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目 录
1 题目 ……………………………………………………………………… 3 2 技术参数和设计要求 …………………………………………………… 3 3 工况分析 ………………………………………………………………… 3 4 拟定液压系统原理图 …………………………………………………… 5 4.1 确定供油方式 ……………………………………………………… 5 4.2 调速方式的选择 …………………………………………………… 5 4.3 速度换接方式的选择 ……………………………………………… 5 5 液压系统的计算和选择液压元件……………………………………… 6
5.1 液压缸主要尺寸的确定 ………………………………………… 6 5.1.1 工作压力P的确定 …………………………………………… 6 5.1.2 计算液压缸内径D和活塞杆直径d ………………………… 6 5.1.3 计算在各工作阶段液压缸所需的流量 ……………………… 7 5.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 …………………… 7 5.2.1 泵的工作压力的确定 ………………………………………… 7 5.2.2 泵的流量确定 ………………………………………………… 8 5.2.3 选择液压泵的规格 …………………………………………… 8 5.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定 ……………………………… 8 5.3 液压阀的选择 …………………………………………………… 9 5.4 确定管道尺寸 …………………………………………………… 9 5.5 液压油箱容积的确定 …………………………………………… 9 6 液压系统的验算………………………………………………………… 10
6.1 压力损失的验算 ………………………………………………… 10 6.1.1 工作进给时进油路压力损失 ………………………………… 10 6.1.2 工作进给时回油路的压力损失 ……………………………… 10 6.1.3 变量泵出口处的压力Pp ……………………………………… 11 6.1.4 快进时的压力损失 …………………………………………… 11 6.2 系统温升的验算 ………………………………………………… 12 7 液压缸的设计 …………………………………………………………… 12
7.1 液压缸工作压力的确定 …………………………………………… 12 7.2 液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 ……………………… 12
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7.3 液压缸的壁厚和外径的计算 …………………………………… 12 7.4 缸盖厚度的确定 ………………………………………………… 13 7.5 最小导向长度 …………………………………………………… 13 7.6 导向滑动面长度 ………………………………………………… 13 7.7 活塞宽度 ………………………………………………………… 13 7.8 隔套的长度 ……………………………………………………… 13 7.9 缸体长度 ………………………………………………………… 13 8 结束语 ………………………………………………………………… 13 9 参考文献 ……………………………………………………………… 13
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1. 设计题目：卧式钻孔组合机床液压系统设计 2.技术参数和设计要求
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设计一台卧式钻孔组合机床的液压系统，要求完成如下工作循环：快进 →工进 → 快退 → 停止。机床的切削力为2 ×104N，工作部件的重量为7.8×103 N，快进与快退速度均为6 m/min，工进速度为0.05 m/min，快进行程为100 mm，工进行程为50 mm，加速、减速时间要求不大于0.2 s，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。设计该组合机床的液压传动系统。 3 工况分析
根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图
速度循环图
液压缸所受外负载F包括三种类型，即
F = Fw+ Ff + Fm 式中：Fw — 工作负载；
Fm — 运动部件速度变化时的惯性负载；
Ff — 导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，
对于平导轨 Ff可由下式求得：
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Ff = f ×G
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G — 运动部件重力； f — 导轨摩擦系数 于是可得：
Ffs = 0.2×7.8×103 =1560N Ffd = 0.1×7.8×103=780N
上式中，Ffs为静摩擦阻力，Ffd为动摩擦阻力。 Fm = GΔv/(g.Δt)
No 4
式中：g — 重力加速度；Δt — 加速或减速时间；Δv —Δt时间内的
进度变化量 在本例中
Fm = 7.8 ×103×6/(9.8×0.2×60) = 398N 根据上述计算结果，列出各工作阶段所受外负载 工作循环 启动、加速 快进
4 拟定液压系统原理图 4.1 确定供油方式
考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。
4.2 调速方式的选择
在中小型专业机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻孔类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。
4.3 速度换接方式的选择
本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比
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外负载F(N) F=Ffs+Fm F=Ffd 1958 780 工作循环 工进 快退 外负载F(N) F=Ffd+Fw F=Ffd 20780 780
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平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。
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较方便、阀的安装也较简单，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接
5 液压系统的计算和选择液压元件
5.1 液压缸主要尺寸的确定
5.1.1 工作压力P的确定
工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅指导书表2-1取液压缸的工作压力为3-5Mpa，本系统取液压缸的工作压力为5Mpa.
5.1.2 计算液压缸内径D和活塞杆直径d
由负载图知最大负载F为20780N，按指导书表2-2执行元件背压的估算值：可取P2为0.5MPa，ηcm为0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d/D为0.7。将上述数据代入公式可得
D ={（4×20780)/[3.14×50×100000×0.95(1-5(1-0.72)/5 0)]}1/2 =0.084 (m) 圆整为标准值100mm.
根据指导书表2-4液压缸内径尺寸系列（GB2348-80），将液压缸内径圆整为标准系列直径D=100mm，活塞杆直径d，按d/D=0.7及指导书表2-5活塞杆
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