液压大作业--8-2系统设计

液压系统设计学院：物理与机电工程学院

系别：机电工程系

年级：2010级

班级：机械一班

组员：***19920102203381

刘元卉19920102203416

梁楚尉19920102203409

目录

题目选择

一、负载分析 (3)

二、液压系统方案设计 (4)

三、液压系统参数计算 (6)

四、液压元件的选择 (9)

五、验算液压系统的性能 (10)

六、FluidSIM仿真及结果 (13)

选择题目：

一台卧式单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进→工进→快退→停止。液压系统的主要性能参数要求如下：轴向切削力Ft=24000N;滑台移动部件总重5000N ；加、减速时间为0.2s 采用平导轨，静摩擦因数μs=0.2,动摩擦因数μa=0.1;快进行程为200mm ，工进行程为100mm ；快进与快退速度相等，均为3.5m/min,工进速度为30~50mm/min.工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。

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中加以考虑。因工作部件是卧室放置，重力的水平分力为零，所以需要考虑的力：切削力、导轨摩擦力、惯性力。

静摩擦力：

动摩擦力：

惯性力：

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，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出：

表 1-1液压缸各运动阶段负载表

1000fs N s F F N

μ=⋅=500fa N a F F N

μ=⋅=148.8m v G v

F m N

t g t

∆∆===∆∆

运动阶段 计算公式 总机械负载F/N

起动 /fs F F π

η=

1052 加速 ()/d m m F F F η=+ 683 快进 /fd m F F η=

526 工进 ()/t fd m F F F η=+ 25789 快退

/fd m F F η=

526

根据负载计算结果和已知各阶段的速度，可绘出负载图（F-l ）和速度图（v-l ），见下图1。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸活塞退回时的曲线。

(a) 负载图 (b)速度图

图1 速度负载图

二、 液压系统方案设计

1、 确定液压泵类型及调速方式

参考同类型组合机床，选用双作用叶片泵（定量泵）双泵供油、调速阀进油节流调

速开式回路、溢流阀作定压阀。为防止钻通孔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p b =0.8MPa。

2、选用执行元件

因为系统动作循环要求正向快进和工进，反向快退，故选用单活塞杆液压缸，快进时选用差动连接；且要求差动液压缸活塞快进和非差动连接时活塞快退的速度相等，无杆腔面积A1是有杆腔面积A2的二倍。

3、快速运动回路和速度换接回路

根据题目要求，本系统快速运动由差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现，即快进时，大小泵同时供油，液压缸实现差动连接；本系统采用两位两通换向电磁阀的速度换接回路控制由快进转为工进。另外，采用液控顺序阀切断工进时的差动油路，采用单向阀切断快退时的差动油路。

4、换向回路的选择

本系统采用电磁换向阀的换向回路。为便于实现快进时的差动连接，选用三位五通换向阀。为提高换向位置精度，采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。

5、液压系统原理图绘制

将前面所述选定的液压回路进行组合，并根据要求做必要的修改补充，组成如图2所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置侧压点，并设置多点压力表开关，只需一个压力表即可观测各点压力。

液压系统中各电磁铁的动作顺序如表1-2所示。

快退—+ —

停止———

图2液压系统图

三、液压系统的参数计算

（一）液压缸参数计算

1、初选液压缸的工作压力

参考同类型的组合机床，初定液压缸工作压力为p1=40×105Pa。

2、确定液压缸的主要结构尺寸

本系统采用缸固定的单杆式液压缸。快进时采用差动连接，且无杆腔有效面积A1是有杆腔有效面积A2的两倍,A1=2A2。为防止钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回油路装有背压阀，初

选背压p b =8×105

Pa 。

由表1-1可知最大负载为工进阶段的负载F=25789N 。

由 A 2×p b + F= A 1 p 1， 322

1551257897.161071.611401081022

b F A m cm P P -=

==⨯=-⨯-⨯⨯

液压缸直径9.55D cm =

=

由A 1=2A 2知活塞杆直径d=0.707D=6.75cm

按GB/T 2348-1993将D 与d 圆整到相似的标准直径，

D=10cm d=7cm 按标准直径算出，

22211078.54

4

A D cm π

π

==⨯=

()()2

22

22210740.0354

4

A D d cm π

π

=

-=

-=

按最低工进速度验算液压缸尺寸，v min =0.03m/min ，调速阀最小稳定流量q min =0.05L/min ，

3

2min 12

min 0.051016.70.0310

q A cm v ⨯≥==⨯ 本题A 1=78.5cm 2>16.7cm 2，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

计算工进时背压按p b =8×105 Pa 代入，快退时背压按p b =5×105 Pa 代入计算公式，结果列于表1-3中。

表1-3 液压缸所需的实际流量、压力和功率