钻镗专用机床液压系统设计(2)

1. 油箱、2.溢流阀3.M型中位机能的三位四通电磁换向阀、4.单向节流阀 5. 二位三通电磁换向阀6.液压缸、7. 单向阀、8. O型中位机能的三位四通电磁换向阀、11，压力继电器，12，夹紧缸

2. 电磁铁动作顺序表

四 确定执行元件主要参数

4.1工作压力的确定

工作压力可根据负载大小及设备类型来初步确定，现参阅表2－1，根据F工

=3511N,选P工=4MPa。

4.2确定液压缸的内径D和活塞竿直径d

按P2=0，油缸的机械效率η=1，将数据代入下式：

1/2 61/2

D=（4F工/πP工）= （4×3511/(π×10）） =0.067m 根据液压缸尺寸系列表2－5，将直径圆整成标准直径D=70mm 根据液压缸快进快退速度相近，取d/D=0.7，则活塞杆直径d=0.7×70mm=49mm。按活塞杆系列表2－6，取d=50mm。

根据已取缸径和活塞竿内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无竿腔面积A1和有竿腔面积A2分别为

A1=πD2/4=3.14×0.072/4=38.5×10-4㎡

A2= π（D2-d2）/4=3.14×（0.072-0.052）/4=18.8×10-4㎡ 则液压缸的实际计算工作压力为：

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P=4F/ πD=4×3511/（π×0.07）=0.91MPa 则实际选取的工作压力P=4MP满足要求 按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度。若验算后不能获得最小的稳定速度是，还需要响应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止。

q/v=（50/5）×10-4=10×10-4㎡

由于A>q/v,所以能满足最小稳定速度的要求。

4.3确定夹紧缸的内径和活塞杆直径

根据夹紧缸的夹紧力F夹=1700N，选夹紧缸工作压力P夹=1.0MPa可以认为回油压力为零，夹紧缸的机械效率η=1，按式2－1可得： D=（4F夹/πP夹）1/2 = （4×1700/(π×106））1/2 =0.047m 根据表2－5取D=50mm

根据活塞杆工作受压，活塞杆直径适当取大时，活塞杆直径d为： D=0.5D=0.5×50=25mm 根据表2－6取D=25mm

4.4计算液压缸各运动阶段的压力，流量和功率

根据上述所确定的液压缸的内径D和活塞竿直径d，以及差动快进时的压力损失时ΔP=0.5MPa，工进时的背压力△P=0.8MPa，快进快退时是△P=0.5MPa，则可以计算出液压缸各工作阶段的压力，流量和功率。 如下表：

根据上表可以用坐标法绘制出“液压工况图”，此图可以直观看出液压缸各运动阶段的主要参数变化情况。

液压工况图如下：

4.5计算夹紧缸的压力

进油腔压力p1为

=F夹/ A1=1700/0.00385Pa =0.44MPa

五 确定液压泵的规格和电动机功率及型号

5.1计算液压泵的压力

液压泵的工作压力应当考虑液压缸最高有效工作压力和管路系统的压力损失。所以泵的工作压力为： P泵=P1+ΣΔP

式中：P泵----液压泵最大工作压力 P1----液压缸最大有效工作压力 ΣΔP ----管路系统的压力损失，由于进口节流，出口加背压阀的调速方式，取ΣΔP=1MPa。

P泵= P1+ΣΔP= F1/ A1+1MPa =3511N/0.00385m2+1MPa =1.912MPa。

上述计算所得的P泵是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定的压力储蓄量，提高泵的寿命，所以选泵的额定压力应满足P额=1.25～1.6P泵。本系统为中低压系统应去小值，故取P额=1.25 P泵=2.39MPa

5.2计算液压泵的流量

液压泵的最大流量q泵应为 q泵>K(∑q)max

式中：(∑q)max----同时动作各液压缸所需流量之和的最大值。 K----系统的泄露系数，一般取K=1.1～1.3，现取K=1.2。 q泵=K(∑q)max=1.2×1.785=2.142×10-4m3/s

5.3选用液压泵规格和型号

根据P额、P泵值查阅有关手册，选用YB-16型单级叶片泵。该泵的基本参数为：排量16L/min,额定压力P额=6.3MPa,电动机转速960r/min,容积效率ηc=0.9,总效率η=0.7

单泵分块图如下：

5.4确定电动机功率及型号

由工况图可知，液压缸最大输入功率在快退阶段，可按此阶段估算电动机功

率，由于工况图中压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失，在快退时这段管路的压力损失若取△P=0.2MPa,液压泵总效率η=0.7，则电机功率P电为：

P电= P泵q泵/η=1.912×106×2.142×10-4/0.7=0.59KW

查阅电动机样本，选用Y132S-40电动机，其额定功率为3.0KW，额定转速960r/min.

5.5液压元件及辅助元件的选择

（1）液压元件的选择 根据所拟订的液压原理图，进行计算和分析通过各液压元件的最大流量和最高工作压力选择液压元件规格。 （2）油管的计算和选择

油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可以按管路允许流速进行计算，流量q=30l/min，压油管的允许流速取v=4m/s 则压油管内径d为： d=(4q/πv) 1/2

=(4×0.0005/3.14×4) 1/2 =1.2cm

可选内径为d=11mm的油管。

流量q=12 l/min，吸油管的允许流速取v=1.5m/s 则吸油管内径d为： d=(4q/πv) 1/2

=(4×12/3.14×1.5) 1/2 =1.02cm

可选内径为d=12mm的油管。

关于定位夹紧油路的管径，可按元件接口尺寸选择。

5.6油箱容量的确定

该方案为中压系统，液压油箱的有效容量按泵的流量5～7倍来确定，油箱的容量V为:

V=(5～7) q泵=(5～7) ×2.142=(10～15)L

按GB2876-81规定，且考虑散热因素，取靠近的标准值V=25L。

规格元件名称 额定流量 L / min

1

型号 XY-F10D-P/O(P1)-1

调速阀 单向阀 溢流阀 三位四通电磁 换向阀 减压阀 二位三通电磁 换向阀

4.875 4.875 3.375 80 9.75 25

AF3-Ea10BYF3-10B

D(E)YF3 JF-AJF3 23EF3-E10B

六 验算液压系统性能

6.1回路压力损失验算

主要验算液压缸在各运动阶段中的压力损失。若验算后与原估算值相差较大，就要进行修改。压力算出后，可以确定液压泵各运动阶段的输出压力机某些元件调整压力的参考值。

具体计算可将液压系统按工作阶段进行，例如快进，工进，快退等，按这些阶段，将管路划分成各条油流进液压缸，而后液压油从液压缸流回油箱的路线的管路，则每条管路的压力损失可由下式计算：

P P沿进 P局进 P阀进

P

沿回

P局回 P阀回 A2

A1

式中： P——某工作阶段总的压力损失；

P沿进——液压油沿等径直管进入液压缸沿程压力损失值之和；

P沿回——液压油沿等径直管从液压缸流回油箱的沿程压力损失值之和；

P局进——液压油进入液压缸所经过液压阀以外的各局部的压力损失值之总和，例如液压油流进弯头，变径等；

P局回——液压油从液压缸流回油箱所经过的除液压阀之外的各个局部压力损失之总和；

P阀进——液压油进入液压缸时所经过各阀类元件的局部压力损失总和；

P阀回——液压油从液压缸流回油箱所经过各阀类元件局部压力损失总和；

A1——液压油进入液压缸时液压缸的面积； A2——液压油流回油箱时液压缸的面积。

P沿进和 P沿回的计算方法是先用雷诺数判别流态，然后用相应的压力损失公式来计算，计算时必须事先知道管长L及管内径d，由于管长要在液压配管设计好后才能确定。所以下面只能假设一个数值进行计算。