卧式钻镗动力头液压系统课程设计

液压与气压传动课程设计

课程设计说明书

课程名称：液压与气压传动

设计题目：卧式钻镗组合机床动力头工作循环液压系统

专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1204学生姓名: 学号:

****:***

湖南工业大学科技学院教务部制

2015年 1月 5日

目录

设计的目的和要求： (1)

1. 工况分析 (2)

1.1. 负载分析 (2)

1.2. 液压缸的推力 (2)

2. 液压缸计算 (4)

2.1. 选取工作压力及背压力 (4)

2.2. 液压缸各截面积 (4)

2.3. 计算液压缸各工作阶段压力、流量和功率 (5)

3. 设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表 (6)

4. 液压元件设计计算与选择 (7)

4.1. 液压泵工作压力、流量、驱动功率计算 (7)

4.2. 电动机的驱动功率 (7)

4.3. 油管尺寸 (8)

4.4. 油箱容积 (8)

5. 液压系统稳定性论证 (9)

5.1. 工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 (9)

5.2. 局部压力损失 (10)

5.3. 系统热能工况的稳定性校核 (10)

总结 (12)

参考文献 (12)

设计的目的和要求：

(1）工作循环：“快进→工进→快退→原位停止”。

(2)一卧式钻镗组合机床动力头要完成工进→快进→快退→原位停止的工作循环，最大切削力为F＝12000N，动力头自重FG＝20000N，工作进给要求能在0.02～1.2m/min范围内无级调速，快进、快退速度为6m/min，工进行程为100mm，快进行程为300mm，导轨型式为平导轨，其摩擦系数取fs＝0.2，fd＝0.1；往复运动的加速减速实践要求不大于0.5s。试设计该液压系统。

1. 工况分析

1.1. 负载分析

切削推力： t F =12000N

静摩擦力： a F =a f G=0.2×20000=4000N 动摩擦力： d F =d f G=0.1×20000=2000N

启动惯性力： t

v g G t v m F m ∆∆=∆∆= =680.27N 1.2. 液压缸的推力

启动推力： 启F = a F /η= 4444.44N

加速推力： 加F =（d F +m F ）/η=2978.08N 快进推力： 快F = d F /η=2222.22N

工进推力： 工F =（t F + d F ）/η=15555.55N

反向启动过程作用力与F 启、F 加、F 快大小相同，方向相反。 液压缸在各工作阶段的负载（单位：N ）

工况运行图如下：

1大流量泵 2小流量泵 3单向阀 4顺序阀 5溢流阀

6三位四通电磁换向阀 7单向阀 8调速阀 9液控单向阀10行程阀 11压力继电器 12液压缸 13行程开关

14溢流阀

2. 液压缸计算

2.1. 选取工作压力及背压力

工F =15555.55N,选取1P =4MPa ，为防止加工结束动力头突然前冲,

设回油有背压阀或调速阀，取背压2P =0.8MPa 。

取液压缸无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积的2倍 11221112/(/2)m F A p A p A p A p η=-=- 式中：F ——负载力

ηm ——液压缸机械效率

1A ——液压缸无杆腔的有效作用面积 2A ——液压缸有杆腔的有效作用面积 p 1——液压缸无杆腔压力 p 2——液压有无杆腔压力

快进和快退速度V1=V2=6m/min ，工进速度V2=0.5m/min ，相差很大,应进行差动换接,因此,根据已知参数,液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为

2

311104.323600000

5

.155552

1

m P P F

A b m

-⨯==

-

=

η 液压缸缸筒直径为

π

π

20

.43441

⨯=

=

A D =7.42mm

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=0.707×7.42 =5.25mm ，根据GB/T2348—1993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 =80mm ，活塞杆直径为d =50mm 。

2.2. 液压缸各截面积

此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：

22127.504/cm D A ==π

222263.304/)(cm d D A =-=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q=0.05L/min 因工进速度为0.05m/min 为最小速度，则有1A ≥q/v=50/52cm =102cm

因为1A =50.272cm ≥102cm ，满足最低速度的要求。 2.3. 计算液压缸各工作阶段压力、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，在计算工进时背压力

注：1.差动连接时，液压缸的回油口之间的压力损失Pa p 5105⨯=∆， 而

p p p j b ∆+=。

2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为j P ，无杆腔回油，压力为b P 。

3.设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台电磁铁动作表

电磁铁动作表

动作1YA 2YA

工件夹紧——

快进＋—

工进＋—

快退—＋

工件松夹——