组合机床液压传动系统的设计

作者:代写论文来源：星论文网发布时间：2009-07-01 10:59:00

#_Toc215563667">摘要：

#_Toc215563668">前言

#_Toc215563669">1、分析系统工况

#_Toc215563670">1.1 运动分析

#_Toc215563671">1.2负载分析

#_Toc215563672">1.3绘制负载图

#_Toc215563673">1.4绘制速度图

#_Toc215563674">2、确定液压缸的主要参数和尺寸

#_Toc215563675">2.1确定液压缸的工作压力

#_Toc215563676">2.2确定液压缸内径和活塞杆直径

#_Toc215563677">2.3确定缸筒壁厚

#_Toc215563678">2.4确定液压缸其它部位尺寸

#_Toc215563679">2.5计算液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率

#_Toc215563680">3、拟定液压系统图

#_Toc215563681">3.1选择液压缸回路及供油形式

#_Toc215563682">3.2确定换向方式

#_Toc215563683">3.3确定工作进给油路

#_Toc215563684">3.4确定快进转工进方案

#_Toc215563685">3.5选择终点转换方式

#_Toc215563686">3.6拟订液压传动系统图

#_Toc215563687">3.7分析并写出油路路线

#_Toc215563688">3.8写出电磁铁动作表

#_Toc215563689">4、液压元件选择

#_Toc215563690">4.1确定液压缸的参数

#_Toc215563691">4.2选择阀类零件

#_Toc215563692">4.3确定油管尺寸

#_Toc215563693">4.4确定油箱容量

#_Toc215563694">5、进行液压缸的结构设计

#_Toc215563695">5.1缸体与端盖的选择

#_Toc215563696">5.2活塞与活塞杆的连接

#_Toc215563697">5.3液压缸的密封装置

#_Toc215563698">5.4液压缸的缓冲装置

#_Toc215563699">5.5液压缸的排气装置

#_Toc215563700">6、液压系统验算

#_Toc215563701">6.1油管的压力损失计算

#_Toc215563702">6.2阀类元件的压力损失计算

#_Toc215563703">6.3计算泵的实际工作压力

#_Toc215563704">6.4确定压力阀的参考调整压力

#_Toc215563705">6.5电动机功率校核

#_Toc215563706">6.6液压系统的效率

#_Toc215563707">6.7液压系统油液温升验算

#_Toc215563708">附录A: 致谢

#_Toc215563709">附录B: 参考文献

摘要：

液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。

电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。

工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。

总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。

前言

本设计主要是为机床设计的液压传动系统。液压系统应用在机床中，可以实现机床的自动进给，刀具的自动转换等。而且可以使机床的运动更平衡，加工精度更高，效率更高，从而实现机床的自动化。为了达到以上效果，我们做了这个设计。

本设计的主要涉及的内容有机床负载的分析，运动特性的分析，液压系统图的设计，液压元件的选择，液压缸的设计等。

1、分析系统工况

1.1 运动分析

绘制动力滑台的工作循环图

1.2负载分析

1）切削阻力

工作负载：由切削原理课程可知，高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力F，与钻头直径D（以mm计）、每转进给量s（以mm/r计）和铸件硬度HB之间的经验算式为：

F_q＝

切削阻力为已知 F_q=28000`N

2）摩擦阻力机床工作部件总重量为G＝14700N；取静摩擦系数 =0.2,动摩擦系数u_d=0.1,则：

静摩擦阻力 =0.2×14700N=2940N

动摩擦阻力 =0.1×14700N=1470N

3）惯性阻力动力滑台起动加速，反向起动加速和快退减速制动的加速度的绝对值相等，既△u=0.1m/s，△t=0.05s，故惯性阻力为：

=G△u/g△t=14700×0.1÷9.8×0.05=3000N

4）由于动力滑台为卧式放置，所以不考虑重力负载。

5）关于液压缸内部密封装置摩擦阻力Fm的影响，计入液压缸的机械效率中。

1.3绘制负载图

绘制动力滑台负载——位移曲线图，（见图1.1）

图1.1

1.4绘制速度图

速度——位移曲线图见图1.2

图1.2

2、确定液压缸的主要参数和尺寸

2.1确定液压缸的工作压力

液压缸各阶段工作负载计算：

1）启动 F1=/ηcm=2940/0.9=3267N

2）加速 F2=（+）/ηcm=（1470+3000）/0.9=4470N

3）快进 F3=/ηcm=1740/0.9N=1633N

4）工进 F4=(+)/ηcm=(28000+1470)/0.9N=32744N

5）快退 F5= /ηcm=1470/0.9N=1633N

2.2确定液压缸内径和活塞杆直径

确定缸筒内径D，活塞杆直径d

按GB/T2348——1993，取D=100mm

d=0.71D=71mm

按GB/T2348——1993，取d=70mm

2.3确定缸筒壁厚

油管壁厚一般不需计算，根据选用的管材和管内径查液压传动手册的有关表格得管的壁厚δ。

选用14mm×12mm冷拔无缝钢管。

其它油管按元件连接口尺寸决定尺寸，测压管选用4mm×3mm紫铜管或铝管。管接头选用卡套式管接头，其规格按油管通径选取。

2.4确定液压缸其它部位尺寸

（1）、液压缸实际有效面积计算

无杆腔面积 A₁=πD²/4=3.14×100²/4 mm²=7850mm²

有杆腔面积 A₂=π（D²－d²）/4=3.14×（100²－70²）/4 mm²=4004 mm²

活塞杆面积 A₃=πD²/4=3.14×70²/4 mm²=3846 mm²

（2）、最低稳定速度验算。最低速度为工进时u=50mm/min，工进采用

无杆腔进油，单向行程调速阀调速，查得最小稳定流量q_min=0.1L/min

A₁≥q_min/u_min=0.1/50=0.002 m²=2000 mm²

满足最低速度要求。

2.5计算液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率

（1）、计算液压缸在工作循环中各阶段所需的压力、流量、功率列于表（1）

表（1）液压缸压力、流量、功率计算

工况	差动快进			工进			快退
工况	启动	加速	恒速	工进			启动	加速	恒速
计算公式	p= F/A₃	q= u₃A₃	P=pq	p=(F+ p₂A₂) / A₁	q= u₁ A₁	P=pq	p=(F+ p₂A₁) / A₂	q= u₂ A₂	P=pq
速度m/s	u₂=0.1			u₁=3×10^-4~5×10^-3			u₃=0.1
有效面积m²	A₁=7850×10^-6			A₂=4004×10^-6			A₃=3846×10^-6
负载N	3266	3000	1633	32744			3266	3000	1633
压力MPa	0.85	0.78	0.42	4.4			1.4	1.1	0.99
流量L/min			23	0.39					24.0
功率KW			0.16	1.755					0.40
				取背压力 p₂=0.4MP			取背压力 p₂=0.3MP

3、拟定液压系统图

3.1选择液压缸回路及供油形式

该机床负载变化小，功率中等，且要求低速运动平稳性好速度负载特性好，因此采用调速阀的进油节流调速回路，并在回油路上加背油阀。

本题已选用差动型液压缸实现“快、慢、快”的回路。由于快进转工进时有平稳性要求，故采用行程阀或电磁阀皆可来实现（比较表如下表2），工进转快退则利用压力继电器来实现。

表2 快进工进的控制方法比较

项目	采用行程阀	采用电磁阀
转换性能	1．液压冲击小 2．转换精度高 3．可靠性好 4．控制灵活性小	1．液压冲击较大 2．转换精度较低 3．可靠性较差 4．控制灵活性大
安装特点	1．行程阀装在滑座上 2．管路较复杂 3．须设置液压撞块机构（撞块长度大于工进行程）	1．电磁阀可装在液压站（或控制板）上，安装灵活性大 2．管路较简单 3．须设置电气撞块机构