专用钻床液压系统设计

课程设计说明书题目专用钻床液压传动系统设计学生姓名：***班级：学院：机械工程学院专业：指导教师：评定成绩优良中及格不及格天津职业技术师范大学课程设计任务机械工程学院班学生课程设计课题：专用钻床液压系统设计一、课程设计工作日自2012年12月31日至2013年1月6日二、同组同学：三、课程设计任务要求（包括课程来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、主要参考资料等）：1.目的：（1）巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法；（2）正确合理的的确定执行机构，运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的高效的液压系统；（3）熟悉并运用有关国家标准，设计手册和产品样本等技术资料。

2设计参数：试设计一专用钻床的液压系统，要求完成“快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环。

3 设计要求：（1）负载分析，绘制负载、速度图、工作循环图；（2）确定执行元件（液压缸）的主要参数；（3）绘制液压系统图原理图、液压缸装配图和电磁铁动作循环表；（3）选择各类元件及辅件的形式和规格。

目录一、前言 (1)二、钻床的液压系统工况分析......................................................... 错误!未定义书签。

三、液压系统的原理图拟定及设计 (3)3.1供油方式 (4)3.2调速方式的选择 (3)3.3速度换接方式的选择....................................................................... 错误!未定义书签。

3.4绘制液压系统图............................................................................... 错误!未定义书签。

四、液压系统的计算和液压元件的选择 (7)4.1工作压力P的确定...........................................................................................................4.2液压缸的主要尺寸的确定 (11)4.3稳定速度的验算 (12)4.4计算在各工作阶段液压缸的所需流量........................................... 错误!未定义书签。

4.5液压泵的选择 (13)4.6电动机的选择 (13)4.7液压阀的选择..................................................................................................................4.8液压油管的设计...............................................................................................................4.9油箱容量的选择............................................................................................................ ...五、液压系统性能验算 (14)5.1压力损失的验算................................................................................................................ 5.2系统温升的验算................................................................................................................六、液压缸转配图 .................................................................................... 错误!未定义书签。

七、总结及感想 ........................................................................................ 错误!未定义书签。

八、参考文献 (19)一、前言液压传动是一门新的学科，虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史，但直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。

第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向名用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。

20世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。

因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。

当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方面发展。

同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。

我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械上。

我国在从国外引进一些液压元件、生产技术的同时，也进行自行研制和设计，液压元件现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

液压传动是用液体作为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种的传动方式。

现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和系统的经久耐用，高度集成化等方面取得了重大进展。

将液压传动技术应用到钻床中，使它具有成本低、效率高、机构简单、工作可靠、使用和维修方便等特点。

专用钻床是应用液压技术较广泛的领域之一。

采用液压传动技术与控制的机床，可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及速度换接性能，易于实现自动工作循环，对提高生产效率，改进产品质量和改善劳动条件，都起着十分重要的作用。

本文针对专用钻床的液压系统进行设计。

二．钻床的液压系统工况分析根据所给设计参数绘制运动部件的速度循环图，如图2-1所示。

然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。

液压缸所受外负载F 包括三种类型，即：a f w F F F F ++= (2-1)式中 w F —工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力， 在本设计中w F 为17000N ；a F —运动部件速度变化时的惯性负载；f F —导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，对于平导轨f F 可由下式得：)(rn f F G f F += (2-2)式中 G —运动部件重力；rn F —垂直于导轨的工作负载，本设计中为零；f —导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。

则求得：NF180090002.0fs=⨯=NF90090001.0fs=⨯=式中 fs F—静摩擦阻力； faF —动摩擦阻力。

tvg G a F ∆∆= (2-3) 式中 g —重力加速度；t ∆—加速或减速时间，取0.3；v ∆—速度差。

在本设计中N F a 286603.06.58.99000=⨯⨯=根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载，见表2-1，并画出如图2-2所示的负载循环图图2-2负载循环图表 2-1 工作循环各阶段的外负载工作循环 外负载N F工作循环 外负载N F启动、加速 a f F F F +=2086 工进 fa w F F F +=17900 快进=F fa F 900快退=F fa F900三．液压系统的原理图拟定及设计3.1供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低；而在快进、快退时负载较小，速度较高。

从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。

现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

3.2调速方式的选择调速方案对液压系统的性能起到决定性的作用。

调速方案包括节流调速、容积调速和容积－节流调速三种。

选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性、液压缸活塞杆的运动情况和调速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。

需考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，参照表3-1。

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。

节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。

容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。

油液的净化装置是液压源中不可缺少的。

一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤，为防止系统中杂质流回油箱。

本设计采用容积—节流调速，所以使用变量泵供油。

3.3速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路。

它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但速度换接的平稳性较差。

若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。

3.4液压系统原理图1—双作用液压缸2—二位三通电磁换向阀3—单向调速阀4—三位四通电磁换向阀5—压力表6—溢流阀7—液压泵8—电动机9—油箱表3-2电磁铁动作顺序表1YA 2YA 3YA快进＋－＋工进＋－－快退－＋－注：“+”表示得电，“—”表示失电。

四、液压系统的计算和液压元件的选择4.1工作压力p 的确定。

工作压力p 可根据负载大小查表取液压缸工作压力为3MPa 。

4.2液压缸的主要尺寸的确定（1）缸筒内径D液压缸的缸筒内径D 是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D ，再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。

根据负载和工作压力的大小确定D ：D=cmP F ηπ1max4 (4-1) 式中 p 1—缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；F m ax —最大作用负载。

负载图知最大负载F 为17900N ，查表可取2p 为0.5MPa ，cm η为0.95，考虑到快 进、快退速度相等，取Dd为0.7。

上述数据代入公式： ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=2121114D d p pcmp FD ηπ可得：()m D 094.027.01305195.05103014.3179004=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯⨯⨯⨯⨯=查表将液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm 。