基于液压系统与气动技术-课程设计

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1、液压与气动技术课程设计专用纸机械设计及其自动化专业设计内容设计说明及计算过程计算结果三，液压系统的设计计算1.明确设计要求液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为23500N,移动部件总质量550kg，快进行程为180mm，快进与快退速度均为3.7m／min，工进行程为95mm，工进速度为30~40mm／min，加速、减速时间为0.18s，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.08，动力滑台可以随时在中途停止运动，试设计该组合机床的液压传动系统。2.工况分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机

2、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，这样需要考虑的力有：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。(1)工作负载工作负载即为切削阻力Ft=23500N。(2)摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力Ffs=μsG=0.2×5500=1100N(2-1)动摩擦阻力Ffd=μdG=0.08×5500=440N(2-2)(3)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

3、速时间进行计算(2-3)设计内容设计说明及计算过程计算结果(4)运动时间快进(2-4)工进(2-5)快退(2-6)如果忽略切削力引起的力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率ηW=0.9，根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情况，如表2-1所示。表2-1液压缸总运动阶段负载表（单位：N）工况负载组成负载值F/N推力F/ηW/N启动F=Ffs11001222.222加速F=Ffd+Fm628.43698.256快进F=Ffd440488.889工进F=Ffd+Ft2394026600反向启动F=Ff

4、s11001222.222加速F=Ffd+Fm628.43698.256快退F=Ffd440488.889制动F=Ffd-Fm251.57279.522根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-t和速度循环图-t，如图2-1所示。图2-1（a)负载循环图F-t(b)速度循环图v-t第19页共23页液压与气动技术课程设计专用纸机械设计及其自动化专业设计内容设计说明及计算过程计算结果第19页共23页液压与气动技术课程设计专用纸机械设计及其自动化专业3.确定主要参数(1)确定液压缸工作压力由表3-2和表3-3可知，组合机床液

5、压系统在最大负载约为23000N时宜取3MP。表3-2按负载选择工作压力负载/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5表3-3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/MPa0.8~23~52~88~1010~1820~32(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

6、的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积A1是有杆腔工作面积A2两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。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=0.8MPa。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，

7、且有第19页共23页液压与气动技术课程设计专用纸机械设计及其自动化专业设计内容设计说明及计算过程计算结果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p2=0.6MPa。工进时液压缸的推力计算公式为F=/ηm=A1p1-A2p2=A1p1-(A1/2)p2(3-1)式中：F——负载力m——液压缸机械效率A1——液压缸无杆腔的有效作用面积A2——液压缸有杆腔的有效作用面积p1——液压缸无杆腔压力p2——液压有无杆腔压力因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为(3-2)液压缸缸筒直

8、径为(3-3)由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d=0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707×112=79.18mm，根据GB/T2348—199