2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为Pj，无杆腔回油，压力为Pb。
2.5. 拟定液压系统原理图
根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。
2.5.1. 速度控制回路的选择
工况表3表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。钻镗加工属于连续切削加工，加工过程中切削力变化不大，因此钻削过程中负载变化不大，采用节流阀的节流调速回路即可。但由于在钻头钻入铸件表面及孔被钻通时的瞬间，存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中采用具有压差补偿的进口调速阀的调速方式，且在回油路上设置背压阀。由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。
2.5.2. 换向和速度换接回路的选择
所设计多轴钻床液压系统对换向平稳性的要求不高，流量不大，压力不高，所以选用价格较低的电磁换向阀控制换向回路即可。为便于实现差动连接，选用三位五通电磁换向阀。由前述计算可知，当工作台从快进转为工进时，进入液压缸的流量由8.25L/min降为0.25 L/min，可选二位二通行程换向阀来进行速度换接，以减少速度换接过程中的液压冲击。由于工作压力较低，控制阀均用普通滑阀式结构即可。由工进转为快退时，在回路上并联了一个单向阀以实现速度换接。
11
为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用死挡块加压力继电器的行程终点转换控制。
a.换向回路 b.速度换接回路
图2-3 换向和速度切换回路的选择
2.5.3. 油源的选择和能耗控制
表2.2表明，本设计多轴钻床液压系统的供油工况主要为快进、快退时的低压大流量供油和工进时的高压小流量供油两种工况，若采用单个定量泵供油，显然系统的功率损失大、效率低。在液压系统的流量、方向和压力等关键参数确定后，还要考虑能耗控制，用尽量少的能量来完成系统的动作要求，以达到节能和降低生产成本的目的。
在图2-2工况图的一个工作循环内，液压缸在快进和快退行程中要求油源以低压大流量供油，工进行程中油源以高压小流量供油。其中最大流量与最小流量之比qmax/qmin?12.9?0.25?51.6，而快进和快退所需的时间t1与工进所需的时间t2分别为：
t1?(l1/v1)?(l3/v3)?(200?70)?(230?70)?9s (2-12) t2?l2/v2?30?(50?60)?36s (2-13)
上述数据表明，在一个工作循环中，液压油源在大部分时间都处于高压小流量供油状态，只有小部分时间工作在低压大流量供油状态。从提高系统效率、节省能量角度来看，如果选用单个定量泵作为整个系统的油源，液压系统会长时间处于大流量溢流状态，从而造成能量的大量损失，这样的设计显然是不合理的。
如果采用单个定量泵供油方式，液压泵所输出的流量假设为液压缸所需要的最大流量12.9L/min，假设忽略油路中的所有压力和流量损失，液压系统在整个
12
工作循环过程中所需要消耗的功率估算为
快进时 P?Pj?Q?0.186Kw 工进时P?Pj?Q?0.772Kw 快退时 P?Pj?Q?0.361Kw
如果采用一个大流量定量泵和一个小流量定量泵双泵串联的供油方式，由双联泵组成的油源在工进和快进过程中所输出的流量是不同的，此时液压系统在整个工作循环过程中所需要消耗的功率估算为
快进时 P?Pj?Q?0.186Kw
工进时，大泵卸荷，大泵出口供油压力几近于零，因此
P?Pj?Q?0.014Kw 快退时 P?Pj?Q?0.361Kw
除采用双联泵作为油源外，也可选用限压式变量泵作油源。但限压式变量泵结构复杂、成本高，且流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，最后确定选用双联液压泵供油方案，有利于降低能耗和生产成本，如图2-4所示。
图2-4 双泵供油油源
2.5.4. 压力控制回路的选择
由于采用双泵供油回路，故采用液控顺序阀实现低压大流量泵卸荷，用溢流阀调整高压小流量泵的供油压力。为了便于观察和调整压力，在液压泵的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设测压点。
将上述所选定的液压回路进行整理归并，并根据需要作必要的修改和调整，最后画出液压系统原理图如图2-5所示。
为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必
13
须在回油路上串接一个液控顺序阀8，以阻止油液在快进阶段返回油箱。同时阀7起背压阀的作用。
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12。当滑台碰上死挡块后，系统压力升高，压力继电器发出快退信号，操纵电液换向阀换向。
在进油路上设有压力表开关和压力表，钻孔行程终点定位精度不高，采用行程开关控制即可。
图2-5 液压系统原理图 动 作 快 进 工 进 1YA ＋ ＋ 2YA — — 行程阀 — ＋
14
快 退 停 止
— — ＋ — ＋ —
2.6. 液压元件的选择
本设计所使用液压元件均为标准液压元件，因此只需确定各液压元件的主要参数和规格，然后根据现有的液压元件产品进行选择即可。
2.6.1. 确定液压泵和电机规格
（1）计算液压泵的最大工作压力
由于本设计采用双泵供油方式，大流量液压泵只需在快进和快退阶段向液压缸供油，因此大流量泵工作压力较低。小流量液压泵在快速运动和工进时都向液压缸供油，而液压缸在工进时工作压力最大，因此对大流量液压泵和小流量液压泵的工作压力分别进行计算。
根据液压泵的最大工作压力计算方法，液压泵的最大工作压力可表示为液压缸最大工作压力与液压泵到液压缸之间压力损失之和。
对于调速阀进口节流调速回路，选取进油路上的总压力损失??p=0.5MPa，同时考虑到压力继电器的可靠动作要求压力继电器动作压力与最大工作压力的压差为0.5MPa，则液压泵最高工作压力为Pp=p1+??p+0.5MPa=4.36MPa。
因此泵的额定压力pr≥1.25×4.36Pa=5.45MPa （2）计算总流量
工进时所需要流量最小是0.25L/min,设溢流阀最小流量为2.5L/min,则小流量泵的流量
qp1≥（1.1×0.25+2.5）L/min=2.775L/min (2-14)
15
液压课程设计-卧式钻、镗组合机床液压系统
