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鎮(zhèn) 江 高 專
ZHENJIANG COLLEGE
畢 業(yè) 設 計 (論 文)
鉆、鏜兩用組合機床液壓系統(tǒng)設計
Design of Hydraulic System for Drilling and Boring Machine
系 名： （四號宋體）
專業(yè)班級： （四號宋體）
學生姓名： （四號宋體）
學 號： （四號宋體）
指導教師姓名： （四號宋體）
指導教師職稱： （四號宋體）
年 月
27
摘 要
課程的主要內(nèi)容是單級鉆，鏜組合機床項目雙液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的設計是在機
器設計的一部分，基于使用的機器，并且希望工作，使用液壓設備，原則發(fā)展超越合
理數(shù)目，由液壓系統(tǒng)的適當?shù)挠嬎銋?shù)，液壓的測定系統(tǒng)，和液壓元件的規(guī)格和驗證
的液壓系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)設計參數(shù)的主要指標。液壓技術(shù)作為一個重要的現(xiàn)代化
的機器和設備動力傳動與控制技術(shù)，被廣泛應用于各種國民經(jīng)濟。其他技術(shù)驅(qū)動的液
壓控制技術(shù)相比，具有光滑，快速性愛的高能量密度和配置靈活性舒適性，速度可調(diào)
液體系統(tǒng)的設計和易用性，并支持廣泛的顯著的技術(shù)優(yōu)勢所以它是代表了技術(shù)含量的
現(xiàn)代工程主要方法。
關鍵字：滑臺液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；液壓元件; 性能
Abstract
The main elements of the single-stage drilling and boring combination machine item dual hydraulic system. Hydraulic system design is part of the machine design, based on the use of the machine, and want to work, the use of hydraulic equipment, beyond a reasonable number of development principles and specifications by the hydraulic system of the appropriate calculation parameters, hydraulic measurement system, and hydraulic components and the main indicators of system design parameters of the final structure proven hydraulic systems. Hydraulic technology as an important modern machines and equipment for power transmission and control technology, is widely used in various national economies. Other technology-driven hydraulic control technology, compared with a smooth, high energy density and configuration flexibility quick sex, comfort, speed adjustable range is good, easy to control and overload protection, automation and integration, ease of implementation, mechatronics and production of fluid systems design and ease of use, and supports a wide range of significant technical advantage it is representative of the technical content of modern mechanical engineering and the main method of modern engineering.
Keywords: hydraulic components;; slipway hydraulic system; hydraulic system performance
目錄
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 1
1 緒論 1
2 方案討論及總體設計 2
3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算 3
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設計要求分析 3
3.2 負載分析 4
3.2.1 工作負載 4
3.2.2 摩擦負載 4
3.2.3 慣性負載 4
3.2.4 液壓缸在各階段的負載值 5
3.2.5 負載圖與速度圖的繪制 5
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 6
3.4 計算和確定2個液壓缸的主要尺寸 6
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 16
3.6 計算與選擇液壓元件 17
3.6.1 液壓泵及驅(qū)動電機計算與選定 17
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 18
3.6.3油管的選擇 19
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗算 22
4結(jié)論與展望 26
4.1結(jié)論 26
4.2不足之處及未來展望 26
致 謝 27
參考文獻 28
1 緒論
1 緒論
組合機床是大量的通用組件，基于特定的機器上的特殊部位有少量。它是一個或
多個部分，多軸，多方位，多加工，組合機床，完成鉆孔，擴孔，鏜孔，攻絲，車削，
磨，軋制工藝; 生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量。它包括：
以滑動，夾具，動力箱，多軸，喇叭，液壓，電氣控制設備，設備等等。
整個系統(tǒng)處理完成后，
選擇的定位和夾緊部，決定到步驟施工設備，那種損失等），以確定機器
工具組件的性質(zhì)，程序開發(fā)機器的入口的結(jié)構(gòu)影響整體布局和功能。
根據(jù)服從結(jié)合，驅(qū)動實現(xiàn)進給運動。對于既有面子鉆孔設計，分析表
明，你需要創(chuàng)建大量的大批量生產(chǎn)，所以使用一般急性的部件的組合。
2 方案討論及總體設計
工進要求是：
在20～100mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速。
最大行程:500mm，
工進行程:300mm。
最大切削力:12000N。
運動部件自重:20000N。
導軌水平放置。
工件所需夾緊力≤6500N，最小≥4000N。
夾緊缸的行程:50mm，
由松開到夾緊的時間:
△t1=1s，
啟動換向時間:
△t2=0. 2s。
3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算
3 液壓系統(tǒng)的功能原理計算
根據(jù)目的或使用該系統(tǒng)，環(huán)境條件，并通過配置致動器，確定所述的液壓系統(tǒng)的工作壓力，對于每個標準流量液壓元件選擇過程和致動器的關鍵幾何參數(shù)，分析，類似的致動器運動分析和服務標準的制劑。
3.1液壓缸液壓系統(tǒng)設計要求分析
設計題目
設計工作循環(huán)為：快進→工進→快退→停止。
1.已知參數(shù)
快退速度與快進速度相等。
機床的快進速度:5m/min，
工進要求是：能在20～100mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速。
最大行程:500mm，
工進行程:300mm。
最大切削力:12000N。
運動部件自重:20000N。
導軌水平放置。
最小多于或者等于4000N。
夾緊缸的行程：50mm，
由松開到夾緊的時間:△t1=1s，
啟動換向時間:△t2=0. 2s。
2 明確設計要求
液壓動力系統(tǒng)是大，壓縮空氣速度差異較大，因而使用自由裁量權(quán)。
3 設計方案
活塞桿
3.2 負載分析
3.2.1 工作負載
工作負載Fe
常見的有重力、切削力、擠壓力等。
阻力負載為正，
超越負載為負。
運動部件自重20000N，
最大切削力為12000N。
3.2.2 摩擦負載
假設該系數(shù)fs=0.2，
動摩擦系數(shù)fd=0.1
3.2.3 慣性負載
慣性負載Fi
平均值可按下式計算：
Fi =G/g*?v/?t (N)
式中
g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s2
?v=速度變化量， m/s2
?t=啟動或制動時間，
s 一般?t =0.1~0.5s，
3.2.4 液壓缸在各階段的負載值
（1） 液壓缸的機械效率，
各工段的負載情況，
如下表1所示：
表1 液壓缸各階段的負載情況
工 況
負載計算公式
液壓缸負載
啟 動
4000
加 速
3020.4
快 進
2000
工 進
14000
快 退
2000
3.2.5 負載圖與速度圖的繪制
可繪制負載圖和速度圖，如下圖（圖1、圖2）所示：
圖1(負載循環(huán)圖)
圖2（速度循環(huán)圖）
3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定
（1）液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑
表3-1 按負載選擇工作壓力[1]
負載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機械類型
機 床
農(nóng)業(yè)機械
工程機械
組合機床機械
液壓鑿巖機
大中型挖掘機
重型機械
起重運輸機械
磨床
銑床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
①初選系統(tǒng)壓力P=16Mpa
3.4 計算和確定2個液壓缸的主要尺寸
1 液壓缸缸徑的計算
內(nèi)徑D式子：
液壓缸的負載為推力
工進油缸 式（3-1）
夾緊油缸 式（3-1）
式中：
F—液壓缸實際使用推力22400（N）(最大負載下)；
—液壓缸的供油壓力/系統(tǒng)壓力（MPa）；
已知，系統(tǒng)壓力：=16MPa；
查滑臺缸筒內(nèi)徑標準可以取50mm。
液壓氣動系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑 標準編號：GB/T 2348-1993
表 GB/T 2348-1993 直徑系列
直徑系列/mm
(GB/T 2348-1993)
4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360
④根據(jù)下表3-1：
由于快進速度和快退速度相等，屬于差動連接，
可以得到d=0.707D,
代入計算并取標準直得d=35mm，
根據(jù)標準，取d=35mm
2活塞寬度的確定
活塞的寬度設：=（0.6-1.0）
即=（0.6-1.0）×50=（30-50）mm
取=40mm
3缸體長度的確定
缸體內(nèi)部長度快進行程L1=50mm，工進行程L2=200mm
總行程：L= L1+ L2=250 mm
4缸筒壁厚的計算
計算和強度校核：
當時，此時薄壁缸筒，
此時圓筒式子是：
式（3-2）
式中，
--缸筒內(nèi)最高壓力；
—缸筒材料的許用壓力。=,
：材料的抗拉強度，
N：安全系數(shù)，當時， 。
當時,按式（3-3）計算
(無縫鋼管) 式（3-3）
根據(jù)缸徑手冊，設=30
此時
根據(jù)，所以：
=161.5=24MP
[]=100～110（無縫鋼管），
設[]為100，
那么壁厚根據(jù)式（3-3）為：
滿足要求，取壁厚5mm。
5 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算
A.活塞桿強度計算
直徑按下式校核：
式中，：活塞桿上的作用力；
：活塞桿材料的許用應力，=,n設1.40。
滿足要求.
B.液壓缸穩(wěn)定性計算
活塞桿穩(wěn)定性的校核：
式中，
：安全系數(shù)，
取=2~4。
a.活塞桿的細長比時：
b.活塞桿的細長比時：
式中，
：安裝長度，見表1；
：活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；
：柔性系數(shù)，見表3-2；
：末端系數(shù)，見表1；
：材料的彈性模量，對鋼取；
：橫截面積；
：由材料強度決定的實驗值；
：系數(shù)，具體數(shù)值見表3-3。
表3-2液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值
支承方式
支承說明
末端系數(shù)
一端自由一端固定
1/4
兩端鉸接
1
一端鉸接一端固定
2
兩端固定
4
表3-3 、、的值
材料
鑄鐵
5.6
1/1600
80
鍛鐵
2.5
1/9000
110
鋼
4.9
1/5000
85
c.當時,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進行校核。
此缸已夠穩(wěn)定，不再用穩(wěn)定性校核。
6缸筒壁厚的驗算
從以下三方面進行驗算：
A液壓缸的額定壓力值：
式（3-4）
根據(jù)式（3-4）得到：
額定油壓==16MP，滿足條件；
B 值應與塑性變形壓力有比例關系：
式（3-5）
式（3-6）
先根據(jù)式（3-6）得到：
=41.21
顯然，滿足條件；
C耐壓試驗壓力，是液壓缸在檢查質(zhì)量時需承受的試驗壓力。
各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定:
當額定壓力時：
（MPa）
D缸筒的爆裂壓力應大于耐壓試驗壓力：
(MPa） 式（3-7）
查表，已知，=596MPa，
根據(jù)式（3-7）得到：
至于耐壓試驗壓力應為：
因為爆裂壓力比耐壓試驗壓力大，所以完全滿足條件。
式中: —缸筒內(nèi)徑（）；
—缸筒外徑（）；
—液壓缸的額定壓力（）
—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（）；
—液壓缸耐壓試驗壓力（）；
—缸筒發(fā)生爆破時壓力（）；
以上是關于缸筒材料符號：
—抗拉強度（）；
—屈服強度（；
—彈性模量（）；
—泊桑系數(shù)
鋼材：=0.3
7缸筒的加工要求
熱處理：調(diào)制，HB240；
剛通直線度不大于0.03mm；
8法蘭設計
選法蘭式端蓋：
法蘭厚度式：
式（3-8）
式中，
-法蘭厚度（m）；
—密封環(huán)內(nèi)經(jīng)d=40mm（m）；
密封環(huán)外徑（m）；=50mm
系統(tǒng)工作壓力（pa）；=7MPa
附加密封力（Pa）；值353MPa；
螺釘孔分布圓直徑（m）；=55mm
密封環(huán)平均直徑（m）；=45mm
法蘭材料的許用應力（Pa）；[]=/n=353/5=70.6MPa
—法蘭受力總合力（m）
所以=13.2mm
為了安全取=14mm
9缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算
連接圖如下：
圖3-1缸體端部法蘭用螺栓連接
1-前端蓋；2-缸筒
螺栓強度根據(jù)下式計算：
螺紋處的拉應力:
(MPa) 式（3-9）
螺紋處的剪應力
(MPa) 式（3-10）
合成應力
(MPa) 式（3-11）
式中,
—液壓缸的最大負載，=A，
單桿：，雙桿：
—螺紋預緊系數(shù)，
不變載荷=1.25~1.5，變載荷=2.5~4；
—液壓缸內(nèi)徑；
—缸體螺紋外徑；
—螺紋內(nèi)經(jīng)；
—螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，取=0.12;
變載荷取=2.5~4；
—材料許用應力，,
：材料的屈服極限，
n：安全系數(shù)， n=1.2~1.5；
Z—螺栓個數(shù)。
最大推力為：
使用4個螺栓緊固缸蓋，即：=4
螺紋外徑和底徑的選擇：
=10mm =8mm
系數(shù)選擇：選取=1.3=0.12
根據(jù)式（3-9，螺紋處的拉應力：
=
根據(jù)式（3-10），螺紋處的剪應力：
根據(jù)式（3-11），合成應力：
==367.6MPa
由此，螺栓等級為12.9級；
查表，得：
抗拉強度極限=1220MP;
屈服極限強度=1100MP；
不妨取安全系數(shù)n=2
可以得到許用應力值：[]=/n=1100/2=550MP
證明選用螺栓等級合適。
10密封件的選用
A.對密封件要求
除了O型，另一種是唇線的。
B. O形密封圈的選用
活塞和活塞桿，汽缸筒的圓柱形內(nèi)孔，氣缸端蓋和端面的支持等的主孔的液壓缸靜態(tài)控制部..關閉的靜態(tài)部分審批和O形圈。
C.動密封部位密封圈的選用
的活塞和活塞桿，汽缸筒的圓柱形內(nèi)孔，氣缸端蓋和端面的支持等的主孔的液壓缸靜態(tài)控制部..關閉的靜態(tài)部分審批和O形圈。
V形環(huán)密封件一般，
因為它是一個基團，其它的載體和不經(jīng)濟的使用。對于速度不高，生產(chǎn)大口徑氣缸，和一個不錯的成績。
U形雖然唇密封環(huán)，當您安裝所需的支撐環(huán)，而且很容易把嘴唇周圍，并且可以使用，當工作壓力大于10MPa的低，高壓液壓缸都是適用的。
1.減少摩擦，無粘滑現(xiàn)象;.
2.有一個非常強的靜電控制，和阻力。磨損，使用壽命長;
3.安裝簡單，拆裝方便。
缸的密封方式圖如下：
圖3-2 密封方式圖
3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖
電磁鐵
YA1
YA2
YA3
轉(zhuǎn)換主令
快進
+
-
+
SB5
工進
+
-
-
SB6
快退
-
+
-
SB7
停止
-
-
-
SB2
3.5.1 滑臺原位停止
圖3-2液壓滑臺液壓系統(tǒng)原理圖
3.6 計算與選擇液壓元件
3.6.1 液壓泵及驅(qū)動電機計算與選定
（1）、液壓泵的選擇
液壓泵的最高工作壓力為：
泄漏系數(shù)K=1.1則
qp=1.1* 18.4=20.24(L/min)
暫取泵的容積效率：?v=0.90
算得泵的排量值：
Vg=1000qv/n?v=1000*20.24/1500*0.9=14.9mL/r
額定壓力：Pn=32Mpa，V=25mL/r，n=1500r/min，
容積效率：?v=0.92，qp=Vn?v=25*1500*0.92=34.5L/min，
符合要求。
（2）、電動機的選擇
液壓泵由一個電動機驅(qū)動。
根據(jù)液壓泵及其環(huán)境的集體力量和速度，從目錄中選擇它的型號規(guī)格或手動[顯示力量，速度，力量，結(jié)構(gòu)（垂直，水平，打開，關閉等）]與他，以確保每個會話峰的量過載的電動機是在25％以下。
Pt=（p+?p）Kq=（8+0.5）*（1.1*4.7）/60=0.73Kw
泵的總效率為?p=0.85，
液壓泵驅(qū)動功率：
Pp=Pt/?p=0.73/0.85=0.86Kw
轉(zhuǎn)速：1440r/min，額定功率：1.5Kw。
液壓泵的最大實際流量：
3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定
列入表8-1
序號
元件名稱
估計通過流量
型號
規(guī)格
1
斜盤式柱塞泵
25
25YCY14－1B
32Mpa，驅(qū)動功率24.6KN
2
WU網(wǎng)式濾油器
25
WU-25*180
15通徑，壓力損失0.01MPa
3
直動式溢流閥
12
YEF-10B
10通徑，32Mpa，板式聯(lián)接
4
背壓閥
63
YF3-10B
10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接
5
二位二通手動電磁閥
80
22EF3-E10B
6
三位四通電磁閥
60
34F3-Ea6B
6通徑，壓力31.5MPa
7
液控單向閥
40
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
8
調(diào)速閥
80
QFF3-E10B
10通徑，16MPa
9
調(diào)速閥
80
QF3-E10B
10通徑，16MPa
10
二位二通電磁閥
30
22EF3B-E10B
6通徑，壓力20 MPa
11
壓力繼電器
－
DP1-63B
8通徑，10.5-35 MPa
12
壓力表開關
－
KF3-E3B
32Mpa，6測點
13
油箱
14
液控單向閥
YAF3-Ea10B
32通徑，32MPa
15
上液壓缸
16
下液壓缸
17
單向節(jié)流閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
18
單向單向閥
48
ALF3－E10B
10通徑，16MPa
19
三位四通電磁換向閥
25
34EF30-E6B
6通徑，16MPa
20
減壓閥
40
JF3-10B
10通徑，板式連接
3.6.3油管的選擇
尼龍低壓系統(tǒng)很有用; 塑料管通常在回流管中。
管道用來連接各部分之間的兩個相對運動。高，低電壓。高壓是金屬絲編織線無害，以在高壓力油路用于的骨骨。由于制造是困難的，昂貴的，并且因此通常不需要成為非必要的。
許多類型的管件，液壓系統(tǒng)和通用Link管道配件有：
在某些情況下，高壓系統(tǒng)中常用的，并尋找關閉更多的墊圈或O型圈。
1.管接頭的選用：
2.管道內(nèi)徑計算：
（1）
式中 Q——通過管道內(nèi)的流量
v——管內(nèi)允許流速 ，見表：
表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值
油液流經(jīng)的管道
推薦流速 m/s
液壓泵吸油管
0.5～1.5
液壓系統(tǒng)壓油管道
3～6，壓力高，管道短粘度小取大值
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5～2.6
(1).
取v=4m/s
取d=20mm,
鋼管的外徑 D=28mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。
(2) .
?。簐=2.4m/s
d=21mm
取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。
3. 管道壁厚的計算
式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa
d——管道內(nèi)徑 m
——管道材料的許用應力 Pa，
——管道材料的抗拉強度 Pa
n——安全系數(shù)，
對鋼管來說，
時，取n=8；
時，取n=6；
時，取n=4。
根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：
鋼管的材料選45#鋼，
材料的抗拉強度：=600MPa;
(1).
(2).
3.6.4液壓系統(tǒng)的驗算
系統(tǒng)性能分析的設計的確切位置和計算，它的目的是設計質(zhì)量的液壓系統(tǒng)，以評估
1，液壓系統(tǒng)的壓力損失檢查
最大速度50mm/s。
進給時的最大流量為18.7L/min，
那么，液壓油在管內(nèi)流速：
管道雷諾數(shù)：
，沿程阻力系數(shù)：
。
進油管道BC的沿程壓力損失為：
。
換向閥34EF30-E6B的壓力損失：。
總壓力損失：
回油管道的沿程壓力損失：
查書本知：
換向閥23EF3B-E10B的壓力損失：，
換向閥34EF30-E10B的壓力損失：，
調(diào)速閥AQF3-E10B壓力損失：。
回油路總壓力損失：
（3）變量泵出口處得壓力
（4）快進時的壓力損失。流量390L/min，
AC段管路的為
同樣可求管道AB段及AD段得沿程壓力損失：
和為
查書本知，
流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：
34EF30-E10B的壓力損失，
23EF3B-E10B的壓力損失
泵的出口壓力為
2、液壓系統(tǒng)效率η的估算
η=ηPηCη
3、系統(tǒng)溫升的驗算
當V=10mm/s時，即v=600mm/min
即q=7.4L/min
此時泵的效率為0.9，泵的出口壓力為20MP，則有
kw
此時的功率損失為：
假定散熱，取，
油箱的散熱面積A為
系統(tǒng)的溫升為
油箱中溫度一般推薦30-50
在許可范圍內(nèi)。
4結(jié)論與展望
4.1結(jié)論
一個漫長的研究，應始終在今后學習工作，生活，努力提高自己的知識和綜合素
質(zhì)。3年的大學知識一點都匯集中到了這幾個月。我的畢業(yè)設計后經(jīng)過一番搏斗。
當然，我已經(jīng)讀我發(fā)現(xiàn)我們沒有設計，至少不那么規(guī)范后做到了這一點。但是，這些
誰來到主在我們的社會，這是必須的。以前我們總是會，所有的東西，有點荒謬的期
望。
對我們的社會，我們會搞了很多工作，工作過程之前?！扒Ю镏?，始于足下”，
從畢業(yè)設計開始，就已經(jīng)邁開了第一步。
4.2不足之處及未來展望
經(jīng)驗和突
出自己喜悅的勞動成果的能力設計的，先找到他，不用和弱點，從而糾正。
當這么多能夠在設計過程中，以一個系統(tǒng)來提供足夠的。通過這個設計，我學到
了很多，不僅如此，我們有一步一個知識和步驟水平，在感。最后，我們希望做一個
合格的人。
致謝
致 謝
首先，我要感謝開發(fā)這三年里，所以我必須學會在一個深層次的機會。我特別感
謝老師，給予畢業(yè)設計的精心指導。
在研究和寫作過程中，我得到老師的指導手冊。在研究過程中，老師淵博的學識，
所以我的價值。在這里，老師想表達我們最誠摯的謝意！
感謝我的室友，我們正在從各個方向，你的友誼來支持我通過這幾年。仿佛就在
昨天。但是，也許在未來，我們都很難滿足，這沒關系，我想你的未來資產(chǎn)。我會記
得我們在一起的時間。
本文的持續(xù)時間已接近尾聲，我不能為位置，從一開始到學校工作的成功，很多
同學會得到很多的支持和幫助，在此表示感謝，我們永遠是朋友，不要忘記這一點！
參考文獻
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