液压课程设计-卧式钻镗组合机床液压系统.doc

设计一台卧式钻、镗组合机床液压系统 1.液压系统用途及主要参数： 组合机床动力滑台工作循环 2）工作参数轴向切削力12000N，移动部件总重10000N，工作循环为：“快进——工进——死挡铁停留——决退——原位停止”。行程长度为0.4m，工进行程为0.1，快进和快退速度为0.1m/s,工过速度范围为0.0003~0.005，采用平导轨，启动时间为0.2s。要求动力部件可以手动调整，快进转工进平稳、可靠。 2.执行元件类型：液压油缸 设 计 内 容 1. 2. 选择系统所选用的液压元件及辅件； 3. 验算液压系统性能； 4. 编写计算说明书。 表 设计参数 参数 数值 12000 滑台自重 (N) 10000 快进、快退速度(m/min) 快进行程（mm) 200 工进速度(mm/min) 工进行程(mm) 0.2 液压缸机械效率 0.9 工况分析 确定执行元件 金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。 分析系统工况 在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。 1）工作负载FW 工作负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 =12000N （2）惯性负载 最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知为0.s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5m/min，因此惯性负载可表示为 3）阻力负载 阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。 静摩擦阻力 (2-2) 动摩擦阻力 根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表所示。 表液压缸在各工作阶段的负载（单位：N） 工况 负载组成 负载值F =F/ 起动 = N 2222.2N 加速 =+ N 1507.9N 快进 = N 1111.1 N 工进 =+ N 14444.4N 反向起动 = N 2222.2 N 加速 =+ N 1507.9N 快退 = N 1111.1N 注：此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响。 负载循环图和速度循环图的绘制 根据表中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图所示 图 组合机床动力滑台液压系统负载循环图 图表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为N，其他工况下负载力相对较小。 图 组合机床液压系统速度循环图 所设计的动力滑台在工进时负载最大，其值为N，其它工况时的负载都相对较低，按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力=MPa。 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，应确定采用单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是有杆腔工作面积两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d = 0.707D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=0.MPa。 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，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取压值=0.MPa。 工进时液压缸的推力计算公式为 (2-4) 式中F ——负载力 (m——液压缸机械效率 A1——液压缸无杆腔的有效作用面积 A2——液压缸有杆腔的有效作用面积 p1——液压缸无杆腔压力 p2——液压有无杆腔压力 因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为 液压缸缸筒直径为 由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = 0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707×=50.45mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆