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1、液压技术与气动技术课程设计设计说明书设计题目 ：卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计机电工程系 ：08 机械专业设计者指导老师：2010 年 11 月日* 大学目录一 设计要求 2 二 负载与运动分析 2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页1 三 确定液压系统主要参数 3四 拟定液压系统的工作原理图5五 计算和选择液压件 7六 液压系统的性能验算 9参考文献 9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页2 一，设计要求卧式钻孔组合机床动力滑
2、台液压系统。动力滑台的工作循环式： 快进工进快退停止，该系统的主要参数与性能要求如下：切削力TF=30000N，移动部件总重力G=10000N，快进行程1L=100mm，工进行程2L=50mm。快进快退的速度为快V=6mmin。 工进速度为 V =0.45mmin。 加速减速时间t =0.2s ，静摩擦系数0f=0.2，动摩擦系数df=0.1 。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可以任意停止二，负载与运动分析（1） ， 工作负载：TF=3000N （2） ， 摩擦负载：摩擦负载即为导轨的摩擦阻力静摩擦阻力：Ffs=0fG=2000N 动摩擦阻力：Ffd=dfG=1000N （3） ，惯性
3、负载：Fa =tvgG=510N (4), 运动时间快进： 1t =11VL =1s 工进： 2t =22VL=6.7s 快退：3t=321VLL=1.5s 设液压缸的机械效率cm =0.9 ，得出液压缸在各个工作阶段的负载和推力，如表 1，所示表 1，液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压却负载F/N 液压缸 推理F0/cm/N 启动F=Ffs 20000 2222 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页3 加速F=Ffd+Fa 1510 1678 快进F=Ffd 1000 1111 工进F=Ffd+TF 3100
4、0 34445 反向启动F=Ffs 2000 2222 加速F=Ffd+Fa 1510 1678 快退F=Ffd 1000 1111 三， 确定液压系统主要参数1，初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在公斤时负载最大，在其他情况负载都不太高，参考表 2 和表 3，初选液压缸的工作压力1p=4MPa 。 2 ，计算液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞式差动液压缸（ A1=2A2 ） ，快进时液压缸差动连接。工进时为防止钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的会有腔应有背压，参考表4 选此背压为2p=0.4MPa 。精选学习资料 - - - - - - - - -
5、名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页4 由式2211APAP=cmF得1A=)2(21ppFcm= 106)24.04(9.034445 =102m2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页5 则活塞直径 D=14A=1024m=0.113m=113mm 参考表 5 及表 6 得 d0.71D=80 圆整后取标准数值D=120mm，d=80mm 由此球的液压缸两端的有效面积为1A=42D=m22412. 0=m24101132A=)(422d=m222)(48 .012.0=m241049根据
6、计算出的液压缸尺寸，可算出液压缸在工作循环中各阶段压力，表 7液压缸在各阶段的压力，流量和功率值推力Fo/力回油腔压力2P/aMP进油腔压力P1/MPa 输入流量310sm /3输 入功率P/MPa 计算公式快进启动2222 - 0.73 - - P1=1220AAPAFq=( A21A)1VP=pq1加速1678 PP10.65 - - 恒速1111 PP10.56 0.60 0.36 工进34445 0.4 5.69 0.0085 0.048 P1=1220AAPFq=21VA P=qp1快进启动2222 - 0.45 - - P1=2120AAPFq=32VAP=qp1加速1678 0.
7、5 1.00 - - 恒速1111 0.5 0.88 0.049 0.43 注：P为液压缸差动连接时，回油口之间的损失取P=0.5MPa四，拟定液压系统的工作原理图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页6 为了保证快进快退速度相等，并减小液压泵的流量规格，拟选用差动连接回路。 快进：按下启动按钮，三位五通电磁换向阀5 1YA 通电，左位进入工作状态，这时的主油路是：进油路：滤油器 1变量泵 2单向阀 3管路 4电磁换向阀 5 的P口到 A口管路 10.11行程阀 17管路 18缸 19 左腔回油路：缸 19 右腔管路
8、20电磁换向阀 5 的 B口到 T口油路 8单向阀 9油路 1行程阀 17管路 18缸 19 左腔这时形成差动连接回路。 因为快进时， 滑台载荷较小， 同时进油可以进过阀门 17 直通油缸左腔，系统中压力较低，所以变量泵2 输出流量大，动力滑台快速前进实现快进。工进在快速行程结束时，花台上的挡铁压下行程阀17，行程阀上位工作，使油路 11 和 18 断开，电磁铁 1YA继续通电， 电磁换向阀 5 左位仍在工作， 金右路必须经调速阀12 进入液压缸左腔，与此同时，系统压力升高，将液控顺序阀7 打开，并关闭单向阀9，使液压缸实现差动连接的油路切断，回油经顺序阀7和背压阀 6 回到油箱，这时的主油路
9、：进油路：滤油器 1变量泵 2单向阀 3电液动换向阀 5 的 P口到 A口管路 10调速阀 12油路 18液压缸 19 左腔回油路：缸 19 右腔油路 20电液动换向阀5 的 B口到 T 口管路 8顺序阀 7背压阀 6油箱因为工作进给时油压升高， 所以变量泵 2 的流量自动减小，动力滑台做工作进给，进给量大小可以用调速阀12 调节死挡铁停留当动力滑台工作进给终了碰上死挡铁台，液压缸停止不动，系统的压力进一步升高，达到压力继电器15 的条顶压力值时，经过时间继电器的延时，再发出电信号，使滑台退回快退时间继电器发出信号后， 2YA通电，1YA关电。电磁换向阀 5 右位工作，这时的主油路是：进油路：
10、滤油器 1变量泵 2单向阀 3油路 4换向阀 5 的 P口到B口油路 20缸 19 的右腔回油路：缸 19 的左腔油路 18单向阀 16油路 11电磁换向阀 t的 A口到 T 口油箱原位停止当动力滑台退回到原始位置时，挡块压下行开关，这时1YA ，2YA都断电，电磁换向阀 5 处于中位， 动力滑台停止运动， 变量泵 2 输出油液压力升高使泵的流量自动减至最小注，p为液压缸差动连接时， 会有口到进油口之间的损失， 取p=0.5MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页7 拟定液压系统原理图五， 计算和选择液压件（1）
11、计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表面可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为1p =5.69MPa ，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失MPap6. 0， 考虑到压力继电器的可靠动作要求MPaP6 .0，则小流量的最高工作压力估算为：1PppP1+Pe=（5.69+0.6+0.5 ）MPa=6.79MPa 大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7 可见，快退时液压缸的工作压力为1p =1.00MPa ，比快进时大。考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失P =0.3MPa ，则大流精选学习
12、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页8 量的最高工作压力估算为2Pp1p +P=1.30MPa （2）计算液压泵的流量由表面可知，油源向液压缸输入的最大流量为sm/64.03310，若取回路泄漏系数 K=1.1，则 泵的总流量为1Kqqp=1036 .01.1sm/2=sm/66. 03310=min/40L（3）确定液压泵的规格和电动机的功率根据以上压力和流量数值查产品样本，选定限压式变量泵： YBP-40 ，其效率为 0.7 该液压泵排量为40ml/r ，当液压泵转速为1025r/min 时，液压泵理论流量为 41 L/
13、min ，取液压泵容积效率vp=0.9，则，液压泵的实际输出流量为：pq =10009 .0102540=36.9L/min 差液压缸工况图可知， 液压缸快退时， 所需功率最大。 液压泵工作压力为1.3MPa ，流量为 36.9L/min 。则驱动电动机功率为：电P=pppqp=7.0609 .363.1=1142W=1.2KW 式中，p为液压泵总效率，取p=0.7 查电动机手册选 Y100-6 型电动机（4）选择控制元件控制元件的规格应根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取方向阀：按 P=10578Pa，q=18 L/min 选 35DY-63BYZ 单向阀：按
14、 P=10568Pa , q=36 L/min 选 I-40B 调速阀：按工进最大流量q=14.1 L/min ，工作压力 P=10568Pa ，工作压力 P=10568Pa 选 Q-10B 背压阀：调至 P=10568Pa ，流量为 q=14.1 L/min 选 B-15 顺序阀：调至 P=Pa51068, 保证快进的不打开。 q=14.1L/min 选 22C-25B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页9 行程阀：按 P=Pa1057 .18，q=18 L/min 选 22C-25B （5）油管及其他辅助装置的
15、选择查 JB827-66 钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表。在液压泵出口，按流量40 L/min ，查表取管路通径为 15 在液压泵入口取15；其余按 18 L/min ，查表取 8 油箱的容量一般去泵流量的3 到 5 倍，本次取 4 倍，有效容积LqVt1604044六，液压系统的性能验算在绘制液压系统的装配管路图后，可进行压力损失验算， 由于该液压系统较简单，所以该项验算略由于本系统的功率小，又采用限压式变量泵，效率高，发热少，所以取油箱容积较大，故不必进行系统温升验算参考文献：中国机械工业教育出协会组编务.液压与气动传动.北京：机械出版社，2001 肖龙，陆立颖等主编.液压与气动传动.北京：冶金公业出版社，1998 何存兴主编 .液压与气动传动.武昌：华中科技大学出版社，2000 北京有色冶金设计研究总院.机械设计手册（第四版）.北京：化学工业出版社，2002 陈奎生，液压与气动传动. 武汉：武汉理工大学出版社，2001 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页