湖南科技大学课程设计说明书课程名称:专业模块课程设计_________________________________题目名称:组合机床动力滑台液压系统专业: 机械设计制造及其自动化_______________________________姓名：_______ 泮一平_______________________学号: 1153010531 _________________________指导教师：________ 刘长鸣___________________________2015 年1月8日目录一、液压传动的工作原理与组成、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、—、设计要求、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、二、液压系统的工况分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、四、确疋液压系统王要参数、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、五、液压元件的选择、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、六、验算液压系统性能、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、七、设计小结、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、一、液压传动的工作原理与组成液压传动就是用液体作为工作介质来传递能量与进行控制的传动方式。

液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀与管路的传递，借助于液压执行元件（缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动与回转运动。

驱动机床工作台的液压系统就是由邮箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。

1、工作原理（1）电动机驱动液压泵经滤油器从邮箱中吸油，油液被加压后，从泵的输出口输入管路。

油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。

液压缸里的油液经换向阀与回油管排回邮箱。

（2）工作台的移动速度就是通过节流阀来调节的。

当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少,工作台的移动速度减少。

由此可见，速度就是油量决定的。

2、液压系统的基本组成（1）能源装置一一液压泵。

它将动力部分所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。

（2）执行装置一一液压机。

通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。

（3）控制装置一一液压阀。

通过它们的控制调节，使液流的压力、流速与方向得以改变，从而改变执行元件的力、速度与方向。

（4）辅助装置一一邮箱、管路、储能器、滤油器、管接头、压力表开关等。

通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。

（5）工作介质一一液压油。

绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量与信息。

二、设计要求设计一台组合机床动力滑台液压系统。

1、机床要求的工作循环就是：要求实现工件快进、工进、快退等过程，最后自动停止;动力滑台采用平导轨，往复运动的加速、减速时间t为0、2s。

2、机床的其她工作参数如下d3、机床自动化要求：要求系统采用电液结合，实现自动循环，速度换接无冲击, 且速度要稳定，能承受一定量的反向负荷。

由设计要求取工进速度为40mm/min快进行程11为200mm X进行程|2为100mm0、2s三、液压系统工况分析1、运动分析绘制动力滑台的工作循环图快进工进-------------------------快退律止2、负载分析2、1负载计算2、11工作阻力工作阻力为已知F t 24000N2、12摩擦阻力已知采用平导轨,且静摩擦系数f s 0.2 ,动摩擦系数f d 0.1 ,正压力F N 51000N ,则：静摩擦阻力F fs0.2 5000 1000N动摩擦阻力F fd 0.1 5000 500N2、13惯性力l G v 5000 3.5-0.03F m148Ng t 9.8 0.2 602、2液压缸各运动阶段负载如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设定液压缸的机械效率0.95,则液压缸在各个工作阶段的总接卸负载可以算出，见下表:2、3绘制动力滑台负载循环图，速度循环图三、液压系统方案设计1. 选择调速回路这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。

为防止负载突变，在回油路上加背压阀。

由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。

2. 选择油源形式在工作循环内，液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量与工进行程的高压小流量的油液。

在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。

从提高系统效率、节省能量角度来瞧，选用单定量泵油源显然就是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。

考虑到前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速运动，最后确定选用双联叶片泵方案，如下图所示。

3. 选择快速运动与换向回路本系统已选定液压缸差动连接与双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。

考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。

由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位五通电液换向阀，如下图所示。

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，如图下图所示。

5. 选择调压与卸荷回路在双泵供油的油源形式确定后，调压与卸荷问题都已基本解决。

即滑台工 进时,高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定 ，无需另设调压回路。

在滑台工进与停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑 台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。

6. 组成液压系统 将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改与完善,就可得到完 整的液压系统工作原理图 ，如右图所示。

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6。

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13。

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14。

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。

四、确定液压系统主要参数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，在其它工况负载都不太高渗考表1与表2,初选液压缸的工作压力p i =5MPa 。

2. 计算液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进与快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液nw压缸(A I=2A2)，快进时液压缸差动连接。

工进时为防止负载突变采用背压，参考表4 选此背压为p b=O、8MPa。

按负载选择工作压力表表3执行元件背压力表按工作压力选取表按速比要求确定注：i—无杆腔进油时活塞运动速度；2—有杆腔进油时活塞运动速度。

液压缸活塞杆外径尺寸系列摘自GB/T2348—1993( mm)4205616052263180625702008288022010 T32902501236100280144011032016451253601850140由公式p1A1P2A2 F /可得:25785 2彳m5 10°— 0.6 106284mm参考表4及表5,得d 0、71D=60mm,圆整后取标准数值得D=84mm,d=60mm。

由此求得液压缸两腔的实际有效面积为55.4mm2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、流量与功率，如下表所列。

工作循环计算公式负载F进油压力回油压力所需流量输入功率PN P J P b L/min KW差动快进P F PA252615.4 10520.4 10518、660、48P jJ A1 A q (A1 A2) 1 P P j q工进‘ F Pb A2Pj Aq A 225789542.2 1058 100、510、0363 25.5 10-m1P1 —p2A22 2(D d )427.1mm2则活塞直径D4 5.5 10注: ----1、耶为液压缸差动连接时,回油口到进油口之间的压力损失，取巾=0、5MPa。

2、快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p无杆腔回油，压力为p b=p j +巾。

3、计算工进就是背压按p b=0、8Mpa代入。

4、快退时背压按p b=0、5Mpa代入。

3、液压泵的参数计算小流量泵在快进与工进时都向液压缸供油，由表6可知,液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p i=4、22MPa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E?p=0、6MPa,考虑到压力继电器的可靠动作要求压差p=0、5MPa,则小流量泵的最高工作压力估算为P p P p p 4.22 0.6 0.5 5.32Mpa大流量泵只在快进与快退时向液压缸供油，由表6可见,快退时液压缸的工作压力为p i=1、95MPa，比快进时大。

考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失E?p=0、3MPa则大流量泵的最高工作压力估算为卩门P p 1.95 0.3 2.25Mpa因此泵的额定压力可取P r1.25 5.32MPa 6.65MPa(2) 计算液压泵的流量由表6可知，油源向液压缸输入的最大流量为19、44L/min,若取回路泄漏系数K=1、1,则两个泵的总流量为q p Kq1 1.1 19.44L/mi n 21.384L/mi n考虑到溢流阀的最小稳定流量为2、5L/min,工进时的流量为0、51L/min则小流量泵的流量q p1 (1.1 0.51 2.5) 3.061L/min小流量泵的流量最少应为3、1L/min。

所以大流量泵的流量q p2 q p q p1 21.304 3.1 18.204L/min(3) 确定液压泵的规格与电动机功率根据以上压力与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PV2R12-6/26型双联叶片泵。

其小流量泵与大流量泵的排量分别为6mL/min与26mL/min,当液压泵的转速n p=960r/min时，其理论流量q V n 分别为5、6 L/min与24、3L/min,若取液压泵容积效率n=0、9,则液压泵的实际输出流量为q p q pl q p2(6 0.9 940/1000 26 0.9 940/1000)L/min(5.076 21.996)L/min 27.036L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总效率n=0、8,这时液压泵的驱动电动机功率为P p q p 2.25 10627.036 10 3P 3 1.28KWP0.8 60 10根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y100L —6型电动机，其额定功率为1、5KW,额定转速为910r/min五、液压元件的选择1、液压阀及过滤器的选择根据系统的最高工作压力与通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件与辅件规格如表8所列。