液压课程设计说明书1

目录

1 设计要求及工况分析 (1)

1.1 设计要求 (1)

2.2 负载与运动分析 (1)

2 主要参数的确定 (2)

2.1 初选液压缸的工作压力 (2)

2.2 计算液压缸主要尺寸 (2)

3 液压系统图的拟定 (5)

3.1 选择基本回路 (5)

4 液压元件的计算与选择 (7)

4.1 动力元件的选择 (7)

4.2 确定控制元件和辅助元件 (8)

4.3 确定油管 (9)

4.4 确定油箱 (9)

5 回路压力损失验算 (9)

5.1 热温升验算 (10)

6 设计心得....................................... 错误!未定义书签。

7 参考文献....................................... 错误!未定义书签。

1 设计要求及工况分析

1.1 设计要求

一卧式钻镗组合机床动力头要完成快进→工进→快退→原位停止的工作循环，最大轴向切削力为F ＝30000N ，动力头自重F G ＝19600N ，工作进给要求能在0.02～0.12m/min 范围内无级调速，快进、快退速度为6m/min ，工进行程为200mm ，快进行程为200mm ，导轨型·设计该液压系统。

2.2 负载与运动分析

假定主轴转速n=360r/min ，s=0.147mm/r （1）工作负载N F t 30000=

（2）惯性负载N t v g G F m 9992

.0606

)()(81

.919600=⨯⨯=∆∆⨯= （1-1） （3）摩擦负载 因为采用的动力滑台是平导轨，因此作用在其上的正压力N=G=19600N 。

静摩擦阻力 3920196002.0=⨯==N f F s fs N （1-2） 动摩擦阻力 1960196001.0=⨯==N f F d fd N （1-3） 取液压缸的机械效率90.0=m η，得出的液压缸在各个工作阶段的负载值如下表1-1所示。

根据液压缸上述各阶段的负载可绘制负载循环图F-l 。速度图按已知数值

31v v ==6m/min ，快进行程长度为mm l 2001=，工进行程长度为mm l 2002=，快

退行程长度mm l l l 400213=+=和工进速度2v 等绘图，其中2v 由主轴转速及每转进给量求出。 即：

m in /532mm ns v ≈= (1-4)

2 主要参数的确定

2.1 初选液压缸的工作压力

所设计的动力头在工进时的负载最大，在其他工况负载都不太高，由课本表9-2和9-3初选液压缸工作压力1p =4a MP

2.2 计算液压缸主要尺寸

鉴于动力头要求快进、快退速度相等，液压缸可选单杠式的并在快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔工作面积1A 应为有杆腔2A 的两倍，即活塞杆外径d 与液压缸内径D 有d=0.707D 的关系。

在钻孔加工时，液压缸回油路上必须有背压2p ，以防被钻通时滑台突然前冲。可取2p =0.8a MP 。

快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降p ∆

（a ）负载图 (b)速度图

图1 组合机床液压缸的负载图和速度图

存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取p ∆约为0.5a MP 估算。 由工进时的推力计算液压缸的面积

211122111)2

(p A p A p A p A F A m -=-==η （2-1）

所以22211990099.0)2

8

.04/(35511)/()(cm m p p F A m ==-

=-=η cm A D 23.11/41==π （2-2）

cm D d 94.7707.0== （2-3）

当按GB 2348-1980将这些直径圆整成接近标准值时得D=11cm,d=8cm 。由此求得液压缸两腔实际的有效面积为：

22103.954/cm D A ==π （2-4） 222277.444/)d (cm D A A =-=π （2-5） 经检查，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。

根据上述D 与d 的值，可以估算液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率，如表2-1.并据此绘出液压工况图，如图2.，其中虚线、细实线和双点划线分别表示P 、q 、p 。

表2-1 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值

3 液压系统图的拟定

3.1 选择基本回路

（1）选择调速回路

由功率曲线得知，这台机床液压系统的功率小，动力头运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。由于要求不高，考虑经济性，使用节流阀来进行进口节流调速。

由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中液压油的循环必须是开式的。 从工况图系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的液压油。最大流量和最小流量之比约为60，而快进、快退所需的时间1t 和工进所需时间2t 分别为

1t =（1l /1v ）+(3l /3v )=(60x200)/(6x1000)+(60x400)/(6x1000)=6s （3-1）

图2 组合机床液压缸的工况图

2t =2l /2v =(60x200)/53=226.4s （3-2）

即2t /1t =38。因此从提高系统效率、节约能量的角度来看，采用单个定量泵作为油源是不合适的，应选用双联式定量叶片泵。

(2)选择快速运动和换向回路

系统在节流调速回路后，不管采用什么油源形式，都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。考虑快进速度与快退速度相等，因此在本系统中采用了单杆液压缸作差动连接，来实现液压缸的快进快退换向回路。在油路设计一个行程阀来控制快进与工进的转换。

（3）选择速度换接回路

由工况图得当动力头从快进转向工进时输入的液压缸的流量由30.16L/min 降到0.504L/min ，动力头速度变化很大，应该选用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击。当动力头由工进转向快退时，回路中通过的流量大，为了保证换向平稳，可采用电液换向阀式换接回路。

（4）选择调压回路和卸荷回路

系统的压力变化由工况图可知变化与流量变化相反，系统调压主要由高压小流量泵来调节供应，流量变化由另一个低压大流量泵来调节。两个泵互相作用一起调节油路的压力和流量供应。

为了防止系统出现一些故障，导致系统压力在短时间内急剧上升，在泵的出口设计一个溢流阀与泵并联。当系统压力急剧上升，为了不让系统元件遭到破坏，也为了避免高压油从管道接口处爆出，溢流阀就会自动为系统卸荷，通向油箱，保护设备。