1、 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1、明确液压系统设计要求1.1 任务，目标42、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53、速度图，负载图.64、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
2、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 w=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.
3、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 58.206.19tvmFA2.3 阻力负载取摩擦系数 NgFn1902.0=fs1.d静摩擦阻力为 fFsns38动摩擦阻力为 dnd12.4 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 w=0.9）工况 计算公式 外负载（F 1) 工作负载F=F1/w启动 F1=Ffs 380 422加速 F1=Ffd+Fa210.58 234快进 F1=Ffd 190 211工进 F1=Ffd+Fg 17190 19
4、100反向启动 F1=Ffs 380 422反向加速 F1=Ffd+Fa210.58 234快退 F1=Ffd 190 211三 负载图 与 速度图已知快进、快退的速度 为 65mm/s,工进速度 为 1.64mm/s，工进长度1v3 2v60mm 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 查表 2、表 3、表 4 得液压系NF190max统取工作压力 ，d=0.7D， （D 为缸筒直径 d 为活塞杆直径，A 1为无杆MpP21腔的工作面积，A 2为有杆腔的
5、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 KNF10350工作压力 MPa.85 0.4. .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 mPFD10214.396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 MPa0.8 23 5 5 1010 1620 32查表 a 得按液压缸内径系列表将以
6、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=80mm 29541.3221 cmDA2222 45)8(.)( cd工程若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量,因最小工进速度 则；in05.minLqv sv6.1min12in34.06.1Ac4.2 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，P =0.8MPa;快速运动时，P =0.5MPa。液压缸b b在工作循环各阶段的工作压力 P 即可按式（9-10） ， （
7、9-11） ，1(9-12差动快进阶段MPapapaPAFPb 49.010)459(.10)459(26211 工作进给阶段快速退回PappapAFPb 05.318.095410956121 阶段 MPapapapAFPb 1.2105.1045910452 644121 4.3.2.计算液压缸的输入量因快进，快退速度 V =0.065m/s,最大工进速度 V =0.00164m/s,1 2则液压缸各阶段的输入流量为：快进阶段 min5.19025.306.1)459()( 344121 LssmvAqv 工进阶段 min93.0158.0164.95 353421 LssmVAqv 快退
8、阶段 in5.170925.065.145434121 LsVAqv 4.3.3 计算液压缸的输入功率快进阶段 KWqvpP 159.025.19025.31049. 461 工进阶段 Wqvp 048.52.471058.105.3561 快退阶段 KqvpP 614.025.6140925.10.2461 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 MPa/1输入流量 )min./(11Lqv输入功率P/KW快速前进 0.49 19.5 0.195工作进给 3.05 0.93 0.048快速退回 2.1 17.55 0.614五 原理图在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时
9、间 t1，工进所需的时间 t2分别为 s3.)7510(31vltslt94.26.2，3.1t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
10、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
11、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0.5MPa ，则液压泵最高工作压力可按（9-13）算出，1p即 （3.05+0.5）MPa=3.55MPa11PP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min45.21in5.19q1q LLKVP 工进时泵的流量为0.i3.01qVP考虑到节流调速系统中
12、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/2.4in/)2.(1 LLVP 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/36.5in93.061nq31n LLV因此，大流量泵的流量为 i/.1min/.54.2(VP）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/min3.149.061Vq3nn2 Vn2q接近于 VP基本可以满足要求。故本系统选用一台型双联叶片泵。
13、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 WPPVPV 937.06510).43(1)2.(q)(qn11 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19 Y
14、B1-16/68 单向阀 9.50 AF3-Ea10B2 溢流阀 5.18 YF3-10B9 背压泵 0.48 YF3-10B3 单向阀 13.85 AF3-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7、阀类元件及辅助元件8、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
15、 （5.1+16.1）17.5PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9 三位五通电磁阀60 80 16 P1+ P+P e=2.5+0.5( )2+0.5+0.5Mpa=3.5Mpal 805.5.1.3 快退快退时，油液在进路上通过单向阀 11 的流量为 16.1L/min，通过换向阀 9的流量为 19.5L/min；油液在回油路上通过单向阀 7b、换向阀 9 和单向阀 14 的流量都是 37L/min。因此进油路上的总压降为MPaPV 037.805.1763.2.0221 此值较小所以液压泵驱动电机的功率足够的。回油路上总压降为 aV 24.0632.8075.6372.022
16、2 此值与表 6 中的估值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的工作压降PP为MPaV137.20.11 因此大流量液压泵卸荷的顺序阀 5 的调压应大于 2.Mpa。5.2 验算油液温升工进在整个工作循环过程中所占时间比例达 95%，所以系统发热和油温升可按工况工进来计算。工进时液压缸的有效功率为 kwfvPe 021.6105.932 这时大流量液压泵经顺序阀 3 卸荷，小流量液压泵在高压下供油。大液压泵通过顺序阀 3 的流量为 q2=16.1L/min，由表 6-3 查的该阀在额定流量qn=63L/min 时的压力损失 P n=0.5Mpa，故此阀在工进的压力损失 MPaqPnn 03.6
17、31.5.022小液压泵工进时的工作压力 PP1=3.05Mpa。流量 q1=5.36L/min，所以两个液压泵的总输出功率为kwpqP 36.01075. 16.3603.15.321 算得液压系统的发热功率为 kwpe 384.021.36.0再算得邮箱的算热面积为1.92m223332)(56mVA查的邮箱的散热系数 K=9W/(m2)，求出油液温升为 CKpt .109.841033此温升值没有超出范围，故该系统不必设置冷却器。总结该卧式钻孔专用机床的液压系统是实现机床的“快进工进死挡铁停留快退原位停止” 所以在设计该液压系统时应确保液压系统传动的准确性，合理选取各执行原件和控制原件，
18、以保证机床对工件的精确加工。同时对液压传动系统有更深刻认识和了解，统原理图的绘制过程中，又一次加深了对AutoCAD 软件的理解和应用。这不仅仅是一次课程设计，更是课程上的查缺补漏，实际中的信息采取，专业制图软件学习的一次非凡体验。参考文献1 项昌乐，荆崇波，刘辉 . 液压与液力传动 ：高等教育出版社 .2 王守城，段俊勇. 液压元件及选用 ：化学工业出版社 .3 佟献英，韩宝玲. 工程制图 ：北京理工出版社 .致谢能完成这次的课程设计，真的非常需要感谢 老师对我们一次又一次不厌其烦的指导。设计过程中，我们遇到了很多问题，对公式的不熟悉导致计算出错，不清楚各个液压原件之间的区别和标准，系统原理图和液压缸的绘制等等等等，都离不开老师和同学们的帮助。这不仅仅是一次简单的课程设计，更是一次丰富的体验，正如前面所说：这不仅仅是一次课程设计，更是课程上的查缺补漏，实际中的信息采取，专业制图软件学习的一次非凡体验。再次感谢老师和同学们的帮助，也感谢我所参考的各种资料的编辑者，前人栽树后人乘凉，没有你们的分享，也没有我们此刻完成课程设计之后的满足感。再次谢谢你们！
