1、液壓與氣壓傳動課程臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統設計作者所在系部：機電工程學院作者所在班級：作者姓名 作者學號:指導教師姓名：完成時間:北華航天工業學院摘要液壓系統具有廣泛得工藝適應性、優良得控制性能、反應快、輸出力（或力 矩）大等優點。 在機床中被廣泛得采用。 液壓傳動技術就是機械設備中發展最快 得技術之一,特別就是近年來與微電子、計算機技術得結合，使液壓技術進入了一個新得發展階段，機、電、液、氣一體就是當今機械設備得發展方向.在數控作者所在專業：機械設計制造及其自動化關鍵字 ：液壓系統 液壓傳動液壓元件加工得機械設備中廣泛引用液壓技術。 作為學習該專業得學生應初步學會液壓系 統得設計,熟

2、悉分析液壓系統得工作原理得方法,掌握液壓元件得作用與選型及 液壓系統得維護與修理將就是十分必要得。 本文主要闡述了液壓系統得設計包括 系統工況分析,擬定液壓系統原理圖,液壓元件得計算與選擇以及液壓系統得性 能驗算等。5第一章緒論、1 1、液壓與氣壓傳動系統綜述、12、液壓系統得組成、八、1第二章液壓系統得設計、八2 1、明確液壓系統得設計要求2 2、負載與運動分析、22、1 負載分、22、2速度分、3 3、選定液壓系統主要參數、43、1 初選液壓缸工作丿 J、43、2計算液壓缸結構 數、八、4、擬定液壓系統圖、74、1選擇基本回路、4、2回路得合成、7 5、液壓元件得選擇、105、1 液壓泵及

3、驅動電動機功率得確定、105、2元件、輔件選擇、11 6、系統油液升溫驗算、11致謝13參考文獻、14第一章緒論1液壓與氣壓傳動系統綜述液壓系統已經在各個部門得到越來越廣泛得應用，而且越先進得設備，其應用液壓系統得部門就越多。液壓傳動就是用液體作為來傳遞能量得，液壓傳動有以下優點：易于獲得較大 得力或力矩，功率重量比大，易于實現往復運動，易于實現較大范圍得無級變速， 傳遞運動平穩，可實現快速而且無沖擊，與機械傳動相比易于布局與操縱，易于防止過載事故，自動潤滑、元件壽命較長，易于實現標準化、系列化。液壓傳動得基本目得就就是用液壓介質來傳遞能量，而液壓介質得能量就是由其所具有得壓力及力流量來表現得

4、.而所有得基本回路得作用就就是控制液壓 介質得壓力與流量，因此液壓基本回路得作用就就是三個方面：控制壓力、控制流 量得大小、控制流動得方向。所以基本回路可以按照這三方面得作用而分成三大 類:壓力控制回路、流量控制回路、方向控制回路.2液壓系統組成一個完整得液壓系統由五個部分組成,即動力元件、 執行元件、 控制元件、 輔助元件與工作介質。動力元件得作用就是將原動機得機械能轉換成液體得壓力能.動力元件指液壓系統中得液壓泵,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵得結構形式一般有齒輪 泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。執行元件得作用就是將液體得壓力能轉換為機械能,驅動負載作直線往復運 動或回轉運動.執行元件有液壓

5、缸與液壓馬達。控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統中控制與調節液體得壓力、流量與方 向。根據控制功能得不同， 液壓閥可分為壓力控制閥、 流量控制閥與方向控制閥.壓力控制閥又分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控 制閥包括節流閥、 調整閥、分流集流閥等； 方向控制閥包括單向閥、 液控單向閥、 梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥 與比例控制閥。輔助元件包括蓄能器、過濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓 力計、流量計、密封裝置等，它們起連接、儲油、過濾與測量油液壓力等輔助作 用,工作介質就是指各類液壓傳動中得液壓油或乳化液,有各種礦物油、

6、乳化液與合成型液壓油等幾大類。液壓系統就就是通過其實現運動與動力傳遞得。第二章 液壓系統得設計1、明確液壓系統得設計要求設計一臺臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統,要求完成工件得定位與夾緊,所 需夾緊力不得超過600ON.該系統工作循環為：快進-工進一一，快退-停止.機床快進快退速度約為6m/min,工進速度可在3012 0mncZmin范圍內無級 調速，快進行程為200mm工進行程為50mm最大切削力為 2 5kN,運動部件 總重量為 15KN,加速（減速）時間為0、1S,采用平導軌,靜摩擦系數為0、2,動摩擦系數為 0、1。2、負載分析與速度分析2、1負載分析負載分析中，暫不考慮回油腔得背壓

7、力，液壓缸得密封裝置產生得摩擦阻力在機 械效率中加以考慮。因工作部件就是臥式放置，重力得水平分力為零，這樣需要考慮得力有：夾緊力，導軌摩擦力，慣性力。在對液壓系統進行工況分析時，本設計實例只考慮組合機床動力滑臺所受到得 工作負載、慣性負載與機械摩擦阻力負載，其她負載可忽略。(1)工作負載Fw工作負載就是在工作過程中由于機器特定得工作情況而產生得負載，對于金屬切削機床液壓系統來說，沿液壓缸軸線方向得切削力即為工作負載，即(2)阻力負載阻力負載主要就是工作臺得機械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力與動摩擦阻力兩 部分。導軌得正壓力等于動力部件得重力，設導軌得靜摩擦力為，則靜摩擦阻力 動摩擦阻力(3)慣性負載

8、最大慣性負載取決于移動部件得質量與最大加速度，其中最大加速度可通過工作臺最大移動速度與加速時間進行計算。已知啟動換向時間為0、1S,工作臺最大移動速度,即快進、快退速度為6m/min,因此慣性負載可表示為如果忽略切削力引起得顛覆力矩對導軌摩擦力得影響，并設液壓缸得機 械效率=0、9,根據上述負載力計算結果，可得出液壓缸在各個工況下所受到得負 載力與液壓缸所需推力情況，如表1所示。表1液壓缸總運動階段負載表(單位：N)工況負載組成負載值F/N推力 F/N定位夾緊60006666、67啟動加速4529、045032、3快進15001666、66工進2650029444、44快退15001666、6

9、 62.2速度分析根據負載計算結果與已知得個階段得速度，可繪制出工作循環圖如圖1(a)所示,所設計組合機床動力滑臺液壓系統得速度循環圖可根據已知得設計參數進 行繪制，已知快進與快退速度、快進行程L1= 200mm、工進行程L2=50mn、快退行程L3=250mm,工進速度。快進、工進與快退得時間可由下式分析求出。快進工進快退根據上述已知數據繪制組合機床動力滑臺液壓系統繪制負載圖1(b),動力滑臺速度循環圖如圖1(c)所示。3、確定液壓缸主要參數3、1初選液壓缸工作壓力(F t)如圖a)工作循環圖b)負載圖C)速度循環圖由表2可知，取動力滑臺液壓缸工作壓力P 1=4MP ,所需夾緊力不得超過 6

10、000N ,取夾緊液壓缸工作壓力為 1、5MP表2按負載選擇工作壓力負載/KN50工作壓力/MPa0、811、522、53344553、2計算液壓缸結構參數為使液壓缸快進與快退速度相等，選用單出桿活塞缸差動連接得方式實現，應把液壓缸設計成無桿腔工作面積就是有桿腔工作面積兩倍得形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑 D 呈 d =0、707D得關系。工進過程中，當孔被鉆通時，由于負載突然消失，動力滑臺液壓缸有可能會發生 前沖得現象，因此動力滑臺液壓缸得回油腔應設置一定得背壓（通過設置背壓閥 得方式），選取此背壓值為 P2=0、8MP,快退時回油腔中也就是有背壓得，這時 選取被壓值0、6MPa夾緊液壓缸回

11、油背壓取0MPa工進時動力滑臺液壓缸得推力計算公式為因此，根據已知參數，動力滑臺液壓缸無桿腔得有效作用面積可計算為夾緊液壓缸無桿腔得有效作用面積動力滑臺液壓缸缸筒直徑為夾緊液壓缸缸筒直徑為由于有前述差動液壓缸缸筒與活塞桿直徑之間得關系，d=0、707 D，因此 動力滑臺活塞桿直徑為d=0、707X102、1 =72、2mm夾緊缸活塞桿直徑為=0、 707X80、8=57、lmm 圓整后取D=ll0mm, d=80mm 80mm=56mm此時液壓缸兩腔得實際有效面積分別為：工進時采用調速閥調速，其最小穩定流量，設計要求最低工進速度，經驗算可知 滿足3.計算液壓缸在工作循環各階段得壓力、流量與功率

12、差動時液壓缸有桿腔壓力大于無桿腔，取兩腔間回路及閥上壓力損失為0、5MPa,計算結果如表3所示。表3各工況下得主要參數值工作循環負載F/N回油背壓P2/MPI進油壓力Pi/MPa輸入流量輸入功率P/Kw計算公式快進啟動加速5032、31、45恒速1666、660、780、500、39工進29444、40、83、480、004 750、0190、01650、066快退起動加速3365、60、62、02恒速16 66、660、61、650、4480、74松開-一-4、擬定液壓系統圖4、1選擇基本回路(1)調速回路因為液壓系統功率較小,且只有正值負載,所以選用進油節流調速回路.因為 有較好得低速平穩

13、性與速度負載特性,可選用調速閥調速,并在液壓缸回路上設 置背壓。(2)泵供油回路由于系統最大流量與最小流量比值為105，且在整個工作循環過程中得絕 大部分時間里泵在高壓小流量狀態下工作,并且夾緊裝置需要保壓補充缸得泄 露，為此采用雙聯泵，以節省能源提高效率。(3)速度換接回路與快速回路由于快進速度與工進速度相差很大,為了換接平穩,選用行程閥控制得換 接回路。快速運動通過差動回路來實現(4)換向回路為了換向平穩,選用電液換向閥。為了便于實現液壓缸中位停止與差動連 接，采用三位四通閥與兩位兩通閥.為提高換向得位置精度，采用死擋鐵與壓力 繼電器得行程終點返程控制。(5)壓力控制回路系統工作狀態時高壓

14、小流量泵得工作壓力由溢流閥調整,同時用順序閥來 實現低壓大流量泵卸荷。6)順序動作回路由于系統工作狀態為先定位夾緊,后鉆孔加工,且最大夾緊力不得超過6000N,因此選用壓力控制得順序動作回路，利用壓力繼電器與順序閥作為控制元件 來控制動作順序。(7)保壓回路本系統對夾緊液壓缸得保壓性能有嚴格要求,故采用液控單向閥與電接觸式壓力表得自動補油保壓回路，這種回路保壓時間長，壓力穩定性高。4、2回路得合成對選定得基本回路在合成時,有必要進行整理、修改與并歸1)為防止機床停止工作就是系統中得油液回油箱,應增設單向閥。2)要實現差動快進,必須在回油路上設置液控順序閥12,已阻止油液流回 油箱。3）設置壓力

15、表開關及壓力表合并后完整得液壓系統如圖大泵,2、小泵，3、濾油器,4、外控順序閥,5、15、單向閥,6溢流閥，7、電液換向閥,8、單向行程調速閥,9、壓力繼電器，10、主液壓缸，11、二位 三通電磁換向閥，12、背大壓閥,13、二位二通換向閥,14、減壓閥,16、帶定 位裝置得二位四通電磁換向閥，17、單向順序閥，18、夾緊液壓缸，19、定位液 壓缸A、工件夾緊：5YA通電定位：壓力油 T 減壓閥14-單向閥15-電磁閥 T 定位缸 1定位缸19有桿腔-電磁閥-油箱夾緊:工件定位后，壓力油升高到單向順序閥開啟得壓力9 無桿腔，單向順序閥開啟,壓力油-單向順序閥-夾緊缸18 無桿腔-夾緊缸18有

16、桿腔電磁閥油箱,工件夾緊到位,壓力油壓力升高到壓力繼電器調定壓力電,主系統快進。B、快進:1YA 通電，電液換向閥左位工作，大泵 f 單向閥 閥8f 主液壓缸無桿腔小泵2f 液壓缸有桿腔 f 電磁閥 1 向行程調速閥8f 主液壓缸C:工進：3YA通電，切斷差動油路,快進行程到位，擋鐵壓下行程閥8,切斷快進油路，3YA 通電，切斷差動油路, 快進轉工進,液壓系統工作壓力升高到溢流閥6調定壓力,進油路高壓油切斷單 向閥 5供油路，打開外控順序閥4,大泵卸荷，接通經背壓閥 12 通油箱油路.大泵 f 外控順序閥4（卸荷閥）f 油箱（大泵卸荷）小泵2ff 電液換向閥7f 單向行程調速閥8f 主液壓缸無

17、桿腔主液壓缸有桿腔 f 電磁閥11f 電液換向閥7f 背壓閥12f 油箱D快退：1YA斷電，2YA3YA、4YA通電工進結束,液壓缸碰上死擋鐵,壓力升高到壓力繼電器調定壓力,壓力繼電器 發出信息，1YA斷電，2YA、3YA、4YA通電大泵 f 單向閥5f 電液換向閥7f 電磁閥11f 主液壓缸有桿腔小泵2ft主液壓缸無桿腔 f 單向行程調速閥8f 電液換向閥7f 電磁閥13f 油箱小泵2ft主液壓缸無桿腔快退到位碰行程開關,行程開關發信,6YA通電,下步工件松夾。E工件松夾：6YA通電壓力油 f 減壓閥 14f 單向閥 15f 電磁閥 16f 定位缸19與定位缸18 得有 桿腔定位缸19 無桿

18、腔 f 電磁閥 f 油箱，繼電器發信,1 丫 A 通5f 電液換向閥7f 行程1f 電液換向閥7f 單夾緊缸 18無桿腔 f 單向順序閥得單向閥 f 電磁閥 f 油箱電磁鐵動作表4動作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夾緊+快進+一-+工進+快退+工件松夾-+-5、液壓元件得選擇5、1液壓泵及驅動電動機功率得確定本設計所使用液壓元件均為標準液壓元件，因此只需確定各液壓元件得主要 參數與規格，然后根據現有得液壓元件產品進行選擇即可.(1)液壓泵得工作壓力已知液壓缸最大工作壓力為3、48Mpa,取進油路上壓力損失為1Mpa則 小流量泵最高工作壓力為4、48Mpa選擇泵得額定壓力應

19、為。大流量泵在液壓 缸快進快退時工作壓力較高，取液壓缸快進快退時進油路上壓力損失為0、4Mpa,則大流量泵得最高工作壓力為(2、02+0、4)Mp a=2、42Mp a,卸荷閥得 調整壓力應高于此值。(2)液壓泵流量得計算取系統得泄漏系數 K=1、2,則泵得最小供油量為由于工進時所需得最大流量就是， 溢流閥最小穩定流量為 量為大流量泵最小流量為(3)確定液壓泵規格對照產品樣本可選用雙聯葉片泵，額定轉速960r/mi,小流量泵最小流n,容積效率為 0、滿足以上要求。9,大小泵得額定流量分別為34、56L/min與5、44L/min,(4)確定液壓泵驅動功率液壓泵在快退階段功率最大，取液壓缸進油路

20、上壓力損失為 0、5Mpa ,則液 壓泵輸出壓力為2、15Mpa液壓泵得總效率 液壓泵流量40L/min,則液壓泵驅動快退所需功率P為P PpCip/P2.15 10640 103/(60 0.8)W 1791.3W據此選用 Y112M6B5立式電動機,其額定功率為2、2KW,轉速為940r/min,液壓泵輸出流量為 33、84L/min、5、33L/min,任能滿足系統要求。5、2元件、輔件選擇根據系統得最高工作壓力與通過各閥類元件及輔件得實際流量，查閱產品樣 本，選出得閥類元件與輔件規格如表 5 所列。表5液壓元件規格及型號編號元件名稱規格型號額疋流量qn/L/min1雙聯葉片泵(34、5

21、6+5、44)2濾油器WU63X180633單向閥DF-B20H2634溢流閥YFB10B635三位四通電液換向閥34DYL32H-T1006單向行程調速閥QAH10407壓力繼電器DP-63 型-8背壓閥P-D6B209減壓閥JF3-C10B66、310二位四通電磁換向閥10011單向順序閥AXF3-C10E636、系統液油升溫驗算系統在工作中絕大部分時間就是處在工作階段，所以可按工作狀態來計算溫 升、 設小流量泵工作狀態壓力為4、48M pa,流量為 5、3 3L/min,經計算其輸入功 率為 4 97W大流量泵經外控順序閥卸荷， 其工作壓力等于閥上得局部壓力損失 數值。 閥額定流量為63

22、L/min，額定壓力損失為0、3Mp a,大流量泵流量為33、84L/min，則為Pv0.3 106(33-84 44-77 5-33/95)2Pa0.1 106Pa大流量泵得輸入功率經計算為70、5W 系統單位時間得最小有效功率為系統單位時間內得發熱量為當油箱得高、寬、長比例在1:1：1 到 1：2:3范圍內,且油面高度為油箱高度得80%寸,油箱散熱面積近似為取油箱有效容積V為0、25,散熱系數K為,得 即在溫升許可范圍內經過長達兩周得液壓課程設計，我對液壓在實際生產生活中得作用有了更深 刻得認識，同時，對所學得知識我也有了更深刻得理解。課程設計就是學習過程中不可或缺得將所學得知識運用到實際得生產生活中，我們不僅可以鞏固