卧式钻床液压系统设计.

卧式钻床液压系统设计

摘要

液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部分就越多。本文根据实际情况进行负载分析，设计一套全自动专用钻床的液压回路，对所需液压元件及电动机等进行分析、计算、选择和校验，详细阐述了怎样进行液压系统的设计。

关键词：卧式钻床；液压系统；液压元件；设计

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1 引言

在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，有刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现各种加工。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。第二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。

为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。近二十年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率的液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是反馈控制技术在液压系统只中的应用，电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方而都日趋完善和成熟，并形成为一门学科，成为液压技术的重要发展方向之一。目前液压控制技术已经企业和部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门，飞机、船舶交通部门，航空航天技术，海洋技术近代科学试验等。我国于五十年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现在已

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生产几种系列电液伺服阀产品，液压控制系统也在越来越多的部门得到了成功的应用。随着国民经济的发展，液压控制技术会在我国机械制造行业的发展中起到更关键的作用。

2 运动参数分析

工作台液压缸负载力（KN）：F L＝2.0

夹紧液压缸负载力（KN）：Fc ＝4.8

工作台液压缸移动件重力（KN）：G＝3.5

夹紧液压缸负移动件重力（N）：Gc＝45

工作台快进、快退速度（m/min）：V1=V3＝6.5

夹紧液压缸行程（mm）：Lc＝10

工作台工进速度（mm/min）：V2＝48

夹紧液压缸运动时间（S）：tc＝1

工作台液压缸快进行程（mm）：L1 ＝450

导轨面静摩擦系数：μs=0.2

工作台液压缸工进行程（mm）：L2 ＝80

导轨面动摩擦系数：μd=0.1

工作台启动时间（S）： t=0.5

根据主机要求画出动作循环图，然后根据动作循环图和速度要求画出速度与路程的工况图，如图2.1所示。

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夹紧

松开

图2.1 速度与路程的工况图

2.1 负载与运动分析

2.1.1工作负载 (1）夹紧缸 工作负载：

1c F F G =480045*0.24809N C S μ=++=

2C C d F =F G 480045*0.14804.5N μ+=+=

夹紧缸最大夹紧力max F

max 1F F /0.95343N ==

夹紧缸最小夹紧力min F

min 2F F /0.95338N ==

由于夹紧缸的工作对于系统的整体操作的影响不是很高，所以在系统的设计计算

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中把夹紧缸的工作过程简化为全程的匀速直线运动，所以不考虑夹紧缸的惯性负载等一些其他的因素。 (2)工作台液压缸

工作负载极为切削阻力L F 2.0KN =。 2.1.2摩擦负载

摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： (1)静摩擦阻力

fs s F *G 0.23500700N μ==⨯=

(2)动摩擦阻力

fd d F *G 0.13500350N μ==⨯=

2.1.3惯性负载

1i v -0G Δv G 35006.560

F =

===77.38N g Δt g Δt 9.80.5

2.1.4负载图与速度图的绘制

快进 1233L L 45080

t =

==4.89s V 650060

++ 工进 222L 80t ==100s v 4860

=

快退 1233L L 45080

t =

==4.89s V 650060

++ 因为液压缸的受力还有密封阻力，所以假设液压缸机械效率ηcm=0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表2.1所示。

表2.1液压缸在各工作阶段的负载和推力

工况

负载组成

液压缸负载

液压缸推力