液压课程设计说明书

目 录

一、机床的设计要求 二、分析系统工况

三、确定执行元件的工作压力

1、初选液压缸的工作压力 2、确定液压缸的主要结构参数

3、计算液压缸的工作压力、流量和功率 四、拟定系统原理图

1、速度控制回路的选择 2、换向和速度换接回路的选择 3、压力控制回路的选择 五、选择元件

1、选择液压泵 2、选择液压阀 3、选择辅助元件 六、系统性能验算

液压机床的设计

一、机床的设计要求

有一机床的进给系统由液压装置驱动，其工作循环为快进—工进—快退。已知驱动负载为F负载、工作台重量为F重量，工进速度应能在20-100mm/min范围内无极变速，快进行程为300mm，工进行程为120mm，启动换向时间T=0.05s，采用水平放置的平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，液压缸的机械效率0.9，F（快退）V=4.5m/min。 二、分析系统工况

液压缸在工作过程各阶段的负载为： 启动加速阶段：F=(Fs?Fi)1负载

=20000N，F

重量

=32000N，快进

?cm?G?v?1???fG??sg?t????cm9.80.05

1=12553N 0.9=（0.2×32000+32000?0.075）

快进快退阶段：F=工进阶段：F=

Ff?cm??fkG?cm=0.1?32000=3556N

0.9Fw?FfFw?fkG?cm?cm?25778N

将液压缸在各阶段的速度和负载值列于表中： 工作阶段 速度 v/(m/s) 启动加速 快进 0.075 负载F/N 12553 3556 工作阶段 工进 快退 速度 v/(m/s) 负载 F/N 0.0003-0.0017 25778 0.075 3556 三、确定执行元件的工作压力 1、初选液压缸的工作压力

查表9.3，参考同类型组合机床，取液压缸工作压力P为4MPa 2、确定液压缸的主要结构参数

由表看出，最大负载为工进阶段的负载F=25778N 则有D=

4F??p4?257783.14?4?106=9.06×10-2m

查设计手册，按液压缸内径系列将以上计算值圆整为标准直径，取D=100mm

为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d=0.707D，所以d=0.707×100=70mm

同样圆整成标准系列活塞杆直径，取d=70mm。由D=100mm，d=70mm算出液压缸无杆腔有效作用面积为A1=78.5cm2，有杆腔有效作用面积为A2 =40.1cm2 。

工进若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量qmin =0.05L/min，因最小工进速度Vmin =20mm/min,则： qmin/Vmin=25cm2＜A2＜A1 因此能满足低速稳定性要求。 3、计算液压缸的工作压力、流量和功率

（1）、计算工作压力 根据表9.5，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 差动快进阶段：P1=

A2F?pb A1?A2A1?A22577840.1??0.5?106?10?4=pa?pa=1.45Mpa ?6(78.5?40.1)?10?4(78.5?40.1)?10工作进给阶段：P1=FA1?Fpb A22577840.1?1046pa??0.8?10Pa=0.86Mpa =?4?478.5?1078.5?10快速退回阶段：P1=

AF?1pb A2A22577878.5?10?46Pa??0.5?10Pa?2.84Mpa =?4?440.1?1040.1?10（2）、计算液压缸的输入流量 因快进快退速度V1=0.075m/s，最大工进速度V2=0.0017m/s 则液压缸各阶段的输入流量为： 快进阶段：

q1=(A1+A2)v1=(78.5+40.1)×10-4×0.0075m3/s=17.4L/min 工进阶段：q1=A1v2=78.5×10-4×0.002m3/s=0.8L/min 快退阶段：q1=A2v1=40.1×10-4×0.075m3/s=18L/min （3）、计算液压缸的输入功率

快进阶段：P=p1q1=1.45×106×11.4×10-3=0.421kW 工进阶段：P=p1q1=0.86×106×0.8×10-3=0.01kW 快退阶段：P=p1q1=2.84×106×18×10-3=0.85kW 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p1/Mpa 输入流量 q1/(L/min) 输入功率 P/kW 快速进给 工作进给 快速退回 1.45 0.86 2.84 17.4 0.8 18 0.42 0.01 0.85 四、拟定系统原理图

根据液压机的设计任务和工况分析，该机床对调整范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。

1、速度控制回路的选择

本机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度负载特性，故采用调速阀调速。有三种方案可供选择，即进口节流调速，出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的调速。本系统为小功率系统，效率和发热问题并不突出；钻镗属于连续切削加工，切削力变化不大，而且是正负载，在其它条件相同的情况下，进口节流调速比出口节流调速能获得更低的稳定速度，故本机床液压系统采用调速阀式进口节流调速回路，为防止孔钻通过时发生前冲，在回油路上应加背压阀。

由表得知，液压系统的供油主要为低大流量和高压小流量两个阶段，若采用单个定量泵，显然系统的功率损失大，效率低为了提高系统效率和节约能源，采用双泵供油回路。

由于选定了节流调速方案，所有油路采用开式循环回路。

2、换向和速度换接回路的选择

本系统对换向平稳性的要求不很高，所以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路。为了便于差动连接，选用三位五通电磁换向阀。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，选用Y型中位机能。由计算可知，当滑台从快进转为工进时，进入液压缸的流量由17.4L/min降为0.8L/min可选二位二通行程换向阀来进行速度换接，以减少液压冲压。由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力为继电器的行程终点转接换控制。 3、压力控制回路的选择

由于采用双泵供油回路，故用液控顺序阀实现低压大流量泵载荷，用溢流阀调整高压小流量泵的供油压力。为了便于观察和调整哑了，在液压泵的出口处，背压阀和液压缸无杆腔进口处设测压点。

将上述所选定的液压基本回路组合成液压系统，并根据需要作必要的修改调整，最后画出液压系统原理图。 五、选择元件 1、选择液压泵

由表可知，工进阶段液压缸工作压力最大，如果取进油路泵的压力损失0.5Mpa，则液压泵最高工作压力为： pp?p1???p1=()1.36Mpa，

因此，液压泵的额定压力可以取为1.7Mpa。

将表中的流量值代入，可分别求出快速以及工进阶段的供油流量。快进、快退时泵的流量为：qp?k1q1=0.88L/min。

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：qp?k1q1=3.88L/min。

查产品样本，选用小泵排量为V1=6mL/r,大泵排量为V2=16Ml/r的YB1型双联叶片泵，其额定转速n=960r/min，容积效率为0.95，则小泵的流量为qp1=V1n?pv=5.47L/min。 所需大流量泵的流量为：qp2=14.33L/min 而大泵的额定流量为：pq2=V2n?pv=14.59L/min

由于qp1+qp2=20.06L/min＞19.8L/min，可以满足要求。故本系统选用一台YB1-16/6型双联叶片泵。

由表可见，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机的功率。若取快退时进油路的压力损失0.2mpa，液压泵的泵效率为0.7。则电动机的功率为：

Pp=

pp?qp?p?p???p?q1452N ??11p?p查电动机产品样本，选用Y90L-4型异步电动机，p=1.5kw，n=1400r/min。 2、选择液压阀

根基所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀油液的最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格，列

于下表中： 序号 元件名称 1 2 3 4 5 6 7 双联叶片泵 溢流阀 单向阀 单向阀 三位五通换向阀 压力继电器 单向行程调速阀 通过流量 20.6 5.47 14.59 5.47 40.12 型号规格 YB1-16/6 序号 元件名称 通过流量 10.03 0.48 15.07 型号规格 8 9 10 11 12 13 单向阀 背压阀 外控顺序阀 压力表 压力表开关 滤油器 40.12 20.06 1.06 20.6 3、选择辅助元件

油管内径一般可参照所选元件、油口尺寸确定，也可按管路允许流速进行计算，本系统油管选?18×1.6无缝钢管。

油箱容量：V=mqp=100-140L

其他辅助元件型号规格按广州机床研究所系列产品选取。

六、系统性能验算

由于本液压系统比较简单，压力损失验算可以忽略。又由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工作阶段，大流量泵卸荷，功率使用合理，同时油箱容量已选取大值，系统发热温升不大，故不必进行系统温升的验算。

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