液压传动课程设计-镗床.doc

液压传动课程设计
目 录
一、引言 2

二、镗床的定义极其特点 3

三、液压系统的特点 5

四、专用镗床液压系统的设计 7

五、选择液压回路的选择 9

六、液压缸的负载分析 13

七、液压缸主要参数的确定 16

八、液压系统图的拟订 23

九、液压元件的选择 27

十、专用液压系统原理图…………………………………………………………………………28

十一、液压系统的性能验算 33

小结 35

致 谢 36

参考文献 37

一、引言
液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，是一门新的技术。上个世纪60年代以后，随着原子能科学、空间技术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大的发展，渗透到国民经济的各个领域之中，在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术也得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低消耗、经久耐用、高度集成化等方向发展；同时，新型液压元件的应用，液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得日益取得了显著的成果。应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。正确合理地设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装置的工作品质和经济性能具有重要意义。
目前，我国机械工业在认真消化、推广从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（如中高压齿轮泵、比例阀、叠加阀及新系列中高压阀等），加强产品质量的可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准和执行新的国家标准，合理调整产品结构，对一些性能差的不符合国家标准的液压件产品采取逐步淘汰的措施。可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已经进入了一个崭新的历史阶段。
为了满足机床对液压系统的工作要求，液压系统中采用双泵供油、多缸动作互不干扰回路，综合考虑选用液压元件、管件、标准紧固件，及电动机、油箱等。同时在设计液压站时考虑到结构上的合理布置，以便于安装与维护。绘制液压站装配图时，应用CAD软件进行操作。
在镗床液压系统设计时，首先要明确镗床对液压系统要求，对液压系统的工作进行分析，拟定液压系统原理图，并计算和合理选择液压元件，其目的是为了选择液压泵、控制阀、液压辅件等。
镗床液压系统设计，被加工零件是缸体，机床循环时间为5分钟，机床要完成的动作为：装入工件，按启动按钮，油泵工作，定位夹紧后，右头镗杆快进，工进，同时立头和左头快进，工进、快退到原位，右头工进后，慢退20,快退300,夹紧松开，同时定位缸复位，卸工件，一个循环完成。各头能单独调整，先定位，后夹紧，工件不夹紧时不能工作。
液压传动在防漏、治污、降噪、减震、节能和材质研究等各个方面都有长足的进步，它和电子技术的结合也由拼装、混合到整合，步步深入。时至今日，在尽可能小的空间内传出尽可能大的功率并加以精确控制这一点上，液压传动已稳居各种传动方式之首，无可替代。这种情况使液压传动的元件类型、油路结构、系统设计和制作工艺等都发生了深刻的变化，也改变了人们对它的认识、分析和综合的方式方法。
二、镗床的定义极其特点
在15世纪就已经出现了水力驱动的炮筒镗床。1769年J.瓦特取得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽机的关键问题。1774年英国人J.威尔金森发明炮筒镗床，次年用于为瓦特蒸汽机加工汽缸体。1776年他又制造了一台较为精确的汽缸镗床。1880年前后，在德国开始生产带前后立柱和工作台的卧式镗床。为适应特大、特重工件的加工，20世纪30年代发展了落地镗床。随着铣削工作量的增加，50年代出现了落地镗铣床。20世纪初，由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距误差较小的设备，在瑞士出现了坐标镗床。为了提高镗床的定位精度，已广泛采用光学读数头或数字显示装置。有些镗床还采用数字控制系统实现坐标定位和加工过程自动化。
主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。螺纹及加工外圆和端面等。
镗床分为卧式镗床、落地镗铣床、金刚镗床和坐标镗床等类型(见彩图)。①卧式镗床：应用最多、性能最广的一种镗床，适用于单件小批生产和修理车间。②落地镗床和落地镗铣床：特点是工件固定在落地平台上，适宜于加工尺寸和重量较大的工件,用于重型机械制造厂。③金刚镗床:使用金刚石或硬质合金刀具，以很小的进给量和很高的切削速度镗削精度较高、表面粗糙度较小的孔，主要用于大批量生产中。④坐标镗床：具有精密的坐标定位装置，适于加工形状、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，还可用以进行划线、坐标测量和刻度等工作，用于工具车间和中小批量生产中。其他类型的镗床还有立式转塔镗铣床、深孔镗床和汽车、拖拉机修理用镗床等。
尽管现在仍有采用镗模、导套、台式铣镗床后立柱支承长镗杆或人工找正工件回转180°等方法实施长孔镗削的实例，但近些年来，一方面由于数控铣镗床和加工中心大量使用，使各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转分度精度有了较大提高，长孔镗削逐渐被高效的工作台回转180°自定位的调头镗孔另一方面形床身布局之普通或数控刨台式铣镗床的大量生产和应用，从机床结构上使工作台回转180°自定位的调头镗孔，几乎成为在该种机床上镗削长孔的唯一方法。
铣镗床调头镗孔同轴度的主要因素与台式铣镗床一样，也是工作台回转180°调头的分度误差da和为使调头前已镗成的半个长孔d1轴线，在调头后再次与镗轴轴线重合而镗削长孔之另一半孔d2，所需工作台横（x）向移动Lx=2lx的定位误差dx2。而且工作台回转180°前后，台面在xy坐标平面内产生的倾角误差df，在yz平面内产生的倾角误差dy及在y向产生的平移误差dy，也同样是刨台式铣镗床调头镗孔同轴度的重要影响因素。但镗轴轴线空间位置对调头镗孔同轴度的影响，通常用立柱送进完成孔全长镗削的刨台式铣镗床，与通常用工作台纵移送进的台式铣镗床有明显的不同。
当碰到特定情况，铣镗床必须把立柱固定在纵向床身上的一个合适位置，而用镗轴带着刀具伸出作为镗孔的送进形式时，镗轴轴线与被镗孔名义轴线在xz平面内的交角误差db，在yz平面内
的交角误差dg，与台式铣镗床一样，对调头镗孔的同轴度都有重要的影响，并且随着镗轴送进长度的增加，镗轴自重引起之镗杆下挠变形，也对调头镗孔的同轴度产生较大影响。与台式铣镗床所不同的是，刨台式铣镗床的镗轴伸出镗孔时，可纵向移动的立柱必须固置在纵床身上一个确定的位置，并且重要的是这个确定位置可以且应该被选择。
三、液压系统特点
　　一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。
　　动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
　　执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。
　　控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
　　辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。
液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。
　　液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。
　　在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。
实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应。
开式液压系统的特点
（1）一般采用双泵或三本供油，先导油由单独的先导泵提供。有些液压执行元件所需功率大需要合流供油，合流有两种方式：①阀内合流。一般有双泵合流供给一个阀杆，在由该阀一般杆控制供油给所需合流的液压执行元件。该合流方式的阀杆的孔径设计需要考虑多泵供油所虚的流通面积。②阀外合流。双泵分别通过各自阀杆，通过两阀泛联动操纵，在阀杆外合流供油给所需合流的液压执行元件。虽然操纵结构相对复杂、体积较大，但由于流经阀杆的饿是单泵流量，阀杆孔径相对较小，而且有可能与其他阀杆通用。

（2）多路阀常进行分块且分泵供油，每一阀组根据实际需要可利用直通供油道和并联供油道两种油道。前者可实现优先供油，既上游阀杆动作时，压力油就供给该阀杆操纵的液压元件，而下游阀杆操纵的液压元件就不能动作。后者可实现并供油。

（3）为满足多种作业工况及复合动作要求，一般采用简单的通断型二位二痛阀和插装阀，把油从某一油路直接引到另一油路，并往往采用单向阀防止油回流，构成单向通道。通断阀操纵有以下3种方式：①采用先导操纵油联动操纵，先导操纵油在控制操纵阀杆移动的同时，联动操纵通断阀。②采用操纵阀中增加一条油道作为控制通断阀的油道，这样在操纵操纵阀的同时，也操纵了通断阀的开闭。

开式油路的另一缺点是:当一个泵供多个执行器同时动作时，因液压油首先向负载轻的执行器流动，导致高负载的执行器动 作困难，因此，需要对负载轻的执行器控制阀杆进行节流。

闭式液压系统具有以下优点：
（1）目前闭式系统变量泵均为集成式结构，补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组集成于液压泵上，使管路连接变得简单，不仅缩小了安装空间，而且减少了由管路连接造成的泄漏和管道振动，提高了系统的可靠性，简化了操作过程。
（2）补油系统不仅能在主泵的排量发生变化时保证容积式传动的响应，提高系统的动作频率，还能增加主泵进油口处压力，防止大流量时产生气蚀，可有效提高泵的转速和防止泵吸空，提高工作寿命；补油系统中装有过滤器，提高传动装置的可靠性和使用寿命；另外，补油泵还能方便的为一些低压辅助机构提供动力。
（3）由于仅有少量油液从油箱中吸取，减少了油箱的损耗。

四、镗床液压系统的设计要求
（一）镗床液压系统设计要求
本专机完成镗孔加工工艺，进给运动要求完成直线往复运动，故采用液压缸最为方便。镗床液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步等等。对于工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。所设计镗床液压系统不仅能满足“夹紧—快进—一工进—二工进—快退—原位停止—松开”工作循环要求，还要有较高的可靠性、良好的空间布置。为了实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度，采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。拟采用液压缸作为执行元件。
（二）工作情况的分析
1．本次设计的镗孔专机的特点
查《切削加工简明实用手册》P470表8-87卧式镗床的镗削用量。
加工
方式
刀具
材料
刀具
类型
铸铁
钢（包括铸钢）

半
精
镗
高
速
钢
刀头
0.42～0.66
0.2～0.8
0.5～0.8
0.2～0.8
1.5～3
镗刀块
0.5～0.66
0.2～0.6

粗绞刀
0.25～0.42
2.0～5.0
0.16～0.3
0.5～3.0
0.3～0.8
硬质合金
刀头
1～1.6
0.2～0.8
1.32～2
0.2～0.8
1.5～3
镗刀块
0.8～1.32
0.2～0.6

粗绞刀
0.5～0.8
3.0～5.0

0.3～0.8
精
镗
高
速
钢
刀头
0.25～0.5
0.15～0.5
0.3～0.6
0.1～0.6
0.6～1.2
镗刀块
0.13～0.25
1.0～4.0
0.1～0.2
1.0～4.0
粗绞刀
0.16～0.3
2.0～6.0
0.16～0.3
0.5～3.0
1.0～4.0
硬质合金
刀头
0.8～1.32
0.15～0.5
1～1.6
0.15～0.5
0.6～1.2
镗刀块
0.3～0.66
1.0～4.0
0.13～0.3
1.0～4.0
粗绞刀
0.5～0.8
2.5～5.0

0.1～0.4
2.设计计算过程
设 计 计 算 过 程
计 算 结 果
故一工进（半精镗）时

则第一次工进食的镗削力为
一工进（半精镗）时

设 计 计 算 过 程
计 算 结 果
第二次工进（精镗）时
同理可得 N
第二次工进（精镗）时
N
本次设计的镗孔专机情况（根据所给零件图计算得出）：
动力头自重为：20000N
快进、快退速度为：4.5m/min
一工进速度为：0.04m/min
二工进速度为：0.02m/min
最大行程为：630mm
其中工进行程为：40mm
最大切削力为：8000N
夹紧缸行程为：40mm

3.工作情况表
工况
计算公式
外负载(N)
说明
启动

2050

因第一工进与第二工进之间速度变化量很小，故不考虑换接中的惯性负载。
加速

1340
快进

790
第一工进

8790
第二工进

4790

五、镗床液压回路的选择
1.调速与速度换接回路
这台机床的液压滑台工作进给速度低，传递功率也较小，很适宜选用节流调速方式，由于钻孔时切削力变化小，而且是正负载，同时为了保证切削过程速度稳定，采用调速阀进口节流调速，为了增加液压缸运行的稳定性，在回油路设置背压阀，分析液压缸的V-L曲线可知，滑台由快进转工进时，速度变化较大，选用行程阀换接速度，以减小压力冲击。

图5-1调速与速度换接回路

考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油回路或变量泵供油回路。由于左右滑台在工作时要采用互不干扰回路，所以只能选用双泵供油回路。小流量泵提供高压油，供两滑台工作进给用（也供定位夹紧用），低压大流量泵以实现两滑台快速运动。为两系统（左滑台系统与右滑台系统）工作互不干扰，小泵高压油分别经一节流阀进入各自系统，大泵低压油分别经一单向阀进入各自系统。

2．换向回路
此机床快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。滑台在由停止转快进，工进完毕转快退等换向中，速度变化较大，为了保证换向平稳，采用有电液换向阀的换向回路，由于液压缸采用了差动连接，电液换向阀宜采用三位五通阀，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。
快进时，液压缸的油路差动连接，进油路与回油路串通，且又不允许经背压阀流回油箱。转为工进后进油路与回油路则要隔开，回油则经背压阀流回油箱，故须在换向阀处、在进、回路连通的油路上增加一单向阀，在背压阀后增加一液控顺序阀，其控制油与进入换向阀的压力油连通，于是快进时液压缸的回油被液控顺序阀切断（快进空行程为低压，此阀打不开），只有经单向阀与进油汇合，转工进后（行程阀断路），由于调速阀的作用，系统压力升高，液控顺序阀打开，液压缸的回油可经背压阀回油箱，与此同时，单向阀将回油路切断，确保液压系统形成高压，以便液压缸正常工作。绘出该部分回路图。

图5-2换向回路

3.压力控制回路
高压小流量泵与低压大流量泵各设一溢流阀调压，工进时只有小流量泵供油，大流量泵则可卸荷，而小流量泵只是在工件加工完毕，输送带即将装入第二个工件之瞬刻，才处于不工作状态，其间断时间甚短，故不必让其卸荷，绘出双泵油源及压力控制回路图。如图4.3所示。

图5-3 压力控制回路

4.定位、夹紧系统的减压顺序回路

定位、夹紧液压缸的工作面积，行程均不大，完全可由高压小流量泵对其单独供油。为了保证工件的定位夹紧安全可靠，其换向阀采用带定位装置的电磁阀。夹紧压力比系统低，且要求既稳定，又可调，故采用减压阀减压，减压阀后设置一单向阀，这可增加夹紧的可靠性与安全性。先定位后夹紧的顺序动作，由顺序阀完成。为了使松开工件不受顺序阀影响，使单向阀的顺序阀并联。绘出定位、夹紧系统部分的回路图，如图4-4所示。

图5-4定位、夹紧系统部分的回路图

5.行程终点的控制
由于机床需加工不通孔，工作部件对终点的位置精度有一定的要求，因此采用死挡铁停留，并可通过压力继电器发出换向信号。

六、液压缸的负载分析
取静摩擦系数为=0.2,动摩擦系数为=0.1。取液压缸重G=4900N，液压缸的机械效率取ηm=0.9。
1．夹紧油缸负载分析
⑴ 工作负载： = 2000N
⑵静摩擦阻力： = = 0.2×2500N=500N
⑶动摩擦阻力： = = 0.1×2500N=500N
⑷ 惯性负载 △v取0.06m/s, △t取0.5s, =ma=﹙﹚×﹙ ﹚=﹙﹚×﹙﹚N=60N
2．立头油缸负载分析
取滑台的重量为2500N。
⑴ 工作负载： = 24000N
⑵ 静摩擦阻力： = ﹙G+﹚=0.2×﹙4900+2500﹚N=1480N
⑶动摩擦阻力 ： = ﹙G+﹚= 0.1×﹙4900+2500﹚=840N
⑷ 惯性负载 △v取0.06m/s,△t取0.5s, = ma=﹙﹚×﹙ ﹚=﹙﹚×﹙﹚=60N

3．左头油缸负载分析
⑴工作负载 ： = 20000N
⑵ 静摩擦阻力： = = 0.2×2500N=500N
⑶ 动摩擦阻力： = = 0.1×2500N=250N
⑷惯性负载 △v取0.055m/s,△t取0.5s, =ma=﹙﹚×﹙﹚=×N=55N

4．右头油缸负载分析
⑴工作负载为： = 300000N
⑵静摩擦阻力： == 0.2×2500N=500N
⑶动摩擦阻力： == 0.1×2500N=250N
⑷惯性负载 △v取0.1m/s,△t取0.2s， = ma=﹙﹚×﹙﹚=×N=250N

5．定位油缸负载分析
⑴ 工作负载： = 4500N
⑵静摩擦阻力： = = 0.2×2500N=5000N
⑶动摩擦阻力： = = 0.1×2500N=500N
⑷ 惯性负载 △v取0.06m/s,△t取0.5s,
=ma=﹙﹚×( ﹚=﹙﹚×﹙﹚N=60N

6．负载图和速度图的绘制

负载图按上面的数据绘制，速度图按右头油缸v1=v3=0.1m/s,v2=0.0008m/s,立头油缸v1=v3=0.045m/s，v2=0.0004m/s,左头油缸v1=v3=0.055m/s，v2=0.0004m/s，各缸行程由液压设计任务书可以知道。

图6-1 右头油缸 速度 负载随位移变化的曲线图

图6-2 立头油缸速度、负载随位移变化的曲线图

图6-3 左头油缸 速度、负载随位移变化的曲线图

由以上图可以看出，右头油缸在快进和快退时速度是一样，工进时所受负载最大，速度在整个过程中最小，保证运动平稳。立头油缸和左头油缸也是相同情况。
七、液压缸主要参数的确定
液压缸选用单杆式，并在快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为d=0.707D。液压缸的机械效率取ηm=0.95。

1．立头油缸的主要参数
查《液压传动与气动传动》表9-1和表9-2，取工作压力p=2.5MP.在镗孔加工时，立头油缸回油路上必须具有背压p2,以防孔被镗通时滑台突然前冲,可取p2=0.6MP。由工进时的推力计算液压缸面积=A1P1-A2P2=A1-()P2，立头油缸无杆腔的有效面积 A1===65.95×10m，立头油缸内径 D===0.092, 查《液压工程手册》P722取标准值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取标准值d=80mm,则液压缸实际有效面积
A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm

快进时立头油缸虽作差动连接,但由于油管中有压降△p的存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时可取△p=0.5MP,并注意到启动瞬间立头油缸尚未移动，此时 另外取快退时的回油压力损失为0.5MP。

根据D和d值，可估算液压缸在各个阶段中的压力、流量和功率，如表4所示

表4 立头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表

工 况
负载
F/N
回油腔压力/Pa
进油腔压力
/Pa
输入流量
/
输入功率
P/W

计算式
快
进
(差
动)

2200
=0

0.261

-

-

起动

加速

790

0.585

-

-

恒速

550
0.575

3.334

119.45

工 进

14000

0.8

1.904

1.09

64.43

快退

起动

14001
=0
0.293

-

-

加速

790

1.22

-

-

恒速

550
1.21
1.109

229.53

2．左头油缸的主要参数
查《液压传动与气动传动》表9-1和表9-2，取工作压力p=3.5MP。取p2=0.6MP，由= =得，左头油缸无杆腔的有效面积A1===64×10m，左头油缸内径 D===0.0638m
查《液压工程手册》取标准值D=100mm,d=70mm,求得液压缸两腔实际有效面积
A1=D==78.54cm,A2===40.06cm,A=A1-A2= 38.48cm
和立头油缸分析一样快进时立头油缸虽作差动连接,但由于油管中有压降△p的存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,左头油缸启动瞬间取，快进时取△p= 0.5MP,快退时的回油压力损失为0.5MP。
左头油缸快进和快退时的速度v1=v3=0.04m/min,工进时的速度v2=0.02m/min

根据上述D和d值，可估算液压缸在各个阶段中的压力、流量和功率，如表5所示

表5 左头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表

工 况
负载
F/N
回油腔压力
/Pa
进油腔压力
/Pa
输入流量q/(m3s-1)
输入功率
/W

计算式

快进
(差动)
起动
2200
=0()
0.321

-

-

加速
790

0.619

-

-
恒速

550

0.767

3.2

120.98

工 进

2200

0.8

3.01

6.4

22.11

快退
起动
10000
=0
0.32

-

-

加速
790

1.19

-

-
恒速
550
1.29
3.8
250.32

3．右头油缸的主要参数
查《液压传动与气动传动》表9-1和表9-2，取p1=4MP。取p2=0.8，启动瞬间取，快进时取△p=0.5MP，快退时取△p=0.5MP。
由公式= =得，右头油缸无杆腔的有效面积A1===88×10m，右头油缸内径 D===10.59cm
查《液压工程手册》取标准值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取标准值d=80mm,A1=D==95cm,A2===44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm

表6 右头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表

工 况
负 载
F/N
回油腔压力
/Pa
进油腔压力
/Pa
输入流量q/(m3s-1)
输入功率
/W

计算式

快进
(差动)
起动
2200
=0()
0.437

-

-

加速
790

0.877

-

-

恒速

550
0.665

5.21

243

工 进

30000

0.38

2.98
0.433

201

快退
起动
2200
=0
0.55

-

-

加速
790

1.65
-
-
恒速
550
1.21
7.09
552

4．定位油缸的主要参数
由教材《液压与气压传动》P171表9-1和表9-2选得定位缸的工作压力p1=1MP，取0.5MP。由=-（）得，=（）/（-）
A= =5.19m,D===8.13m
查《液压工程手册》P721得D=80mm,d=0.707D=56.56mm,取标准值d=56mm，由此求得液压缸两腔的实际有效面积=D==50.24cm,A===25.62cm。定位时背压p=0.5MP,p=(F+pA)/A=(3500+0.5
=0.95MP,定位时取v=0.01m/s,=50.24=5.024m, =0.95=47.728W

5．夹紧油缸的主要参数
由于夹紧油缸与定位油缸的工作负载基本一样，查得工作压力p、背压p一样，同样地D=80mm,d=56mm,= 50.24cm,= 25.62,夹紧=(3700+0.5=0.99MP。夹紧时取v=0.01m/s,q=Av=50.24=5.024m,P=pq=0.99=49.74W

八、液压系统图的拟订
1．确定供油方式
考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进快退时负载较小、速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

2.调速方式的选择

在专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。根据专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高，发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负载切削力的能力。

3.速度换接方式的选择

本系统采用电磁阀的快慢换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差，若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。如下图所示：

4．液压回路的选择
（1）调速回路和动力源
立卧三面镗床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决调速回路在孔镗通时的滑台突然前冲现象，回油路上设置背压阀。为防止多缸动作干扰，采用多缸快慢速互不干扰回路，采用双泵供油。
（2）油路循环方式
液压系统选用了节流阀调速的方式，系统中的油液的循环是开式的。
（3）换向与速度换接回路
本机床快进快退速度较大，为保证换向平稳，左右头和立头油缸在快进时为差动连接。
（4）压力控制回路
在泵1出口并联电磁溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远程控制口连接一个二位二通电磁换向阀，便于一个工作循环结束后，等待装卸工件时，液压泵卸载。
为了保证夹紧力可靠，且能单独调节，在支路上串接减压阀和单向阀。
为了解决先定向后夹紧的问题，在进入夹紧缸的油路上接单向顺序阀来控制，只有当定位缸达到和超过顺序阀的调节压力时，夹紧缸才动作。
为了保证工件确已夹紧后右头油缸才能动作，在夹紧缸进口处装一个压力继电器，只有当夹紧压力达到压力继电器的调节压力时，才能发出信号，使进给缸油路的二位五通电磁换向阀通电，右头油缸才开始快进。
将各典型回路进行合并、整理，增加必要的元件，构成了一个液压系统，这个系统基本上实现了结构简单，工作安全可靠、动作平稳、效率高、调整和维护保养方便的功能。

九、液压元件的选择
1． 确定液压泵的型号及电动机功率

液压缸在整个工作循环中最大工作压力为3.73MP，此时液压缸的输入流量较小，泵至缸的进油路压力损失估算取为⊿p=0.8MP,压力继电器调整压力应比系统最大工作压力高出0.5MP，则小流量泵的最大工作压力应为pp1=（3.73+0.8+0.5）MP=5.03MP。

（1） 液压泵的工作压力和流量计算。
进油路的压力损失取，回路泄露系数取，则液压泵的最高工作压力和流量为：

根据上述计算数据查泵的产品目录，选用ＹＢ－６型定量叶片泵。

（２）确定驱动电动机功率。
由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总
效率η＝0.75,则电动机功率为：

大流量泵是在快进运动时才向液压缸输油的，快退时液压缸中的工作压力比快退时大，如取进油路的压力损失为0.5MP，则大流量泵的最高工作压力为=（1.18+0.5）MP=1.68MP
两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄露按10﹪计算，则两个泵的总流量应为qp=1.1×5.03×10ms=33.20L/min,由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为2.41L/min，所以高压小流量泵的输出流量不得少于5.41L/min。
根据以上压力和流量的数值查产品目录，最后确定选取YB-6.3/32型双联叶片泵，其额定压力为6.3MP，取双联叶片泵的总效率为ηp=0.75，则驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（5.03MP）和输出流量（当电动机转速为1440r/min）qp=qp1+qp2=V1nηv1+V2nηv2=6.3×1440×0.85+32×1440×0.92=50.11L/min 求出= ==5.6×10W
由《液压站设计与使用》P320表7-134 查得电动机的型号为Y132M-4，功率为7.5KW，额定转速为1440r/min。

2．阀类元件的选择

元件名称
型号
估计通过流量(L/min)
溢流阀
YF3-10B
6.3
二位二通电磁阀
22EF3-E10B
6.3
单向阀
AF3-Ea10B
16
顺序阀
XFF3-10B
16
单向阀
XFF3-10B
6.3
溢流阀
YF3-10B
6.3
顺序阀
XFF3-10B
6.3
单向阀
XFF3-10B
16
三位五通电磁换向阀
35EYF30-10B
22.3
调速阀
QFF3-Ea10B
6.3
调速阀
QFF3-Ea10B
6.3
二位二通电磁阀
22EF3-E10B
6.3
单向行程阀
AXF3-E10
22.3
减压阀
JF3-10B
6
单向阀
AF3-Ea10B
6
二位四通电磁阀
24EF3-E10B
6
单向阀
AF3-Ea10B
6
二位二通电磁阀
22EF3-E10B
6

3．辅助元件及液压油液

（1）油管
各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按集成阀的多联底板上的连接口尺寸决定。
进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为，所以管道流量按计算。取压油管流速
，取内径为的管道。
吸油管的流速，通过流量为，则
，取内径为管道。
确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。

（2）油箱
油箱容积按V=ξqp估算，对于一般低压系统，油箱的容量一般取泵流量的3～5倍，本题取4倍，当取ξ=4时，算得液压系统中的油箱容量为 V=ξqp=4×(6.3+32)=153.2L 由于油箱一般为了散热等原因而不能放满，故 Vp= V =229.8L
（3）液压油
HH、HL、HM、HR、HⅤ、HG液压油

十、专用镗床液压系统原理图

图10-1镗床液压系统原理图

表10-2 电磁铁动作顺序表

电磁铁动作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
7YA
8YA
定位
-
-
-
-
-
-
-
-
夹紧
-
-
-
-
-
-
-
-
右头油缸快进
-
-
+
-
-
-
-
-
右头油缸工进、立头油缸、左头油缸快进

-

+

-

-

+

-

-

+
右头油缸工进立头油缸快进、左头油缸工进

-

+

-

-

+

-

+

-
立头油缸、右头油缸、左头油缸工进

-

+

-

+

-

-

+

-
右头油缸慢退立头油缸、左头油缸工进

-

+

+

+

-

-

+

-
右头油缸快退立头油缸、左头油缸工进

-

+

+

+

-

-

+

-
右头油缸停止立头油缸、左头油缸工进

-

-

-

+

-

-

+

-
立头油缸快退右头油缸停止左头油缸工进

-

-

-

+

+

+

+

-
立头油缸、右头油缸停止、左头油缸工进

-

-

-

-

-

-

+

-
立头油缸、右头油缸停止、左头油缸