四川理工学院毕业设计
=95.62mm
d=0.707D=67.60mm (其中?v=d/D=0.707 参见《液气压传动与控制》 袁子荣 主编 重庆大学出版社 Pg220)按GB/T2348-1993将直径圆整成标准值，由表3.5得：D=100mm(圆整直至最接近的标准直径，即按最接近的取值 比取90mm更好)，d=70mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为： A1= 3.14D3 /4=7.854×10-3m2 A2=3.14(D2-d2)/4=4.006×10-3m2
A1-A2=(7.854-4.006)x10-3m2=3.848 x10-3m2
表3-5 常用液压缸内径D（单位mm）
40 125 50 140 63 160 80 180 90 200 100 220 110 250 3.3.3执行元件的工况图
根据上式D与d的值，可估计液压缸在各阶段中的压力、流量和功率，并据此画出工况图。
3.3.3.1计算工作压力
根据表3.4，本系统的背压力估计值可在0.5～1.5MPa范围内选取，故由上估算，工进时P2=1MPA，快进运动时P2=0.6MPa，液压缸在工作循环各阶段的工作压力P1计算如下：
差动快进阶段：P1=F/（A1-A2）+P2A2/（A1-A2） 工作进给阶段：P1=F/A1+P2A1/A2 快速退回阶段：P1=F/A2+P2A1/A2
式中： F----液压缸在各工作阶段的最大机械总负载；
A1、A2----分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积； P2----液压缸出口的背压 计算如下：
差动：P1=F/（A1-A2）+P2A2/（A1-A2）
=(1666.7+4.006×10-3×0.6×106)/3.848×10-3m2=1.06×106Pa 工进：P1=F/A1+A2P2/A1
=294444.4+4.006×10-3×1.0×106Pa=4.3MPa 退回：P1=F/A2+A1P2/A2
17
第3章 卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统的设计
=（1666.7+7.854×10-3×0.6×106）/0.4006×10-3 =1.6MPa
3.3.3.2计算液压缸的输入流量
因为快进快退速度V=6m/min，工进速度为V2=30～120mm/min，取V2=60mm/min=0.6m/min，液压缸各阶段的输入流量为：
快进阶段 q1=(A1-A2)V=(7.854-4.006)×10-3×6m3/min=23L/min 工进阶段 q1=A1V2=7.854×10-3×0.6m3/min=4.7L/min 快退阶段 q1=A2V=4.006×10-3×6m3/min=24L/min 3.3.3.3计算液压缸的输入功率
快进阶段 P=P1q1=1.0×106×23/60×10-3W=383.3W=0.38KW 工进阶段 P=P1q1=4.3×106×4.7/60×10-3W=658W=0.34KW 快退阶段 P=P1q1=1.6×106×24/60×10-3W=560W=0.64KW 将以上的计算压力、流量和功率值列于下表3.6
表3-6 液压缸在各阶段的压力、流量和功率
工作阶段 快进阶段 工进阶段 快退阶段 工作压力P1/MPa 1.0 4.2 1.4 输入流量q1/(L/min) 23 9.4 24 输入功率P/KW 0.38 0.66 0.56 3.3.3.4执行元件的工况图如图3-2所示
图3-2 卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统的的工况图
因为快进、快退速度为6m/min（即0.1 m/s；快进行程为200mm，即0.2m）；工进
18
四川理工学院毕业设计
速度为30～120mm/min，工进行程为50 mm(即0.05m)，则：
快进时间 t1=0.2/0.1s=2s 工进时间 t2=0.05/0.001s=50s 快退时间 t3=(0.2+0.05)/0.1=2.05s
3.4 液压系统图的拟定
a) b)
图 3-3 速度和换向回路分图
3.4.1 速度控制回路的选择
本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，故采用调速阀调速。有三种方案可供选择，即进口节流调速、出口节流调速、旁路节流调速。由工况图3-2可知，该机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载小，故可采用进口节流的调速回路。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时出现滑台突然前冲现象，回油路应设置背压阀。由于液压系统选用了接口调速的方式，故采用开式系统。进油节流调速见下分图图3-3 a）所示。
3.4.2 换向和速度接口回路的选择
本机床的快进、快退速度较大，为保证换向平稳，且液压缸在快进时为差动连接。故三位五通Y型电液换向阀来实现运动换向，并实现差动连接。
为保证夹紧力可靠且单独调节，在支路上串接减压阀和单向阀；为保证定位->夹紧
19
第3章 卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统的设计
的顺序动作，在进入夹紧缸的油路上接单向顺序阀，只有当定位缸达到顺序阀的调节压力时，夹紧缸才动作；为保证工件确定已经夹紧后进给缸才能动作，在夹紧缸进口处装一压力继电器，只有夹紧液压缸达到压力继电器调定的压力时，才发出信号，使进给油路缸的三位五通电液换向阀电磁通电，进给缸才开始快进，分图见上图3-3所示。
3.4.3 压力控制回路的选择
由分析工况图可知，在该液压系统的工作循环内，液压缸交替地要求源油泵提供低压大流量和高压小流量的油液。在本机床中，快进快退所需的时间比工进所需要的时间少得多。从提高系统的效率，节省能量的角度上看，宜采用双泵供油系统，或者采用变量泵加调速阀组成的容积节流调速系统，为便于观察和调速压力，在液压泵的出口处、换向进口处设置液压点。
3.4.4 液压系统图拟定
综合上述分析和所拟定的方案，将各种回路合理地组合成为该机床的液压系统，其原理图如下：
图3-4 整理后的液压系统图
1、2、16-压力继电器 3-行程阀 4-调速阀 5、11、14、20、21-单向阀 6-背压阀 7-顺序阀 8-过流器 9-双联叶片泵 10、15-压力表开关 12-溢流阀 13-减压阀 17单向顺序阀 18-二位四通电磁阀 19-三位五通电液阀
20
四川理工学院毕业设计
3.5液压元件的选择 3.5.1液压泵
3.5.1.1确定液压泵的最大工作压力
液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为4.3MPa，根据经验取进口油路的压力损失为1MPa，压力继电路调整压力比系统最大工作压力高出0.6MPa，则高压小流量泵的最大工作压力应为：
PP1= (4.3+1.0+0.6)MPa=5.9MPa
低压大流量泵是在快速运动时才向液压缸输送液压油的。由工作原理图可知，快进时液压缸中的工作压力比快进时大，如取进口的压力损失为0.5MPa,则大流量泵的最高工作压力为；
PP2= (1.6+0.6)MPa=2.2MPa 3.5.1.2确定液压泵的流量QP
由图3-3可知,两个液压泵,应向液压缸提供的最大流量为24L/min,若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估算,则两台泵QP=1.1×24=26.4L/min,所以小流量泵的流量规格最少为12.4L/min 3.5.1.3选用液压泵的规格
根据以上压力和流量的数值查阅产品样本,为使液压泵有一定的压力储备,所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大26%-60%,最后确定YB1型。液压泵的总功率和YB1型双联叶片泵技术参数分别如下:
表3.7 液压泵的总功率
液压泵类型 总效率 齿轮泵 0.6-0.7 螺杆泵 0.65-0.80 叶片泵 0.60-0.75 柱塞泵 0.80-0.85 表3.8 YB1型双联叶片泵技术参数
型 号 YB1-2.5 YB1-4 YB1-6 YB1-10
排量mL/r 2.5 4 6 10 额定压力MPa 转数r/min 1450 驱动功率KW 0.6 0.8 1.5 2.2 重量kg 5.3 21