哈工大_液压传动大作业_组合机床动力滑台液压系统设计

哈尔滨工业高校 液压传动大作业 设计说明书 设计题目 卧式组合机床液压动力滑台 机电工程学院 班 设 计 者 2010 年 9 月 10 日 流体限制及自动化系 哈 尔 滨 工 业 大 学 液压传动大作业任务书 学生姓名 班 号 设计题目 钻镗两用卧式组合机床液压动力滑台 1. 液压系统用途（包括工作环境和工作条件）及主要参数 卧式组合机床液压动力滑台。 切削阻力F15kN，滑台自重G22kN，平面导轨，静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，快进/退速度5m/min，工进速度100mm/min，最大行程350mm，其中工进行程200mm，启动换向时间0.1s，液压缸机械效率0.9。 2. 执行元件类型液压油缸 3. 液压系统名称 钻镗两用卧式组合机床液压动力滑台。 设 计 内 容 1. 拟订液压系统原理图； 2. 选择系统所选用的液压元件及辅件； 3. 验算液压系统性能； 4. 编写上述1、2、3的计算说明书。 设计指导老师 签 字 教研室主任 签 字 年 月 日签发 书目 1 序言- 1 - 2 设计的技术要求和设计参数- 2 - 3 工况分析- 2 - 3.1 确定执行元件- 2 - 3.2 分析系统工况- 2 - 3.3 负载循环图和速度循环图的绘制- 4 - 3.4 确定系统主要参数- 5 - 3.4.1 初选液压缸工作压力- 5 - 3.4.2 确定液压缸主要尺寸- 5 - 3.4.3 计算最大流量需求- 7 - 3.5 拟定液压系统原理图- 8 - 3.5.1 速度限制回路的选择- 8 - 3.5.2 换向和速度换接回路的选择- 9 - 3.5.3 油源的选择和能耗限制- 10 - 3.5.4 压力限制回路的选择- 11 - 3.6 液压元件的选择- 12 - 3.6.1 确定液压泵和电机规格- 13 - 3.6.2 阀类元件和协助元件的选择- 14 - 3.6.3 油管的选择- 16 - 3.6.4 油箱的设计- 18 - 3.7 液压系统性能的验算- 19 - 3.7.1 回路压力损失验算- 19 - 3.7.2 油液温升验算- 20 - - 2 - 1 序言 作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床动力滑台液压系统设计为例，介绍该组合机床液压系统的设计方法和设计步骤，其中包括组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采纳多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采纳多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简洁、动作敏捷、操作便利、调速范围大、可无级连读调整等优点，在组合机床中得到了广泛应用。 液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线运动和回转运动，如图1所示，假如动力滑台要实现二次进给，则动力滑台要完成的动作循环通常包括原位停止快进I工进II工进死挡铁停留快退原位停止。 图1 组合机床动力滑台工作循环 2 设计的技术要求和设计参数 工作循环快进工进快退停止； 系统设计参数如表1所示，动力滑台采纳平面导轨，其静、动摩擦系数分别为fs 0.2、fd 0.1。 表1 设计参数 参 数 数 值 切削阻力（N） 15000 滑台自重 N 22000 快进、快退速度m/min 5 工进速度mm/min 100 最大行程mm 350 工进行程mm 200 启动换向时间（s） 0.1 液压缸机械效率 0.9 3 工况分析 3.1 确定执行元件 金属切削机床的工作特点要求液压系统完成的主要是直线运动，因此液压系统的执行元件确定为液压缸。 3.2 分析系统工况 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，其他负载可忽视。 （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状况而产生的负载，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 FW15000N （2）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0.1s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为5m/min，因此惯性负载可表示为 （3）阻力负载 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。 静摩擦阻力 Ffj fjNN 动摩擦阻力 Ffd fdN N 依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负载力和液压缸所需推力状况，如表2所示。 表2 液压缸在各工作阶段的负载（单位N） 工况 负载组成 负载值F 液压缸推力F/ 起动 4400 N 4889 N 加速 4071 N 4523 N 快进 2200 N 2444 N 工进 17200 N 19111 N 反向起动 4400 N 4889 N 加速 4071 N 4523 N 快退 2200 N 2444 N 注此处未考虑滑台上的颠覆力矩的影响。 3.3 负载循环图和速度循环图的绘制 依据表2中计算结果，绘制组合机床动力滑台液压系统的负载循环图如图2所示。 图2 组合机床动力滑台液压系统负载循环图 图2表明，当组合机床动力滑台处于工作进给状态时，负载力最大为19111N，其他工况下负载力相对较小。 所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可依据已知的设计参数进行绘制，已知快进和快退速度m/min、快进行程mm、工进行程mm、快退行程mm，工进速度 mm/min。依据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统的速度循环图如图3所示。 图3 组合机床液压系统速度循环图 3.4 确定系统主要参数 3.4.1 初选液压缸工作压力 所设计的动力滑台在工进时负载最