四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计

新疆工程学院机械工程系液压传动课程设计说明书题目名称：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计系部：机械工程系专业班级：学生姓名：指导教师：完成日期：新疆工程学院机械工程系液压传动课程设计评定意见设计题目：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计学生姓名：专业班级：评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日目录一、明确液压系统设计要求1.1任务，目标....................................4二、分析负载.........................................52.1外负载........................................52.2惯性负载......................................52.3外负载.........................................52.4液压个阶段负载................................5三、速度图，负载图...................................6四、确定液压缸主要参数...............................74.1初选液压缸....................................74.2计算液压缸的工作压力，流量和功率...............9五、原理图..........................................11六、液压元件........................................15液压传动课程设计一、明确设计任务：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计钻孔动力部件质量m=190kg，液压缸的机械效率ηw=0.9，钻削力Fe=17000N，工作循环为：快进→工进→死挡铁停留→快退→原位停止。行程长度为1600mm，其中，工进长度为60mm，快进、快退速度为65mm/s,工进速度为1.64mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.6s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。目标：通过本题目的课程设计，对所学的《液压传动》课程知识有一个全面深刻的认识，熟悉液压系统设计的基本方法和过程；提高动手能力和工程实践能力。设计内容说明及计算过程：二、分析负载2.1外负载由已知可得钻削力Fg=17000N2.2惯性负载机床工作部件总质量m=190kg导轨为矩形，启动、制动时间为t=0.6s快进、快退速度为65mm/s’58.206.0065.0190tvmFA2.3阻力负载NmgFn1900取摩擦系数2.0=fs1.0=fd静摩擦阻力为NfFFfsns380动摩擦阻力为NfFFfdnd1902.4液压系统各阶段负载表1液压缸在个工作阶段的负载（已知ηw=0.9）工况计算公式外负载（F1)工作负载F=F1/ηw启动F1=Ffs380422加速F1=Ffd+Fa210.58234快进F1=Ffd190211工进F1=Ffd+Fg1719019100反向启动F1=Ffs380422反向加速F1=Ffd+Fa210.58234快退F1=Ffd190211三负载图与速度图已知快进、快退的速度1v3v为65mm/s,工进速度2v为1.64mm/s，工进长度60mm行程1600mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图1,图2）图1，速度图图2负载图四确定液压缸的主要参数4.1液压缸由表1可知机床最大负载NF19100max查表2、表3、表4得液压系统取工作压力MpaP21，d=0.7D，（D为缸筒直径d为活塞杆直径，A1为无杆腔的工作面积，A2为有杆腔的工作面积）.查表5得液压缸回油路背压MpaP6.02表2负载和工作压力之间的关系负载KNF1020~1030~2050~3050工作压力MPaP2.1~8.05.2~5.10.4~0.350~300.5表3常用液压设备工作压力设备类型精加工机床半精加工机粗加工或重农业机械，小型工液压机，重型机械，表4按活塞杆受力情况选取活塞杆直径0表5液压系统中背压力的经验数据mmPFD11010214.319100446表a液压缸内径系列（GB2348-80）表b活塞杆直径系列（GB2348-80）床型机床程机械，工程辅助机械大中型挖掘机，起重运输机工作压力MPaP0.8~23~55~1010~1620~32查表a得按液压缸内径系列表将以上计算值圆满为标注直径，取D=110mm，为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接（d=0.7D)d=80mm29541114.34221cmDA222222454)811(14.34)(cmdDA工程若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量min05.0minLqv,因最小工进速度smmv64.1min则；12min23min4.3064.11005.0AAcmvqv4.2计算液压缸的工作压力，流量和功率4.2.1复算工作压力根据表5，本系统的背压估计值可在0.5~0.8MPa范围内选取，故暂定：工进时，Pb=0.8MPa;快速运动时，Pb=0.5MPa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力P1即可按式（9-10），（9-11），(9-12差动快进阶段MPaPapapaPAAAAAFPb49.0490000010)4595(105.0104510)4595(2114644212211工作进给阶段MPapapapAAAFPb05.3108.0109510451095191006444121快速退回阶段MPapapapAAAFPb1.2105.010451095104521164441214.3.2.计算液压缸的输入量因快进，快退速度V1=0.065m/s,最大工进速度V2=0.00164m/s,则液压缸各阶段的输入流量为：快进阶段min5.191025.3065.010)4595()(34341211LsmsmvAAqv工进阶段min93.010558.100164.010953534211LsmsmVAqv快退阶段min55.1710925.2065.01045434121LsmVAqv4.3.3计算液压缸的输入功率快进阶段KWWqvpP159.025.1591025.31049.04611工进阶段K快退阶段KWWqvpP614.025.61410925.2101.24611将以上计算的压力，流量和功率值列于下表工作阶段工作压力MPaP/1输入流量)min./(11Lqv输入功率P/KW快速前进0.4919.50.195工作进给3.050.930.048快速退回2.117.550.614五原理图在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t1，工进所需的时间t2分别为s33.3)7515075100(33111vlvltssvlt94.2967.150222933.394.2912tt，因此从提高系统效率、节省能量的角度来看应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图3图33.2选择基本回路由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。3.2.1确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为Y型的三位五通电磁换向阀。（如下图4）图43.2.2选择工作进给油路为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。（如下图5）图53.2.3确定快进转工进方案为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进。（如图6）图63.2.4选择调压和卸荷回路油源中有溢流阀（见图3），调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。在图3所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸荷回路。3.3将液压回路综合成液压系统把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图7所示的液压系统原理。系统原理图图7六选择液压元件1选择液压泵由表9-8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1p0.5MPa，则液压泵最高工作压力可按（9-13）算出，即11ppPP（3.05+0.5）MPa=3.55MPa因此泵的额定压力可取（3.55+3.5525%）MPa=4.44MPa由表9-8中的流量值代入式（9-14），可分别求出快速进给以及工进阶段泵的供油流量，快进，快退时泵的流量为min45.21min5.191.1q1qLLKVP工进时泵的流量为02.1min93.01.1q1qLKVP考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，尚需加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3L/min，所以小流量泵的流量为min/02.4min/)302.1(q1LLVP查产品样本，选用小泵排量为V=6mL/r的YB1型双联叶片泵，额定转速n=960r/min，则小泵额定流量为min/36.5min93.0960106nq31nLLVVV因此，大流量泵的流量为min/09.16min/36.545.21(q2LLVP）查看产品样本，选用大泵排量为V=16mL/r的YB1型双联叶片泵，额定转速n=960r/min，则大泵的额定流量为L/min3.1493.09601016Vq3VnVn2Vn2q接近于2qVP基本可以满足要求。故本系统选用一台型双联叶片泵。由表9-8可见，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机功率。若取快退时进油路的压力损失1p=0.2MPa，叶片泵的总效率P=0.7，则电动机的功率为WPPPPVPPVPPP9937.06510)3.1436.5(10)2.01.2(q)(q36n11查电动机产品样本，选用型异步电动机，P=1.1kw，n=910r/min2选择液压阀根据所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀的油液的最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格，列于表9-9（表中阀类元件主要选自GE系列。）序号元件名称通过流量Vq/(L/min）型号规格序号元件名称通过流量Vq/(L/min）型号规格1双联叶片泵19YB1-16/68单向阀9.50AF3-Ea10B2溢流阀5.18YF3-10B9背压泵0.48YF3-10B3单向阀13.85AF3-Ea10B10外控顺序阀4单向阀11压力计5三位五通电磁换向阀12压力计开关6压力继电器13过滤器7单向行程调速阀七、阀类元件及辅助元件八、根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表7,表中序号与图7的元件标号相同。表7液压元件的型号及规格编号元件名称估计通过流量L/min额定流量L/min额定压力Mpa额定压降Mpa型号规格1、2双联叶片泵—（5.1+16.1）17.5—PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通电磁阀6080160.535DYF3Y-E10B12溢流阀506316-YF3-E10B7a7b7c行程阀调速阀单向阀500.560630.07～50631616160.5-0.2AXQF-E10B单向行程调速阀3液控