臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、目錄弓 i w2第一章明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求3第二章負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析4第三章負(fù)載圖和速度圖的繪制6第四章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)74. 1確定液壓缸工作壓力74.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)74. 3繪制液壓缸工況圖9第五章液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)105.1選用執(zhí)行元件105. 2速度控制回路的選擇105.3選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路115. 4速度換接回路的選擇115.5組成液壓系統(tǒng)原理圖125. 5系統(tǒng)圖的原理13第六章液壓元件的選擇166.1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率166. 2確定其它元件及輔件176. 3主要零件強(qiáng)度校核19第七章液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算217.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值217.2油

2、液溫升驗(yàn)算22isi十，m吉24參考文獻(xiàn)25液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng) 用液壓系統(tǒng)的部門就越多。液壓傳動(dòng)是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：易于獲得較大 的力或力矩，功率重量比大，易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級(jí)變速, 傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊，與機(jī)械傳動(dòng)和比易于布局和操縱，易于 防止過載事故，自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。液壓傳動(dòng)的基本目的就是用液壓介質(zhì)來傳遞能量，而液壓介質(zhì)的能量是由其 所具有的壓力及力流量來表現(xiàn)的。而所有的基本lh|路的作用就是控制液壓介質(zhì)的 壓力和流量，因此液壓基本回路的作用就是三個(gè)方

3、面：控制壓力、控制流量的大 小、控制流動(dòng)的方向。所以基本兇路可以按照這三方面的作用而分成三大類：壓 力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。introductionhydraulic system has been in various sectors has been used more and more widely，and the more advanced equipment，the application of hydraulic system department more.hydraulic transmission is the use of liquid as to tran

4、smit energy, hydraulic transmission has the following advantages: easy to obtain large force or torque，large power to weight ratio, easy to realize the reciprocating motion, easy to realize stepless speed range, transmission smooth motion， can realize fast and no impact，compared with the mechanical

5、transmission easy structure and operation, easy to to prevent the overload accident, automatic lubrication, long service life of components, is easy to realize the standardization，seriation.the basic purpose of hydraulic transmission is the use of hydraulic medium to transmit energy， while the hydra

6、ulic medium energy is determined by the pressure and force flow has its performance. and all the basic loop function is to control the hydraulic pressure and flow media， so the basic hydraulic circuit is the role of three aspects: the control of flow and pressure, control the size，control the direct

7、ion of flow. so the basic circuit according to the function of the three aspects and divided into three categories: pressure control circuit，control circuit, (he flow direction control loop.第一章明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。要求實(shí)現(xiàn) 的動(dòng)作順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)一加速-4夬進(jìn)一減速一工進(jìn)-4夬退-4亭止。液壓系統(tǒng)的主要 參數(shù)與性能要求如下:軸向切削力總和fg=1270

8、0n，移動(dòng)部件總重量g=20000n； 行程長(zhǎng)度400mm （其中工進(jìn)行程100mm）快進(jìn)、快退的速度為7m/min，工進(jìn)速 度（201000） mm/min，其中20mm/min為粗加工，looomm/min為精加工；啟 動(dòng)換向時(shí)間atso.lss;該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌；靜摩擦系數(shù)fs=0.2; 動(dòng)摩檫系數(shù)fd=0.1。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件使用液壓缸。第二章負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析負(fù)載分析中，暫不考慮冋汕腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力 在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需 要考慮的力有：夾緊力，導(dǎo)軌摩檫力，慣性力。在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析吋，本設(shè)計(jì)

9、實(shí)例只考慮組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受到 的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和機(jī)械摩擦阻力負(fù)載，其他負(fù)載可忽略。(1) 工作負(fù)載八工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對(duì)于金屬 切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即=12700/v(2) 阻力負(fù)載ff限力負(fù)載主要是工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩部分。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩檫力為ff，則靜摩擦阻力 ffs =0.2x20000 = 4000動(dòng)摩擦阻力 = 0.1x20000 = 2000tv(3) 慣性負(fù)載最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度，其中最大加速度可通過 工作臺(tái)最

10、大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動(dòng)換向時(shí)間為0.05s,工作臺(tái) 最大移動(dòng)速度，即快進(jìn)、快退速度為4.5ni/niin，因此慣性負(fù)載可表示為1585.68nxav = 20000x ar 9.8160x0.15如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率=0.9,根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的 負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表1所示。表1液壓缸總運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表(單位：n)工況負(fù)載組成負(fù)載值f/n推力 f/77"' /n啟動(dòng)f = fh40004444. 44加速3585. 683984. 08快進(jìn)f =20002222. 2

11、2工進(jìn)f = ffd + ft1470016333. 33反向啟動(dòng)40004444. 44加速f = frd+fm3585. 683984. 08快退f = ffd20002222. 22制動(dòng)f = ffd-fm414. 32460. 36第三章負(fù)載圖和速度圖的繪制根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和己知的個(gè)階段的速度，可繪制出工作循環(huán)圖如圖1 (a) 所示，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn) 行繪制，已知快進(jìn)和快退速度v, y 7m/niin、快進(jìn)行程ll=400-100=300mm、 工進(jìn)行程l2= 100mm、快退行程l3=400mm，工進(jìn)速度v2 = 50mm/min。快進(jìn)

12、、工進(jìn)和快退的時(shí)間可由下式分析求出?？爝M(jìn)l 300 xlo'3v, 丄 602.575工進(jìn)v2looxlo-30.05601205快退 += v1 v360x300 60x400 z1s = 057x10007x1000根據(jù)上述己知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)繪制負(fù)載圖(f-t)如圖 1(b),速度循環(huán)圖如圖1 (c)所示?？爝M(jìn)工進(jìn)_快進(jìn)停止a )b )圖1速度負(fù)載循環(huán)圖a）工作循環(huán)圖b）負(fù)載速度圖 c）負(fù)載速度圖第四章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)4. 1確定液壓缸工作壓力由表2和表3可知,組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為17000 n時(shí)宜取3mp。 表2按負(fù)載選擇t.作壓力負(fù)載/ kn&l

13、t;551010202030350>50工作壓力/mpa< 0.811. 5 22. 533445>5表3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大屮型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/mpa0.8 2352881010 1820 324.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度耍求相等， 從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利 用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活 塞桿岡定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用

14、典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積 ' 是有桿腔工作面積久兩倍的形式，即活塞桿直徑與缸筒直徑呈= 0. 707/2的關(guān)系。工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前 沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓（通過設(shè)置背壓閥的方式），選 取此背壓值為a=0. 8mpa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降ap，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估 算時(shí)取a/7=0.5mpa?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值 p2 =0. 6lpao工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為f 丨 i

15、= a 乃一人，2 = aa 一（ a /2）夕2， 式中：f負(fù)載力液壓缸機(jī)械效率ai液壓缸無桿腔的有效作用而積 a2液壓缸有桿腔的有效作用而積pi液壓缸無桿腔壓力p2液壓有無桿腔壓力因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用而積可計(jì)算為 a = 71 m = 16333.33:1（）6 = 0.006282m2p'-h 3-翌丨2 2液壓缸缸筒直徑為d =4八'/兀=89.46mm mm由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.101d，因此活 塞桿直徑為d=0.707x89.46=63.32mm,根據(jù)gb/t23481993對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑 尺、r和液壓缸

16、活塞桿外徑尺、r的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為110mm, 活塞桿直徑為t/=80mrn。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際宥效面積分別為：a =d2/4 = 63.585xl0"4m2a2= 7t（d2-d2）/4 = 32.43 xl04m2工作臺(tái)在快進(jìn)過程屮，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為q 快進(jìn)=（al-a2）xvl = 23.07 /min工作臺(tái)在快退過程中所需耍的流量為q 艦=a2xv3 =22.7£/min工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為7工進(jìn)=0.318 l/min根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中 的壓力、流量和功率值，如表

17、4所示。表4各工況下的主要參數(shù)值工況推力e' /n回油腔壓力/wlpa進(jìn)油腔壓力/vmpa輸入流量q/l. min 1輸入功率 /?/kw計(jì)算公式快啟動(dòng)555601.54pi=(a + a2)/(a-a2:進(jìn)加速69492. 311.81 = (a,-a2)v,快速27781.490.9922.730.375p=piqp2 =工進(jìn)277880.83.290.950. 052pl =(f+p2a2)/a1p=pxq快退起動(dòng)218000.49/=(f4-p2a)/a2q = a2v3p= pm加速69490.62. 84快退27780.61.8220.020.607制動(dòng)414.30.61.

18、 3注：f=fivn'。4.3繪制液壓缸工況圖并據(jù)表4可繪制出液壓缸的工況圖，如圖2所示。is jiuie.、l/hrfjs/g.s. 07823. 071. 27、 1.1660.4480. 0160.3ld0. 70371. 86yv22. 7*4/mm 37 41o圖2組合機(jī)床液壓缸工況圖qpp第五章液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低 速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、 穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所奮液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成木低，節(jié)約能

19、源，工作可靠。5. 1選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，.快進(jìn)，快退速度相等，因 此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無桿腔面積a,等于有桿腔面積a2 的兩倍。5. 2速度控制回路的選擇工況圖表明，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功 率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖 然節(jié)流調(diào)速冋路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床 的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求宥較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方 案可以選擇，即進(jìn)u節(jié)流調(diào)速、出u節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié) 流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加

20、工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程 中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速冋路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面 及孔被鉆通吋的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具 有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)u調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以汕路采用開式循環(huán)冋路，以提高散熱效率， 防止汕液溫升過高。從工況圖中可以清楚地看到，在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓要求油源 交替地提供低壓大流量和高壓小流量的汕液。而快進(jìn)快退所需的時(shí)間a和工進(jìn)所 需的吋間分別為r, = （/, / v,）+（/3 / v3） = （60 x 300）/（7 x 1000）+（60x 400）/（

21、7 x 1000） = 65t2 = /2/v2 =（60x100）/（0.05x1000）5 = 12qs因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量1泵作為整個(gè)系統(tǒng)的汕源，液壓系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量 的大量損失，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的。如果采用一個(gè)大流量定量泵和一個(gè)小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙 聯(lián)泵組成的油源在工進(jìn)和快進(jìn)過程屮所輸出的流量是不同的，此時(shí)液壓系統(tǒng)在整 個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估大，除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用 限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖 擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓

22、泵供油方案，有利于降低能耗和 生產(chǎn)成本，如圖3所示。圖3雙泵供油油源5.3選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路根據(jù)木設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，釆用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路 來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)吋，由大小泵同吋供汕，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。木設(shè)計(jì)采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采 用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開關(guān)控制，管路 較簡(jiǎn)單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動(dòng)汕路。 因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。5. 4速度換接回路的選擇所設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高， 所以選用價(jià)格較低的電磁換向

23、閥控制換向冋路即可。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用 三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用y 型中位機(jī)能。由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)吋，進(jìn)入液壓缸的流量由23. 07 l/min降0. 318 l/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度 換接過程中的液壓沖擊，如圖4所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥 式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退吋，在冋路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。 為了控制軸向加工尺、？，提高換向位置精度，采用死扔塊加壓力繼電器的行程終 點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。a.換向回路b.速度換接回路圖4換向和速度切換回路的選擇參考同類組合機(jī)床，選用雙

24、作用葉片泵雙泵供汕，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的 開式回路，溢流閥做定壓閥。為了換速以及液壓缸快退時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，回油路 上設(shè)置背壓閥，初定背壓值pb=0.8mpa。5. 5組成液壓系統(tǒng)原理圖選定調(diào)速方案和液壓棊本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性 油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，就可將 液壓回路合成為液壓系統(tǒng)，即組成如圖5所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，背壓閥和液壓腔進(jìn)門處設(shè)置測(cè)壓 點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓力表即能觀察各壓力。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作，即要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)一加速-4夬進(jìn)一減速一 工進(jìn)-4夬退亭止。則可

25、得出液壓系統(tǒng)屮各電磁鐵的動(dòng)作順序如表5所示。表屮 “+”號(hào)表示電磁鐵通電或行程閥壓不；“一”號(hào)表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。表5電磁鐵的動(dòng)作順序表1ya2ya3ya行程閥快進(jìn)+減速+工進(jìn)+死檔鐵停留+快退+原位停止圖5液壓系統(tǒng)圖5. 5系統(tǒng)圖的原理1. 快進(jìn)快進(jìn)如圖所示，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1ya通電，由泵輸出地壓力油經(jīng)2 三位五通換向閥的左側(cè)，這時(shí)的主油路為：進(jìn)油路：泵一句閥10三位五通換向閥2 （1ya得電）一行程閥3液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪灰蝗晃逋〒Q向閥2 （1ya得電）-單向閥6-行程閥 3液壓缸左腔。由此形成液壓缸兩腔連通，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)載壓力小，系統(tǒng)壓力 低，變量泵

26、輸出最大流量。2. 減速當(dāng)滑臺(tái)快到預(yù)定位置時(shí)，此時(shí)要減速。擋塊壓下行程閥3,切斷了該通路， 電磁閥繼續(xù)通電，這時(shí)，壓力油只能經(jīng)過調(diào)速閥4，電磁換向閥16進(jìn)入液壓缸 的左腔。由于減速時(shí)系統(tǒng)壓力升高，變量泵的輸出汕量便自動(dòng)減小，且與調(diào)速閥 4開口向適應(yīng)，此時(shí)液控順序7打開，單向閥6關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動(dòng)連接 油路，液壓缸右腔的回油經(jīng)背壓閥8流回油箱，這樣經(jīng)過調(diào)速閥就實(shí)現(xiàn)丫液壓油 的速度下降，從而實(shí)現(xiàn)減速，其主油路為：進(jìn)油路：泵一向閥10-三位五通換向閥2 （1ya得電）調(diào)速閥4一電磁 換向閥16-液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪?三位五通換向閥2-背壓閥8液控順序閥7-汕箱。3. 工進(jìn)減速終y時(shí)，

27、擋塊還是壓下，行程開關(guān)使3ya通電，二位二通換向閥將通路 切斷，這時(shí)油必須經(jīng)調(diào)速閥4和15才能進(jìn)入液壓缸左腔，回汕路和減速回油完 全相同，此時(shí)變量泵輸出地流量自動(dòng)與工進(jìn)調(diào)速閥15的開口相適應(yīng)，故進(jìn)給量 大小由調(diào)速閥15調(diào)節(jié)，其主油路為：進(jìn)油路：泵一向閥10-三位五通換向閥2 （1ya得電）-調(diào)速閥4調(diào)速 閥15-液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪灰蝗晃逋〒Q向閥2背壓閥8液控順序閥7油箱。4. 死擋鐵停留當(dāng)滑臺(tái)完成工進(jìn)進(jìn)給碰到死鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左 腔的壓力升高，使壓力繼電器14發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器，滑臺(tái)停留時(shí)間由時(shí)間 繼電器調(diào)定。5. 快退滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信

28、號(hào)，使電磁鐵1ya、3ya斷電，2ya 通電，這時(shí)三位五通換向閥2接通右位，因滑臺(tái)返回時(shí)的負(fù)載小，系統(tǒng)壓力下 降，變量泵輸出流量又自動(dòng)恢復(fù)到最大，滑快速退回，其主油路為：進(jìn)油路：泵一向閥10三位五通換向閥2 （2ya得電）一液壓缸右腔?；赜吐罚阂簤焊鬃笄灰粏蜗蜷y5三位五通換向閥2 （右位）一油箱。6. 原位停止當(dāng)滑臺(tái)退回到原位時(shí)，擋塊壓下原位行程開關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使2ya斷電，換 向閥處于屮位，液壓兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)液壓泵輸出的油液經(jīng)換 向2直接回油箱，泵在低壓下卸荷。系統(tǒng)圖的動(dòng)作順表如表5所示。第六章液壓元件的選擇6.1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓

29、元件，因此只需確定各液壓元件的主要 參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。(1) 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只 需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵 在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，因此對(duì) 大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液 壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。對(duì)于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓力損失 eap = 0.8mpa,同時(shí)考慮到壓力繼電器的可

30、靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力 與最大工作壓力的壓差為0. 5mpa,則小流量泵的最高工作壓力可估算為pp'=(2.97+ 0.8 + q.5)mpa = 4.21mpa大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，圖4表明，快退時(shí)液壓缸屮的工 作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5mpa，則大流量泵的最高工 作壓力為：p/72 = (1.86 + 0.5)mpa = 2.36mpa(2) 計(jì)算總流量表3表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓汕源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出 現(xiàn)在快進(jìn)工作階段，為23.07 l/min,若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流 量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總

31、流量為：qp =1.1x23.07 l/min = 30.97 £/min工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為0.318 l/min，但由于要考慮溢流閥的最 小穩(wěn)定溢流量3 l/min,故小流量泵的供油量最少應(yīng)為3. 318l/min。據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值，因此選取 pv2r12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6ml/r,大泵的排量為26ml/r， 若取液壓泵的容積效率7/ =0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速/i =940r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際vp輸出流量為qp = (6 + 26)x 960 x 0.9/1000 l/min =(5.1 + 22) = 27.0

32、72l/min 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為2.36mpa、流量為27.072r/min。取泵的總效率二0.75 ,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為：p =2.36x27j kw = la2kwr)p 60x0.75根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取y100l-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 =1.5kw ,額定轉(zhuǎn)速久=960 r/min。6. 2確定其它元件及輔件(1) 確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣 本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表6所列。表6液壓元件規(guī)格及型號(hào)序號(hào)元件名稱通過的最大流量q/l/min規(guī)格型號(hào)額定流量qn/l

33、/min額定壓力pn/mpa額定壓降pn/mpa1雙聯(lián)葉片泵pv2r12-6/26(5. 1+22)16/142三位五通電液換向閥5035dyf3ye10b8016<0.53行程閥60axqfe10b6316<0.34調(diào)速閥<1axqfe10b6165單向閥60axqfe10b63160.26單向閥25af3-ealob63160.27液控順序閥22xe3e10b63160.38背壓閥0.3yf3e10b63169溢流閥5. 1yf3e10b631610單向閥22af3-ealob6316< 0.0211濾汕器30xu63 x 80-j63< 0.0212壓力表開

34、關(guān)kf3-e3b 3 測(cè)點(diǎn)1613單向閥60af3-falob1006.30.214壓力繼電器peb8l0*注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為940r/min時(shí)的流量。(2) 確定油管在選定y液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計(jì)算的結(jié)果如表7所列。表7各工況實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流鋱流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/ (l/min)a - az 63.59x27.1q' =0.318q =qp=wa 63.59-32.43 = 55.3排出流量初1 "2= a2=；a心一 a2/(l/min)32.43x55.3o

35、63.59 0.381x32.43 27.1x63.59-63.59-32.43= 0.194二 53.13運(yùn)動(dòng)速度qpy» 一fv2 = a1_a-a/(l/min) 27.1x10 0.381x1() 27.1x10"63.59-32.43-63.59"32.43= 8.22=0.05= 8.35由表可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)表中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s吋，可算得與液壓缸無桿腔 和有桿腔相連的汕管內(nèi)徑分別為：d = 2 x 7(63.59 x 106 )/(；t x 3 x 103 x 60)mm = 19.78z?m

36、取標(biāo)準(zhǔn)值20mm；d = 2x v(27.1xlo6)/(;rx3xlo3 x60)mm = 13.85z7?m取標(biāo)準(zhǔn)值15mm。因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為020和舛5的 無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸簡(jiǎn)固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管 連接在液壓缸缸簡(jiǎn)上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩 根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。(3) 油箱的設(shè)計(jì)汕箱的主要用途是貯存汕液，同吋也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè) 計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體 積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容

37、積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按jb/t79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，?。?7時(shí)，求得 其容積為v =7x27.1l = 189.7l按jb/t79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值v=250l。6.3主要零件強(qiáng)度校核1缸筒壁厚5 =4 mm 因?yàn)榉桨甘堑蛪合到y(tǒng)，校核公式s>6<0ad式屮：5-缸筒壁厚（m）乃-實(shí)驗(yàn)壓力弋=（1.251.5川，其中a是液壓缸的額定工作壓力 d-缸筒內(nèi)徑d=0. 11m列-缸筒材料的許用應(yīng)力。=%為材料抗拉強(qiáng)度（mpa），n為安全系數(shù)，取n=5。對(duì)于pi16mpa.材料選45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)于低壓系統(tǒng)ped 1.5x4x106x0.11”o >= 3.3

38、mm2a2x100x106因此滿足要求。2缸底厚度s =11 mm對(duì)于平缸底，厚度$有兩種情況： a.缸底有孔時(shí)：s, > 0.433a = 0.433x103.4xa h5x4 = 23.069mm 1（pav 0.226x100其中外公2 - "0d2103.4-80103.4q.226mmb.缸底無孔時(shí)，用于液壓缸快進(jìn)和快退;= 0.433x103.4 x/l.5x4xl06v looxlo610.97mm其中 d2 =d-2s = 10-2x3.3 = 103.4mm3桿徑d 由公式：d>式中：f是桿承受的負(fù)載（n） , f=12700n3 是桿材料的許用應(yīng)力，6

39、=loompa4x127003.14x100x10=0.01272 mm4缸蓋和缸筒聯(lián)接螺栓的底徑dl5.2kf5.2x1.5x12700 v3.14x6xl00xl060.00725 mm式中k擰緊系數(shù)，一般取k=l. 251. 5;f缸筒承受的最大負(fù)載（n）;z螺栓個(gè)數(shù)；m螺栓材料的許用應(yīng)力，o = cjn , <7、為螺栓材料的屈服點(diǎn)（mpa）, 安全系數(shù)11=1.22.5第七章液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故 只能先按課本式(3-46)估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加 上管

40、路的沿程損失和局部損失即可。但對(duì)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(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。 快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表3和表4可知，進(jìn)油路上油液通過單向 閥10的流量是22l/min,通過電液換向閥2的流量是27. ll/min,然后與液壓缸 有桿腔的冋汕匯合，以流量55. 3l/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。因此進(jìn)汕路 上的總壓降為(22v (?,7.r2 ao<55.3、2-0.2x+0.5x+ 0.3x63ji、80 .)t 63 >mpa=(0.024 + 0.057 + 0.231)= 02196mpa此值不大，不

41、會(huì)使壓力閥開啟，故能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。冋汕路上，液壓缸奮桿腔中的汕液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是28. 2l/min,然后與液壓泵的供汕合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力a與無桿腔壓力a之差。p= p2 - p =0.5 x28.280+ 0.2x<28.263+ 0.3x55363mpa二(0.0621 + 0.04 + 0.231)= 0.333此值小于原估計(jì)值0. 5mpa (見表2),所以是偏安全的。 工進(jìn)工進(jìn)吋，汕液在進(jìn)汕路上通過電液換向閥2的流量為0.318l/min，在調(diào)速 閥4處的壓力損失為0.5mpa;油液在回油路上通過換向閥2

42、的流量是 0.0162l/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 (0162+22) l/min二22. 162l/min，因此這吋液壓缸冋汕腔的壓力為a為0.5 x0.162 丫80 )+ 0.5 + 0.3x22.162、63 jmpa=0.53712a/p6z可見此值小于原估計(jì)值0.8mpa。故可按表2中公式重新計(jì)算工進(jìn)吋液壓缸進(jìn)油 腔壓力a，即pxa63.59x10'4x106mpa此值與表3中數(shù)值2. 976mpa相近?？紤]到壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓差a=0.5mpa，故溢流閥9的調(diào)壓aia應(yīng)為2.84 + 0.5x+0.5+ 0.5<80

43、j_mpa = 3.m mpa 快退快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過單向閥10的流量為22l/min,通過換向閥2 的流量為27. ll/min；油液在冋油路上通過單向閥5、換向閥2和單向閥13的流 量都是53. 13l/min。因此進(jìn)油路上總壓降為(22v27.1、2 0.2x +0.5x163jt 80 >s a/?v2mpa=0.0s2mpa此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐? ().5x53.1380+ ().2x53.1363mpa= q.6l6mpa此值與表3的估計(jì)值相近，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力 a應(yīng)為pp = p, + z aprl = (2.41 + 0.082)嫩z = 2a92mpa因此大流量液壓泵卸荷的順序閥7的調(diào)壓應(yīng)大丁 2. 492mpa。7.2