1、、課程設計工作要求液壓傳動課程設計一、設計任務書設計一臺臥式單面多軸鉆擴孔組合機床動力滑臺的液壓系統，如圖。動力滑臺為有縱橫兩向進給系統，機床有主軸8根，鉆4個機2mm的通孔, 孔長80mm，并把該4個孔進行擴孔，擴孔尺寸為© 20mm，深50 mm。工作循環是：上滑臺快速接近工件，然后以工作速度1鉆孔，加工完畢后上滑臺快速退回，下滑臺快速左移，到擴孔位置停，上滑臺快速接近工件，然 后以工作速度2擴孔，死擋鐵定位，加工完畢后上滑臺快速退回，然后下滑臺 快速右移到原始位置，最后自動停止。工件材料：鑄鐵，硬度 HB為240 ;假設運動部件重G1 = 9800N ;上滑臺 部件重G2 =

2、4900N ;快進快退速度v1 = 0.1m/s ;動力滑臺采用平導軌，靜、動 摩擦因數口 s=0.2 ,3=0.1 ;往復運動的加速、減速時間為 0.2s ; A=100mm ; B=150mm ;刀具在距離工件3 mm時應由快進轉工進，鉆削時刀具應伸出工件 5 mm。試設計計算其液壓系統。1、明確設計要求，進行工況分析（包括運動分析、動力分析）aTA14卡r-<=> . AJ2、確定執行元件主要參數。3、確定液壓系統方案和擬定液壓系統原理圖4、液壓元件的選擇。5、液壓系統性能的驗算。6、繪制正式工作圖和編寫技術文。液壓系統設計計算步驟及過程一、運動分析1、選擇和確定各運動量選擇

3、切削用量：鉆©12mm孔時，主軸轉速n1 = 420r/min，每轉進給量 S1=0.15mm/r ; 擴©20mm孔時，主軸轉速n2 = 300r/min，每轉進給量 S2=0.1mm/r。2、計算工進速度鉆孔： v1= n1s1 = 420*0.15 = 63 mm/min = 1.05 mm/s擴孔： v2= n2s2 = 300*0.1 = 30 mm/min = 0.5 mm/s3、計算快進、工進時間和快退時間(實際工作計算要考慮鉆削進刀時和加工后要各留一定的工作進給量。)由條件要求可解：快退速度：v1 = 0.1m/s加速減速時間： t1=0.2s則有： a*t

4、1=v1a=0.5m/s2則加速和減速的位移： L=1/2*a*t*t=10mm 則鉆孔循環的時間分配：快進： tj=(100-3-10)/(0.1*1000)+0.2=0.92s工進： tg=(80+3+5)/1.05=55.24s快退： tt=(100+85-20)/(0.1*1000)+0.4=1.45s則擴孔循環的時間分配：快進： tj=(150-3-10)/(0.1*1000)+0.2=1.42s工進： tg=(50+3+5)/1.05=46s快退：tt=(150+50-20)/(0.1*1000)+0.4=1.6s4、畫位移循環圖(L t)，速度循環圖(v t)，或速度與位移循環圖

5、(v L)表示，并對 運動規律進行分析。鉆孔位移循環圖L/mi擴孔位移循環圖鉆孑L謹度彳盾環圖擴孔速度猬環誥二、動力分析1、計算工作負載(軸向切削阻力)鉆鑄鐵孔時，其軸向切削阻力可用以下公式計算:Fc=25.5Ds°.8(HBS)°.6(N)式中：D為鉆頭直徑(mm) ； S為每轉進給量(mm/r) ； HBS鑄鐵硬度，HBS=240。擴孔時近似用D=D1-D2。其中D1擴孔直徑；D2已鉆孔直徑外負載： 鉆孔：Fti = 4*25.5*12* 0.150'8*2400'6 = 7184 N擴孔：丘2 = 4*25.5* (20-12) * 0.1 0.8*2

6、400.6 = 3455 N2、計算摩擦阻力Ffs= f sFn = 0.2*9800=1960NFfd= f dFn = 0.1*9800=980 N整個運動部件：靜摩擦阻力動摩擦阻力上滑臺：靜摩擦阻力動摩擦阻力3、計算慣性阻力Ffs= f sFn = 0.2*4900=980NFfd= f dFn = 0.1*4900=490 N整個運動部件：Fm1=mA v/ t=1000*0.1/0.2=500 N上滑臺：Fm2=mA v/ t=500*0.1/0.2 =250 N4、把以上分析計算各工況負載列表。表1上滑臺液壓缸負載的計算工況計算公式液壓缸負載F/N液壓缸驅動力Fq/N啟動F=fsG

7、9801089力卩速F=fdG+G/gA v/ t740822快進F=fdG490544工進1F=E+fdG71848164工進2F=FC+f dG39564435反向啟動F=fsG9801089快退F=fdG490544減速停止F=fdG-G/g A v/ t740822表2下滑臺液壓缸負載的計算工況計算公式液壓缸負載F/N液壓缸驅動力Fq/N啟動F=fsG19602178力卩速F=fdG+G/gA v/ A t14801644快進F=fdG9801089減速停止F=fdG-G/g A v/ A t14801644其中，取液壓缸機械效率n cm=0.91、作Ft液壓缸的負載循環圖395(1u

8、C一廠亠62擴孔三、確定執行元件主要參數1、執行元件的結構形式視主機所要實現的運動種類和性質而定。參見表 2表3 選擇執行元件的形式運動形式往復直線運動回轉運動往復擺動短行程長行程高速低速建議采用活塞式液壓柱塞式液壓缸高速液壓低速大扭矩液擺動液壓缸的執行元缸液壓馬達與齒馬達壓馬達件的形式輪/齒條或螺母/高速液壓馬達絲杠機構帶減速器2、初選液壓缸工作壓力液壓缸工作壓力主要根據運動循環各階段中的最大總負載力來確定。表4按負載選執行元件的工作壓力50010000 20000 30000 負載/NV 500010000200003000050000>50000工作壓力/MPa0.8 11.5 2

9、2.5 33445> 5表5按機械類型選執行元件的工作壓力機械類型機床農業機械工程機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力/MPaa總3581010 1620 32對于上滑臺缸:機床最大負載為7681N，液壓系統宜取壓力pi =2MPa.鑒于動力滑臺要求快 進、快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式的，并在快近的時候作差 動連接。這種情況下液壓缸無桿腔的工作面積Ai應為有桿腔工作面積 A2的兩倍，即©二Ai /A2 =2,而活塞桿直徑d與缸筒直徑D成d=0.707D的關系.在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須有背壓 P2，以防止孔鉆通時滑臺突然前沖. 按表8-3取p2=0.6MPa

10、.快進時液壓缸作差動連接，管路中有壓力損失，有桿腔的壓力略大于無桿腔 ，但其差值較小，先按 0.2MPa考慮.快退時回油腔中是有背壓的，這時P2也可按0.6MPa估算.對于下滑臺缸也可進行類似估算.3、液壓缸主要結構參數(1) 確定缸的內徑D和活塞桿的直徑d。計算和確定方法見第三章液壓缸 部分，并按系列標準值確定 D 和 d。(2) 復算執行元件的工作壓力。(1) 上滑臺液壓缸主要結構參數由工進時的負載值按表 8-10 中的公式計算液壓缸面積6 4 2A =F/ n m (pi © - p 2)=8163/0.9*(2*2-0.6)*10 = 25.90*10 mAi = ©

11、; A =2 A 2 =51.8*10 4 m0.5D=(4 A1 / n ) . =0.0812 m d=0.707D =0.0574 m將這些直徑按 GB2348-80 圓整成就近標準值得D =0.08 m d=0.063 m由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為A = n D2 /4=50.27*10 4 mA = n (D2 - d 2)/4=19.09*10 4 m(2) 下滑臺液壓缸主要結構參數確定缸的內徑D和活塞桿的直徑d。計算和確定方法見第三章液壓缸部分， 并按系列標準值確定 D 和 d。參照表可知組合機床在最大負載為 1960 時取壓力 p1=1MP, 且左右往復運 動上下對稱，

12、可選用單活塞桿液壓缸，取背壓 p2=0.5MP, 由表 8-10 的公式可計 算液壓缸的面積。A=F/( ?m*(p1 -p2)=1 960/(0.9*(1 -0.5)*1 06)=43.56*10 -4 m2又 A=n *(D 2-d2 ) *1/4又由表 3-3 取得 d=0.707*D可解得 d=0.032m, D=0.04m將這些直徑按GB2348-80圓整取標準值得：d=0.032m,D=0.04m經驗算活塞桿的強度和穩定性均符合要求。4、液壓缸的流量計算根據上述D和d的值,可估算出液壓缸在各個工作階段中的壓力，流量和功率，如表6上滑臺液壓缸在不同工作階段的壓力，流量和功率值工況負載

13、F/(N)回油腔壓力P2 /(MPa)進油腔壓力P1 /(MPa)輸入流量q*10-3/( m3 S-1)輸入功率P/(kw)計算公式啟動196000.4P1=(F/ n m)+A2A P /快進加速14800.53(A 1- A2)q=(A1- A 2) V 1P 1+ A P恒速980 P =0.2MPa0.350.31180.109P= P1 q工進1(鉆孔)81641.80.00530.095P1=(F/ n m)+P2A2/A10.6q=A1 V 2工進1P= P1 q44350.980.00250.025(擴孔)啟動196000.670P1=(F/ n m)+P2A1/A2加速14

14、800.86q=A? V 3快退0.60.19090.109恒速P= P1 q4900.575. 繪制液壓缸工況圖q/ a O-n./s) *p/MPa*F/KW_311E6 53Ol 400. 350. 025).670. 060. 1909Ol 109液壓缸擴扎工況圖四、確定液壓系統方案和擬定液壓系統原理圖1、 確定油路類型由于該機床是固定式機械，且不存在外負載對系統作功的工況，并由工況 圖知,這臺機床液壓系統的功率小，滑臺運動速度低，工作變化負載小該液壓 系統選用節流調速方式和開式循環方式現采用進油路節流調速回路，為解決 孔鉆通時滑臺突然前沖的問題，回油路上要設置背壓閥.從工況圖中看出，

15、在這個工作循環內，液壓缸要求油源交替地提供低壓大 流量和高壓小流量的油液.因此，從提高系統效率，節省能量的角度來看，宜采 用大，小兩個液壓泵自動兩級并聯供油的油源方案.2、選擇液壓回路由于不存在負載對系統作功的工況，也不存在負載制動過程，故不需設置平衡及制動回路 .但必須具有快速 ,換向 ,速度換接以及調壓 ,卸荷等回路 .(1) 選擇快速運動和換向回路在系統中采用節流調速回路后 ,不論采用何種油源形式都必須有單獨 油路直接通向液壓缸兩腔 ,以實現快速運動 .(2) 選擇速度換接回路當滑臺由快進轉為工進時 , 滑臺的速度變化較大 ,可選用行程閥來控制速度 的換接 ,以減小液壓沖擊 .當滑臺由工

16、進轉為快退時 ,回路中通過的流量很大 為了保證換向平穩 , 可采用換向時間可調的電液換向閥式換接回路 . 由于這 一回路還要實現液壓缸的差動連接 ,所以換向閥必須是五通的 .(3) 選擇調壓和卸荷回路油源中有溢流閥 ,調定系統有工作壓力 ,因此調壓問題已經在油源中解決 , 無 須另外設置調壓回路 .而且 ,系統采用進油節流調速 ,故溢流閥常開 ,即使滑臺 被卡住 ,系統壓力也不會超過溢流閥的調定值 ,所以又起安全作用 . 在圖示的雙液壓泵自動兩級供油的油源中設有卸壓閥 ,當滑臺工進和停止時 低壓 ,大流量液壓泵都可經過此閥卸荷 .由于工進在整個工作循環周期中占 了絕大部分時間 ,且高壓 ,小流

17、量液壓泵的功率較小 ,故可認為卸荷問題已經 基本解決 ,就不需要再設置卸荷回路 .3、繪制液壓系統原理圖經過修改 ,整理后的液壓系統原理圖如圖電磁鐵工作狀態運動狀態1YA2YA3YA4YA4YA上滑臺快進+-+工進+-快退-+-下滑臺快進-+-快退-+-五、液壓元件的選擇1.液壓泵的確定1.93 MPa,如取進油路上的壓力液壓缸在整個工作循環中的最大工作壓力為損失為0.8 MPa,為使壓力繼電器能可靠的工作，取其調整壓力高出系統最大工作壓力0.5 MPa,則小流量液壓泵的最大工作壓力應該為：Ppi =1.8+0.8+0.5=3.3 MPa大流量液壓泵在快進，快速運動時才向液壓缸輸油，快退時液壓

18、缸的工作壓力 比快進時大，如取進油路上的壓力損失為0.5 MPa,則大流量液壓泵的最高工作壓力為Pp2=0.57+0.5=1.07MPa兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為34.2L/min,因系統較簡單,取泄露系數KL =1.05,則兩個液壓泵的實際流量應為qp =1.05*34.2=35.91L/mi n由于溢流閥的最小穩定溢流量為3L/min,而工進時輸入液壓缸的最大流量為0.318L/min,由于小流量液壓泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規格最少應為3.318L/mi n.若取液壓泵的容積效率n v =0.9,則液壓泵的實際輸出流量為qp =35.1L/min由于液壓缸在快退時輸入功率最

19、大，這時液壓泵工作壓力為 2.37 MPa,流量 為27.1 L/min,按表8-14取液壓泵的總效率為n p =0.75,則液壓泵驅動電動機 所需的功率為P= pp qp / 叩=1.0 kw據此數據查的可選Y100L-6型電動機,其額定功率為1.5kw,額定轉速為940r/mi n表7常用中、低壓各類閥的壓力損失（ pn）閥名Apn(MPa)閥名Apn(MPa)閥名Apn(MPa)閥名Apn(MPa)單向閥0.3 0.5背壓閥38行程閥1.5 2轉閥1.5 2換向閥1.5 3節流閥23順序閥1.5 3調速閥352、閥類元件的選擇根據系統的工作壓力和通過閥的實際流量選擇元、輔件表8所選液壓元

20、件的型號、規格序號元件名稱估計通過流量L/min額定流量L/min額定壓力MPa額定壓降MPa型號,規格1雙聯液壓泵(5.1+30)*17.5-PV2R12-6/26Vp=(6+26) ml/r2三位五通電磁閥608016<0.535DYF3Y-E10B3行程閥506316<0.3AXQF-E10B (單向行程調速 閥)qmax =100 L/min4調速閥0.50.07-5016-5單向閥6063160.26單向閥256316<0.2AF3-Ea10B qmax =80 L/min7液控順序閥256316<0.3XF3-E10B8背壓閥0.56316-YE3-10B9

21、溢流閥56316-YE3-10B10單向閥256316<0.2AF3-Ea10B qmax =80 L/mi n11濾油器306316<0.02XU-J63X8012壓力表開關-16-KF3-E3B 3 測點13單向閥606316<0.2AF3-Ea10B qmax =80 L/min14壓力繼電器-14-PF-B8L表9上滑臺液壓缸重新計算快速工進快退輸入流量L/minq1 =A q p/ (A 1- A 2)=(50.27*35.1)/(50.27-19,09)=56.59鉆孔擴孔q1 =35.1q1 =0.318q1 =0.15排出流量L/minq2 =( A 2 q 1 )/ A 1 =19.09*56.59/50.27 =21.34q2 =(A 2 q1 )/ A 1 =0.19q2 =(A 2 q1 )/ A 1 =0.06q2 =( A 1 q1 )/ A 2 =59運動流量m/sV1=qp/(A1- A 2)=(35.1*10)/(50.27-19.09)=0.107V2= q1 /A=1.054V2= q1 /A=0.03V3= q1 / A 2 =0.186由