液压说明书李文文文档格式.docx

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在同等的体积下，液压装置产生的动力更大；

由于它的质量和惯性小、反映快，使液压装置工作比较平稳；

能够实现无级调速，特别是在运动中进行调速；

液压装置自身能实现过载保护；

实现直线运动远比机械传动简单。

但是液压传动对温度的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。

液压系统应用在机床上，实现对工作台的循环控制起着重要的作用。

对车削类组合机床，运用液压来控制运动循环，结构简单，所占空间小，而且能满足较大的切削负载要求。

本次要求设计一台双头车床的液压系统，要求同步完成加工，要求该系统完成：

快进——工进——快退——停止的半自动循环。

关键词：

液压系统双头车床同步工作

目录

摘要I

目录2

1设计任务1

2液压回路的工况分析2

2.1工况分析2

2.2液压缸尺寸计算3

3拟定液压系统原理图6

3.1初选液压件及基本回路6

3.2组成液压系统6

4计算和选择液压件8

4.1确定液压泵的规格和电动机功率8

4.2确定其他元件及辅件9

总结11

参考文献12

1设计任务

某厂要设计制造一台双头车床，加工压缩机拖车上一根长轴两端的轴颈。

由于零件较长，拟采用零件固定，刀具旋转和进给的加工方式。

其加工动作循环是快进—工进—快退—停止。

同时要求各个车削头能单独调整。

其最大切削力在导轨中心线方向估计为12000N，所要移动的总重量估计为15000N，工作进给要求能在0.020～1.2m／min范围内进行无级调速，快速进、退速度一致，为4m／min，试设计该液压传动系统。

s图1为该机床的外形示意图。

图1双头车床外形示意图

此图同时采用调速回路、速度换接回路，快速回路。

2液压回路的工况分析

2.1工况分析

工作负载工作负载即为切削阻力FL=12000N。

摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力

静摩擦阻力

（2-1）

动摩擦阻力

（2-2）

惯性负载

（2-3）

运动时间

快进

工进

快退

设液压缸的机械效率

，得出液压缸在各阶段的负载和推力，如表1所示：

表2.1液压缸各阶段的负载和推力

工况

负载组成

液压缸负载F/N

液压缸推力F0=F/ηcm/N

启动

快进

工进

反向启动

快退

3000

1500

27000

3333

1667

30000

所设计的动力滑台在工作时负载最大，在其他工况下负载都不高，参考表2和表3，初选液压缸的工作压力

。

2.2液压缸尺寸计算

鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（

），快进时液压缸差动连接。

工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，选此背压为

表2.2按负载选择工作压力

负载/KN

<

5

5~10

10~20

20~30

30~50

>

50

工作压力/MPa

0.8~1

1.5~2

2.5~3

3~4

4~5

≥5

表2.3各种机械常用的系统工作压力

机械类型

机床

农业机械

小型工程机械

建筑机械

液压凿岩机

液压机

大中型挖掘机

重型机械

起重运输机械

磨床

组合机床

龙门刨床

拉床

0.8~2

3~5

2~8

8~10

10~18

20~32

表2.4执行元件背压力

系统类型

背压力/

简单系统或轻载节流调速系统

0.2~0.5

回油路带调速阀的系统

0.4~0.6

回油路设置有背压阀的系统

0.5~1.5

用补油泵的闭式回路

0.8~1.5

回油路较复杂的工程机械

1.2~3

回油路较短且直接回油

可忽略不计

表2.5按工作压力选取d/D

工作压力/

≤5.0

5.0~7.0

≥7.0

d/D

0.5~0.55

0.62~0.70

0.7

表2.6按速比要求确定d/D

2/

1

1.15

1.25

1.33

1.46

1.61

0.3

0.4

0.5

0.55

0.62

0.71

注：

—无杆腔进油时活塞运动速度；

—有杆腔进油时活塞运动速度。

由式：

得：

则活塞直径：

参考表5及表6，得

，圆整后取标准数值得D=90mm，d=63mm。

由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：

根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表2.7所列。

表2.7液压缸在各阶段的压力、流量和功率值

推力

F0/N

回油腔压力

p2/MPa

进油腔压力

p1/MPa

输入流量

q×

10-3/m3/s

输入功率

P/KW

计算公式

快进

启动

333.3

—

0.524

恒速

1666

0.517

25.4

0.013

工进

13666

2.39

0.12~7.6

0.00028~0.018

快退

3333.3

1.028

1666.7

_

0.514

0.0067

1.Δp为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取Δp=0.5MPa。

2．快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为p2。

3拟定液压系统原理图

3.1初选液压件及基本回路

（1）确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。

而在快进、快退时负载较小，负载较高。

从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。

现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

（2）调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。

根据车削类专用机床工作时对低速性能和速度负载性能都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流阀调速。

这种调速回路具有高效、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。

（3）速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。

若要提高系统的换接平稳性，则可以改用行程阀切换的速度换接回路。

（4）选择速度换接回路由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大，为减少速度换接时的液压冲击，选用行程阀控制的换接回路，如图2-1（c）所示。

3.2组成液压系统

将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理图，如图2-2所示。

在图2-2中，为了解决滑台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题，增设了单向阀。

为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添置了一个单向阀。

考虑到这台机床用于钻孔（通孔与不通孔）加工，对位置定位精度要求较高，图中增设了一个压力继电器。

当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向。

4计算和选择液压件

4.1确定液压泵的规格和电动机功率

（1）计算液压泵的最大工作压力

由表2.7可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为

，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失

，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差

，则油泵的最高工作压力估算为：

（4-1）

（2）计算液压泵的流量

由表2.7可知，油源向液压缸输入的最大流量为

，若取回路泄漏系数K=1.2，则泵的总流量为：

考虑到溢流阀的最小稳定流量为2.5L/min，工进时的最小流量为

，则泵的流量最少应为34.47L/min。

（3）确定液压泵的规格和电动机功率

根据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取YB—25型叶片泵。

其排量为25ml/r，额定压力为6.3MPa，转速为1280r/min。

取液压泵容积效率

（4）电动机

与液压泵匹配的电动机的选定。

首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。

由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.2~1L/min范围时，可取η=0.03~0.14。

同时还应注意到，为了时所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即

式中Pn——所选电动机额定功率；

pB——限压式变量泵的限定压力；

qp——压力为pB时，泵的输出流量。

首先计算快进时的功率，快进时的外负载为1500，进油路的压力损失定为0.3MPa,由式（1-4）可得

快进时所需电动机功率为

工进时所需电动机功率P为

查阅电动机产品样本，选用Y89—4型电动机，其额定功率为1.1kW,额定转速为1390r/min。

4.2确定其他元件及辅件

（1）确定油管

在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表4.2所列：

表4.2各工况实际运动速度、时间和流量

（2）确定管道尺寸

油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。

本系统主油路流量为差动是流量q=34.74

，压油管的允许流速取v=4

，则内经d为

若系统主油路流量按快退时取q=20

，则可算得油管内径d=8.3mm。

综合诸因素，现取油管的内经d为9mm。

吸油管同样可按上式计算，参照YB-25变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为20mm。

（2）确定油箱

油箱的容量按式

估算，其中α为经验系数，低压系统，α=2～4；

中压系统，α=5～7；

高压系统，α=6～12。

现取α=4，得：

（4-2）

序号

元件名称

通过的最大流量q/（L/min）

规格

型号

额定流量qn/L/min

额定压力Pn/MPa

额定压降∆Pn/MPa

过滤器

35.7

WU-40X180

40

0.01

2

限压式变量叶片泵

36

YB—25

6.3

3

单向阀

AF3-Ea10B

60

16

0.1

4

溢流阀

3.5

YF3-10B

三位四通电磁换向阀

35

34F3M-E10B

6

调速阀

7.6

QF3-E6aB

6.3~10

0.2

7

27.4

8

行程开关

9

二位三通电磁换向阀

15.6

23F3—E10B

10

背压阀

YF3-10L

11

20

12

压力继电器

PF—B8L

14

表4.1液压元件规格及型号

总结

本次为双头车床液压系统课程设计，可以实现同时快速进给、同时工进和同时快退的动作，而且快进和快退速度相等。

动作过程为快进→工进→快退→停止的动作。

设计过程中根据所要实现的功能，我选择了变量泵，电磁换向阀，调速阀，单向阀，行程开关，压力继电器，电液控制单向阀等等，在快进过程中，我们要求是采用差动连接，从无杆腔进油，而且要求的流量较大，这时候在油路中的调速阀被一个二位二通的换向电磁阀短接直接进入有杆腔，从有杆腔出来的油通过油路到第二个缸的无杆腔，这样两个流量加起来就实现较大流量的差动联接。

工进的时候与调速阀并联的换向阀得电将油路断开，这样油液只能经过调速阀到达无杆腔，实现小流量的慢速工进，在工进为防止负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀，这里的背压阀用的是溢流阀以实现背压。

快退时是有杆腔，因为有杆腔的面积较小，当同样的流量进入时可以得到较大的速度，实现快进，工进，快退功能的是一个三位四通的电磁换向阀，切换不同的方向可以得到不同的功能。

在设计时因为要实现同步过程，我们用到的是带补正措施的同步回路，用到了一个行程开关，当其中一个缸的活塞先到达最下方另一个缸的活塞未到达最下方，这种情况很容易出现的，可能是因为油压不稳定，泄露的原因而导致的问题。

用行程开关再配合其他元器件完成补正功能。

在设计过程中，让我对各个液压元器件有了更深的了解，包括每个元器件的画法、功能以及作用有了更深刻的理解，这次课程设计让我收获了很多。

参考文献

[1]姜佩东编．液压与气动技术．第3版．北京：

高等教育出版社，2000

[2]杨培元编．液压系统设计简明手册．第3版．北京：

机械工业出版社，1999．12