系统类型 简单系统或轻载节流调速系统 回油路带调速阀的系统 回油路设置有背压阀的系统 用补油泵的闭式回路 回油路较复杂的工程机械 回油路较短且直接回油 背压力/MPa ~ ~ ~ ~ ~3 可忽略不计 快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降△P，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取△P≈。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值p2=。 工进时液压缸的推力计算公式为
F/?m?A1p1?A2p2?A1p1?(A1/2)p2，
因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为
液压缸缸筒直径为
由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = ，因此活塞杆直径为d=×87=62mm，取整后取液压缸缸筒直径为D=90mm，活塞杆直径为d=70mm。
表2-5 按工作压力选取d/D
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：
计算最大流量需求
工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为
q快进 =（A1-A2）×v1=min
工作台在快退过程中所需要的流量为
q快退 =A2×v2=min
工作台在工进过程中所需要的流量为
q工进 =A1×v1’=~ L/min
其中最大流量为快进流量为min。
根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表3所示。
表2-5 各工况下的主要参数值 工况 推力F’/N 回油腔压力P2/MPa 0 进油腔输入流压力量q/ P1/MPa —— 输入功率P/Kw 计算公式 启4000 动 快加2850 —— P1= 进 速 —— —— q=(A1-A2)v1 P=p1q 恒2000 速 p2=p1+Δp P1=(F’+p2A2)/A工进 15333 1 ～ ～ q=A1v2 P=p1q 起4000 动 快加2850 退 速 恒2000 速 0 —— —— P1=(F’+p2A1)/A2 —— —— q=A2v3 P=p1q 把表2-5中计算结果绘制成工况图，如图2-3所示。 图2-3 组合机床液压缸工况图
3 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。
速度控制回路的选择
工况图2-3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。
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。为了调整方便和便于增设液压夹紧支路，应考虑选用Y型中位机能。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 L/min降为～ 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，如图3-1所示。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。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3-1 换向和速度切换回路的选择
油源的选择
最大流量与最小流量之比约为135，而快进所需的时间比工进所需的时间少得多，因此从提高系统效率，节省能量的角度来看，采用单个单个定量泵作为油源显然不适合的，宜采用双泵供油系统，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3-2所示。
图3-2 双泵供油油源
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3-3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，必须在回油路上串接一个液控顺序阀7，以阻止油液在快进阶段返回油箱。同时阀8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14。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，采用行行程开关控制即可。
3-3(a)液压工作循环图 3-3(b)电磁铁和阀的动作图 图3-3(c) 液压系统原理图
1—双联叶片泵 2—三位五通电液阀 3—行程阀 4—调速阀 5、6、10、13—单向阀 7—顺序阀
8—背压阀 9—溢流阀 11—过滤器 12—压力开关 14—压力继电器
设计一台钻镗两用组合机床的液压系统()
