液压课程设计

机械工程学院

液压与气动技术

课程设计

题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计专业：机械设计制造与自动化

班级：1301班

*名：***

学号：33

指导教师：***

《液压与气动技术》课程设计任务书

目录

1 负载与运动分析 (1)

2 负载图和速度图的绘制 (1)

3 确定液压缸的主要参数 (2)

初选液压缸工作压力 (2)

计算液压缸主要尺寸 (2)

各阶段压力、流量、功率的计算 (3)

4 液压系统图的拟定 (4)

液压回路的选择 (4)

液压回路的综合 (6)

5 液压元件的选择 (8)

液压泵的选择 (8)

阀类元件及辅助元件的选择 (9)

油管的选择 (9)

油箱的计算 (10)

6 液压系统性能的验算 (10)

验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (10)

快进 (10)

工进 (11)

快退 (11)

油液温升验算 (11)

7油箱设计……………………………………………………………………

12

壁厚、箱顶及箱顶元件的设计 (12)

箱壁、清洗孔、吊耳、液位计设计 (13)

箱底、放油塞及支架设计 (13)

油箱内隔板及除气网设置 (13)

1. 负载与运动分析

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：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。

在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。

1. 切削负载F W

工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。

切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力F t (单位为N)为

6.08.0t )HB W (5.25Ds F = (8—1)

式中：D ——钻头直径，单位为mm ；

s ——每转进给量，单位为mm ／r ； HBW ——铸件硬度,HBW=240。

根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n 和每转进给量s 按“组合机床设计手册”取： 对φ的孔：n 1=360r ／min ，s l =／r ； 对φ的孔：n 2=550r ／min ，s 2=／r ； 所以，系统总的切削负载F t 为：

F t =令Ft=Fg=17907N

2．惯性负载

往复运动的加速，减速时间不希望超过 ，所以取t ∆为

Fm=m △v/△t=N=583N

3．阻力负载

机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：

F n =mg=9810N

静摩擦阻力：

F tf =f s F n ==1962N

动摩擦阻力：

F fd =f d F n ==981N 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

w η=，根据

上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表18-所列。

2 负载图和速度图的绘制

根据工作循环(总行程L1+L2=150mm工进速度V2=n1s1=n2s2=53mm/min,绘制动力滑台速度图,负载图（如图所示）。

3确定液压系统主要参数

确定液压缸工作压力

由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为32000N时宜取4MPa。

表2按负载选择工作压力

负载/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa< ~1~2~33~44~5≥5

机械类型

机床农业机械

小型工程机械

建筑机械

液压凿岩机

液压机

大中型挖掘机

重型机械

起重运输机械磨床组合

机床

龙门

刨床

拉床

工作压力/Mpa~23~52~88~1010~1820~32

计算液压缸主要尺寸

由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随

滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积

1

A是有杆

腔工作面积

2

A两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d = 的关系。

工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=。

快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降p ∆，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取p ∆≈。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值

2p =。

工进时液压缸的推力计算公式为

11221112/(/2)m F A p A p A p A p η=-=-

式中：F ——负载力

m η——液压缸机械效率

A 1——液压缸无杆腔的有效作用面积 A 2——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

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

A 2=

)(21p p F

m -ϕη=

6

10

）6.024（96.018888

⨯-⨯⨯=×10-4m 2 A1=242211081.352m A A A -⨯===ϕ m A D 208.041

==

π

由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = ，因此活塞杆直径为d=×=，根据GB/T2348—2001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 =90mm ，活塞杆直径为d =63mm 。

此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：

242

11061.634m D A -⨯==π 242221044.324

)

(m d D A -⨯=-=

π

各阶段压力、流量、功率的计算

根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。