湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院 学院（系、部）20152016 学年第一 学期课稈名称液压传动指导教师陈义庄 职称 教授学生姓名XX专业班级 XX学号XX题 目组合机床切削的液压系统成 绩 起止日期2015年12月22日2015年12_月0日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸1456液压与气压传动课程设计设计说明书题目名称：组合机床切削的液压系统学院（部）：机械工程学院专业：机械工程学生姓名：XX班级：XX学号 XX指导教师姓名：xx评定成绩： 目录0.设计任务书 21. 设计要求及工况分析 32. 主要参数的确定 63. 液压系统图的拟定 94. 液压元件的计算与选择 105. 液压系统的性能验算136. 参考资料157. 设计总结 16课程设计任务书2015 2016学年第 1学期机械工程学院（系、部）机械工程专业XX班级课程名称：液压与气压传动设计题目：组合机床切削的液压系统完成期限：自2015年12月22 日至2015 年12月 30日共 1 周指导教师： 系（教研室）主任：2015 年 12 月 10 日2015 年 12 月 10 日内容及任务一、设计的任务与主要技术参数设计一组合机的液压系统。组合机床切削过程要求实现：快进T工进T快退T停止， 由动力滑台驱动工作台。最大切削力F=30000N,移动部件总重量G=3000N；行程长 度400mm （工进和快进行程均为200mm）,快进、快退的速度均为4m/min,工作台的 工进速度可调（501000） mm/min；启动、减速、制动时间=0.5s;该动力滑台采用水 平放置的平导轨。静摩擦系数fs=0.2；动摩擦系数fd=0.1。二、设计工作量1）明确设计要求，进行工况分析；2）主要参数的确定；3）拟定液压系统图；4）计算与选择液压原件5）液压系统的性能验算；6）绘制工作图、编写技术文件。进 度 安 排起止日期工作内容12.22明确设计要求，进行工况分析12.23-液压传动设计12.28-12.30绘制工作原理图，整理说明书主要1刘忠伟液压传动与气动北京：化学工业出版社，2014.参考2张利平液压控制系统及设计.北京：化学工业出版社，2006.资料3丁树模液压传动第二版北京：机械工业出版社，1999.1. 设计要求及工况分析1.1 设计要求要求设计的机床动力滑台液压系统实现的工作循环是“快进f工进f快退 f停止”主要性能参数与性能要求如下：最大切削力F=30000N，移动部件总重 量G = 3000N；行程长度400mm （工进和快进行程均为200mm）,快进、快退的速 度均为4m/min,工作台的工进速度可调（501000） mm/min；启动、减速、制动 时间At=0.5s;该动力滑台采用水平放置的平导轨。静摩擦系数fs = 0.2；动摩 擦系数fd = 0.1；液压系统中的执行元件是液压缸。1.2 负载与运动分析1）工作负载 由设计要求可知最大工作的负载 F=30000N2）惯性负载（3）摩擦负载 因为采用的动力滑台式是水平导轨，因此作用在上面的正 压力 N=G=3000N。静摩擦阻力 F士 二二 C.2 5CCC 二 6CO动摩擦阻力F：三二=X二匕J.-兀第二兀取液压缸的机械效率m汕，得出的液压缸在各工作阶段的负载如表1.2.1所示。工况负载组成负载值F/N推力F/He/N启动F=Ft600667加速F= Ftt + Fm341379快进F = F址300333工进F= Ffd+F3030033667快退F = F址300333表1.2.1液压缸在各工作阶段的负载值根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图1.2.1 （另附）所示的推力循环图F-l。速度图中，快进、快退1- = ： =rJr，快进行程广乂 W 工进行程长度匚二畫忙黑：，快退二=1一 -】二=心“，工进速度取可调最小（大）速度vz =50 (1000) 口mi/miii2. 主要参数的确定2.1 初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不高，参考液压与气压传动中的表9-2和9-3初选液压缸的工作压力巴二4MP%2.2 计算液压缸的主要尺寸鉴于动力滑台要求快进、快退的速度相等，液压缸可选用单杆式的并在快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔的工作面丄一积应该是有杆腔-土的两倍，即活塞外径d与液压缸的内径D有d二二D的关系。在切削加工时，液压缸回油路上必须有背压已，以防止切削完毕后因负载 变小而濡染往前冲。可取P：快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降屯存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取屯约为 0.5MPa。快退时回油腔有背压，这时比也可按0, 5MPa估算。由工进时的推力计算液压缸的面积D =二 10.94cmd=0.707D=7.73cm当按GB 2348-1980将这些直径圆整成接近标准值得D=11cm，d=8cm。由此 求得液压缸两腔的实际有效面积A. = nDz/4 = 95.03cm2, A.d勺= 44.77cm2 Q经检验，活塞杆 的强度和稳定性均符合要求。根据上述D和d的值，可以估算液压缸在不同阶段的压力、流量和功率，如 表2.2.1。并据此画出如图2.2.1所示的液压缸工况图（另附），其中红笔所画、 黑笔所画和铅笔所画线分别表示P、q、P。工况负载F/N回油腔压力进油腔压力Pi/p2/MP；LMPa输入流量q/L mi 口计算式快 进 （差 动）工进6673379333336676671.0211.0120.8快退3490.50.5780.5210.5123.920.1491.1463331.136输入 功率 P/Kw20.1040.48-9.50.170.0310.62117.9080.339pL = (F 4- A1P2J/A2q =冷巧P= P1Q表2.2.1 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值3. 液压系统图的拟定3.1 选择基本回路（1）选择调速回路 由图 2.2.1 中的曲线得知，这台机床液压系统的功率 小，滑台的速度低，工作负载变化小，采用进口节流阀的调速形式，为了防止切 削时滑台突然前冲的现象，回油路上应设置背压阀。由图 2.2.1 可知，液压缸交替地要求油泵提供低压大流量和高压小流量的 液压油。最大流量和最小流量之比约为42,而快进、快退所需要的时间丄和工进时间 】分别为E = 01/1） OaAa） =9（s）G =lz/vz = （1224a）（；s即=）。因此，为了提高效率、节省能量，选用如图3.1.1所示（另附）的双联式叶片泵。（2）选择快速运动和换向回路 快进回路选用差动连接，选用如图3.1.2所 示（另附）的形式。回油腔采用单向阀来实现差动链接。（3）选择速度换接回路 滑台快进到工件时， 输入液压缸的流量由 20.096L/min下降到0.48（9.5）L/min，滑台速度变化很大，所以选用行程阀来 控制速度的换接，以减少液压冲击，初步如图 3.1.3 所示（另附）。（4）选择调压回路和卸荷回路 液压系统调压可由双联叶片泵实现，卸荷可 通过中卫机能解决。3.2 组成液压系统方案一：将上面选出的液压基本回路组合，可得初步的液压基本回来，如 图 3.2.1 所示（另附），但是回路中还存在许多问题需要更正。在图 3.2.1 中，改进（1）：在液控单向阀下方需要加一个背压阀，实现工 进背压，同时还需要并联一个单向阀以便于实现快退功能。改进（2）：在回油路 中，背压阀的存在会导致差动连接中的单向阀被顶开无法使油液回流到油箱，所 以将差动连接中的单向阀更换成顺序阀，并且该顺序阀的顶开压力必须大于背压阀的压力。改进（3）：将液控单向阀的外控k 口必须接在调速阀和液压缸之间， 否则在刚开始的差动连接油路无法实现其功能。改进（4）：在快退回路的回油路 中，电磁阀可能有一部分时间处于左位，回油路只能经过调速阀，无法快退，所 以应该在调速阀旁边并联一个单向阀。改进（5）：在液压缸的无杆腔的接口处还 需要加一个压力继电器已便于控制三位四通换向阀换向。如图 3.2.2 所示（另 附）。其电磁阀和电磁阀动作顺序如表3.2.1所示。动作名称电磁1YA快进+工进+死档铁停留+快退原位停止一兹铁电磁阀2YA+一一表3.2.1 方案一电磁铁和电磁阀动作顺序液压系统工作原理及动态（1）快进 按下启动按钮，1YA通电，电磁阀5左位接入系统。主油路接通。此时处于空载，系统压力低，顺序阀3处于关闭状态，两泵同时供油，液压 缸快进。此时液压油由电磁阀10右位进入液压缸左位，液控单向阀8关闭，顺 序阀11接通，液压缸差动连接。主油路的油液流动路线： 进油路：双联叶片泵2换向阀（左位）5电磁阀（右位）10 液压缸（无杆腔）14回油路：液压缸（有杆腔）14 一顺序阀11 一液压缸（无杆腔）14（2）工进 当滑台到达预定位置，触碰到电磁阀开关13以此控制电磁阀 10接通左位，1YA继续通电，换向阀5左位接通，液压油由调速阀9进入液压缸 14左腔，此时由于负载变大，系统压力升高，液控单向阀8打开，顺序阀3打 开，低压大流量泵2A经顺序阀3回油箱，系统只由高压小流量泵2B供油，液压 缸工进。回油时由于背压阀6的压力小于顺序阀11的压力，所以油液不会经过 顺序阀11回到进油路。（由计算数据可调顺序阀11的压力为1.0MPa,背压阀6 的压力为0.5MPa） 进油路：高压小流量泵2B换向阀5（左位）一调速阀9液压缸14 （无杆腔）回油路：液压缸14 （有杆腔）一液控单向阀8背压阀6换向阀5（左位）一油箱（3）死挡铁停留 工进到达预定位置后，碰上死挡铁，滑台停止运动，实 现死挡铁停留（4）快退 滑台碰上死挡铁，运动停止，系统压力继续升高，当压力达 到压力继电器12调定压力时，换向阀2的右位接通控制右路。此时因为空载， 回油无背压，系统压