液压与气压传动课程设计.doc

液压系统课程设计说明书

设计课题
设计一台卧式单面多轴钻孔机床的液压传动系统，有三个液压缸，分别完成钻削（快进、工进、快退）、夹紧工件（夹紧、松开）、工件定位（定位、拔销）。其工作循环为：定位→夹紧→快进→工进→快退→拔销松开，如图1所示。

（一）原始数据
主轴数及孔径：主轴6根，孔径Φ14mm；
总轴向切削阻力：12400N；
运动部件重量：9800N；
快进、快退速度：5m/min；
工进速度：0.04~0.1m/min；
行程长度：320mm，快进230mm，工进90mm;
导轨形式及摩擦系数：平导轨，=0.2，=0.1；
夹紧、减速时间：大于0.2秒；
夹紧力：5000~6000N；
夹紧时间：1~2秒；
夹紧液压缸行程长度：16mm；
（二）、要求
1、夹紧后在工作中如突然停电时，要保证安全可靠，当主油路压力瞬时下降时，夹紧缸保持夹紧力；
2、快进转工进时要平稳可靠；
3、钻削时速度平稳，不受外载干扰，孔钻透时不能向前冲。
（一）、负载分析
负载分析时，暂不考虑回油腔的备背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械阻力的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，这样需要考虑切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为，动摩擦力为，则：

而惯性力
设机械效率。则液压缸在各工作阶段的总机械负载如下：

运动阶段计算公式总机械负载
起动1803.2N
加速1518.5N
快进1065.2N
工进14543.5N
快退1065.2N

根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出如下图：

负载速度图
a）负载图b)速度图
二、液压系统方案设计
1.确定液压泵类型及调速方式
参考同类组合机床，选用单向变量叶片泵供油，调速阀进油节油调速回路，为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值。
2.选用执行元件
因系统动作循环要求正向快进和工进，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积等于有杆腔面积的两倍。
快速运动回路速度换节回路
根据设计要求，采用差动连接来实现快进。采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制油快进转为工进。
换向回路的选择
由于系统对换向没有严格的要求，又为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。
组成液压系统绘原理图
将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，绘制成如下所示的液压系统图。

系统原理图
液压系统中各电磁铁的动作顺序如表下表所示：
电磁铁动作顺序表
1Y2Y3Y4Y定位----夹紧----快进+---工进+--+快退-+--拔销松开-+++三、液压系统的参数计算
液压缸参数计算
1、初选液压缸的工作压力
参考以上数据初选液压缸的工作压力为：

按负载选择工作压力
负载/KN<55～1010～2020～3030～50>50工作压力/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～55

各类设备的常用压力

设备类型机床农用机械小型工程机械工程机械辅助装置液压机重型机械起重运输机械
磨床
组合机床
车床铣床
车轮加工机床
拉床龙门刨床工作压力P
/()<2030～5020～40<63<100100～160200～320确定液压缸的主要结构尺寸
由负载表可知最大负载为工进阶段的负载F=14543.5N，则：

液压缸直径
由可知活塞杆直径
按GB/T2348--1993将计算的D和d值分别圆整到相近的标准直径，以便
采用标准的密封装置。圆整后得：

按标准直径算出

按最小流量计算：

因工进速度为最小速度，则由式

本例>,满足最低速度的要求。
计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率
根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按代入，因系统为回油路上有调速阀的调速系统，则快退时背压按代入计算公式进行计算，计算结果如下表所示：
液压缸所需的实际流量、压力和功率

工作循环
计算公式负载F进油压力回油压力所需流量输入功率NPaPaL/minkw

差动快进

1065.2

15.6

0.224

工进

14543.5

0.38

0.017

快退

1065.2

16.2

0.354注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失，而。
2、快退时，液压缸有杆腔进油，压力位，无杆腔回油，压力为。
(二)液压泵的参数计算
由上可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进油路总压力损失，压力继电器可靠动作需要压力差为，则：

因此泵的额定压力可取：

因为工进时所需流量最小是0.38L/