卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计课程设计

卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计课程设计

《液压传动》

课程设计

题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计

目录

引言 (5)

第一部分明确系统设计要求....................... 错误!未定义书签。第二部分分析工况，确定主要参数 .................. 错误!未定义书签。第三部分拟定液压系统原理图 ..................... 错误!未定义书签。第四部分选择液压元件........................... 错误!未定义书签。第五部分验算液压系统性能...................... 错误!未定义书签。设计小结.......................................... 错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。

引言

《液压传动》课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学中重要的教学环节，也是整个专业教学计划中的重要组成部分，是培养学生运用所学有关理论知识来解决一般工程实际问题能力的初步练习。

课程设计过程不仅要全面运用《液压传动》课程有关知识，还要根据具体情况综合运用有关基础课程、技术基础课和专业课的知识，深化和扩大知识领域，培养独立工作能力。

通过课程设计，同学们在系统设计方案的拟定、设计计算、工程语言的使用过程中熟悉和有效地使用各类有关技术手册、技术规范和技术资料，并得到设计构思、方案拟定、系统构成、元件选择、结构工艺、综合运算、编写技术文件等方面的有了很大提高，并使同学们树立正确的设计思想，掌握基本设计方法。

第一部分明确设计要求

液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特

点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的

计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系

统的结构设计。

在液压系统的设计中，首先应明确系统设计的要求。具体内容包括：

1．主机的用途、主要结构、总体布局；主机对液压系统执行元件在

位置布置和空间尺寸以及质量上的限制。

2．主机的工艺流程或工作循环；液压执行元件的运动方式（移动、

转动或摆动）及其工作范围：

3．主机各液压系统执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范

围；

4．主机要求液压系统的动作顺序或互锁要求，各动作的同步要求及

同步精度；

5．对液压系统的工作性能（如平稳性、转换精度等）、工作效率、自

动化程度等方面的要求；

6．液压系统的工作环境和工作条件等；

7．其他方面的要求，如液压装置在外观、色彩、经济性等方面的规

定或限制。

设计要求

一台卧式单面多轮钻孔组合机床。动力滑动的工作循环是：快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：

1．轴向切削力F t=24000N；

2．滑台移动部件质量m=550kg；

3．加减速时间∆t=0.3s；

4．静摩擦系数f s=0.2,动摩擦系数f d=0.1，采用平导轨；

5．快进与快退速度均为3.5m/min，快进行程l1=250mm,，工进行程l2=150mm，工进速度30～40mm/min，；

6．工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动。

设计简图及工作原理如下：

1Y 2Y 3Y 4Y 快进+ - - +

工进+ - + +

快退- - - +

停止- + - +

第二部分分析系统工况，确定主要参数：

一、系统工况分析

2.负载分析F t

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=s f N F=0.2mg =0.3*9.8*550=1617N

fd

F=d f N F=0.1 mg =539N

而惯性力

m

v v =m=

t g t

G

F ∆∆

⨯

∆∆

=109.126984≈109

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ηm = 0.95 ,

运动阶段计算公式总机械负载F/N

起动F= F fs / ηm 1702

加速F=（F fd + F m）/ ηm 682

快进 F = F fd / ηm 567

工进 F =（F t + F fd ）/ ηm 25831 快退 F = F fd / ηm 567

二、 液压缸主要参数的确定、 （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，初选液压缸的工作压力为1p =40×510Pa

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，按表查得，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=25831N, 按此计算1A 则 2322155

1b 25831

=7.171071.711

p -p 401081022

F A m m cm -=

=⨯=⨯-⨯⨯ 液压缸直径1

4471.7

9.55A D cm cm π

π

⨯=

=

=

由1A =22A 可知活塞杆直径

d=0.707D=0.707×9.55cm = 6.75cm

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=10cm d=7cm 按标准直径算出

222211078.54

4

A D cm cm π

π

==

=

2222222(10-740.044

A D d cm cm 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 0.0510q A v ⨯≥=⨯ 本例1A =78.52cm 》102cm ，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5b p =810a P ⨯代入，快退时背压按5b p =510a P ⨯代