卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统课程设计

目 录

一 明确液压系统的设计要求.................................................................................... 2 二 负载与运动分析.................................................................................................... 2 三 负载图和速度图的绘制...................................................................................... 4 四 确定液压系统主要参数........................................................................................ 5

4.1确定液压缸工作压力..................................................................................... 5 4.2计算液压缸主要结构参数............................................................................. 5 4.3绘制液压缸工况图......................................................................................... 7 五 液压系统方案设计.............................................................................................. 8

5.1选用执行元件................................................................................................. 8 5.2速度控制回路的选择..................................................................................... 8 5.3选择快速运动和换向回路............................................................................. 9 5.4速度换接回路的选择..................................................................................... 9 5.5组成液压系统原理图................................................................................... 10 5.5系统图的原理............................................................................................... 11 六 液压元件的选择................................................................................................ 13

6.1确定液压泵的规格和电动机功率............................................................... 13 6.2确定其它元件及辅件................................................................................... 14 6.3主要零件强度校核....................................................................................... 16 七 液压系统性能验算............................................................................................ 17

7.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值............................................... 17 7.2油液温升验算............................................................................................... 18

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一 明确液压系统的设计要求

要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。要求实现的动作顺序为：启动→加速→快进→减速→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力总和Fg=12700N，移动部件总重量G＝20000N；行程长度400mm（其中工进行程100mm）快进、快退的速度为7m/min，工进速度（20~1000）mm/min，其中20mm/min为粗加工， 1000mm/min为精加工；启动换向时间△t≤0.15s；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。液压系统的执行元件使用液压缸。

二 负载与运动分析

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，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。

在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。 （1）工作负载FW

工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即

Ft?12700N

（2）阻力负载Ff

阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为Ff，则

静摩擦阻力 Ffs?0.2?20000?4000N 动摩擦阻力 Ffd?0.1?20000?2000N

（3）惯性负载

最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为0.05s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为4.5m/min，因此惯性负载可表示为

?v200007?N?1585.68N Fm?m???t9.8160?0.15 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?w=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的

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负载力和液压缸所需推力情况，如表1所示。

表1 液压缸总运动阶段负载表（单位：N）

工况 启动 加速 快进 工进 反向启动 加速 快退 制动 负载组成 负载值F/N 4000 3585.68 2000 14700 4000 3585.68 2000 414.32 推力F/?w/N F?Ffs 4444.44 3984.08 2222.22 16333.33 4444.44 3984.08 2222.22 460.36 F?Ffd?Fm F?Ffd F?Ffd?FtF?Ffs F?Ffd?Fm F?Ffd F?Ffd?Fm 3