工程学院
课程设计
题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计
系部: 机械工程系
专业: 矿山机电
班级: 班
姓名:
学号:
指导老师:
完成日期: 2014年6月13日
机械工程系课程设计任务书
教研室主任（签名）（部）主任（签名）2012 年6月
机械工程系课程设计成绩表
目录
摘要 (5)
1.明确液压系统的设计要求 (6)
1.1负载分析 (6)
1.2负载图和速度图的绘制： (7)
2. 确定液压系统主要参数: (8)
2.2计算液压缸主要结构参数 (8)
2.3确定液压泵的规格和电动机功率 (10)
3. 液压系统方案的设计： (12)
3.1选用执行元件 (12)
3.2选择快速运动 (12)
3.3速度换接回路的选择 (12)
3.4组成液压系统原理图 (13)
3.5系统图的原理 (14)
4.液压控制阀和液压辅助元件的选定 (16)
4.1 管道尺寸的确定 (18)
4.2液压缸壁厚的计算 (19)
4.3液压缸的结构设计 (21)
4.4油箱的设计 (22)
5.验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (25)
6.油液温升验算 (27)
设计小结 (28)
参考文献 (29)
摘要
液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用。液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。
液压传动的基本目的就是用工作介质来传递能量，而工作介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。
1.明确液压系统的设计要求
1.1负载分析
负载分析中，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，需要考虑的力有：切削力、导轨摩擦力，惯性力。
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，其他负载可忽略。 滑台液压缸在快速进退阶段，启动时的外负载是导轨的静摩擦阻力，加速时的外负载是导轨的动摩擦阻力和惯性力；恒速时的外负载是动摩擦阻力，在工进阶段，外负载即钻削阻力和动摩擦力负载。 1.1.1工作负载Fl
即动力头产生的最大切削力Fl=24000N.
1.1.2 摩擦负载 静摩擦阻力： Ffs=G u s =0.2×26000=5200N
动摩擦阻力： Ffd==G u d 0.1×26000=2600N 1.1.3惯性负载 Fi=
T
V
g G ∆∆=26000÷9.81×0.1÷0.3=883.5N 在未完成液压设计前，不知密封参数，一般采用液压缸的机械效率η.常取η=0.90—0.97.
作用于液压缸活塞上的密封摩擦阻力用下式计算： Fm=(1-η)Fl
取η=0.92时，则启动时的静密封摩擦阻力Fms=(1-η)Fl=0.08×24000=1920N 恒速时，动密封摩擦阻力取静密封摩擦阻力的30%。则Fmd=576N.
表1滑动液压缸在工况下的外负载计算结果列于下表：（单位：N ）
1.2负载图和速度图的绘制：
负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制
图一液压缸的负载与行程图
图二液压缸的速度与行程图
2.确定液压系统主要参数:
2.1确定液压缸工作压力
表2按负载选择工作压力
负载/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50
工作压力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5
≥5
表3 各种机械常用的系统工作压力
机械类型
机 床 农业机械
小型工程机械
建筑机械
液压凿岩机 液压机
大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械
磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32
卧式钻镗类组合机床属于组合机床，最大载荷时为慢速工进阶段，其他工况下载荷都不大。参考表三，预设液压缸的压力P1=4MPa.
2.2计算液压缸主要结构参数
由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积1A 是有杆腔工作面积2A 两倍的形式，即活塞杆直径d 与缸筒直径D 呈d = 0.71D 的关系。
1P —— 液压缸工作腔的压力 MPa 2P —— 液压缸回油腔的压力 MPa
工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.6MPa 。液压缸的机械效率9.0=η，则液压缸无杆腔的有效面积为 )(1027.810)3.04(92.028176
)2
2
1(F
1236
m P P A -⨯=⨯-⨯=
-
=
η
液压缸的内径：）
（π
πm 103.01027.84143
-=⨯⨯==A D 按GB/T2348-1993表中，将液压缸的内径调整为110mm.
因A1=2A2,则活塞杆的直径：d=0.71D=0.71⨯110=78.1mm 。将活塞杆的直径调为80mm.
液压缸的实际面积：22cm 954
121
14.341=⨯==D A π A2=
2227.444
64
1214
)
(cm d D =-=
-π A=A1-A2=50.3c 2m
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 ∆≈0.5MPa 。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值
2p =0.7MPa 。
表4工作循环时的压力—流量图
