1、 液压传动课程设计题目名称 卧式双面多轴钻孔组合机床专业班级 机械设计制造及其制动化学生姓名 刘备学 号 5150指导教师机械与电子工程系- 1 -二一四年 六 月 八日目 录一、任务书4二、设计内容51、工况分析及液压系统图的拟定61.1工况分析71.1.1 工作负载的计算71.1.2 运动分析81.2液压系统图91.3液压系统工作原理分析10 2、液压缸的分析计算 102.1液压缸工作压力的选定112.1.1液压缸内径及活塞杆直径的计算112.1.2液压缸工作缸内径的计算112.1.3确定活塞杆直径112.1.4活塞杆稳定性校核112.2计算液压缸工作阶段的最大流量122.2.1各阶段功率
2、计算122.2.2各阶段压力计算12 2.3液压缸主要尺寸的设计计算122.3.1液压缸主要尺寸的确定122.3.2液压缸壁厚和外径的计算132.4液压缸工作行程的确定132.4.1缸盖厚度的确定142.4.2最小导向长度的确定142.4.3缸体长度的确定152.4.4液压缸的结构设计152.5缸筒与缸盖的连接形式152.5.1活塞15- 2 -2.5.2缸筒162.5.3排气装置162.5.4缓冲装置172.6定位缸的计算172.7夹紧缸的计算183、确定液压泵规格和电动机功率及型号183.1确定液压泵的规格183.2确定液压泵及电动机型号193.2.1确定液压泵型号193.2.2选用电动机
3、型号193.3选用阀类元件及辅助元件204、液压系统的性能计算204.1压力损失及调定压力的确定214.2系统的发热与温升214.3系统的效率22三、总 结23四、参考资料24五、指导教师评阅表25- 3 -蚌埠学院机械与电子工程系液压传动课程设计任务书班级 姓名 学号 指导教师 1.1 设计题目:某卧式双面多轴钻孔组合机床，采用液压传动完成的半自动工作循环为：加紧工作作、右动力部件快进左、右动力部件工进左动力部件快退、右动力部件继续工进左动力部件停止、右动力部件快退左、右动力部件均停止、松开工进。已知参数如下表所示，试设计此组合机床的液压系统。卧式双面多轴钻孔组合机床的已知参数作用力 行程/
4、mm 速度/(mm/min)动力部件名称移动部件总重/N 夹紧 力 钻削 力 快进 工进 快退 快进、快退 工进往复运动的加速、减速时间/s导轨及摩擦因数左动力部件 92000 4000 13000 190 25 190 3500有动力部件 92000 4000 13000 190 30 190 350060 0.12平导轨、静动摩擦因数0.2和0.11.2设计要求：液压系统图拟定时需要提供 2种以上的设计方案的选择比较。从中选择你认为更好的一种进行系统元件选择计算。1.3工作量要求1液压系统图 1 张（A1）2液压缸装配图 1 张(A1)3设计计算说明书 1 份- 4 -1.4设计时间：20
5、14 年 6 月 6 日-2014 年 6 月 12 日一 工况分析及液压原理图的拟定1.1工况分析1.1.1 工作负载的计算液压缸所受外负载 F 包括三种类型，即： afWF后 为 动 摩 擦 阻 力 。动 时 为 静 摩 擦 力 ， 启 动导 轨 摩 擦 阻 力 负 载 ， 启 的 惯 性 负 载为 运 动 部 件 速 度 变 化 时为 工 作 负 载 ，faWWF130afsfFfF惯 性 负 载动 ：静 ：则 ， 动 摩 擦 系 数 为系 数 为导 轨 摩 擦 系 数 ， 静 摩 擦垂 直 导 轨 的 工 作 负 载运 动 部 件 重 力对 于 平 导 轨 可 由 式 得静 摩 擦 阻
6、 力 负 载 9201.0841.0.-FG)(GRn Rn 273860.58.922.0s,.1.- min/mg/-aa22tVgGF tttsNskgtVgGa则 取般速 度 变 化 所 需 时 间 ， 一）速 度 变 化 量 （ ）重 力 加 速 度 （ ）运 动 部 件 的 重 力 （ ）运 动 部 件 的 加 速 度 （ ）运 动 部 件 的 质 量 （- 5 -根据以上计算结果列出各工作阶段所受的外负载见表 1.1工况 计算公式 外负载 F/N 缸推力 F/N启动 fsF18400 20445加速 tVgGfd11938 13264快进 fdF9200 10222工进 fW22
7、200 24666反向启动 fs 18400 20445加速 + fdFtVgG11938 13264快退 fd9200 102221.1.2 运动分析按设备要求，把执行原件在完成一个循环时的运动规律用图表示出来，即速度图- 6 -（a）速度图- 7 - 8 -(b)负载图1.2 液压系统原理图1.3 液压系统工作原理分析（1）定位、夹紧按下启动按钮，压力油经过滤器和双联叶片泵流出，此时只有电磁换向阀 6 1YA 得电，当换向阀左位接入回路而且顺序阀 7 的调定压力大于液压缸 10 的最大前进压力时，压力油先进入液压缸 10 的左腔，实现动作；当液压缸行驶至终点后，压力上升，压力油打开顺序阀
8、7，实现动作。（2）左右动力部件快进- 9 -当工件被定位、夹紧后，定位、夹紧回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器 8 发出信号，使电磁换向阀 3YA、5YA 得电，由于液压缸差动连接，实现快进。（3）左右动力部件工进当左右动力滑台快进至工件时，压下行程开关 SQ1，促使电磁换向阀 13 得电，差动连接消除，实现同时工进。（4）左动力部件快退，右动力部件继续工进由于左动力部件工进 50mm 先压下行程开关 SQ2，促使电磁换向阀 4YA 得电，实现快退，而右动力部件工进行程为 80mm，所以继续工进。（5）左动力部件停止，右动力部件快退当右动力部件继续工进，压下行程开关 SQ3 促使电磁
9、换向阀 4YA 失电，6YA 得电，实现左动力部件停止，右动力部件快退。（6）右动力部件停止当右动力部件快退压下行程开关 SQ4 促使电磁换向阀 11 的 6YA 失电回到中位，同时电磁换向阀 6的 2YA 得电，右动力部件停止运动。（7）工件松开，拔销，停机卸载由于电磁换向阀 6 的 2YA 得电，换向阀右位接入回路且左顺序阀的调定压力大于液压缸 9 的最大返回压力，两液压缸则按和的顺序返回，实现松开，拔销。当回路中液压油达到某一固定压力值，压力继电器 17 发出信号，使电磁换向阀 2YA 失电，实现停机卸载。第二章 液压缸的分析计算2.1液压缸工作压力的选定按工作负载选定工作压力见表 2.
10、1液压缸工作负载（N）50000液压缸工作压力（MPa）0.81 1.52 2.53 34 45 57表 2.2 按设备类型确定工作压力机床设备类型 磨床 组合机床 龙门刨创 拉床农用机械或中型工程机械液压机，重型机械，起重运输机械系统压力（MPa） 0.82 24 35 37.68L/min DBD-13 14,19 背压阀 14.4 EJX63-101 16 三位四通电磁换向阀 0.4825 E34DH-101 17 单向顺序阀 19.2 AF3-Ea10B 18,17 压力继电器 EYX63-6 111,23 三位四通电磁换向阀 18.84 E34DH-25 212,22 调速阀 114
11、.4 DBD-6 1（1） 油管 油管内径一般参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算，在本例中，出油口采用内径为 18mm，外径为 20mm 的紫铜管。（2） 油箱 油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 V=(57)qp 即 V=280L.第四章 液压系统的性能验算4.1 压力损失及调定压力的确定根据计算工进时的管道内的油液流动速度约为 0.2m/s，通过的流量为 1.002L/min。数值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降，此时功率损失最大。此时油液在进油管中的速度为 ssAV /m62./0184/10/q623p (1) 沿程压力损失 首先要判断管中的流态，设系统采用 N
12、32 液压油。室温为 时，C0smV/.24所以有： ，管中为层流，则阻力损失系数307160/1.82.6vd/rRe-4-3，若取进、回油管长度均为 2m ，油液的密度为 ，047157、 3/kg890m则其进油路上的沿程压力损失为 aaMPpvdl 054.62.890126.2p31 （2）局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10%，而后者则与通过的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为 ,则当通过的额定流量为 q 时的阀nqp和- 20 -压力损失 为np2q)(nvp因为 GE
13、 系列 10mm 通经的阀的额定流量为 63L/min,叠加阀 10mm 通经系列的额定流量为40L/min，而在本例中通过整个阀的压力损失很小，且可忽略不计，快进时回油路上的流量为 min/3024.5687122 LAq快进时回油路油管中的流速为 sV/10/3623由此可计算 MpavdlVd a41.096.120182.0p.Re/75 .5.1/896123-43 为回 油 路 上 沿 程 压 力 损 失(2) 总的压力损失 093.)4(2450837.054.21 PAp(3) 压力阀的调定值双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足工进的要求，保证双联泵同时向系统供油，因而卸荷阀的调
14、定值应略大于快进时泵的供油压力 MpaPAFp 623.)093.5(1 卸荷阀的调定压力应取 3.7Mpa 为宜，溢流阀的调定压力应大于卸荷阀调定压力为0.30.5Mpa取溢流阀的调定压力为 5Mpa,背压阀的调定压力以夹紧缸的夹紧力为根据，即取 pa1.20483-M背背背压阀的调定压力以定位缸的负载为根据即 pa3.05.048-背背取- 21 -4.2 系统的发热与温升（1）根据以上的计算可知，在工进时电动机的输入功率为 Wqpp 625.738.06/102.53./ 36 快退时电动机的输入功率为 pp /79/1快进时电动机输入功率为 qpp5.13/2夹紧时电动机输入功率为 W
15、p87.9（2）计算各阶段有效功率： 1快进： 47.160/40267. 3工进： p25153快退： W.9/89.36夹紧： 4600412（3）校核热平衡，确定温升现以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升，设油箱的三个边长在 1:1:11:2:3 范围内，则散热面积为： 2323278.5.6. mVA假设通风良好，取 ，油液的温升为)/(1053cmkh hAHt在单位时间内液压系统的发热量 , p 为液压系统输入功率（kw ）, 为液压1H系统总效率。 KW4579.0).(54.0液压的温升为： chAt .182.13室温为 20 ，热平衡温度为 30.97 ，没有超出允许范围
16、。c c65- 22 -4.3 系统的效率（1）工进阶段的回路效率 21ppcq为小流量泵在工进时的工作压力等于液压缸工作腔压力 加上进油路上的压力损失1及压力继电器比缸工作腔最高压力所答的压力值1p 2MPaPp 084.5.104.93. 6661 大流量泵的工作压力就是此泵通过温流阀所产生的损失 p7.3)8.(22（取溢流阀型号为 Y-10B,额定压力 6.3MPa,额定压降 0.3MPa） 14.0.596015.3407.614.508.4)/(9336121 ppq（2）行元件的效率 （本例中液压缸的效率）机械效率为 ，取 0.95c cmc额定效率 ，活塞密封为弹性体材质。v1
17、cv压缸总效率 95.0cvmc可计算出该液压系统的效率： 109.5.4.08cp可见工进时液压系统效率极低，这主要是由于溢流损失和节流损失造成的。- 23 -总 结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和 INTERNET 成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多
18、未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。- 24 -参 考 文 献【1】 成大先.机械设计手册.单行本.液压传动.化学工业出版社，北京：2004.1【2】 液压传动课程设计指导书【3】 左健民 液压与气压传动 第四版 机械工业出版社，北京：2007.5【4】张利平 液压传动设计指南 化学工业出版社, 北京:2009【5】 高等工程专科学校机制工艺及液压教学研究会液压组 液压传动设计指导书 华中工学院出版社,1987.12【6】 上海煤矿机械研究所 液压传动设计手册 上海人民出版社,1976.8【7】杨培元，朱福元，液压系统设计简明手册 北京：机械工业出版社，1994【8】雷天觉 液压工程手册 北京：机械工业出版社，2007【9】李万莉。工程机械液压系统设计 上海：同济大学出版社 2011【10】成大先 机械设计手册：第四卷，第五卷 北京：化学工业出版社，2002- 25 -蚌埠学院本科课程设计评阅表机械系 2014 级 机械设计制造及自动化专 业（ 班 级 ） ： 班学生姓名 学 号课题名称 卧式双面多轴钻床指导教师评语：指导教师（签名）： 年 6 月 日 评定成绩
