毕业设计说明书
Beyeshejishuomingshu
题 目
指导教师 姚远 专 业 机电一体化专业 姓 名 张冰 准考证号
河南省高等教育自学考试
高等教育自学考试 毕业设计任务书
一、 题目 组合机床动力滑台液压系统 二、 本环节自 2012 年 5 月 日起至 2012 年 9 月 日止
三、 进行地点 三门峡职业技术学院 四、 内容要求 能够执行快速前进、工作稳进、快速退回、原
位停止等动作。动力滑台可以随时在中途停止运动，液压系
统执行元件选为液压缸
指导教师：姚远 批准日期
高等教育自学考试 毕业设计指导老师意见书
高等教育自学考试 毕业设计评阅意见书
高等教育自学考试 毕业设计答辩成绩评定书
评 语：
成绩总评：
答辩委员会主任：
答辩小组 组长： 答辩小组 成员：
年 月 日
题 目 : 组合机床动力滑台液压系统
设计一卧式多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。动力滑台的工作循环是：快进→工进→快退→停止。该系统的主要参数与性能要求如下：切削力Ft=(20000,30000,40000,5000)N，移动部件总重力G=10000N，快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm。快进快退的速度为V快=(4, 6,8,10)m/min，工进速度为V工=(0.25,0.35,0.45,0.55)m/min，加速减速时间△t=0.2s，静摩擦系数 fs＝0.2 ，动摩擦系数fd＝0.1。该动力滑台采用水平放置的平导轨，动力滑台可任意停止。
【摘 要】
本论文主要阐述了组合机床动力滑台液压系统，能实现的工作循环是：快速前进→ 工作进给 →快速退回 →原位停止，液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。
面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。
本液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。
综上所述，完成整个设计过程需要进行一系列艰巨的工作。设计者首先应树立正确的设计思想，努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习，不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。
关键词: 组合机床，液压系统，液压缸，液压泵换向阀
subject：Combination machine tools power slide a hydraulic
system
ABSTRACT
The face of China's economy developed rapidly in recent years, the growth of machinery manufacturing industry, in the national economy accounts for an important position in the field of manufacturing industry to be healthy and rapid development. Improvement of manufacturing equipment, making an important equipment manufacturing industry as a wide range of machining processes and equipment have been many new changes, especially the hole processing, in today's hydraulic system is becoming more and more important.
Boring machine hydraulic system design, in addition to the host in action and meet the performance requirements of the provisions, but also must meet the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, convenient use and maintenance of a number of generally recognized design principles. The design of the hydraulic system is the basis of known conditions to determine the work program of hydraulic, hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other components of the design. To sum up, the need to complete the entire design process to conduct a series of hard work.
In recent years, in particular with the microelectronics, computer technology, so that the hydraulic technology has entered a new stage of development. At present, it has been widely used in industry in various fields. In recent years, microelectronics, computer technology, hydraulic components to further improve manufacturing technology, so that hydraulic technology as a fundamental, not only in traditional form but also occupies an important position with excellent static and dynamic performance has become an important means of control.
Enter here Abstract In this paper, focused on the combination of dual-use horizontal boring drilling machine hydraulic system, to achieve the duty cycle is: work fast forward feed situ rapid return to stop, hydraulic technology is mechanical equipment in the fastest growing technologies.
KEY WORDS：cylinder valve
modular machine tool hydraulic system pump hydraulic
目 录
§第1章 液压传动的发展概况和应用....................... 12
1.1 液压传动的发展概况 ....................................................................................... 12 1.2 液压传动在机械行业中的应用 ....................................................................... 13 1.3 静液压传动装置的应用 ................................................................................... 13
§第2章 液压传动的工作原理和组成....................... 15
2.1 工作原理 ........................................................................................................... 15 2.2 液压系统的基本组成 ....................................................................................... 17
§第3章 液压传动的优缺点 .............................. 19
3.1 液压传动的优点 ............................................................................................. １9 3.2 液压传动的缺点 ............................................................................................. １9
§第4章 液压系统工况分析 .............................. 21
4.1 运动分析 ........................................................................................................... 21 4.2 负载分析 ........................................................................................................... 21 4.2.1 负载计算 ................................................................................................... 21 4.2.2 液压缸各阶段工作负载计算： ............................................................... 21 4.2.3 绘制动力滑台负载循环图，速度循环图（见图1） ............................ 22 4.2.4 确定液压缸的工作压力 ........................................................................... 23 4.2.5 确定缸筒内径D，活塞杆直径d ............................................................. 23 4.2.6 液压缸实际有效面积计算 ....................................................................... 23 4.2.7 最低稳定速度验算。 ............................................................................... 23 4.2.8 计算液压缸在工作循环中各阶段所需的压力、流量、功率列于表（1） ............................................................................................................................... 23
§第5章 确定液压系统图 ................................ 25
5.1液压泵型式的选择 ............................................................................................ 25 5.2 选择液压回路 ................................................................................................... 25 5.3组成液压系统 .................................................................................................... 26
§第6章 液压元件选择 .................................. 28
6.1 选择液压泵和电机 ........................................................................................... 28
6.1.1 确定液压泵的工作压力 ........................................................................... 28 6.1.2 液压泵的流量 ........................................................................................... 28 6.1.3 选择电机 ................................................................................................... 28 6.2辅件元件的选择 ................................................................................................ 31 6.3 确定管道尺寸 ................................................................................................... 32
§第7章 液压系统的性能验算 ............................ 33
7.1管路系统压力损失验算 .................................................................................... 33 7.1.1 判断油流类型 ........................................................................................... 33 7.1.2 沿程压力损失∑△P1 ................................................................................ 33 7.1.3 局部压力损失∑△P2 ................................................................................ 33 7.2 液压系统的发热与温升验算 ........................................................................... 36 7.2.1 液压泵的输入功率 ................................................................................... 36 7.2.2 有效功率 ................................................................................................... 36 7.2.3 系统发热功率Ph ....................................................................................... 36 7.2.4 散热面积 ................................................................................................... 36 7.2.5 油液温升△t ............................................................................................. 36
§第8章 液压系统最新发展状况 .......................... 38
8.1 国外液压系统的发展 ....................................................................................... 38 8.2 远程液压传动系统的发展 ............................................................................... 39
§第9章 注意事项 ...................................... 41 §结论 ................................................. 42 §谢辞 ................................................. 43 §文 献 ................................................ 44
前 言
第1章 液压传动的发展概况和应用
1.1 液压传动的发展概况
液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年他又将工作介质水改为油,进一步得到改善。
第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。
我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。
目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械
设备上的应用将更加广泛。
1.2 液压传动在机械行业中的应用
机床工业——磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等
工程机械——挖掘机、装载机、推土机等
汽车工业——自卸式汽车、平板车、高空作业车等 农业机械——联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等 轻工机械——打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 冶金机械——电炉控制系统、轧钢机控制系统等
起重运输机械——起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等 矿山机械——开采机、提升机、液压支架等 建筑机械——打桩机、平地机等 船舶港口机械——起货机、锚机、舵机等 铸造机械——砂型压实机、加料机、压铸机等
1.3 静液压传动装置的应用
静液压传动由于具有无级变速，调速范围宽，可以实现恒扭或恒功率调速，容易实现电控等优点，在工程机械中具有良好的应用前景。但是在铲土运输机械和起重机械中作为主要传动就用却很少，其主要问题是在于国内液压元件质量差，而国外的液压元件价格又太高，会造成主同成本过高。90年代以来，国内已引进了德国林德公司静液压叉车，以及利勃海尔公司静液压推土机的装载机，但在国内市场所占份额很小。从国内工程机械市场的实际出发，本文对静液压传动在国内的推广应用提出探讨性的意见如下：
（1）静液压传动叉车在发达国家已经被广泛采用，由于国内部分仓库、码头和工厂等使用部门对叉车的机动性能（尤其是低速性能）、噪声已经有较高的要求，因此这些部门正在成为国内静液压叉车用户。国内叉车和液压元件生产企业应该看到静液压叉车的良好前景，联合研究开发适合我国国情的叉车静液压系统，提供能先进，工作可靠，价格适中的产品。也可以采用与国际静液压元件制造公司联合开发的方式，加快开发的速度。
（2）中小型多功能工程机械由于具有挖掘，装载，叉车和起重等多功能，在发达国家已经得到了广泛的应用。随着我国经济建设尤其是城市建设的发展，中
小型多功能工程机械也将在我国推广应用，而它们无疑将首先采用静液压传动作为其主要传动装置。国内工程机械企业应该看到中小型多功能工程机械的发前景，联合国内外静液压元件生产企业共同开展对它们的研究开发，以促进中小型多功能工程机械在我国的发展。
（3）在国内大型铲土运输和起重机械中，由于配套的静液压与电子控制元件的技术难度大，价格太高，在国内用户中难以接受。因此，在我国暂时不宜将静液压传动研究开发的重点放在与大型铲土运输和起重机械配套上，而应将重点放在上述两类工程机械上。
第2章 液压传动的工作原理和组成
液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。 驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。
2.1 工作原理
１.快速前进
按下起动按钮，电磁经铁1YA通电，电磁换向阀A的左拉接入回路，液动换向阀B在制油液的作用下其左位接入系统工作，这时系统中油液的通路为：
进油路：过滤器1→变量泵1→ 换向阀A→单向阀C→换向阀B左端 回油路：换向阀右端→节流阀F→换向阀A→油箱。 于是，换向阀B的阀芯右移，使其左位接入系统。 主油路
进油路：过滤器1→变量泵1→单向阀3→换向阀B→行程阀11→液压缸左腔。 回油路：液压缸右腔→换向阀B→单向阀6→行程阀11→液压缸左腔，形成差动连接。
此时由于负载较小，液压系统的工作压力较低，所以液控顺序阀5关闭，液压缸形成差动连接，又因变量泵2在低压下输出流量为最大，所以动力滑台完成快速前进。
2.工作进给
当滑台运动到预定位置时，控制挡铁压下行程阀11。切断了快进油路，电液动换向阀7的工作状态不变(阀B和阀A的左位仍接入系统工作)，压力油须经调速阀8、二位二通电磁12才能进入液压缸的左腔，由于油液流经调速阀而使系统压力升高，于是液控顺序阀5打开，单向阀6关闭，使液压缸右腔的油液经阀5、背压阀4流回油箱，使滑台转换为工作进给运动。其主要油路：
进油路：
过滤器1 →变量泵2→单向阀3→换向阀B →调速阀8→电磁阀12→液压缸左腔。
回油路：
液压缸右腔 →换向阀B→顺序阀5→背压阀4→油箱。
因为工作进给时系统压力升高，所以变量泵2的输出流量便自动减小，以适应工作进给的城要，进给速率的大小由调速阀8来调节。
3.死挡铁停留
当滑台第二次工作进给完毕，碰上死挡铁后停止前进，停留在死挡铁处，这时液压缸左腔油液的压力升高，当升高到压力继电器13的调整值时，压力继电器动作，发出信号给时间继电器，其停留时间由时间继电器控制，经过时间继电器的延时，再发出信号使滑台返回。
4.快速退回
时间继电器延时发出信号，使电磁铁YA停电，2YA通电，这时换向阀A的右位接入回路，控制油液换向阀B的右位拉入系统工作，此时，由于滑台返回的负载小，系统压力较低，变量泵2的流量自动增大至最大，所以动力滑台快速退回。这时系统油液的通路为：
控制油路 进油路：
过滤器1→变量泵2→换向阀A→单向阀D→换向阀B右端。 回油路：
换向阀B左端→节流阀E→换向阀A→油箱。 主油路 进油路：
过滤器1→变量泵2→单向阀3→换向阀B→液压缸右腔。 回油路：
液压缸左腔→单向阀10→换向阀B→油箱。
动力滑台快速后退，当其快退到一定位置(即工进的起始位置)时，行程阀11复位，使回油路更为畅通，但不影响快速退回动作。
5.原位停止
当滑台退回到原位时，挡铁压下行程开关而发出信号，使2YA断电，换向阀A、B都处于中位，液压缸失去动力源，滑台停止运动。变量泵2输出的油液经单向阀3换向阀B流回油箱，液压泵卸荷。单向阀3使泵卸荷时，控制油路中仍保持一定的压力。这样，当电磁换向阀A通电时，可保证液动换向阀B能正常工作。
