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卧式钻镗组合机床动力滑台液压系统设计例题
设计的卧式钻镗组合机床的液压动力滑台液压系统要求完成: 快进→工进→快退→停止；切削推力25000N，快进行程400mm,工进行程50mm，V快=6m/min、V工进=0.05-0.10m/min,运动部件重G=9800N,。静摩擦系数：fj=0.2，动摩擦系数：fd=0.1， 液压缸机械效率：??0.9，快速起动时间不大于0.2s.
一、行工况分析，确定液压缸推力 1、工况分析及液压缸的推力： （1）、工况分析
切削推力： F切=25000N
静摩擦力： Fj= fjG=0.2×9800=1960N 动摩擦力： Fd= fdG=0.1×9800=980N
启动惯性力： Fg=ma=(9800/9.81)×（6/（0.2×60））=499N （2）、液压缸的推力
启动推力： F启= Fj/η= 1960/0.9=2180N
加速推力： F加=（Fd+Fg）/η=（980+499）/0.9=1640N 快进推力： F快= Fd/η=980/0.9=1090N
工进推力： F工=（F切+ Fd）/η=（25000+980）/0.9=28900N 反向启动过程作用力与F启、F加、F快大小相同，方向相反。 工况运行图如下：
图4-18：卧式钻镗组合机床液压缸工况图
二、确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量 2、选取工作压力及背压力
F工==28900N 在20000-30000N之间,P1=3-4MPa 选
取,P1=3.4MPa，为防止加工结束动力头突然前冲, 设回油路有背压阀，取背压P2=0.8MPa。
3、确定液压缸结构尺寸
取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：
图4-19：卧式钻镗组合机床液压缸力的平衡图
F=P1A1- P2A2= A1（P1- P2 A2/ A1）
快进速度V快=6m/min，工进速度V工进=0.05m/min,相差很大,应进行差动换接,取k= A2/ A1=0.5,则： 取液压缸筒标准值：D=110
d=0.7D=0.7×110=77
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取活塞杆标准值： d=80 4、认证液压缸筒壁厚
中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚：
额定工作压力： Pn=3.4MPa<16MPa
试验压力为： Py=1.5Pn=1.5×3.4=5.1MPa 许用应力取： ????11000N/mm2 （?????b/n 取安全系数n=5） 5、定液压缸筒的长度 活塞杆工作行程：450
活塞杆伸出长度不少于1100 取活塞杆长2000 取液压缸筒长：L=1600 6、求最少活塞杆直径
取????108N/m2 d?4F?????4?28900?0.019m?19 8??10 19比80少4.21倍,稳定性足够安全可靠。 7、校核活塞杆的稳定性 （1）、求活塞杆的临界半径rk （2）、求活塞杆的临界负载Fk
#
选用45钢，取其柔性系数?1?85
液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数?2?1/4 活塞杆细长比： Lrk?100??1?2?8514?42.5
1??0.024211???2.06?10??2?2EJ464??199000N 取： Fk?22L245钢的弹性模量：取E?2.06?1011N/m2
活塞杆横截面惯性矩：J??d464 活塞杆伸出长度：L=2000
该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。 （3）、求活塞杆临界负载的安全系数 其安全系数：nk=÷28900=6.9 8、液压缸各截面积
A1?(?/4)D2＝(?/4)?112?95.0cm2 A3?(?/4)d2＝(?/4)?82?50.3cm2#
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A2?(?/4)(D2?d2)＝(?/4)?(112?82)?44.7cm2
9、初定液压缸流量 快进：
Q1?vA1=60?0.95?57.0L/min
Q2?vA2=60?0.45?26.8L/min Qp?Q1?Q2=57.0?26.8?30.2L/min
工进Q工?v2A1=(0.05?0.10)?9.5?(0.48?0.95)L/min：
10、液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表 工 况 负 载 （N） 液 压 缸 油压力 回油压力 输入流量 55P1×10 P2×10 Q(L/min) 4.33 7.70 6.62 34.2 0 △p =5 30.2 计算公式 入功率 P(kw) 0.33 P1=(Fi+△pA2)/A3 Q=(A1-A2)×v快 P=p1Q P1=(Fi+p2A2)/A1 Q=v工A1 P=p1Q工 P1=(Fi+p2A1)/A2 Q=A2×v快 P=p2Q 快进 差动 启动 加速 恒速 2180 1640 1090 28900 工 进 8 0.48-0.95 0.29-0.54 快退 启动 加速 恒速 2180 1640 1090 4.88 14.28 13.06 0 5 26.8 0.58 三、确定定位夹紧液压缸结构尺寸及流量 1、定位夹紧力设计计算 K1—安全系数 K2—加工系数 K3—刀具钝化系数
K1?1.5?2 K2?1.2 K3?1.2?1.3
K4—断位切削系数 K4?1.2
根据实用经验，夹紧支撑系数f1=0.2，f2=0.7 根据实用经验，推荐夹紧工作压力P夹＝20×10Pa 取两个液压缸筒直径标准值： D=110
设定活塞杆承受拉力，取活塞杆标准直径： d=55
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Q夹=v夹A＝10?0.95?2?19L/min
夹四、设计卧式钻镗组合机床的液压动力滑台的液压系统图
电磁铁动作表
动 作 工件夹紧 快 进 工 进 快 退 工件松夹 1YA ＋ ＋ 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA DP1 DP2 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 五、液压元件设计计算与选择
1、液压泵工作压力、流量、驱动功率计算 （1）、高压小流量泵工作压力p1计算
高压小流量泵工作循环过程中，最大工作压力34.2?105Pa，采用调速阀进口节流调速，设定工进最大压力损失为?p?10?105Pa，则
p1?34?2?105?10?105?4.42MPa
（2）、低压大流量泵工作压力p2计算
低压大流量泵的快速进退工作表得知快退工作压力为13.06?105Pa，高于快进工作压力6.62?105Pa,取13.06?105Pa为快速进给工作压力, 设定快进最大压力损失为?p?5?105Pa，则：
p2?p??p＝(13.06?5)?105?18.06?105Pa
（3）、液压泵的流量及规格
由工况表得知快速进给流量为30.2L/min
工进最大流量0.95L/min，溢流阀最少稳定流量为3L/min，即高压小流量泵的流量最少要4L/min，选YB-D32-50/4-10,额定压力p?10MPa，转速n?1000r/min,选YB-C36/5.
（4）、电动机的驱动功率
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从液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表得知，液压缸最大输出功率为：P?p2Q?13.06?105?26.8?10?3/60?0.58KW
快速进退最大工作压力：p＝(13.06?5)?105?18.06?105Pa， 取电机效率：??0.75，则电动机的驱动功率为 选Y90L?2型2.2KW交流异步电动机。
2、确定液压缸的输入输出流量和移动速度
工步 快 进 输入流量L/min 输出流量L/min 移动速度 m/min 95(36?5)=?77.4 50.3 工 进 快 退 3、根据工作压力和通流量选取液压元件
序号 元件名称 实际通流量 元件规格 数量 备 註 01 双联叶片泵 36/5 L/min YB-D36/5 1 02 滤油器 41 L/min WU-63×F 1
03 油 箱 246 L/min（容积） 1 自制（300L/min） 04 外控顺序阀 36 L/min X4F-B20D-Y1 1 05 单向阀 36L/min DF-B20H2 1 06 先导式溢流阀 5L/min YF-B6B 1 07 电液换向阀 87L/min 34EYOB25H-T 1 08 单向程行调速阀 ≤1L/min 1QCA3-D16 1 09 压力继电 DP-63型 2
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