卧式双面铣削组合机床的液压系统设计Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT液压与气压传动技术课程设计说明书专业：学号：姓名：指导教师：2012年6月1日1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (2)2设计要求 (2)3液压传动系统的设计与计算 (3)分析液压系统工况 (3)确定主要参数 (6)1.初定液压缸的工作压力 (6)2.液压缸主要参数的确定 (6)3.绘制液压系统工况图................................................6 绘制液压传动系统原理图 (8)1.调速回路的选择 (8)2.油源及其压力控制回路的选择 (9)3.快速运动与换向回路 (9)4.速度换接回路 (9)5.压力控制回路 (9)6.行程终点的控制方式 (9)7.组成液压系统绘原理图 (9)计算与选择液压元件 (11)1.液压泵 (11)2.阀类元件及辅助元件的选择 (11)3.油管的选择 (11)4.确定油箱容积 (11)液压系统性能验算 (12)1压力损失的验算 (13)工作进给时进油路压力损失 (13)工作进给时回油路的压力损失 (13)变量泵出口处的压力Pp (13)系统压力损失验算 (13)2 系统温升的验算 (14)4液压缸的设计 (15)液压缸工作压力的确定 (15)液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 (15)液压缸的壁厚和外径的计算 (15)缸盖厚度的确定 (15)5设计小结 (16)6参考文献 (16)1. 设计题目 卧式双面铣削组合机床的液压系统设计2.设计要求设计一台卧式双面铣削组合机床液压系统，加工对象为变速箱的两侧面。
动作顺序为：夹紧缸夹紧→动力滑台快进→动力滑台工进→动力滑台快退→夹紧缸松开→原位停止。
滑台工进轴向阻力为11800N ，夹紧缸夹紧力为8000N ，滑台移动部件质量为204kg 。
滑台快进速度为min ，快退速度为7m/min ，滑台工进速度为100mm/min ，加、减速时间为，滑台快退行程为500mm ，工进行程为200mm ，夹紧缸行程为30mm 。
要求动力滑台速度平稳，可在80~300mm/min 范围内调节，夹紧缸夹紧后需保压，夹紧缸内径为70mm ，液压缸效率取。
3.液压传动系统的设计与计算分析液压系统工况负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。
因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。
导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为fs F ，动摩擦力为fd F ,则如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率9.0m =η，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表3-1。
根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F-l）和速度图（F-2）图3-1负载图和速度图确定主要参数1.初定液压缸的工作压力组合机床液压系统的最大负载约为11800N，查表9-2初选液压缸的设计压力P3MPa1=。
2.液压缸主要参数的确定由于差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，当加大油泵流量时，可以得到较快的运动速度，因此采用差动连接。
为了减小液压泵的流量，液压缸选用单杆式的，并在快进时差动连接。
为防止铣削后工件突然前冲，液压η=。
则缸需保持一定的回油背压，查表9-4暂取背压为P2=，并取液压缸机械效率m液压缸上的平衡方程故液压缸无杆腔的有效面积：液压缸内径：按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；因A1=3A2，故活塞杆直径d==63mm（标准直径）则液压缸有效面积为：3.绘制液压系统工况图差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1，其差值估取P2－P1=，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时△P=0；另外取快退时的回油压力损失为。
根据假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力.流量和功率，并可绘出其工况图工进减速—— ——快退启动—— ——快退加速—— ——快退恒速注：1.差动连接时，回油到进油之间的压力损失p p p p p j b a ∆+=⨯=∆而,5105。
2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为jP ，无杆腔回油，压力为b P液压缸的工况图：图3-1工况图绘制液压传动系统原理图1.调速回路的选择该机床液压系统的功率小（<1kw）,速度较低；钻镗加工时连续切削，切削力变化小，故采用节流调速的开式回路是合适的，为了增加运动的平稳性，进油路夹速度阀。
2.油源及其压力控制回路的选择该系统由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，因此为了节能，考虑采用叶片泵油源供油。
3.快速运动与换向回路由于差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，当加大油泵流量时，可以得到较快的运动速度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。
为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压,采用单向阀。
4.速度换接回路由工况图可以看出，当动力头部件从快进转为工进时滑台速度变化较大，可选用行程开关来控制快进转工进的速度换接，以减少液压冲击。
5.压力控制回路在大泵出口并联一电液比例压力阀，实现系统的无极调压。
在小泵出口并联一溢流阀，形成液压油源。
6.行程终点的控制方式这台机床用于钻、镗孔（通孔与不通孔）加工，因此要求行程终点的定位精度高因此在行程终点采用死挡铁停留的控制方式。
7.组成液压系统绘原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如下图1-3所示的液压系统图。
为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。
这样只需一个压力表即能观测各点压力。
图1-3液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-2所示。
3-2电磁铁动作顺序表计算与选择液压元件1.液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为,如取进油路上的压力损失为,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为，则小流量泵的最大工作压力应为Pp1=++×2MPa=大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的，由工况图可知，快退时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为,则大流量泵的最高工作压力为Pp2=+×2MPa=4MPa由工况图可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为×2L/min ，若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计，则两个泵的总流量应为min /392.29min /72.261.1q L L p =⨯=。
由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min,而工进时输入液压缸的流量为~min,由小流量泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少为min 。
根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R1-6与PV2R1-23型叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为4mL/r 和r ，又液压泵的容积效率没有给出，所以当泵的转速为1450r/min 时，液压泵的实际输出流量为min /76.32min /1000/1400*4.23q p L L ==）（由于液压缸在快退时输入功率最大，这是液压泵工作压力为,流量为min,取泵的总效率为，则液压泵驱动电动机所需的功率为根据此数值按JB/T10391-2002,，查阅JB/T 9616-1999选取Y90L-4型电动机，其额定功率KW 5.1P n =，额定转速m in /1400n n r =。
2.阀类元件及辅助元件的选择根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表3—3表3—3元件的型号及规格3.油管的选择各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量计算。
由于液压泵的具体选定之后液压缸在各阶段的进、出流量已与原定数值不同；又对液压缸工作时，每一个泵均供两条支路，所以每条支路所需流量为总流量的一半，重新计算如表3—4所示表3—4液压缸的进、出流量和运动速度由表中的数据可知所选液压泵的型号、规格适合。
由表3—4可知，该系统中最大压力小于3MPa ，油管中的流速取3m/s 。
所以按公式d =可计算得液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：查表JB827—66（5—2），同时考虑制作方便，选18⨯2（外径18mm,壁厚2mm ）的10号冷拔无缝钢管（YB23_70）4.确定油箱容积：油箱容积按《液压传动》式（7-8）估算，ζ与压力有关的经验数据，低压2～4，中压5～7，高压10～12.当取ζ为7时，求得其容积 按JB/T7938-1999规定，取标准值V=250L 。
液压系统性能验算已知该液压系统的进、回油管的内径均为18mm ，运动粘度为υ= 150cst = s油的密度 ρ= 920kg/m 3 油的密度 ρ= 920kg/m 3 1压力损失的验算工作进给时进油路压力损失运动部件工作进给时的速度为min ，进给时的最大流量为min ，则液压油在管内流速v 1为：v 1=Q/(πd 2/4)=4××1000/× =(cm/s)管道流动雷诺数R e1为R e1 = v 1d/υ=× =< 2300可见油液在管道中流态为层流，其沿程阻力系数λ1=75，R e1= 进油管道的沿程压力损失Δp1-1为Δp 1-1=λ(l/d ）/(ρv 2/2)=75×(1液压与气动传动. 北京, 机械工业出版社, 2005[2] 机械设计手册 单行本+液压传动与控制（电子版）. 北京：化学工业出版社[3] 机械设计手册第20篇液压传动（电子版）. 北京：化学工业出版社 2004[4] 张利平，液压传动设计指南，化学工业出版社，2009。