组合机床动力滑台液压系统设计.docx

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1、HUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY液压与气压传动课程设计说明书学院、系：机械工程学院专业：机械工程学生姓名：班级：指导教师姓名：职称：副教授最终评定成绩：2021年01月空日至2021年01月09_S目录1、设计要求及工况分析41.1 设计要求41.2 负载与运动分析41.2.1 工作负载41.2.2惯性负载41.2.3导轨摩擦负载52、主要参数的选定71.1 初选液压缸工作压力72. 2计算液压缸主要尺寸73、液压系统图的拟定103.1选择基本回路103.1.1 选择路103.1.2 选择快速运动和换向回路103.1.3 1.3选择速度换接回路103.1.4 选择调压回路

2、和卸荷回路103. 2组成液压系统113. 3系统图的原理123.1.1. 快进123. 3.2,减速133. 3.3.工进133. 3.5.原位停止134、液压元件的计算与选择154.1确定液压泵的规格和电动机功率154. 2确定其他元件及辅件154. 2.1确定控制元件和辅助元件154. 2.2确定油管164. 2.3油箱165、液压系统的性能验算174.1 回路压力损失验算175. 2发热温升验算176、个人总结18参考文献19湖南工业大学课程设计任务书20212021学年第1学期机械工程学院（系、部）机械工程专业1304班级课程名称：液压与气压传动设计题目：组合机床动力滑台液压系统设计

3、完成期限：自2021年12月21日至2021年12月28日共1周内容及任务一、设计的主要技术参数：试为某厂汽缸加工自动线上设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。机床有主轴16根,钻14个13.9mm的孔，2个8.5mm的孔。1）机床要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止。动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间为0.2s。2）机床的工作参数如下：假设运动部件重G=IooooN,切削力Fw=30000N;快进快退速度VI=V3=0.1m/s；动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数US=O.2,Ud=Qk往复运动的加速、减速时间为0

4、.2s；快进行程Ll=100mm；工进行程L2=50mm,执行元件使用液压缸，试设计计算其液压系统。3）机床自动化要求：要求系统采用电液结合，实现自动循环，速度换接无冲击，且速度要稳定，能承受一定量的反向负荷。二、设计任务：完成如下工作：按机床要求设计液压系统，绘出液压系统图。确定滑台液压缸的结构参数。计算系统各参数，列出电磁铁动作顺序表。选择液压元件型号，列出元件明细表。进度安排起止日期工作内容2021.12.16讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目；2021.12.16-2021.12.24学生进行设计；2021.12.28教师验收，学生修改打印设计报告。答辩指导教师：202

5、1年12月28日1、设计要求及工况分析1.1设计要求削力=30000N;快进、快退的速度K=v3=0.1ms,快进行程长度L=I(X)mm要求设计的机床动力滑台液压系统实现的工作循环是“快进一工进一快退一停止”。主要性能参数与性能要求如下：机床上有主轴16个，加工中13.9mm的孔14个，8.5mm的孔2个。刀具材料为高速钢,工件材料为铸铁,硬度为240HB,运动部件总质量G=I(X)O0N,切，工进行程长度b=5Omm,往复运动的加速，减速时间为0.2s,动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数m=0.2,动摩擦系数4二01，液压系统中的执行元件使用液压缸。12负载与运动分析1.2.1工作负载工作负

6、载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说,沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载。切削负载(确定切削负载应具备机械切削加工方面的知识)用高速钢钻头(单个)钻铸铁孔时的轴向切削力Ft(单位为N)为F1=25,5DsqXHB)q6式中：D钻头直径，单位为mm；s每转进给量，单位为mm/门HBS铸件硬度。根据组合机床加工特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s,按“组合机床设计手册”取：对13.9mm的孔:n1=360r/min,=0.147mm/r；对68.5mm的孑L：n2=550r/min,52=0.096mm/r；所以，系统总的切削负载Ft为：E=14X2

7、5.5X13.9X0.1470824Oo6+225.5X8.50.0960824006=30468(N)工作负载即为切削阻力E=6=3000ON1.2.2惯性负载往复运动的加速，减速时间为0.2s,所以取加为0.2Sl7JxUJIO(XX)(0.1、500N1.2.3导轨摩擦负载因为采用的动力滑台是平导轨，因此机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：K=G=100oON静摩擦阻力：K=M,N=0.2x10000=20OON动摩擦阻力：理=HdN=SlxlOOOO=1000V如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率w=0.9,根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工

8、况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表1-1所列。表IT液压缸在人工作阶段的负载值工况负载组成负载值F(N)推力F%(N)启动r20212222加速F=FfE15001667快进F=.1000Illl工进F=2,3050033889快退F=Ffd1000Illl根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图IT(a)所示的负载循环图F-t。速度图安已知数值匕=匕=1加/$,快进行程长度为4=wmx,工进行程长度为，2=50加，快退行程AY+=1*)制和工进速度V2等绘制，如图1-1(b)所示,其中V2由主轴转速及每转进给量求出，即“=%邑=88xlO。AN(a)S)图

9、1-1组合机床液压缸的负载图和速度图2、主要参数的选定2.1初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表设备类型磨床车、铳、像床组合机床龙门刨床、拉床汽车、矿山机械、农业机械大中型挖掘机械、起重运输机械、液压机工作压力/MPa0.82243510I(TI620302-1和表2-2,初选液压缸的工作压力p1=4MPa0表27按负载选择系统工作压力负载力/KN50工作压力/MPa0.811.522.53344557表2-2各种设备常用系统工作压力2.2计算液压缸主要尺寸由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确

10、定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积Al是有杆腔工作面积A2两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=O.707D的关系。工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压（通过设置背压阀的方式），选取此背压值为p2=0.8MPa0快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降4P,且有杆腔的压力必须大于无杆腔，

11、估算时取APg0.5MPa0快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值p2-0.5MPa0O由工进时的推力计算液压缸的面积FIrIm=APi-Ap2=APl-（A/2）P2所以a=（Aj/p一与）=33889/Z-竽）=0.0094/=94cn2D=4A1=10.94Cmd=0.707D=7.79CTn当按GB2348-1993将这些直径圆整成接近标准值时得D=IlOmni,d=80mmo由此求得液压缸两腔的实际有效面积分别为：A1=D2/4=94.985cm2A2=-（d2-d2）/4=44.745cm2经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。根据上述D和d的值，可以估算液压缸在不同工作阶段

12、的压力、流量和功率,如表2-3所示。并据此绘出如图1-2所示的液压缸工况图，其中粗实线、细实线和双点画线分别表示P、q、po表2-3液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/N回油腔压力P2IMPa进油腔压力Pi/MPa输入流量cLvan,输入功率PIkW计算式快进（差动）启动2222P?二0Pi=(+p)z(A-)(7=(A1-A2)v1P=Plq加速16670.883恒速Hll0.6630.50510.335工进338890.83.9450.00830.033Pl=(F+P2A2)/Ai4二Ay2P=PN快退启动2222Pl=0.497p1=(F+p21)A2q=A2匕P=Plq

13、加速16670.51.434恒速Hll1.3050.44750.586PMP,qL,mi11;1P/KV0.5053.9450.3350.8830.773qa0.6630.0331.310.491.43l/mn0.4470.586图27组合机床液压缸的工况图3、液压系统图的拟定3.1 选择基本回路3.1.1 选择路由图得知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小,可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时滑台突然前冲的现象，回油路上要设置背压阀。由于液压系统选用了节流调速方式，系统图1-2曲线中液压油的循环必须是开式的。从工况图可知，在这个系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的液压油。最大流量和最小流量之比约为60,而快进、快退所需的时间G和工进所需的时间t2分别为=(1v1)+(3v3) = (1。(15O1O= 2.5S一50103UZCt,=A7/%=T=56.8S222088x10-3即，2儿之23。因此从提高系统效率、节省能量角度来看，如果选用单个定量泵作为油源是不合适的。宜选用图1-3(a)所示的双联式定量叶片泵。3.1.2选择快速运动和换向回路系统在采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式，都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现