液压传动课程设计指导书

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1、液压系统设计指导书9液压系统的设计计算举例设计一台卧式钻镗类组合机床动力头的液压系统，动力头的工作循环是：快进—工进—死挡铁停留—快退—原位停止的工作循环。动力头的最大切削力FL=12000N，动力头自重FG=20000N，快速进、退速度为6m/min，快进行程为300mm，工进速度要求在能在0.02－1.2m/min范围内无级调速，行程为100mm，导轨型式为平导轨，其静摩擦系数fs=0,2，动摩擦系数fd=0,1，往复运动的加减速时间△t=0.3s9.1负载分析9.1.1负载计算负载图切削力FL=12000N重力阻力因工作部件是卧式放置，故重力阻力为零。密封阻力作为内负

2、载阻力，考虑计入液压缸的机械效率，取液压缸的机械效率ηm=0.9。背压阻力由回油管路上的液压阻力决定的，在系统方案与结构尚未确定前，暂不定，待后定。根据以上分析，可算出液压缸在各动作阶段中的外负载与总负载，如表12所示。表12液压缸各动作阶段负载动作阶段液压缸外负载计算公式液压缸外负载F外（N）液压缸总负载F=F外/ηm（N）启动F=Ffs40004444加速F=Ffd+Fm26802978快速F=Ffd20002222工进F=FL+Ffd1400015556快退F=Ffd20002222注：表中ηm=0.9根据表12的数值可绘制出F-l负载图，如图20所示。9.1.2速度

3、分析速度图据题义，快速进、退速度相等，即v1=v3=6m/min,行程分别应为l1=300mm，l3=400mm；工进速度v2=0.02~1.2m/min，v2max=1.2m/min，v2min=0.02m/min,行程为l2=100mm；根据这些数据可绘制出如图21所示的v-l速度图。17液压系统设计指导书9.2初步确定液压缸的结构尺寸9.2.1初选液压缸的工作压力由表3、表4可知，组合机床的最大负载为15556N时宜初选液压缸的工作压力p1=3MPa。9.2.2计算确定液压缸的主要结构尺寸因要求v1=v3，故选用单杆活塞油缸，快进时液压缸作差动连接，快退时液压缸有杆腔

4、进油，无杆腔回油，这是须A1=2A2，(d=0.707D)。因为是钻镗类组合机床，为了防止钻孔加工时，孔钻通时的滑台突然前冲，挥有路中应有背压。由表2暂取背压0.6MPa。17液压系统设计指导书查得调速阀（Q-10B~Q100B）的最小稳定流量为Qvmin=0.05L/min=0.05×10-3m3/min，由式由此可见，这类调速阀无论是放在进油路还是放在回油路上，液压缸的有效作用面积A1、A2均可满足工作部件最低稳定速度的要求。9.3液压缸的工况分析与工况图液压缸整个工作循环中各阶段所需的流量、压力和功率的实际值如表13所示。17液压系统设计指导书根据上表可绘制液压缸的工

5、况图如图22所示。17液压系统设计指导书9.4拟订液压系统原理图9.4.1选择液压基本回路1）调速回路与油源形式的选择由工况图9-13可以看出，该机床液压系统的功率小（<1kW），速度较低；钻镗加工是连续切削。切削力变化小。故采用节流调速的开式回路是合适的。为了防止钻通时工件部件突然前冲，增加运动的平稳性，系统采用调速阀的进油节流调速回路，并在回油路中加背压阀，如图23所示。2）油源控制形式及其压力控制回路由工况还可以看出，该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，其最大流量与最小流量之比Qmax/Qmin=17.1/(0.113~0.8)=2.51~151.3，而相应的

6、时间之比t工/t快=（5~300）/4=1.25~75。一般较多的工况是出现在v2=0.02~1.2m/min的平均值情况，若按此平均值考虑，上述的比值仍然很大。因此为了节能，考虑采用双联叶片泵油源供油。在进油节流调速回路与双泵供油形式确定的情况下，油源的压力控制回路也就基本确定，如图23所示。该回路中的溢流阀是根据系统工进时泵的最高工作压力调定，则液控顺序阀的调定压力应高于快速空行程时的最高压力，而低于工作进给所需的压力。当系统执行元件做快速运动时，溢流阀与液控顺序阀均关闭，使双泵同时供油；当执行元件做工进运动时，系统压力升高，液控顺序阀开启，使右泵通过液控顺序阀卸荷，单

7、向阀关闭，使左泵向系统供油做工进运动，这种调压与卸荷功能的协调动作，使系统在完成快速进退和工进运动的同时达到节能的目的。17液压系统设计指导书３）快速运动与换向回路由于系统要求快进与快退速度相等，因此在双泵供油的基础上，快进时采用液压缸差动连接快速运动回路；快退时采用液压缸有杆腔进油、无杆腔回油的快速运动回路；并且将液压缸两腔作用面积比设计为A1=2A2。由工况图可以看出，系统在快退时的进油量为17.1L/min，回油流量为17.1×56.7/28.5=34.02L/min，系统流量不大，工作压力也不高,故采用电磁