸各工况下的外负载计算结果列于表2，绘制出的负载循环图（F-t 图），见

图1。

表2 动力滑台液压缸外负载计算结果

四. 液压系统主要参数计算和工况图的编制

① 预选系统设计压力。本钻孔组合机床属于半精加工机床，在和最大时为慢速工进阶段，其他工况时载荷都不大，预选液压缸的设计压力P 1＝4MPa 。

② 计算液压缸主要结构尺寸，为了满足滑台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快速进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积A 1与A 2应满足A 1＝2A 2，即活塞杆直径d 和液压缸内径D 的关系应为d ＝0.71D 。

为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压。暂取背压0.6MPa ，并取液压缸机械效率9.0=cm η，则可算的液压缸无杆腔的有效面积为

)(109410)2

6

.04(9.031448

)2

(246

2

11m p p F

A cm -⨯=⨯-⨯=

-

=

η

液压缸内径为

)(109.0109444-4

1m A D =⨯⨯==

按GB/T2348－1993 ，将液压缸内径圆整为D=110mm ＝11cm 。

因 A 1＝2A 2，故活塞杆直径为

d=0.71D=0.71×110=78.1(m)

按GB/T2348－1993 ，将液压缸内径圆整为d ＝80mm ＝8cm 。 则液压缸实际有效面积为

)(954

11422

21cm D A =⨯==

)(7.44)811(4

)(4222222cm d D A =-⨯=-=

)(3.50221cm A A A =-=

差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P 2必须大于无杆腔压力P 1，其差值估取

MPa p p p 5.012=-=∆，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时p ∆为零；另外，取快

退时的回油压力损失为0.7MPa 。

③ 编制液压缸的工况图。根据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率见表3，编制出其工况图见图2。

表3 液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率

五．制定液压回路方案，拟定液压系统原理图

① 定液压回路方案。

a ． 况图表明，液压系统功率较小，负载为阻力负载且工作中变化小，故采用调速阀的进油节流阀回路。为防止在钻孔通时负载突然消失引其滑台前冲，回油路设置背压阀。

由于已选用节流阀调速回路，故系统必然为开始式循环。 b ． 类型。工况图表明，系统在快速进，退阶段为低压，大流量的工况且持续时间较短，而工进阶段为高压，小流量的工况且持续时间长，两种工况的最大流量与最小流量之比约达60，从提高系统效率和节能角度，宜选用高低压双泵组合供油或采用限压式变量泵供油。两种各有利弊，现决定采用双联叶片泵供油方案。