卧式双面多轴钻孔组合机床液压系统的设计

液压传动课程设计

说明书

题目：卧式双面多轴钻孔组合机床液压系统的设计

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2012年12月31日

目录

一、设计任务书 (1)

二、液压系统性能和参数的初步确定 (1)

1.运动分析 (1)

2.液压缸的负载分析 (2)

3.初步确定液压缸的参数 (4)

1)滑台液压缸 (4)

2)工况图 (6)

三、液压系统方案的选择和拟定 (7)

1.选择液压基本回路 (7)

1)调速回路 (7)

2)快速运动回路与速度换接回路 (7)

3)压力控制回路 (9)

4)行程终点的控制方式 (10)

2.拟定液压系统图 (11)

四、各液压元件的计算和选择 (12)

1.确定液压泵规格和电动机的功率 (12)

1)液压泵工作压力的计算 (12)

2)液压泵流量的计算 (12)

3)液压泵规格的确定 (12)

4)液压泵电动机功率的确定 (13)

2.控制阀的选择 (13)

3.管道尺寸 (14)

4.油箱容量 (14)

五、液压系统性能的验算 (15)

1.静态特性的验算 (15)

1)回路中的压力损失 (15)

2)液压泵的工作压力 (20)

3)液压回路和液压系统的效率 (20)

2.液压系统发热验算 (21)

六、液压集成块装置设计 (22)

七、参考文献 (22)

一、设计任务书

设计一台卧式双面多轴钻孔组合机床的液压系统。要求两面钻削头同时工作，能实现快进、工进、死挡块停留、快退、停止的自动工作循环，其快进和快退速度v1 = 3.5 m/min，工进速度v2 = 40 mm/min，工作部件重量估计为9800 N，轴向切削力F = 30000 N，快进行程长度为200 mm，工进行程长度为100 mm，动力滑合采用平导轨，其摩擦系数f s = 0.2，f d = 0.1，往复运动的加速和减速时间要求不大于0.2 s。

二、液压系统性能和参数的初步确定

首先，我们对液压系统进行工况分析。工况分析是分析一部机器工作过程中的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率的变化规律的分析或确定这些参数的最大值，即分析负载的性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种不同负载组成的。而各个阶段都具有不同的速度，已知各阶段的负载和速度，即可求出各阶段功率的变化规律。本次课程设计以采用液压缸型式为主，因此以下进行液压缸式的设计计算。

1.运动分析

根据设计任务的要求，确定本液压系统的工作循环为：

快进→工进→死挡块停留→快退→原位停止卸荷，工作循环图如下图所示：

图 2-1 工作循环图

一个工作循环内快进行程的时间：t 1=L

1v 1

=

200×603500

=3.43 s ；

工进行程的时间：t 2=L 2v 2

=

100×6040

=150 s ；

快退行程的时间：t 3=

L 1+L 2v 1

=

(200+100)×60

3500

=5.14 s 。

画出一个工作循环中的速度循环图如下图所示：

图 2-2 速度循环图

2. 液压缸的负载分析

滑台采用的是平导轨和90°的V 型导轨。选择静导轨系数为f s =0.2，动导轨系数为f d =0.1。

快退

死

挡块停留

工进

快进

原

位 停 止 卸

荷

1)液压缸在工作过程各阶段的负载为:

加速阶段：F=f d G+G

g ∙∆v

∆t

=0.1×9800+9800

9.8

×3.5×60

0.2

=1271.67≈1272N；

快进阶段：F=f d G=0.1×9800=980N；

工进阶段：总负载=工作负载+切削力，所以F=980+30000=30980N；快退阶段：F=f d G=0.1×9800=980N。

2)重力FG，因工作部件是卧式安装所以F G=0。

根据以上分析，可算出液压缸在各动作阶段的负载。计算时考虑液压缸的机械效率，对滑台液压缸，取ηm=0.9，阶段数值如下表所示：

工况

左滑台液压缸右滑台液压缸

负载F(N)推力F/ηm(N)负载F(N)推力F/ηm(N)启动1960 2178 1960 2178

加速1272 1413 1272 1413

快进980 1089 980 1089

工进30980 34422 30980 34422 快退980 1089 980 1089

表2-1负载表

图2-3 液压缸负载图

3.初步确定液压缸的参数

1)滑台液压缸

为了确保快进、快退速度相等，液压缸采用差动连接，为了使运动平稳、液压系统采用调速阀式回油节流调速。因此，选取工进时背压力为8bar，快进时为6 bar，快退时为6 bar。

A.初步确定工作压力

查表选工作压力为45 bar。

B.确定液压缸的主要结构尺寸

要求滑台快进、快退速度相等，先采用活塞杆固定的单杆式液压缸，快进时采用差动连接，并取无杆端腔有效面积A1=2A2。为了防止在钻孔钻通时滑台突然向前冲，在回路中采用背压阀。查表，初选背压P b=8×105Pa。

又工进阶段推力载荷F=F1

ηm =1960

0.9

=32222N，计算A1，则