液压与气动技术课程设计宋超

液压与气动技术课程设

计宋超

文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

中央广播电视大学开放教育新疆广播电视大学本科课程设计

《液压与气动技术》

题目：卧式钻孔组合机床液压系统设计

专业：机械设计及其自动化

年级：2014春本科

723

姓名：宋超

指导老师：徐昌辉

摘要

液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。

一个液压系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣，还因系统的污染防护和处理，系统的污染直接影响液压系统工作的可靠性和元件的使用寿命，据统计，国内外的的液压系统故障大约有70%是由于污染引起的。

目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工回来的，近几年国内液压技术有很大的提高，如派瑞克、威明德液压等公司都有很强的实力。

关键词：液压缸,组合机床,液压系统,工作循环。

目录

1 题目 (5)

3 工况分析 (5)

4 拟定液压系统原理图 (6)

4.1 确定供油方式 (6)

4.2 调速方式的选择 (6)

4.3 速度换接方式的选择 (6)

5 液压系统的计算和选择液压元件 (7)

5.1 液压缸主要尺寸的确定 (7)

5.1.1工作压力P的确定 (7)

5.1.2计算液压缸内径D和活塞杆直径d (7)

5.1.3计算在各工作阶段液压缸所需的流量 (8)

5.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 (8)

5.2.1泵的工作压力的确定 (8)

5.2.2泵的流量确定 (8)

5.2.3选择液压泵的规格 (9)

5.2.4与液压泵匹配的电动机的选定 (9)

5.3 液压阀的选择 (10)

5.4 确定管道尺寸 (10)

5.5 液压油箱容积的确定 (10)

6 液压系统的验算 (10)

6.1 压力损失的验算 (10)

6.1.1 工作进给时进油路压力损失 (10)

6.1.2 工作进给时回油路的压力损失 (11)

6.1.3 变量泵出口处的压力Pp (11)

6.1.4 快进时的压力损失 (11)

6.2 系统温升的验算 (12)

7 液压缸的设计 (12)

7.1 液压缸工作压力的确定 (12)

7.2 液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 (13)

7.3 液压缸的壁厚和外径的计算 (13)

7.4 缸盖厚度的确定 (13)

8 参考文献 (14)

1. 设计题目：卧式钻孔组合机床液压系统设计

2.技术参数和设计要求

设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统，要求完成如下工作循环：快进→工进→快退→停止。机床的切削力为2×104N，工作部件的重量为7.8×103 N，快进与快退速度均为6 m/min，工进速度为0.05 m/min，快进行程为100 mm，工进行程为50 mm，加速、减速时间要求不大于0.2 s，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。设计该组合机床的液压传动系统。

3.工况分析

根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图

速度循环图

然后计算各阶段的外负载并绘制负载图，如图

液压缸所受外负载F包括三种类型，即

F = F

w + F

f

+ F

m

式中：F

w

—工作负载；

F

m

—运动部件速度变化时的惯性负载；

F

f

—导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨

F

f

可由下式求得：

F

f = f (G - F

fn

)

G —运动部件重力；F

n

—垂直于导轨的工作负载；f —导轨摩擦系数

于是可得：

F

fs

= 0.2×7.8×103 =1560N

F

fd

= 0.1×7.8×103=780N

上式中，F

fs 为静摩擦阻力，F

fd

为动摩擦阻力。

F

m

= GΔv/(g.Δt)

式中：g —重力加速度；Δt —加速或减速时间；Δv —Δt时间内的进度变化量

在本例中

F

m

= 7.8 ×103×6/(9.8×0.2×60) = 398N

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受外负载

4 拟定液压系统原理图

4.1 确定供油方式

考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

4.2 调速方式的选择

在中小型专业机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻孔类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。

4.3 速度换接方式的选择

本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便、阀的安装也较简单，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。

原理图如A3图纸所示：

5.液压系统的计算和选择液压元件

5.1 液压缸主要尺寸的确定

5.1.1工作压力P的确定

工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅指导书表

2-1取液压缸的工作压力为3-5Mpa，本系统取液压缸的工作压力为4.5Mpa. 5.1.2计算液压缸内径D和活塞杆直径d

由负载图知最大负载F为23089N，按指导书表2-2执行元件背压的估算值：可取p为0.6MPa，ηcm为0.9，考虑到快进、快退速度相等，取d/D为0.7。将上述数据代入公式可得：

A=F/ηcm(P-p/2). D=(4A/3.14)1/2

D =0.088(m)圆整为标准值100mm.

根据指导书表2-4液压缸内径尺寸系列（GB2348-80），将液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm，活塞杆直径d，按d/D=0.7及指导书表2-5活塞杆直径尺寸系列（GB2348-80）活塞杆直径系列取d=70mm。差动连接时，由于管路中存在压力损失，取

Δp=0.5MPa。

按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，可得：

A≥Q

min / V

min

=0.05×1000/5=10(cm2)