钻床设计举例.ppt

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1、本节以一台本节以一台卧式单面多轴钻孔组合机床卧式单面多轴钻孔组合机床卧式单面多轴钻孔组合机床卧式单面多轴钻孔组合机床为例，设计出为例，设计出驱动动力驱动动力驱动动力驱动动力滑台的液压系统滑台的液压系统滑台的液压系统滑台的液压系统。设计要求滑台实现设计要求滑台实现“快进快进快进快进工进工进工进工进快退快退快退快退停止停止停止停止”的工作循环。的工作循环。已知：已知：已知：已知：机床上有主轴机床上有主轴16个，加工个，加工13.9的孔的孔14个、个、8.5mm的孔的孔2个。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为个。刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为240HBS，机床工作部件总质量机床工作部

2、件总质量m=1000kg；快进、快退；快进、快退v1、v3均为均为5.5m/min，快进行程长，快进行程长l1=100mm，工进行程长，工进行程长l2=500mm，往，往复运动的加速、减速时间不希望超过复运动的加速、减速时间不希望超过0.157s；动力滑台采用平；动力滑台采用平导轨，其静摩擦因数导轨，其静摩擦因数fs=0.2，动摩擦因数，动摩擦因数fd=0.1；液压系统中的；液压系统中的执行元件使用液压缸。执行元件使用液压缸。8.3.1 分析负载分析负载分析负载分析负载 1.1.外负载外负载 高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力F Ft t（单位为（单位为N N）为

3、）为（8-288-288-288-28）式中式中 D钻头直径，单位为钻头直径，单位为mm；s每转进给量，单位为每转进给量，单位为mm/r；HBS铸件硬度，铸件硬度，HBS=240。代入式（代入式（8-288-28），得外负载），得外负载Fg为为根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速根据组合机床加工特点，钻孔时主轴转速n和每转进给量和每转进给量s按按“组合机床组合机床设计手册设计手册”取取对对13.9mm的孔：的孔：n1=360r/min，s1=0.147mm/r；对对8.5mm的孔：的孔：n2=550r/min，s2=0.096mm/r。2.2.惯性负载惯性负载 机床工作部件的总质量机床工作部件

4、的总质量m=1000kg，取，取t=0.157s3.3.阻力负载阻力负载 机床工作部件对动力滑台导轨的机床工作部件对动力滑台导轨的法向力法向力法向力法向力为为Fn=mg=9810N静摩擦阻力：静摩擦阻力：静摩擦阻力：静摩擦阻力：Ffs=fsFn=0.29810N=1962N动摩擦阻力：动摩擦阻力：动摩擦阻力：动摩擦阻力：Ffd=fdFn=0.19810N=981N由此得出液压缸在各工作阶段的由此得出液压缸在各工作阶段的负载负载负载负载如表如表8-208-20所示。所示。表表表表8-208-208-208-20 液压缸在各工作阶段的负载液压缸在各工作阶段的负载F （单位：（单位：N N）工况工况

5、负载组成负载组成负载值负载值F工况工况负载组成负载组成负载值负载值F启动启动F=Fnfs1962工进工进F=Fnfd+Fg31449加速加速F=Fnfd+mv/t1564快退快退F=Fnfd981快进快进F=Fnfd981注：不考虑动力滑台上颠复力矩的作用。注：不考虑动力滑台上颠复力矩的作用。图图图图8-118-118-118-11 组合机床液压缸负载图和速度图组合机床液压缸负载图和速度图a a）负载图）负载图 b b）速度图）速度图按上表数值绘制按上表数值绘制负载图负载图负载图负载图如如图图图图8-11a8-11a8-11a8-11a所示。所示。由于是由于是v1=v3=5.5m/min、l1

6、=100mm、l2=50mm、快退行程、快退行程l3=l1+l2=150mm，工进速度工进速度v2=n1s1=n2s253mm/min，由此可绘出，由此可绘出速度图速度图速度图速度图如如图图图图8-11b8-11b所示。所示。8.3.2 8.3.2 确定执行元件主要参数确定执行元件主要参数确定执行元件主要参数确定执行元件主要参数 由由表表表表8-78-78-78-7和和表表表表8-88-88-88-8可知，组合机床在可知，组合机床在最大负载最大负载最大负载最大负载约为约为32000N32000N时液压时液压系统宜取系统宜取压力压力压力压力p1 1=4MPa=4MPa。鉴于动力滑台要求快进、快退

7、速度相等，这里的液压缸可选用鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，这里的液压缸可选用单单单单活塞杆式活塞杆式活塞杆式活塞杆式的，并在快进时作的，并在快进时作差动连接差动连接差动连接差动连接。这种情况下液压缸无杆腔这种情况下液压缸无杆腔的工作面积的工作面积A1应为有杆腔工作面积应为有杆腔工作面积A2的两倍，即的两倍，即=A1/A2=2，而，而活塞杆直径活塞杆直径d与缸筒直径与缸筒直径D成成d=0.707D的关系。的关系。在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压背压背压背压p2，以防止孔钻通，以防止孔钻通时滑台突然前冲。按时滑台突然前冲。按表表表表8-38-3取取

8、p2=0.6MPa。快进时液压缸作。快进时液压缸作差动连差动连差动连差动连接接接接，管路中有压力损失，有杆腔的压力应略大于无杆腔，但其差，管路中有压力损失，有杆腔的压力应略大于无杆腔，但其差值较小，可先按值较小，可先按0.3MPa考虑。快退时回油腔中是有考虑。快退时回油腔中是有背压背压背压背压的，这时的，这时p2也可按也可按0.6MPa估算。估算。表表表表8-78-78-78-7 按负载选择液压执行元件的工作压力（适用于中、低压液压系统）按负载选择液压执行元件的工作压力（适用于中、低压液压系统）载荷载荷/kN50工作压力工作压力/MPa0.811.522.53344557表表表表8-88-88

9、-88-8 按主机类型选择液压执行元件的工作压力按主机类型选择液压执行元件的工作压力设备类型设备类型机床机床农业机械农业机械汽车工业汽车工业小型工程小型工程机械及机械及辅助机构辅助机构工程机工程机械重型械重型机械锻机械锻压设备压设备液压支液压支架等架等船用船用系统系统磨床磨床组合机床组合机床齿轮加工机床齿轮加工机床牛头创床牛头创床插床插床车床车床铣床铣床镗床镗床珩磨珩磨机床机床拉床拉床龙门刨床龙门刨床工作压力工作压力/MPa1.26.3242510101616321425表表表表8-38-38-38-3 背压压力背压压力系统类型系统类型背压压力背压压力/MPa系统类型系统类型背压压力背压压力/

10、MPa中低压系统或轻载节流调速系统中低压系统或轻载节流调速系统0.20.5采用辅助泵补油的闭式油路系统采用辅助泵补油的闭式油路系统11.5回油路带调速阀或背压阀的系统回油路带调速阀或背压阀的系统0.51.5采用多路阀的复杂的中高压系统采用多路阀的复杂的中高压系统（工程机械）（工程机械）1.23由工进时的负载值按由工进时的负载值按表表表表8-98-98-98-9中的公式中的公式计算液压缸面积计算液压缸面积计算液压缸面积计算液压缸面积将这些直径按将这些直径按GB/T23482001圆整成就近标准值得圆整成就近标准值得D=0.11m、d=0.08m=A1/A2=2表表表表8-98-98-98-9 液

11、压缸的主要技术参数及理论流量计算公式液压缸的主要技术参数及理论流量计算公式类型类型图图液压缸的几何液压缸的几何参数参数A1、A2液压缸最大液压缸最大理论流量理论流量qmax备备 注注单活塞杆缸单活塞杆缸p1=(F+p2A2+pminA1)/A1A2=F/(p1-pmin)-p2p1=(F/m)+p2A2/A1A2=F/m(p1-p2)A1=A2qmax=A1vmaxF 缸的最大外负载缸的最大外负载p1缸最大工作压力缸最大工作压力p2缸的背压见表缸的背压见表8-3pmin缸空载起动压力缸空载起动压力 见表见表8-10m缸的机械效率，缸的机械效率，见表见表8-10缸往返速比缸往返速比 (差动连接时

12、差动连接时=A1/A2）A1缸无杆腔有效面积缸无杆腔有效面积A2缸有杆腔有效面积缸有杆腔有效面积p1=(F+p2A1+pminA2)/A2A2=F/(p1-pmin-p2)p1=(F/m)+p2A1/A2A2=F/m(p1-p2)A1=A2qmax=A2vmax单活塞杆缸单活塞杆缸差动：差动：p1=(F+pminA2)/(A1-A2)A2=F/(p1-(-1)-pminp1=F/m(A1-A2)A2=F/m p1(-1)qmax=(A1A2)vmax双活塞杆缸双活塞杆缸p1=(F/A2)+p2+pminA2=F/(p1-p2-pmin)p1=(F/A2m)+p2A2=F/m(p1-p2)A1=

13、A2qmax=A2vmax表表表表8-108-108-108-10 液压缸空载起动压力及效率液压缸空载起动压力及效率活塞密封圈形式活塞密封圈形式pmin/MPamO、L、U、X、Y0.30.96V0.50.94活塞环密封活塞环密封0.10.985由此求得由此求得液压缸两腔的实际有效面积液压缸两腔的实际有效面积液压缸两腔的实际有效面积液压缸两腔的实际有效面积为为A1=D2/4=95.0310-4m2,A2=(D2-d2)/4=44.7710-4m2。经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合

14、要求。根据上述根据上述D和和d的值，可估算出液压缸在各个工作阶段中的的值，可估算出液压缸在各个工作阶段中的压力压力压力压力、流量流量流量流量和和功率功率功率功率，如，如表表表表8-218-218-218-21所示，并据此绘出所示，并据此绘出工况图工况图工况图工况图如如图图图图8-128-128-128-12所示。所示。表表表表8-218-218-218-21 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况工况负载负载F/N回油腔压力回油腔压力p2/MPa进油腔压力进油腔压力 p1/MPa输入流量输入流量q10-3/m3s-1输入功率输入功率P/kW计算式计

15、算式快进快进（差动）（差动）起动起动196200.407p1=(F/m)+A2p/(A1-A2)q=(A1-A2)v1P=p1q加速加速1564p1+p(p=0.3MPa)0.591恒速恒速9810.4710.46070.217工进工进314490.63.730.00840.031p1=(F/m)+p2A2/A1q=A1v2P=p1q快退快退起动起动196200.457p1=(F/m)+p2A1/A2q=A2v3P=p1q加速加速15640.61.64恒速恒速9811.500.41040.616注：液压缸的机械效率取注：液压缸的机械效率取m=0.96。图图图图8-128-128-128-12

16、液压缸工况图液压缸工况图8.3.3 8.3.3 设计液压系统方案和拟定系统原理图设计液压系统方案和拟定系统原理图设计液压系统方案和拟定系统原理图设计液压系统方案和拟定系统原理图1.1.设计液压系统方案设计液压系统方案 由于该机床是固定式机械，且不存在外负载对系统作功的工况，由于该机床是固定式机械，且不存在外负载对系统作功的工况，并由并由图图图图8-128-128-128-12知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，知，这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小。根据工作负载变化小。根据表表表表8-58-58-58-5、表表表表8-68-68-68-6该液压系统以采用该液压系

17、统以采用节流调速节流调速节流调速节流调速方式方式方式方式和和开式循环开式循环开式循环开式循环为宜。现采用进油路节流调速回路，为解决孔钻为宜。现采用进油路节流调速回路，为解决孔钻通时滑台突然前冲的问题，回油路上要设置通时滑台突然前冲的问题，回油路上要设置背压阀背压阀背压阀背压阀。从从工况图工况图工况图工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。最大压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量约为最小流量的流量约为最小流量的55倍，而倍，而快进加快退所需的时间快进加快退所需

18、的时间快进加快退所需的时间快进加快退所需的时间t1和和工进所需工进所需工进所需工进所需的时间的时间的时间的时间t2分别为分别为表表表表8-58-58-58-5 开式系统与闭式系统的比较开式系统与闭式系统的比较内内 容容开开 式式 系系 统统闭闭 式式 系系 统统散热条件散热条件较方便，但油箱较大较方便，但油箱较大较复杂，须用辅助泵换油冷却较复杂，须用辅助泵换油冷却抗污染性抗污染性较差，但可采用压力油箱或油箱呼吸器来改善较差，但可采用压力油箱或油箱呼吸器来改善较好，但油液过滤要求较高较好，但油液过滤要求较高系统效率系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低管路压力损失较大，用节流调速时效率低管

19、路压力损失较小，容积调速时效率较管路压力损失较小，容积调速时效率较高高限速、制动形式限速、制动形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热动，引起油液发热液压泵由电动机驱动时，限速及制动过液压泵由电动机驱动时，限速及制动过程中驱动电机能向电网输电，回收部分程中驱动电机能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡）及能量，即是再生限速（可省去平衡）及再生制动再生制动其他其他对泵的自吸性能要求高对泵的自吸性能要求高对泵的自吸性能要求低对泵的自吸性能要求低表表表表8-68-68-68-6 三种调速回路主要性能比较三种调速回路主要性能比较

20、主要性能主要性能节流调速回路节流调速回路容积调速回容积调速回路路容积节流调速回路容积节流调速回路简式节流调速回路简式节流调速回路带压力补偿阀的节流调速回路带压力补偿阀的节流调速回路变量泵变量泵定量马达定量马达流量适应流量适应功率功率适应适应进油节流及进油节流及回油节流回油节流旁路旁路节流节流调速阀在调速阀在进油路进油路调速阀在旁油调速阀在旁油路及溢流节流路及溢流节流调速回路调速回路负载负载特性特性速度刚度速度刚度差差很差很差好好较好较好好好承载能力承载能力好好较差较差好好较好较好好好调速范围调速范围大大小小大大较大较大大大功率功率特性特性效率效率低低较低较低低低较低较低最高最高较高较高高高发热

21、发热大大较大较大大大较大较大最小最小较小较小小小成本成本低低较低较低高高最高最高适用范围适用范围小功率、轻载或低速的中、低压系统及工程机械的非经常小功率、轻载或低速的中、低压系统及工程机械的非经常性调速场合性调速场合大功率、高大功率、高速、中、高速、中、高压系统压系统负载变化负载变化小、速度小、速度刚度要大刚度要大的中小功的中小功率、中压率、中压系统系统负载变化负载变化较大、速较大、速度刚度要度刚度要大的大中大的大中功率的中、功率的中、高压系统高压系统亦即是亦即是t2/t121。因此从提高系统效率、节省能量的角因此从提高系统效率、节省能量的角度来看，采用单个定量液压泵作为油度来看，采用单个定量

22、液压泵作为油源显然是不合适的，而源显然是不合适的，而宜采用大、小宜采用大、小宜采用大、小宜采用大、小两个液压泵自动两级并联供油的油源两个液压泵自动两级并联供油的油源两个液压泵自动两级并联供油的油源两个液压泵自动两级并联供油的油源方案方案方案方案（图（图8-13a）。）。图图图图8-138-138-138-13 油源及液压回路油源及液压回路的选择的选择a a）液压源）液压源2.2.选择基本回路选择基本回路 由于不存在负载对系统作功的工况，也由于不存在负载对系统作功的工况，也不存在负载制动过程，故不存在负载制动过程，故不需要设置平不需要设置平不需要设置平不需要设置平衡及制动回路衡及制动回路衡及制动

23、回路衡及制动回路。但必须具有。但必须具有快速运动快速运动快速运动快速运动、换向换向换向换向、速度换接速度换接速度换接速度换接以及以及调压调压调压调压、卸荷卸荷卸荷卸荷等回路。等回路。选择选择快速运动快速运动快速运动快速运动和和换向回路换向回路换向回路换向回路系统中采用系统中采用节流调速回路节流调速回路节流调速回路节流调速回路后，不论采用后，不论采用何种油源形式都必须有单独的油路直接何种油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，本系统中，快进、快退换向回路快进、快退换向回路快进、快退换向回路快进、快退换向回路应采用应采用图图图图8

24、-13b8-13b8-13b8-13b所示的形式。所示的形式。图图图图8-138-138-138-13 油源及液压回路油源及液压回路的选择的选择b b）换向回路）换向回路选择选择速度换接回路速度换接回路速度换接回路速度换接回路 u当滑台从快进转为工进当滑台从快进转为工进时，输入液压缸的流量由时，输入液压缸的流量由27.64L/min降至降至0.5L/min，滑台的速度变化较大，可滑台的速度变化较大，可选用选用行程阀行程阀行程阀行程阀来控制速度的来控制速度的换接，以减小液压冲击换接，以减小液压冲击（见（见图图图图8-13c8-13c）。）。图图图图8-128-128-128-12 液压缸液压缸工

25、况图工况图由由工况图工况图工况图工况图（图图图图8-128-12）中的）中的q q-l l曲线曲线曲线曲线可知：可知：u当滑台由工进转为快退当滑台由工进转为快退时，回路中通过的流量很时，回路中通过的流量很大大进油路中通过进油路中通过24.62L/min，回油路中通，回油路中通过过24.62(95.03/44.77)=52.26L/min。为了保证换向平稳起见，为了保证换向平稳起见，宜采用换向时间可调的电宜采用换向时间可调的电宜采用换向时间可调的电宜采用换向时间可调的电液换向阀式换接回路液换向阀式换接回路液换向阀式换接回路液换向阀式换接回路（见（见图图图图8-13b8-13b）。由于这一回路）。

26、由于这一回路还要实现液压缸的差动连还要实现液压缸的差动连接，所以接，所以换向阀必须是五换向阀必须是五换向阀必须是五换向阀必须是五通的通的通的通的。图图图图8-138-138-138-13 油源及油源及液压回路的选择液压回路的选择b b）换向回路）换向回路图图图图8-138-138-138-13 油源及油源及液压回路的选择液压回路的选择c)c)速度换接回路速度换接回路选择选择调压和卸荷回路调压和卸荷回路调压和卸荷回路调压和卸荷回路 油源中有油源中有溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀（见（见图图图图8-13a8-13a8-13a8-13a），调定系统工作压力，因此调压），调定系统工作压力，因此调压问题已在油

27、源中解决，无须另外再设置问题已在油源中解决，无须另外再设置调压回路调压回路调压回路调压回路。而且，系统采。而且，系统采用用进油节流调速进油节流调速进油节流调速进油节流调速，故溢流阀常开，即使滑台被卡住，系统压力也，故溢流阀常开，即使滑台被卡住，系统压力也不会超过溢流阀的调定值，所以又起不会超过溢流阀的调定值，所以又起安全作用安全作用安全作用安全作用。图图图图8-138-138-138-13 油源及液压回路的选择油源及液压回路的选择a a）液压源）液压源 b b）换向回路）换向回路 c)c)速度换接回路速度换接回路选择选择调压和卸荷回路调压和卸荷回路调压和卸荷回路调压和卸荷回路 在在图图图图8-

28、13a8-13a8-13a8-13a所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀卸荷阀卸荷阀卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可经此阀卸荷。由当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可经此阀卸荷。由于工进在整个工作循环周期中占了绝大部分时间，且高压、小流于工进在整个工作循环周期中占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需不需不需不需要再设置卸荷回路要再设置卸荷回路要再设置卸荷回路要再设置卸荷回路。图图图图8-138-138-138-13 油源及液压

29、回路的选择油源及液压回路的选择a a）液压源）液压源 b b）换向回路）换向回路 c)c)速度换接回路速度换接回路3.3.将液压回路综合成液压系统将液压回路综合成液压系统 把上面选出的各种液把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就压回路组合画在一起，就可以得到一张可以得到一张图图图图8-148-148-148-14所示所示的的液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图（不包（不包括点划线圆框内的元件）。括点划线圆框内的元件）。将此图仔细检查一遍，可将此图仔细检查一遍，可以发现，该图所示系统在以发现，该图所示系统在工作中还存在问题。工作中还存在问题。为了防止干扰、简化为了防止干扰、

30、简化系统并使其功能更加完善，系统并使其功能更加完善，必须对图必须对图8-148-14所示系统进所示系统进行如下修整：行如下修整：图图图图8-148-148-148-14 液压回路的综合和整理液压回路的综合和整理1 1双联叶片泵双联叶片泵 1A1A小流量液压泵小流量液压泵1B1B大流量液压泵大流量液压泵 2 2三位五通电液阀三位五通电液阀 3 3行程阀行程阀 4 4调速阀调速阀 5 5单向阀单向阀 6 6液压缸液压缸 7 7卸荷阀卸荷阀8 8背压阀背压阀 9 9溢流阀溢流阀 1010单向单向阀阀 1111过滤器过滤器 1212压力表接点压力表接点a a单向阀单向阀 b b顺序阀顺序阀 c c单向

31、阀单向阀 d d压力继电器压力继电器3.3.将液压回路综合成液压系统将液压回路综合成液压系统1 1 1 1）为了解决滑台工进（阀为了解决滑台工进（阀2 2在左位）在左位）时图中进、回油路相互接通，系统时图中进、回油路相互接通，系统无法建立压力的问题，必须在换向无法建立压力的问题，必须在换向回路中串接一个单向阀回路中串接一个单向阀a a，将进、回，将进、回油路隔断。油路隔断。2 2 2 2）为了解决滑台快进时回油为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必须在回油差动连接的问题，必须在回油路上串接一个液控顺序阀路上串接一个液控顺序阀b b。这样，滑

32、台快进时因负载较小这样，滑台快进时因负载较小而系统压力较低，使阀而系统压力较低，使阀b b关闭，关闭，便阻止了油液返回油箱。便阻止了油液返回油箱。3.3.将液压回路综合成液压系统将液压回路综合成液压系统3 3 3 3）为了解决机床停止工作后回路中为了解决机床停止工作后回路中的油液流回油箱，导致空气进入系的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性的问题，统，影响滑台运动平稳性的问题，必须在电液换向阀的回油口增设一必须在电液换向阀的回油口增设一个单向阀个单向阀c。4 4 4 4）为了在滑台工进后系统能为了在滑台工进后系统能自动发出快退信号，须在调自动发出快退信号，须在调速阀输出端增设一个

33、压力继速阀输出端增设一个压力继电器电器d d。5 5 5 5）若将顺序阀若将顺序阀b b和背压阀和背压阀8 8的位置对调一下，就可以将的位置对调一下，就可以将顺序阀与油源处的卸荷阀合顺序阀与油源处的卸荷阀合并，从而省去一个阀。并，从而省去一个阀。图图图图8-158-158-158-15 整理后的液压系统原理图整理后的液压系统原理图1 1双联叶片液压泵双联叶片液压泵 2 2三位五通电液阀三位五通电液阀3 3行程阀行程阀 4 4调速阀调速阀 5 5单向阀单向阀6 6单向阀单向阀 7 7顺序阀顺序阀 8 8背压阀背压阀9 9溢流阀溢流阀 1010单向阀单向阀 1111过滤器过滤器 1212压力表接点

34、压力表接点 1313单向阀单向阀1414压力继电器压力继电器经过修改、整理后的经过修改、整理后的液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图如如图图图图8-158-158-158-15所示。所示。8.3.4 8.3.4 选择液压元件选择液压元件选择液压元件选择液压元件1.1.液压泵液压泵液压缸在整个工作循环中的液压缸在整个工作循环中的最大工作压力最大工作压力最大工作压力最大工作压力为为3.73MPa，如取，如取进油路上的进油路上的压力损失压力损失压力损失压力损失为为0.8MPa，为使压力继电器能可靠地工，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力作，取其调整压力高

35、出系统最大工作压力0.5MPa，则，则小流量小流量小流量小流量液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力应为应为：pp1=(3.73+0.8+0.5)MPa=5.03MPa大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由图图图图8-8-1212可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为上的压力损失为0.5MPa（因为此时进油不经调速阀故压力损（因为此时进油不经调速阀故压力损失减小），则失减小），则大流量液压泵的最高工作压力大流量液压泵的最

36、高工作压力大流量液压泵的最高工作压力大流量液压泵的最高工作压力为：为：pp2=(1.5+0.5)MPa=2MPa由由图图图图8-128-12可知，两个液压泵应向液压缸提供的可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量最大流量最大流量最大流量为为27.64L/min，因系统较简单，取，因系统较简单，取泄漏系数泄漏系数泄漏系数泄漏系数KL=1.05，则两个液压泵，则两个液压泵的的实际流量实际流量实际流量实际流量应为：应为：qp=1.0527.64L/min=29.02L/min由于溢流阀的由于溢流阀的最小稳定溢流量最小稳定溢流量最小稳定溢流量最小稳定溢流量为为3L/min，而工进时输入液压缸的，而工进

37、时输入液压缸的流量为流量为0.5L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流流流流量规格量规格量规格量规格最少应为最少应为3.5L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/26PV2R12-6/26型双联叶片液压泵型双联叶片液压泵型双联叶片液压泵型双联叶片液压泵，其小液压泵和大液压泵的排量分，其小液压泵和大液压泵的排量分别为别为6mL/r和和26mL/r，当液压泵的转速，当液压泵的转速np=940r/min时该液压泵的时该液压泵的理论流量理论流量理论流量理论流量

38、为为30.08L/min，若取液压泵的，若取液压泵的容积效率容积效率容积效率容积效率v=0.9，则，则液压泵液压泵液压泵液压泵的实际输出流量的实际输出流量的实际输出流量的实际输出流量为：为：qp=(6+26)9400.9/1000L/min=(5.1+22)L/min=27.1L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2MPa、流量为、流量为27.1L/min。按。按表表表表8-138-13取液压泵的总效率取液压泵的总效率p=0.75，则，则液压泵驱动电动机所需的功率液压泵驱动电动机所需的功率液压泵驱动电动机所需的功率液压

39、泵驱动电动机所需的功率为为根根据据此此数数值值查查阅阅电电动动机机产产品品样样本本选选取取Y100L-6Y100L-6型型型型电电电电动动动动机机机机，其其额定功率额定功率额定功率额定功率Pn=1.5kW，额定转速额定转速额定转速额定转速nn=940r/min。2.2.阀类元件及辅助元件阀类元件及辅助元件 根根据据阀阀类类及及辅辅助助元元件件所所在在油油路路的的最最最最大大大大工工工工作作作作压压压压力力力力和和通通过过该该元元件件的的最最最最大大大大实实实实际际际际流流流流量量量量，可可选选出出这这些些液液压压元元件件的的型型号号及及规规格格见见表表表表8-228-228-228-22。表表

40、中中序号与序号与图图图图8-158-158-158-15的元件相同。的元件相同。3.3.油管油管 各各各各元元元元件件件件连连连连接接接接管管管管道道道道的的的的规规规规格格格格按按液液压压元元件件接接口口处处的的尺尺寸寸决决定定，液液液液压压压压缸缸缸缸进进进进、出出出出油油油油管管管管则则按按输输入入、排排出出的的最最大大流流量量计计算算。由由于于液液压压泵泵选选定定之之后后液液压压缸缸在在各各个个工工作作阶阶段段的的进进、出出流流量量已已与与原原定定数数值值不不同同，所所以以要要重重新计算如新计算如表表表表8-238-238-238-23所示。所示。由由上上表表可可以以看看出出，液液压压

41、缸缸在在各各个个工工作作阶阶段段的的实实实实际际际际运运运运动动动动速速速速度度度度符符合合设设计要求。计要求。表表表表8-228-228-228-22 元件的型号及规格元件的型号及规格序号序号元件名称元件名称估计通过流量估计通过流量/L/Lminmin-1-1额定流量额定流量/L/Lminmin-1-1额定压力额定压力/MPaMPa额定压降额定压降/MPaMPa型号、规格型号、规格1双联叶片泵双联叶片泵(5.1+22)175PV2R126/26Vp=(6+26)Ml/r2三位五通电液阀三位五通电液阀6080160.535DYF3YE10B3行程阀行程阀5063160.3AXQFE10B(单向

42、行程调速阀)qmax=100L/min4调速阀调速阀0.50.0750165单向阀单向阀6063160.26单向阀单向阀2563160.2AF3Ea10Bqmax=80L/min7液控顺序阀液控顺序阀2563160.3XF3E10B8背压阀背压阀0.56316XF3E10B9溢流阀溢流阀56316XF3E10B10单向阀单向阀2563160.2AF3Ea10Bqmax=80L/min11滤油器滤油器3063160.02XU6380J12压力表开关压力表开关16KF3E3B 3测点13单向阀单向阀6063160.2AF3Ea10Bqmax=80L/min14压力继电器压力继电器10HED1kA/

43、10 此为电动机额定转速此为电动机额定转速nn=940r/min时液压泵输出的实际流量。时液压泵输出的实际流量。表表表表8-238-238-238-23 液压缸的进、出流量液压缸的进、出流量快进快进工进工进快退快退输入流量输入流量/Lmin-1q1=(A1qp)/(A1-A2)=(9527.1)/(95-44.77)=51.25q1=0.5q1=qp=27.1排出流量排出流量/Lmin-1q2=(A2q1)/A1=(44.7751.25)/95 =24.15q2=(A2q1)/A1 =(44.770.5)/95 =0.24q2=(A1q1)/A2=(9527.1)/44.77 =57.51运动

44、速度运动速度/mmin-1v1=qp/(A1-A2)=(27.110)/(95-44.77)=5.4v2=q1/A1 =(0.510)/95 =0.053v3=q1/A2 =27.110/44.77 =6.05根根据据表表表表8-238-23中中数数值值，并并按按第第二二章章第第七七节节推推荐荐取取油油液液在在压压油油管管的的速速度度v=3m/s，按按式式（2-30）算算得得与与与与液液液液压压压压缸缸缸缸无无无无杆杆杆杆腔腔腔腔及及及及有有有有杆杆杆杆腔腔腔腔相连的油管内径相连的油管内径相连的油管内径相连的油管内径分别为分别为这这两两根根油油管管都都按按GB/T2351GB/T2351199

45、31993选选选选用用用用内内内内径径径径15151515、外外外外径径径径18181818的冷拔无缝钢管的冷拔无缝钢管的冷拔无缝钢管的冷拔无缝钢管。4.4.油箱油箱 油箱容积油箱容积油箱容积油箱容积按式（按式（2-19）估算，取经验数据）估算，取经验数据=7，故其容积为，故其容积为 V=qp=727.1L=189.7L按按JB/T7938-1999规定，规定，取最靠近的标准值取最靠近的标准值取最靠近的标准值取最靠近的标准值V V=200L=200L。Part 8.3.5Part 8.3.5 验算液压系统性能验算液压系统性能验算液压系统性能验算液压系统性能 1.1.验算验算系统压力损失系统压力

46、损失系统压力损失系统压力损失并确定并确定压力阀的调整值压力阀的调整值压力阀的调整值压力阀的调整值由由于于系系统统的的管管路路布布置置尚尚未未具具体体确确定定，整整个个系系统统的的压压力力损损失失无无法法全全面面估估算算，故故只只能能先先按按式式（8-138-13）估估算算阀阀阀阀类类类类元元元元件件件件的的的的压压压压力力力力损损损损失失失失，待待设设计计好好管管路路布布局局图图后后，加加上上管管管管路路路路的的的的沿沿沿沿程程程程损损损损失失失失和和局局局局部部部部损损损损失失失失即即可可。但但对对于于中中小小型型液液压压系系统统，管管路路的的压压力力损损失失甚甚微微，可可以以不不予予考考虑

47、虑。压压压压力力力力损损损损失失失失的的的的验验验验算算算算应应应应按按按按一一一一个个个个工工工工作作作作循循循循环环环环中中中中不不不不同同同同阶阶阶阶段段段段分别进行分别进行分别进行分别进行。快进快进 滑滑滑滑台台台台快快快快进进进进时时时时，液液压压缸缸差差动动连连接接，由由表表表表8-228-22和和表表表表8-238-23可可知知，进进油油路路上上油油液液通通过过单单向向阀阀10的的流流量量是是22L/min、通通过过电电液液换换向向阀阀2的的流流量量是是27.1L/min，然然后后与与液液压压缸缸有有杆杆腔腔的的回回油油汇汇合合，以以流流量量51.25L/min通通过行程阀过行程

48、阀3并进入无杆腔。因此并进入无杆腔。因此进油路上的总压降进油路上的总压降进油路上的总压降进油路上的总压降为：为：此此值值不不大大，不不会会使使压压力力阀阀开开启启，故故能能确确保保两两个个泵泵的的流流量量全全部部进入液压缸。进入液压缸。回回回回油油油油路路路路上上上上，液液压压缸缸有有杆杆腔腔中中的的油油液液通通过过电电液液换换向向阀阀2和和单单向向阀阀6的的流流量量都都是是24.15L/min，然然后后与与液液压压泵泵的的供供油油合合并并，经经行行程程阀阀3流流入入无无杆杆腔腔。由由此此可可算算出出快快快快进进进进时时时时有有有有杆杆杆杆腔腔腔腔压压压压力力力力p p2 2与与与与无无无无杆

49、杆杆杆腔压力腔压力腔压力腔压力p p1 1之差之差之差之差。此值与原估计值此值与原估计值0.3MPa（见表（见表8-21）基本相符。）基本相符。工进工进 工工工工 进进进进 时时时时，油油液液在在进进油油路路上上通通过过电电液液换换向向阀阀2的的流流量量为为0.5L/min，在在调调速速阀阀4处处的的压压力力损损失失为为0.5MPa；油油液液在在回回油油路路上上通通过过换换向向阀阀2的的流流量量是是0.24L/min，在在背背压压阀阀8处处的的压压力力损损 失失 为为 0.6MPa，通通 过过 顺顺 序序 阀阀 7的的 流流 量量 为为（0.24+22）L/min=22.24L/min，因因此

50、此这这时时液液液液压压压压缸缸缸缸回回回回油油油油腔腔腔腔的的的的压力压力压力压力p p2 2为：为：可可见见此此值值略略大大于于原原估估计计值值0.6MPa。故故可可按按表表8-21中中公公式式重重新新计计算算工进时液压缸进油腔压力工进时液压缸进油腔压力工进时液压缸进油腔压力工进时液压缸进油腔压力p p1 1，即：，即：此值略高于表此值略高于表8-218-21中数值。中数值。考考虑虑到到压压力力继继电电器器可可靠靠动动作作需需要要压压压压差差差差pe=0.5MPa，故故溢溢溢溢流流流流阀阀阀阀9 9的的的的调压调压调压调压p pplAplA应为：应为：快退快退 快快退退时时，油油液液在在进进