臥式單面多軸鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)VIP

1、攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書題目臥式單面多軸鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)1、課程設(shè)計的目的1. 讓學(xué)生學(xué)會運用液壓知道解決一些簡單的液壓設(shè)計2. 學(xué)會理解并能熟練運用液壓知識2、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）主機要求的工作循環(huán)是：動力滑臺快速接近工件，然后以工作進(jìn)給速度鉆孔，鉆削完畢后快速退回原位，最后自動停止?？焖偾斑M(jìn)行程為；工作進(jìn)給行程為；快速進(jìn)給、退回速度為；根據(jù)切削用量計算出來的最大鉆削力；工作進(jìn)給速度無級調(diào)節(jié)；運動部件所受重力;動力滑臺平導(dǎo)軌的靜、動摩察系數(shù)分別為；往復(fù)運動中的加速、減速時間為0.2s；直線往復(fù)運動由液壓缸實現(xiàn)。3、主要參考文獻(xiàn)1 章宏甲主編

2、.液壓傳動.2版.北京：機械工業(yè)出版社，2007.2 成大先主編.機械設(shè)計手冊：第4、5卷.4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.3 席偉光主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006.4 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊：第4卷.新版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.5 陸元章.現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996.6 王春行.液壓控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，20054、課程設(shè)計工作進(jìn)度計劃內(nèi)容學(xué)時明確機床對液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程分析2初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制12確定液壓系統(tǒng)的方案，擬定液壓系統(tǒng)圖8選擇液壓元件和確定輔助裝置8液壓

3、系統(tǒng)的性能驗算2液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制工作圖及編制技術(shù)文件8合計1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。 課程設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設(shè)計有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分

4、析，得出有價值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設(shè)計（實驗）能力，方案的設(shè)計能力5能正確設(shè)計實驗方案，獨立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應(yīng)用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計等。08對計算或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；

5、規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要組合機床以其獨特的優(yōu)點在機械設(shè)計中占有重要的地位。它以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)工件加工需要，配以少量的專用部件組成一種機床，它具有低成、高效率的優(yōu)點。以現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看，組合機床的多工為加工如果加入柔性系統(tǒng)則發(fā)展成今天的加工中心。在今天的發(fā)展趨勢中，一臺組合機床如果不能完成全部的工藝過程，這時往往把幾臺機床布置成流水線，大大縮短了加工時間。以單面多軸鉆孔組合機床為對象

6、，根據(jù)主機的用途、主要結(jié)構(gòu)及其工作循環(huán)確定液壓執(zhí)行元件的運動方式及其工作范圍，并確定液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍。根據(jù)這些工況確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，再依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計的基本原理，確定系統(tǒng)類型和選擇液壓回路，將所初選的基本回路組合起來，再檢查系統(tǒng)在工作中還存在的問題進(jìn)行修改和整理，最后擬出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，通過系統(tǒng)主要參數(shù)的計算確定了液壓元件的規(guī)格，驗算液壓系統(tǒng)性能，既回路壓力損失驗算和發(fā)熱溫升驗算，最后判斷出液壓系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。 關(guān)鍵詞 組合機床，液壓系統(tǒng)，性能，回路壓力損abstractadvantage of its unique combination of

7、machine tools in the mechanical design plays an important role. it is based general components, according to workpiece needs, together with the parts make up a small amount of special machine tools, it has a low-cost, high efficiency advantages. to the current development trend, combined multiple ma

8、chines for the processing system is flexible if the adding machining centers developed into today. in todays development trend, a combination of tools if they can not complete the process, when several machine tools are arranged into lines, greatly reducing the processing time. combination of multi-

9、axis drilling machine to one side as the object, according to the host of uses, the main structure and its duty cycle to determine the movement of hydraulic actuator means and scope of work, and to determine the load of hydraulic actuators and velocity changes in the size and range. under these cond

10、itions determine the main parameters of hydraulic actuators, and then based on the basic principles of hydraulic system design, determine the type and choice of hydraulic circuit system, the basic circuit will be the combined primary, and then check the system at work in the problems still exist mod

11、ification and finishing, and finally to be a reasonable hydraulic system diagram, calculated by the system to determine the main parameters of the hydraulic components of the specification, checking hydraulic system performance, both the circuit pressure loss and heat checking temperature checking,

12、determine the final design of the hydraulic system quality.keywords machine tool， hdraulic system，performance，loop pressure loss，heating temperature 目 錄摘 要abstract1液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求42負(fù)載分析4 2.1工作負(fù)載4 2.2慣性負(fù)載4 2.3阻力負(fù)載43 負(fù)載圖和速度圖的繪制64壓缸主要參數(shù)的確定7 4.1液壓缸參數(shù)的確定7 4.2各階段壓力、流量、功率 7 4.2.1快進(jìn)7 4.2.2工進(jìn)8 4.2.3快退95液壓系統(tǒng)圖的擬定11

13、5.1調(diào)速回路的選擇11 5.1.1調(diào)速回路的基本要求11 5.1.2節(jié)流調(diào)速回路11 5.1.3容積調(diào)速回路13 5.2快速運動回路15 5.2.1差動連接回路15 5.2.2雙泵供油回路15 5.2.3增速缸與變量泵組合快速運動回路16 5.2.4蓄能器的快速運動回路17 5.3速度換接回路18 5.3.1快速運動和工作進(jìn)給運動的換接回路18 5.3.2兩種工作速度的換接回路185.4卸荷回路回路205.5液壓回路的綜合226液壓元件的選擇25 6.1液壓泵25 6.2閥類元件級輔助元件25 6.3油管26 6.4油箱277液壓系統(tǒng)性能的驗算28 7.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值

14、28 7.1.1快進(jìn)28 7.1.2工進(jìn)28 7.1.3快退29 7.2油液溫升驗算298油箱的設(shè)計30 8.1壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計30 8.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位計的設(shè)計30 8.3箱底、放油塞及支架的設(shè)計30 8.4油箱內(nèi)隔板及除氣網(wǎng)的設(shè)置31 8.5郵箱的裝配圖及零件圖的繪制 31參考文獻(xiàn)32致謝331 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計一臥式單面多軸鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)主機要求的工作循環(huán)是：動力滑臺快速接近工件，然后以工作進(jìn)給速度鉆孔，鉆削完畢后快速退回原位，最后自動停止?？焖偾斑M(jìn)行程為；工作進(jìn)給行程為；快速進(jìn)給、退回速度為；根據(jù)切削用量計算出來的最大鉆削力；工作進(jìn)給速度無級調(diào)節(jié)；運動

15、部件所受重力;動力滑臺平導(dǎo)軌的靜、動摩察系數(shù)分別為；往復(fù)運動中的加速、減速時間為0.2s；直線往復(fù)運動由液壓缸實現(xiàn)。2 負(fù)載分析2.1工作負(fù)載首先根據(jù)主機要求畫出動作循環(huán)圖（圖2-1）：切削負(fù)載已知：2.2慣性負(fù)載931n2.3阻力負(fù)載機床工作部件對滑臺的法向力為： 靜摩擦負(fù)載： 動摩擦負(fù)載： 取液壓缸的機械效率為，不考慮動力滑臺的顛覆力矩作用。由此得到壓缸各工作階段的負(fù)載如表2-1所示。表2-1 液壓缸各個工作階段的負(fù)載值工 況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載f/n液壓缸總推力f/啟 動19602178加 速980+931=19112123快 進(jìn)9801089工 進(jìn)980+29468=3044833831

16、快 退98010893 負(fù)載圖和速度圖的繪制速度圖按已知數(shù)值快進(jìn)、快退速度、工進(jìn)速度0.03m/min、快進(jìn)距離、工進(jìn)距離、快退距離繪制，如圖3-1所示，負(fù)載圖按照上面的數(shù)值繪制，如圖3-2所示： 圖3-1 速度循環(huán)圖圖3-2 負(fù)載循環(huán)圖4 液壓缸主要參數(shù)的確定4.1液壓缸參數(shù)的確定由表1-2可知，組合機床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約33831n時，宜選p1=4mpa鑒于動力滑臺要求快進(jìn)，快退速度相等，這里選用液壓缸可以選單桿式，并在快進(jìn)時作差動連接。這種情況下無桿腔面積應(yīng)為有桿腔面積的兩倍即=a1/a2=2，而活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈的關(guān)系。在加工時，液壓缸回路必須具有背壓，以防止孔被鉆穿時滑臺突

17、然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊第二卷第十一篇中推薦的數(shù)據(jù)，可取=0.6mpa。快進(jìn)時液壓缸作差動連接，但是由于油管中有壓力損失，有桿腔壓力必須大于無桿腔的壓力，估算可取=0.5mpa?？焱藭r回油腔中是有背壓的，這是可按可按0.6mpa估算。差動連接時輸出的推動力式（5-9）計算液壓缸的面積： 其中，為液壓缸效率，取d=0.707d=0.0756m按照將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：d=0.11m=110mm d=0.08m=80mm。由此求得液壓缸的兩腔實際有效面積為：確定了液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，就可以計算在各工作階段中壓力、流量和功率。4.2、各階段壓力、流量、功率的計算4.2.1快進(jìn)以下各式中p為壓強，

18、p為功率，q為流量，為無桿腔面積，為有桿腔面積。（1）啟動階段 0.43m 故0.43m（2）加速階段 =0.5mpa則，1.37m（3）恒速階段 故又因為故輸入功率為：4.2.2工進(jìn) 故又故輸入功率為： 4.2.3快退（1）啟動階段 故（2）加速階段 故（3）恒速階段 故因為 故輸入功率為： 根據(jù)上述計算各參數(shù)值列入下表4-1所示。表4-1液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值工況推力f/n回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量q /l/min輸入功率p/kw計算公式快進(jìn)（差動）起動217800.43加速21230.87恒速10890.6657.30.630工進(jìn)338310.63.840.2850.01

19、8快退起動217800.24加速21230.61.75恒速10891.52511.292組合機床的液壓缸工況圖如下：5 液壓系統(tǒng)圖的擬定5.1調(diào)速回路的選擇 調(diào)速回路用于工作過程中調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，它對液壓傳動系統(tǒng)的性能好壞起決定性作用，故在機床液壓系統(tǒng)中占有突出地位，往往是機床液壓系統(tǒng)的核心部分。 5.1.1調(diào)速回路的基本要求(1)在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)能靈敏、平穩(wěn)地實現(xiàn)無級調(diào)速，具有良好的調(diào)節(jié)特性。(2)負(fù)載變化時，已調(diào)好的速度變化要小(在允許范圍內(nèi))，即具有良好的速度剛性 (或速度負(fù)載特性)。(3)效率高，發(fā)熱少，具有良好的功率特性。(4)具有驅(qū)動執(zhí)行元件所需的力或轉(zhuǎn)矩。就油路的循環(huán)形

20、式而言，調(diào)速回路又有開式與閉式之分。開式回路是液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接通油箱(見圖5-1a、圖5-1b、圖5-1c)。這種回路形式結(jié)構(gòu)簡單，油液在油箱中能得到較好冷卻和沉淀雜質(zhì)故應(yīng)用最廣。但油箱尺寸大，油液與空氣接觸易使空氣混人系統(tǒng)，致使運動不平穩(wěn)。閉式回路是液壓泵的排油腔與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油腔相通，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。這種回路形式的油箱尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，并減少了空氣混入系統(tǒng)的機會。為了補償泄漏和液壓泵吸油腔與執(zhí)行元件排油腔的流量差以及使系統(tǒng)得到冷油補充，常采用一較小的輔助泵供油，使吸油路經(jīng)常保持一定壓力，減少空氣侵入的可能性。這種回路冷卻

21、條件差，溫升大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜對過濾要求較高。5.1.2節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回流由定量泵、溢流閥、流量控制閥和定量式執(zhí)行元件等組成。它通過改變流量控制閥閥口的開度 (即通流截面積)，調(diào)節(jié)與控制進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，實現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。執(zhí)行元件可以是液壓缸，也可以是液壓馬達(dá)。以下以液壓缸為例進(jìn)行分析，所得結(jié)論完全適用于液壓馬達(dá)。這種回路的特點是結(jié)構(gòu)簡單成本低，使用維護(hù)方便，能量損失大，效率低，發(fā)熱大，一般用于功率不大的場合。根據(jù)流量控制閩安裝位置的不同，節(jié)流調(diào)速回路可分為如下三種基本形式：(1) 定壓式節(jié)流調(diào)速：流量控制閥安裝在進(jìn)油路或出油路上 (見圖5-1)。 圖51 定壓式節(jié)流調(diào)速回路a 進(jìn)

22、口節(jié)流調(diào)速式 b出口節(jié)流式 (2)旁路節(jié)流調(diào)速：流量控制安裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的旁支油路上(見圖5-1c) 圖5-1c旁路節(jié)流調(diào)速 圖5-2調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥調(diào)速的共同優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。速度隨負(fù)載的變化而變化，機械特性軟是普通節(jié)流閥調(diào)速的共同缺點，故多在負(fù)載變化不大的機床(如磨床工作臺的傳動系統(tǒng))中應(yīng)用。功率損耗大，尤其在低速、輕載時效率低是這種調(diào)速方式的另一個共同缺點。故只限于用在功率不大的系統(tǒng)。調(diào)速閥調(diào)速：原理圖如圖5-2，節(jié)流閥的開口量一定時，不管負(fù)載如何變化，由于通流截面積基本不變，故其過流量亦基本保持不變，使執(zhí)行元件的運動速度保持穩(wěn)定。實際上由于缸與

23、閥的泄漏、減壓閥閥芯彈簧力的微小變動與波動力的變化等原因，負(fù)載的變化會對速度產(chǎn)生一定影吶。在全負(fù)載下，這種回路的速度波動值一般不會超過土4。5.1.3容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路由變量泵或變量馬達(dá)及安全閥等元件組成。如圖5-4它通過改變變量泵的供油量或變量馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量來實現(xiàn)運動速度的調(diào)節(jié)。這種調(diào)速回路僅有泵和馬達(dá)的泄漏損失，沒有節(jié)流元件和溢流量，故沒有節(jié)流損失和溢流損失，效率高，發(fā)熱小，一般用于功率較大或?qū)Πl(fā)熱要求嚴(yán)格的系統(tǒng)。但變量泵與變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。 圖5-3 泵缸式的開式溶積調(diào)速回路圖5-4變量泵定量執(zhí)行元件式容積調(diào)速回路5.2 快速運動回路5.2.1差動連接回路圖 5-5

24、所示為一差動連接回路。圖示位置時，若二位三通閥通電，液壓缸差動連接，活塞便獲得快速運動，其速度為非差動連接時的倍，如欲使快進(jìn)與快退速度相等，則需使，此時快進(jìn)（快退）速度為工進(jìn)速度的2倍。差動連接時，油缸右腔的回油經(jīng)二位三通閥后與液壓泵供給的油液一起進(jìn)入液壓缸左腔，相當(dāng)于增大了供油量。此時，進(jìn)油路上的某些管路與閥的通過流量增大。其規(guī)格必須按差動時的流量選擇，以免壓力損失與功耗過大。這種回路方法簡單、經(jīng)濟(jì)，但由于差動時的推力減小，差動速度愈大，執(zhí)行元件輸出的推力愈小。故快速運動的速度不能太高。如欲獲得較大的運動速度，常與雙泵供油或限壓式變量泵供油等方法聯(lián)合使用。 圖5-5 液壓缸差動連接回路 1-

25、液壓泵 2-溢流閥 3-三位四通電池?fù)Q向閥 4-液壓缸 5-二位三通電池?fù)Q向閥 6-單向調(diào)速閥5.2.2雙泵供油回路 圖 5-6 為采用雙泵供油實現(xiàn)快速運動的回路，1 是小流量泵2是大流量泵，快速運動時，系統(tǒng)壓力小于卸荷閥3（起卸荷作用的液控順序閥）的調(diào)整壓力。閥 3關(guān)閉，兩泵同時向系統(tǒng)供油。工作進(jìn)給時，系統(tǒng)壓力升高，閥3 打開泵2卸荷，單向閥 4關(guān)閉，系統(tǒng)由小泵單獨供油。系統(tǒng)最大工作壓力由溢流閥 5 調(diào)節(jié)。 這種方法和單泵供油方式相比，效率較高，功率損失較小。故得到廣泛應(yīng)用。但須設(shè)置兩個油泵或采用雙聯(lián)泵，泵站結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 圖5-6 雙泵供油回路 1溢流閥 2單向閥 3順序閥 4大流量泵 5

26、小流量泵 6過濾器5.2.3增速缸與限壓式變量泵組合的快速運動回路 如圖5-7所示，快速運動時（輕載）順序閥2關(guān)閉，限壓式變量泵供給的低壓油經(jīng)固定在缸體上的柱塞4中心孔而進(jìn)入活塞5內(nèi)的增速腔 ii。由于增速腔 ii 的有效工作面積較小且系統(tǒng)壓力較低，變量泵處于最大輸油量狀態(tài)。故活塞 5 獲快速向右運動。左腔 i通過液控單向閥3 從油箱補油。當(dāng)進(jìn)入工作行程時，系統(tǒng)壓力升高，限壓式變量泵輸油量減少，同時順序閥 2 打開，壓力油同時進(jìn)入油腔i與 ii，活塞獲得低速工作運動?？焖偻嘶貢r，液壓泵供油進(jìn)入缸右腔iii同時打開液控單向閥使左腔i 的油液流回油箱。 這種回路由于增速缸內(nèi)的增速腔有效工作面積可以

27、做得遠(yuǎn)比活塞面積小，加上限壓式變量泵又能在系統(tǒng)壓力上升時自動減小輸出流量。故可使系統(tǒng)在空行程時獲得遠(yuǎn)比工作速度為高的快速運動，功率利用較合理，它在壓力機的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多#但液壓缸結(jié)構(gòu)與油路較復(fù)雜。 圖5-7 用增速缸的快速運動回路1 增速缸 2順序閥 3液控單向閥 4電池?fù)Q向閥 5液壓泵 6過濾器5.2.4蓄能器的快速運動回路如圖 5-8所示，在圖示位置，液壓缸停止工作時，泵經(jīng)單向閥向蓄能器充液，使蓄能器儲存能量。當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到某一調(diào)定值時，卸荷閥打開，使泵卸荷，單向閥使蓄能器保壓。當(dāng)電磁換向閥通電使左位或右位接通回路時，泵和蓄能器同時給液壓缸供油，使活塞獲得快速運動。卸荷閥的調(diào)整壓力應(yīng)

28、高于系統(tǒng)最高工作壓力。這種回路可采用較小流量的液壓泵，而在短時間內(nèi)能獲得較大的快速運動速度，但系統(tǒng)在整個工作循環(huán)內(nèi)需有足夠的停歇時間，以使液壓泵能完成對蓄能器的充液工作。 圖5-8 采用蓄能器的快速運動回路1液壓泵 2卸荷閥 3單向閥 4蓄能器 5換向閥 6液壓缸5.3速度換接回路5.3.1快速運動和工作進(jìn)給運動的換接回路利用電磁閥或行程閥實現(xiàn)快速運動和工作進(jìn)給運動的換接回路如圖5-9所示，在圖示位置，泵輸出的壓力油經(jīng)二位四通閥進(jìn)入液壓缸左腔，右腔回油經(jīng)二位二通電磁閥(或行程閥)，再經(jīng)二位四通閥流回油箱，實現(xiàn)快速運動。在活塞桿上擋塊壓住行程開關(guān)，控制二位二通電磁閥通電，使通道切斷(或直接壓下二

29、位二通行程閥，把通道切斷)后，回油必須經(jīng)調(diào)速閥流回油箱，實現(xiàn)慢速工作進(jìn)給運動。二位四通換向閥切換后，壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入液壓缸右腔，實現(xiàn)快速退回。 采用電磁閥的換接回路，安裝比較方便，除行程開關(guān)須裝在床身上外，其他液壓元件均可集中安裝在靠近液壓泵的液壓柜中，但速度換接時平穩(wěn)性較差。采用行程閥的換接回路，由于行程閥通道的關(guān)閉與切換是逐漸進(jìn)行的，故換接時速度平穩(wěn)，但行程閥必須安裝在床身上，管道的連接較長，較不方便。 調(diào)節(jié)活塞桿、擋塊與行程開關(guān)(或行程閥)間的距離及擋塊的長度，便可調(diào)節(jié)快速運動行程及工作進(jìn)給行程的長度，調(diào)整比較方便，結(jié)構(gòu)比較簡單。圖5-9速度換接回路（a）電磁閥式 （b）行程閥式5.3

30、.2兩種工作速度的換接回路(1)兩個調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路 圖5-10為兩個調(diào)速閥并聯(lián)實現(xiàn)兩種工作進(jìn)給速度換接的回路。在圖示位置液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和電磁閥5進(jìn)入液壓缸。當(dāng)需要第二種工作速度時，電磁閥5通電切換，使調(diào)速閥4接入回路，壓力油經(jīng)調(diào)速閥4和電磁閥5進(jìn)入液壓缸。這種回路，當(dāng)一個調(diào)速閥停止工作沒有油流通過時，它的減壓閥處于完全打開的位置。當(dāng)它被突然接入回路時，會使工作部件出現(xiàn)突然前沖的現(xiàn)象。這在某種工作場合下是不允許的。圖5-10兩個調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路1圖5-11所示為另一種調(diào)速閥并聯(lián)的兩種工進(jìn)速度換接回路。這里，兩個調(diào)速閥始終處于工作狀態(tài)。故一種工作速度轉(zhuǎn)換為另一種工作

31、速度時，不會出現(xiàn)執(zhí)行部件突然前沖的現(xiàn)象。但系統(tǒng)在工作時，總有一部分油液通過其中一個不起調(diào)速作用的調(diào)速閥流回油箱，造成能量損耗。故對于工作速度較大，調(diào)速閥開口大，能量損耗亦大的系統(tǒng)，不宜采用這種回路。圖5-11兩個調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路22）兩個調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路圖 5-12所示為兩個調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。在圖示位置，壓力油經(jīng)調(diào)速閥 3 和電磁閥 5進(jìn)入液壓缸，工作部件的運動速度由調(diào)速閥3控制。當(dāng)電磁閥5通電切換時，調(diào)速閥4接入回路，壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和4進(jìn)入液壓缸，工作部件的運動速度由調(diào)速閥4控制。調(diào)速閥4的開口量應(yīng)調(diào)得比閥3為小。否則將不起作用。由于速度換接的瞬間，調(diào)速閥 3仍在工

32、作，可限制通過調(diào)速閥4 的流量突然增加。故其換接平穩(wěn)性亦比圖5-10所示的回路好。圖5-12兩個調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路5.4卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動電機不須頻繁啟停的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵和電機的使用壽命。圖3-19a為采用m型換向閥的卸荷回路。由圖可見，換向閥在中位時液壓泵卸荷。這種卸荷方式結(jié)構(gòu)簡單，液壓泵在極低的壓力下運轉(zhuǎn)，但切換時壓力沖擊較大，只適用于低壓小流量的系統(tǒng)。圖3-19b為采用m型電液換向閥的卸荷回路。這種回路切換時壓力沖擊小，但回路中必須設(shè)置單向閥，以使系統(tǒng)保持0.20.3mpa的壓力，供操縱控制油路之用

33、。圖5-13利用換向閥中位機能的卸荷回路由表4-1中的數(shù)據(jù)可得知，這臺機床液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載變化小，可以采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口調(diào)速回路在鉆孔時的突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速后，不管采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接通向液壓缸的兩腔，以實現(xiàn)快速運動。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中的油液循環(huán)必定是開式的。從系統(tǒng)壓力流量表4-1中可以看到，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液?？爝M(jìn)、快退所需的時間和工進(jìn)所需的時間分別為：所以工進(jìn)時間占總時間： 根據(jù)以上描述，該臥式單面多軸鉆孔組合

34、機床液壓傳動液壓系統(tǒng)圖的擬定如下：(1)供油方式 從液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量表分析可以知道，該系統(tǒng)在快速上升和快速下降時所需流量最大，因此從提高系統(tǒng)的效率角度考慮，采用大、小兩個液壓泵自動并聯(lián)供油方案。(2)調(diào)速回路 由液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量表可以知道，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)， 這臺機床的液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載小，可以采用進(jìn)口調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口調(diào)速回路再鉆孔時的突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。(3)換接回路 用行程閥的換接回路換接過程比較平穩(wěn)，換接點的位置比較準(zhǔn)確；用兩個調(diào)速閥的速度換接回路容易產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，因此不宜用于在工作過程中的

35、速度換接，只可用在速度預(yù)選的場合。由表4-1中的流量變化關(guān)系得知，當(dāng)滑臺從快速轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，輸入液壓缸的流量由57.3l/min降低為0.285/min，滑臺速度變化較大，宜選用行程閥來控制速度換接，以減小液壓沖擊（見圖5-13c）。當(dāng)滑臺由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時，回油中通過的流量較大輸入流量為51l/min，回油流量為51（94.98/44.74）l/min=108.3l/min。為了換向平穩(wěn)，可將行程閥改為電磁換向閥式換接回路即可滿足要求（見圖5-13b）,換向閥必須是五通的。最后再考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的調(diào)壓問題和卸荷問題已經(jīng)在油源中解決,就不需要再設(shè)置專用的元件或回路。（見圖5-13a）。綜上所

36、述，可得到供油回路、換向回路、速度換接回路如圖： 圖5-13 a）油源 b）換向回路 c）速度換接回路5.5液壓回路的綜合把上面選出的各種回路組合在一起，就可以得到圖5-2 a所示的液壓回路，并對存在的問題進(jìn)行必要的如下修改和整理： (1)為了解決滑臺快進(jìn)時回油路接通油箱，無法實現(xiàn)差動連接的問題，必須在回路中b處串聯(lián)一個液控順序閥，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。(2)為了解決機床停止工作時系統(tǒng)中的油液回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性問題，必須在電磁閥的出口c處增設(shè)一個單向閥。(3)為了便于系統(tǒng)自動發(fā)出快退信號，在調(diào)速閥輸出端d處須增設(shè)一個壓力繼電器。(4)如果將順序閥b和背壓閥的

37、位置對調(diào)一下，就可以將順序閥與油源處的卸荷閥合并。經(jīng)過上述修改、整理后的液壓系統(tǒng)如圖5-2 b所示，它的各方面都比較合理、完善了。 圖5-10 a 液壓回路的綜合和整理1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電磁閥 3行程閥 4調(diào)速閥 5單向閥 6液壓缸 7卸荷閥 8-背壓閥 9-溢流閥 10-單向閥 11-過濾器 12-壓力表開關(guān) 13-壓力表開關(guān) a-單向閥 b-順序閥 d-壓力繼電器 圖5-10 b 整理后的液壓系統(tǒng)圖 1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電磁閥 3行程閥 4調(diào)速閥 5、9、12單向閥 6順序閥 7-背壓閥 8-溢流閥 10-過濾器 11-壓力表開關(guān) 13-壓力繼電器6 液壓元件的選擇6.1液壓泵液

38、壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.84mpa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8mpa（見教材表11-4），壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力值為0.5mpa，則泵的最大工作壓力應(yīng)為：兩個液壓泵應(yīng)向泵向液壓缸提供的最大流量為57.3l/min（見表4-1），若回路中的泄露按照液壓缸輸入流量的10%估計，則泵的流量為 。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流流量為3l/min,而工進(jìn)時輸入液壓缸的流量為0.285l/min,由小流量液壓泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少為3.285l/min.根據(jù)以上壓力和流量是數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取yb1-40型葉片泵，其小泵的和大泵的排量分別為6ml/r和6

39、6ml/r,若取液壓泵的容積效率則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速時，液壓泵的實際輸出流量為:由于液壓缸在快退時的輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力小于工進(jìn)時的壓力，現(xiàn)取工進(jìn)是的壓力來計算一定可以滿足要求，這時液壓泵的壓力為3.285mpa、流量為60.9l/min。取泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動電機的所需功率為：根據(jù)此數(shù)值按jb/t8680.11998，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取y132s-4型電動機，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速。6.2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類及輔助元件所在的油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表6-1。表中序號與圖5-10b中標(biāo)號相同。表6-1元件的型號及規(guī)格序

40、號元件名稱估計通過流量l/min額定流量/l/min額定壓力/mpa額定壓降/mpa型號、規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵7216pv2r132三位五通電磁閥8080160.535yf3y-e10b3單向閥3380160.05af3-ea10b4溢流閥20806.3yf3-10b5單向閥3390160.2axqf-e10b6節(jié)流閥0.190167行程閥3390160.38背壓閥16806.3yf3-10b9壓力繼電器5hed1oa/510過濾器20256.180.06xu-2520011液控順序閥16806.30.3xf3-c10b12單向閥3380160.05af3-ea10b13壓力表開關(guān)10hed1ka

41、/106.3油管計算液壓缸的進(jìn)、出流量和運動速度。表6-2 液壓缸的進(jìn)、出流量和運動速度流量、速度快 進(jìn)工 進(jìn)快 退輸入流量l/min排除流量l/min運動速度m/min各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出口油管則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定的數(shù)值不同，所以要重新計算如表6-2所示。表中數(shù)據(jù)說明液壓缸快進(jìn)、快退速度與設(shè)計要求相近。這表明所選液壓泵的型號、規(guī)格是適合的。根據(jù)表62中的數(shù)據(jù)，當(dāng)油液在壓力管中的流速取4m/s時，算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為:這兩根油管都按照gb/t2351-2005選用通

42、徑為，外徑為的無縫鋼管。6.4油箱油箱容積按照式（7-8）估算，當(dāng)取為7時，求得其容積為:按jb/t7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值v=450l。7 液壓系統(tǒng)性能的驗算7.1驗算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的油路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算,故只能先按式3-46估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。7.1.1快進(jìn)滑臺快進(jìn)時，液壓缸差動連接，由表6-1和表6-2可知，進(jìn)油路上油液通過電磁換向閥1的流量是66 l/min

43、,進(jìn)油路上油液通過電磁換向閥2的流量是60.9l/min，然后與有桿腔的回油匯合。以流量115.13l/min通過行程閥7并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值不大，不會使壓力閥開啟，故能保證兩個泵的流量全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞?，油壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥12的流量都是54.23l/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥7流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。此值小于原估計值0.5mpa（見表4-1），所以是偏安全的。7.1.2工進(jìn)工進(jìn)時，油液在油路上通過電液換向閥2的流量為0.285l/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5mpa;油液在回路上通過換向

44、閥2的流量是0.14l/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5mpa，通過順序閥7的流量為（0.14+33）l/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力為:可見此值略小于原估計值0.8mpa。故可按表4-1中公式重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力，即:此值與表4-1中數(shù)值3.84mpa相近?？紤]到壓力繼電器可靠動作需要壓差，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為:7.1.3快退快退時，油液在進(jìn)油路上通過換向閥2的流量為36.0l/min，油液在回路上通過單向閥5、換向閥2和單向閥3的流量都70.58l/min。因此進(jìn)油路上總壓降為:此值與表4-1中的估計值相近，故不必重新計算。所以，快退時液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為：因此順

45、序閥7的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于1.85mpa。7.2油液溫升驗算工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的時間比例達(dá)99%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用進(jìn)時的情況來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率（系統(tǒng)輸出功率）為液壓泵的輸出功率（系統(tǒng)輸入功率）為：由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：按式11-2求出油液溫升近似值：溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。8 油箱的設(shè)計由前面計算可知，該液壓系統(tǒng)所需油箱的內(nèi)內(nèi)體積為：v=450l l，且選擇開式油箱，考慮到油箱的整體美觀大方,將其設(shè)計成為帶支撐腳的長方體形油箱。根據(jù)有關(guān)手冊及資料初步確定其外形尺寸為如表8.1所示：表8.1 油箱的輪廓參數(shù)公稱容量b1l1h近似油深最小壁厚450l716mm920mm1020mm800mm3mm基于上表中數(shù)據(jù)設(shè)計油箱如附錄b。8.1壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計由表中數(shù)據(jù)分析可采取鋼板焊接而成，故取油箱的壁厚為：，并采用將液壓泵安裝在油箱的上表面的方式，故上表面應(yīng)比其壁要厚，同時為避免產(chǎn)生振動，則頂扳的厚度應(yīng)為壁厚的4倍以上，所以?。?，并在液壓泵與箱頂之間設(shè)置隔振墊。在箱頂設(shè)置回油管、泄油管、吸油管、通氣器并附帶注油口，即取下通氣帽時便可以進(jìn)行注油，當(dāng)放回通氣帽地就