卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的设计

《液压与气压传动》
课程设计说明书
设计题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的设计姓名（学号）：
专业班级：
指导老师：
院系名称：
时间：2015年7月
目录
合肥工业大学课程设计任务书....................................................................... 错误!未定义书签。

《液压传动课程设计》教学大纲 (4)
1. 设计基本要求： (5)
1.1 基本结构与动作顺序 (5)
1.2 主要性能参数 (5)
2. 工况分析 (5)
3. 拟定液压系统原理图 (6)
3.1确定供油方式 (6)
3.2调速方式的选择 (7)
3.3速度换接方式的选择 (7)
3.4液压系统原理图 (7)
4. 液压系统的计算和选择液压元件 (7)
4.1液压缸主要尺寸的确定 (7)
4.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 (9)
4.3 液压阀的选择 (10)
4.4 确定管道尺寸 (10)
4.5 液压油箱容积的确定 (10)
5. 液压系统的参数计算 (11)
5.1液压系统的参数计算 (11)
5.2确定液压缸的主要结构尺寸 (11)
5.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 (12)
5.4液压泵的参数计算 (12)
5.5电动机的选择 (13)
6. 其它尺寸的确定 (14)
6.1油管的选择 (14)
6.2油箱容积的确定 (14)
7. 验算液压系统性能 (15)
7.1压力损失的验算及泵压力的调整 (15)
7.2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 (15)
7.3 液压系统的发热和温升验算 (17)
8. 课程设计总结 (18)
9. 教材及参考书 (18)
《液压传动课程设计》教学大纲
一、课程性质与任务
（一）课程性质
《液压传动课程设计》是学生学习液压与气压传动课程后进行的一个十分重要的实践性环节。

（二）课程任务
培养学生综合运用液压与气压传动课程的理论知识和生产实际知识分析、解决工程实际问题的能力，以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识。

通过设计基本技能的训练，使学生掌握液压与气压传动系统设计的一般方法和步骤，为以后的毕业设计乃至实际工程设计奠定必要的基础。

二、课程基本要求
（一）掌握液压与气动系统设计的基本方法和步骤；
（二）能查阅和液压与气动有关的国家标准、规范、手册、图册等技术资料；
（三）掌握液压与气动元件的结构、工作原理与性能，并能合理地选用；
（三）掌握液压与气动典型基本回路的工作原理与特点，并能合理地应用；
（四）能正确地绘制和阅读液压与气动系统图；
（五）能根据液压与气动系统图和各个元件的标准设计液压与气动系统的集成块；
三、课程内容
（一）基本内容：
1、设计液压与气动系统的工作原理图；
2、设计并绘制液压与气动系统的集成块；
（二）基本要求：
1、掌握对液压与气动系统的集成块设计
2、能根据液压与气动系统图和各个元件的标准设计液压与气动系统的集成块；
（三）设计工作量：
1、液压与气动系统、集成块装配图各一张，2×A1
2、液压与气动系统、集成块设计说明书一份，5000字。

四、课程与其它课程的关系
本课程为专业基础课，为以后的毕业设计乃至实际工程设计奠定必要的基础。

《液压传动》课程设计说明书
1. 设计基本要求：
1.1 基本结构与动作顺序
卧式单面多轴组合机床主要由工作台、床身、单面动力滑台、定位夹紧机构等组成，加工对象为铸铁变速箱体，能实现自动定位夹紧、加工等功能。

工作循环如下：
工件输送至工作台动力滑台快进
快退夹紧松开定位退回工件送出。

（其中工作输送系统不考虑）
1.2 主要性能参数
1．轴向切削力Ft=24000N；
2．滑台移动部件质量m=510kg；
3．加减速时间∆t=0.2s；
4．静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，采用平导轨；
5．快进行程l1=200mm；工进行程l2=100mm，工进速度30～50mm/min，快进与快退速度均为3.5m/min；
6．工作台要求运动平稳，但可以随时停止运动，两动力滑台完成各自循环时互不干扰，夹紧可调并能保证。

2. 工况分析
首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1.1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
F=Fw + F
+ Fa
f
为工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，
F
W
在本例中为30000N；
Fa---运动部件速度变化时的惯性负载；
---导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，
F
f
对于平导轨可出下式求得
）
Ff=f（G+F
Rn
G---运动部件动力；
F
---垂直于导轨的工作负载，事例中为零
Rn
f---导轨摩擦系数，本例中取静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1。

求得： FfS=0.2×11000N=2200N
Ffa=0.1×11000N=1100N
上式中Ffs为静摩擦阻力，Ffa为动摩擦阻力。

Fa=(G/g)×(△v/△t)
g---重力加速度；
△t---加速度或减速度，一般△t=0。

01~0.5s
△v-△t时间内的速度变化量。

在本例中
Fa=（11000/9.8）×（4.5/0.1×60）=842N
根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表1.1），并画出如图1.1所示的负载循环图
Fa=(G/g)×（△v/△t）
图1.1速度和负载循环图
表 1.1 工作阶段所受的外负载
3. 拟定液压系统原理图
3.1确定供油方式
该机床在工作进给时负载不是很大，速度较低。

在快进、快退时负载较小，
速度较高。

现采用定量泵和溢流阀共有。

3.2调速方式的选择
在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。

根据钻削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用单向调速阀回油路调速。

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，但速度换接平稳性差。

若要提高系统换接的平稳性，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
4. 液压系统的计算和选择液压元件
4.1液压缸主要尺寸的确定
4.1.1工作压力p的确定。

工作压力p 可确定根据负载大小及机器的类型来初步确定，表1.1取液压缸工作压力为4MPa 。

4.1.2计算液压缸内径D 和活塞杆直径d 。

有负载图知最大负载F 为31100N ，按表1.2可取P2为0.5Mpa ，ηcm 为0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d/D 为0.7。

将上数据代入式可得 D=]}）d/D （1[p p -{11014.34252-⨯⨯⨯⨯⨯ηp F
=]})7.0(1[4051{95.0104014.331100
425--⨯⨯⨯⨯⨯=105mm
根据指导书表2.1，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=110mm ；活塞杆直径d ，按d/D=0.7及表2.2活塞杆直径系列取d=80mm 。

按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，先去夹紧缸的工作压力为3.5MPa ，回油背压力为零，cm η为0.95，可得 D=95
.0103514.3300045⨯⨯⨯⨯=33.9mm 按表2.1及2.2液压缸和活塞杆的尺系列，取夹紧液压缸的D 和d 分别为40mm 及28mm 。

按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式可得 A>min
min v q =21005.05⨯ cm 2=25 cm 2 本例中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸由杆腔的实际面积，即 A= )811(4)(42222-⨯=-π
π
d D cm 2=45 cm 2
可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。

4.1.3计算在各工作阶段液压缸所需的流量
q 快进=快进24v d π=5）108（422⨯⨯⨯-π=22.6×10-3 m 3/min=22.6L/min。