组合机床动力滑台液压系统的设计.docx

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1、目录前言错误!未定义书签。目录I一、液压传动的发展概况1二、液压传动的工作原理和组成2三、液压传动的优缺点31、优点32、液压传动的缺点：4四、液压系统的应用领域51、液压传动在机械行业中的应用：52、静液压传动装置的应用5五、液压系统工况分析71、运动分析7七、拟定液压系统图H1、 调速方式的选择112、快速回路和速度换接方式的选择11液压工作原理：12八、液压元件选择151、选择液压泵和电机152、 元、辅件的选择19九、液压系统验算221.管路系统压力损失验算222、液压系统的发热与温升验算25十、液压系统最新发展状况271、国外液压系统的发展272、远程液压传动系统的发展28H-、注意

2、事项30十二、总结错误!未定义书签。致谢31参考文献32一、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己成为一个国家工业发展水平的重要志。第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼(JoSePhBraman,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。

3、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(EVikers)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(GConstantimsco)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、

4、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。二、

5、液压传动的工作原理和组成液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。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。1、工作原理：1）电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。2）工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定

6、的。2、液压系统的基本组成：1）能源装置一一液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。2）执行装置一一液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。3）控制装置一一液压阀（流量阀、压力阀、方向阀等）。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向。4）辅助装置一一油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5）工作介质一一液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。三、液压传动的优缺点1、优点1）在相同

7、的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。液压马达的体积重量只有同等功率电动机的12%左右。2）液压执行装置的工作比较平稳。由于液压执行装置重量轻、惯性小、反应快，所以易于实现快速起动、制动和频繁地换向。液压装置的换向频率,在实现往复回转运动时可达到每分钟500次，实现往复直线运动时可达每分钟Iooo次。3）液压传动可在大范围内实现无级调速（调速比可达1：2000）,并可在液压装置运行的过程中进行调速。4）液压传动容易实现自动化，因为它是对液体的压力、流量和流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制或气动控制结

8、合使用时，能实现较复杂的顺序动作和远程控制。5）液压装置易于实现过载保护且液压件能自行润滑，因此使用寿命长。6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，所以液压系统的设计、制造和使用都比较方便。2、液压传动的缺点：1）液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏，同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用，例如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统。2）液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等,故不宜于远距离传动。3）液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此，在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。4）为了

9、减少泄露，液压元件的制造精度要求高，因此，液压元件的制造成本高，而且对油液的污染比较敏感。5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出了更高的要求,既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。6）随着高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是要解决的问题。总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。四、液压系统的应用领域1、液压传动在机械行业中的应用：机床工业磨床、铳床、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一一挖掘

10、机、装载机、推土机等汽车工业一一自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械一一联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械一一打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械一一电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械一一起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械一一开采机、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一一起货机、锚机、舵机等铸造机械一一砂型压实机、加料机、压铸机等2、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，

11、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。

12、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

13、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。五、液压系统工况分析1、运动分析绘制动力滑台的工作循环图快逃W兆X/铁快退2、负载分析（1）阻力计算1）切削阻力Fq=28000N切削阻力为己知2）摩擦阻力取静摩擦系数为=0.2,动摩擦系数Ud=O.1,则:静摩擦阻力R/=0.2X14700N=2940N动摩擦阻力FUd =0.114700N=1470N3）惯性阻力动力滑台起动加速，反向起动加速和快退减速制动的加速度的绝对值相等，既Au=0.1ms,t=0.05s,故惯性阻力为:R=Gugt=147000.l9.80.05=30OON4）由于动力滑台为卧式放置，所以不考虑重

14、力负载。5）关于液压缸内部密封装置摩擦阻力Fln的影响，计入液压缸的机械效率中。6）背压力初算时暂不考虑。（2）液压缸各阶段工作负载计算：1）启动Fl=Fuj/11cm=29400.9=3267N2）加速F2=（Krf+R）ncm=（1470+3000）/0.9=4470N3）快进F3=R/ncm=1740/0.9N=1633N4）工进F4=（F4+凡/）/nCnF（28000+1470）/0.9N=32744N5）快退F5=F,drcm=14700.9N=1633N（3）绘制动力滑台负载一一位移曲线图，速度一一位移曲线图（见图1）图1F/N3266、163332744KIO150 s/nn工

15、强(3)、确定缸筒内径D,活塞杆直径d=96mmC 4A47276 X IOA 匕 Y 3.14按GB/T23481993,取D=100mmd=0.71D=71mm按GB/T23481993,取d=70mm(4)、液压缸实际有效面积计算无杆腔面积Ai=D24=3.1410074mm2=7850mm2有杆腔面积A2=(D2-d2)/4=3.14(1002-702)/4mm2=4004mm2活塞杆面积A3=HD24=3.147024mm2=3846mm2（5）、最低稳定速度验算。最低速度为工进时u=50mmmin,工进采用无杆腔进油，单向行程调速阀调速，查得最小稳定流量qmin=0.1LminA1qminUmin=O.1/50=0.002m2=2000mm2满足最低速度要求。（6）、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）表（1）液压缸压力、流量、功率计算工况差动快进工进快退启动加速恒速启动加