立式组合机床液压系统设计

立式组合机床液压系统设计内容摘要：

进 快 6 6 32 1 1 3 1 9 1 0 6 . 3 7 1 3 0 9 . 7 1 0 / m i n 7 1 . 3 / m i nQ A V m L      快 退 快 攀枝花学院本科课程设计（论文） 液压缸尺寸和所需流量 6 6 6 31 3 1 4 1 5 1 0 0 . 0 5 1 5 7 0 . 7 5 1 0 / m in 1 . 6 / m inQ A V m L      工 进 工 进 液压缸回油路上有背压 P2 ，保证速度平稳。 根据《现代机械设备设计手册》中推荐值，取 P2=，快进时液压缸虽做差动连接，但油管中有压降 p ，取p =。 快退市油腔中有被压，这时可取 p = 根据上述计算数据，可估算液压缸在各个工作段中的压力、流量和功率，如下表所示： 表 2 工况 推力 F/N 回油腔压力 2/p MPa 进油腔压力1/p MPa 输入流量1/ minqL 输入功率/PKW 计算式 快进 起动 21730 0 — — )/()( 2121 AAPAFp  1 2 1()q A A V 1P pq 加速 34147 ppp  12MPap  — — 恒速 10865 工进 31152 1 2 2 1121( )/p F p A Aq AVP pq 快退 起动 21730 0 — — 1 2 2 2241( ) /p F p A Aq AVP p q 加速 34147 — — 恒速 10865 攀枝花学院本科课程设计（论文） 拟定系统原理图 7 4 拟定液压系统图 液压传动系统的草图是从液压系统的工作原理和结构组成上来具体体现设计任务所提出的各项要求，它 包括三项内容：确定液压传动系统的类型、选择液压回路和组成液压系统。 确定液压传动系统的类型就是在根据课题提供的要求下，参照立式组合机床液压系统的具体特点，选择适合的系统类型。 选择液压回路就是在根据课题提供的要求和液压传动系统具体运动特点，选择适合本课题的液压回路。 组成液压系统就是在确定各个液压回路的基础上，将各个液压回路综合在一起，根据课题的实际要求，对液压系统草图进行适当的调整和改进，最终形成一个合理有效、符合课题设计要求的液压传动系统原理图。 确定液压传动系统的类型 液压传动系统的类型究竟采用开 式还是采用闭式，主要取决于它的调速方式和散热要求。 一般的设计，凡具备较大空间可以存放油箱且不另设置散热装置的系统，要求尽可能简单的系统，或采用节流调速或容积 节流调速的系统，都宜采用开式。 在开式回路中，液压泵从油箱吸油，把压力油输送给执行元件，执行元件排出的油则直接流回油箱。 开式回路结构简单，油液能得到较好的冷却，但油箱的尺寸大，空气和赃物易进入回路；凡容许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统，对工作稳定和效率有较高要求的系统，或采用容积调速的系统都宜采用闭式。 在闭式回路中，液压泵的排油管直 接与执行元件的进油管相连，执行元件的回油管直接与液压泵的吸油管相连，两者形成封闭的环状回路。 闭式回路的特点是双向液压泵直接控制液压缸的换向，不需要换向阀及其控制回路，液压元件显著减少，液压系统简单，用油不多而且动作迅速，但闭式回路也有其缺点，就是回路的散热条件较差，并且所用的双向液压泵比较复杂而且系统要增设补、排油装置，成本较高，故应用还不普遍。 本课题设计的液压传动系统类型采用开式液压系统，系统的结构简单。 液压回路的选择 液压机械的液压系统虽然越来越复杂，但是一个复杂的液压系统往往是由一些基本 回路组成的。 液压基本回路就是由有关液压元件组成，能够完成某一特定功能的基本回路。 在本设计中选择五种回路，分别为调压回路、调速回路、平衡回路、换向回路和卸荷回路。 攀枝花学院本科课程设计（论文） 拟定系统原理图 8 调压回路 调压回路的功用在于调定或限制液压源的最高工作压力，也就是说能够控制系统的工作压力，使它不超过某一预先调定好的数值，或使工作机构在运动过程中的各个阶段具有不同的工作压力。 调压控制回路包括连续调压回路、多级调压回路、恒压控制回路等。 液压源工作压力级的多少，压力在调节、控制或切换方式上的差异，是这种回路出现多种结构方案的原因，也是 对它进行评比、选择时要考虑的因素。 该设计选择溢流阀单级调压回路，溢流阀开启压力可通过调压弹簧调定，如果调定溢流阀调压弹簧的顶压缩量，便可设定供油压力的最高值。 系统的实际工作压力有负载决定，当外负载压力小于溢流阀调定压力时，溢流阀处无溢流流量，此时溢流阀起安全阀作用。 图示 41 油路可靠，价格便宜。 图 41 调压回路 调速回路 调速阀调速回路由调速阀、 溢流阀、液压泵和执行元件等组成。 它通 过改变调速阀的通流面积来控制和调节进入或流出执行元件的流量，从而达到调速的目的。 这种调速回路具有结构简单、工作可靠、成本低、使用维护方便、调速范围大等优点。 攀枝花学院本科课程设计（论文） 拟定系统原理图 9 用流量控制阀实现速度控制的回路有三种基本方式，节流调速回路分为进口节流调速回路、出口节流调速回路、旁通节流调速回路等。 本设计选用单向进油节流调速回路。 用溢流阀和串联在执行元件进油路上的调速阀调节流入执行元件的油液流量，从而控制执行元件的速度。 基本回路如图 42 所示： 图 42 调速回路 平衡回路 平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。 下图是一种使用单向顺序阀的平衡 回路。 由图可见，当换向阀左位接入回路使活塞下行时，回油路上存在着一定的背压；只要将这个背压阀调得使液压缸内的背压能支承得住活塞与之相连的工作部件，活塞就可以平稳的下落。 当换向阀处于中位时，活塞就停止运动，不在继续下移。 这种回路在活塞向下快速运动时功率损失较大，锁住时活塞和与之相连的工作部件会因单向顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落；因此它只使用于工作部件重量不大、活塞 锁住时定位要求不高的场合。 攀枝花学院本科课程设计（论文） 拟定系统原理图 10 图 43 平衡回路 往复直线运动换向回路的功用是使液压缸和与之相连的主机运动部件在其行程终端处迅速、平稳、准确地变换运动方向。 简单的换向回路只须采用标准的普通换向阀。 卸荷回路 卸荷回路的功用是在液压泵驱动电机不须频繁启闭的情况下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以减少功率损失，降低系统发热，延长液压泵和电机的使用寿命。 如图 44所示。 图 44 卸荷回路 攀枝花学院本科课程设计（论文） 拟定系统原理图 11 拟定液压传动系统原理图 一个液压传动系统都是由许多的回路组合而成，所以将上面的几个液压回路组合在一起 .。 再根据本设计课题的实际要求采用叠加阀技术，故将所选液压元件转换成叠加阀系列元件，并对液压系统传动原理图进行必要的修改和整理，拟定出完整的符合要求的液压系统原理图。 经过修改、整理后的液压系统图如图 45所示，它在各方面都比较合理、完善了，能够基本达到本课题的设计要求。 图 45 液压系统原理图 攀枝花学院本科课程设计（论文） 选择液压元件和确定辅助装置 12 5 选择液压元件和确定辅助装置 选择液 压泵 取液压系统的泄漏系数 K= 则液压泵的最大流量 m a x( ) 1 . 1 1 2 6 . 6 1 3 9 . 2 6 / m i nBiQ K Q L    ，即 / m inBQL。 根据拟定的液压系统是采用回油路节流调速，进油路压力损失选取 55 10p Pa   ，故液压泵工作压力为： 551 ( 1 5 .6 5 ) 1 0 2 0 .6 0 1 0Bp P P P a         (51) 考虑到系统动态压力因素的影响，液压泵的额定工作压力为： 550 02 0 . 6 0 ( 1 2 5 ) 1 0 2 5 . 7 5 1 0 2 . 5 7 5Bap P a p M P a      (52) 根据 BQ 、 Bp 和已选定的单向定量泵型式，查手册书（二）选用 PVL3153F2RD1型定量叶片泵。 该泵额定排量为 153mL/r,额定转速 960r/min，其额定流量为 /s。 电动机的选择 最大功率在快退阶段，如果取液压泵的效率为为 ，驱动液压泵最大输入功率 BP 为： 1 2. 06 0 13 9. 26 60 0. 75BB BPQP k w k w    (53) 查电工手册选取 的电动机 YCT200－ 4B。 选择阀类元件 各类阀可通过最大流量和实际工作压力选择，阀的规格如下表所示： 表 3 序号 元件名称 估计通过流量L/min 额定流量L/min 额定压力 MPa 额定压降 MPa 型号、规格 1 过滤器 150 160 25 XU160X80J 2 变量叶片泵 10～ 160 — — YBP 3 溢流阀 3 140 25 — YF3Ea10B 攀枝花学院本科课程设计（论文） 选择液压元件和确定辅助装置 13 4 三位五通电液换向阀 60 140 25 35DYF3YE10B 5 单向阀。