四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计课程设计报告书

液压与气压传动课程设计题目：四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计专业：机械设计制造及自动化班级：学号：指导教师：下载可编辑目录一、分析负载 .- 3 -1.1外负载 .- 3 -1.2惯性负载 .- 3 -1.3阻力负载 .- 3 -二、确定执行元件主要参数.- 4 -2.1确定执行元件主要参数 .- 4 -三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图.- 5 -3.1设计液压系统方案 .- 5 -设计容 .- 6 -设计说明及计算过程 .- 6 -备注.- 6 -3.2选择基本回路 .- 6 -3.3将液压回路综合成液压系统.- 8 -四、选择液压元件 .-10-4.1液压泵 .-10-4.2阀类元件及辅助元件 .-11-4.3油管 .-12-4.4油箱 .-12-五、验算液压系统性能 .-13-5.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值.-13-5.2验算油液温升 .-15-设计小结.-16-参考文献.-16-感想 .错误 ! 未定义书签。.专业 .整理 .下载可编辑液压与气压传动课程设计任务书一、主要任务与目标任务：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=200kg，液压缸的机械效率w=0.9，钻削力 Fe=16000N，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 1500mm，其中，工进长度为 50mm，快进、快退速度为 75mm/s,工进速度为 1.67mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s. 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，使学生对所学的液压与气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；提高学生的动手能力和工程实践能力。二、主要容（ 1）熟悉设计任务，明确设计及目标。（ 2）根据设计要求和已学过的设计流程，拟定系统工作原理图。（ 3）计算各元件的参数并验算。（ 4）元件选型。（ 5）编制文件，绘制速度、负载图谱。三、工作量要求完成规定的任务，总字数30004000 字。四、时间要求本课程设计于 2012-12-15 前完成.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备注一、分析负载1.1外负载由已知可得钻削力Fg=30468N1.2惯性负载机床工作部件总质量 m=980kg 导轨为矩形，启动、制动时间为 t=0.2s 快进、快退速度为 0.1m/s= mv0.1 NNF m= 980= 490t0.21.3 阻力负载F n = mg = 9800 N查表 8-2得 f s = 0.2f d= 0.1静摩擦阻力为 Ff s= Fn f s=1960 N动摩擦阻力为 Ff d= Fn f d= 980N液压缸在个工作阶段的负载如表 6-1 已知 w=0.9工况计算公式1工作负载外负载（ F )F=F1/ w启动F1=Ff s19602178加速F1=Ff d +Fm14701633快进1d9801089F =Ff工进F1=Ff d +Fg3144834942反向启动F1=Ff s19602178反向加速F1=Ff d +Fm14701633后退1d9801089F =Ff已知快进、快退的速度v1v3 为 100mm/s,工进速度 v2 为0.88mm/s，工进长度 50mm行程 150mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图 6-1,图 6-2）.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备备注设计容设计说明及计算过程注二、确定执行元件主要参数负载图 6-1速度图 6-22.1 确定执行元件主要参数由表6-1 可知机床最大负载 Fmax= 34942 N查表 8-78-8得液压系统取工作压力P1= 5Mpad=0.707D= A1/ A2 =2查表 8-3 得液压缸回油路背压 P2 =1MpaA2 =F=349426 m 2 = 3494.2m2P1P2 (5 2 * 1) 10A1A278.2610 4 m2D4A1478.2610 40.1md=0.707D=0.0707m圆整 D=0.1md=0.07mD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.专业 .整理 .下载可编辑三、设计由此求的液压缸两腔的实际有效面积为A1D2 /478.5 10 4 m2A240.0310 4 m2经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。液3.1设计液压系统方案压根据 D d 估算压力、流量、功率如表 6-2工况负载回油进油输入油输出计算系F/N腔压腔压量功率公式力力-3P/kwq10统P2/MpaP1/Mpa /m3s-1快启326700.852P1=(F方进动+A2（加251310.656P)/(AP + P1-A 2)案差速（动） 恒2178P=0.30.560.28850.16q=和速Mpa）2（A1-A2)v 1拟P=p1q工进19950.62.800.0130.03P =(F1定632+P2A2)/A 1q=A1v2液P=p1q压系统原理图启326700.825P1=(F动+PA )21快加25131.61/A 2退速21780.6q=A2v3恒1.520.30030.45P=pq1速7在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t 1，工进所需的时间 t 2 分别为.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟定液t1l1l 3(100 150 ) 3.33sv1v37575t2l 250s29.94sv21.67t2t129.949，3.33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。如图下图6-3图 6-33.2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压过程，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。系3.2.1确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采统用滑阀机能为 Y 型的三位五通电磁换向阀。 （如下图 6-4 ）3.2.2选择工作进给油路原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理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 6-5 ）图.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方图 6-4案和拟定液压系统原图 6-53.2.3确定快进转工进方案理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6-6 ）图.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备注三、设计液压系统方案和拟图 6-63.2.4选择调压和卸荷回路油源中有溢流阀（见图6-3 ），调定系统工作压力，因定此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。在图 6-3 所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有液卸荷阀，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压间，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。系3.3将液压回路综合成液压系统统原理图把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一下图 6-7 所示的液压系统原理图。.专业 .整理 .下载可编辑三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图图 6-7.专业 .整理 .下载可编辑设计容四、选择液压元件设计说明及计算过程备注4.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大压力为 2.54Mpa，如果进油路上的压力损失为 0.8Mpa，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力 0.5Mpa，则小油量液压泵的最大工作压力应为Pp1(2.540.80.5) Mpa3.84Mpa大流量液压泵在快进、快退运动时才才向液压缸输油，由表 6-2 可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为 0.5Mpa，则大流量液压泵的最高工作压力为Pp2(1.520.5) Mpa2.02Mpa由表 6-2 可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为 17.31L/min ，因系统较简单， 取泄漏系数 KL=1.1, 则两个液压泵的实际流量应为qp(1.1 17.31)L19.041 Lminmin由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3L/min ，而工进时输入液压缸的流量为 0.78L/min ，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为 3.78L/min 。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取 PV2R12-6/19 型双叶片液压泵其小液压泵和大液压泵的 排 量 分 别 为6ml/r和19ml/r,当 液 压 泵 的 转 速np=940r/min 时该液压泵的理论流量为23.5L/min ，若取液压泵的容积效率v0.9 ，则液压泵的实际输出流量为qp =(6+19) 9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为 2.02Mpa、流量为 21.2L/min 。按表 8-13 去液压泵的总效率p=0.75 ，则液压泵的电动机所需的功率为p pq p2.0221.2P60KW 0.95KWp0.75.专业 .整理 .下载可编辑设计容设计说明及计算过程备注四、选择液压元件根据此数据值查阅电机产品样本选取 Y100L-6 型电动机，其额定功率 Pn=0.95KW，额定转速 nn=940r/min 。4.2 阀类元件及辅助元件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 6-3, 表中序号与图 6-7的元件标号相同。编号元件名称估计通额 定额 定额 定型号过流量流量压力压降规格L/minL/miMpaMpan1、 2双联叶片（ 5.17.5PV2R12泵1+16-6/19.1 ）VP=(6+19)ml/r9三位五通6080160.535DYF3电磁阀Y-E10B12溢流阀506316-YF3-E10B7a行程阀5063160.5AXQF-E7b调速阀0.50.0716-10B 单 50向行 程7c单向阀6063160.2调速阀3液控顺序563160.3XF3-E1阀0B4液控顺序2563160.3XF3-E1阀0B5背压阀0.36316-YF3-E10B10、单向阀2563160.2AF3-Ea11、610BQ =80Lmax/min8压力继电-10-HED1KA器/1013滤油器3060-P+ ?P+ P =3.14+0.5 (0.52) +0.5+0.5Mpa1e80=4.14Mpa5.1.3 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 21.2L/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41.57L/min 。因此进油路上的总压降为22P16.10.521.20.2Mpa 0.048MpaV 26380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41.57222PV 241.570.241.57 0.20.5Mpa638063=0.31Mpa此值与表 6-2 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.专业 .整理 .下载可编辑五、验算液压系统性能PPP1.640.048 Mpa1.688MpaP1V 1因此大流量液压泵卸荷的顺序阀5的调压应大于 1.688Mpa。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Pe199560.0990.033KWFv 2KW103603 卸荷，小流量液压泵在这时大流量液压泵经顺序阀高压下供油。大液压泵通过顺序阀3的流量为q =16.1L/min ，由表 6-3查的该阀在额定流量 q =63L/min2n时的压力损失Pn=0.3Mpa，故此阀在工进的压力损失P= P=（q22（16.12Mpa=0.020Mpa) =0.3）nqn63小液 压 泵 工 进时 的工 作压 力 PP1=4.14Mpa。 流量 q1=5.1L/min ，所以两个液压泵的总输出功率为Mpa=0.4693KW由式（ 8-21 ）算得液压系统的发热功率为P=P-Pe=（0.4693-0.033 ）KW=0.4363KW按式（ 8-26 ）可算得的算热面积为A 6.53V26.53 (160 10 3 )2 m221.92m2由表 8-18 查的的散热系数 K=9W/(m ) ，则按式（ 8-24 ）求出油液温升为t=P 103= 0.4363103 =25.24 KA9 1.92由表 8-19 知，此温升值没有超出围，故该系统不必设置冷却器。.专业 .整理 .下载可编辑设计小结该四轴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，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学会了用 AutoCAD软件制图，也学会了熟练应用 AutoCAD制图软件。提高我自己的动手能力。参考文献液压与气压传动技术第二版机械工业 2005（2009.6 重印）液压控制系统第二版机械工业 2000新编液压工程手册北京理工大学 1998.专业 .整理 .