液壓傳動(dòng)液壓專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1. 液壓系統(tǒng)用途（包括工作環(huán)境和工作條件）及主要參數(shù)：臥式組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)。切削阻力F=15kN,滑臺(tái)自重 G=22kN,平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)0.1，快進(jìn)/退速度5m/min，工進(jìn)速度100mm/min， 最大行程350mm，其中工進(jìn)行程 200mm,啟動(dòng)換向時(shí)間0.1s,液壓缸機(jī)械效率 0.9。2. 執(zhí)行元件類型：液壓油缸3. 液壓系統(tǒng)名稱：鉆鏜兩用臥式組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)。設(shè) 計(jì)容1. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；2. 選擇系統(tǒng)所選用的液壓元件及輔件；3. 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；4. 編寫上述1、2、3的計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字年 月 日簽發(fā)目錄1序言-1 -

2、2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù) -2-3工況分析-2 -3.1 確定執(zhí)行元件 -2-3.2分析系統(tǒng)工況-2 -3.3負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 -4-3.4確定系統(tǒng)主要參數(shù)-5 -3.4.1初選液壓缸工作壓力 -5 -3.4.2 確定液壓缸主要尺寸 -5 -3.4.3計(jì)算最大流量需求- 7 -3.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖-8 -3.5.1速度控制回路的選擇- 8 -3.5.2換向和速度換接回路的選擇 -9 -3.5.3油源的選擇和能耗控制- 10 -3.5.4壓力控制回路的選擇- 11 -3.6液壓元件的選擇- 12 -3.6.1確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格- 13 -3.6.2閥類元件和輔助元件的選擇 -

3、 14 -3.6.3油管的選擇- 16 -3.6.4油箱的設(shè)計(jì)- 18 -3.7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算- 19 -3.7.1回路壓力損失驗(yàn)算-19 -3.7.2油液溫升驗(yàn)算- 20 -1序言作為一種高效率的專用銑床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn) 中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計(jì)將以組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例， 介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，其中包括組合機(jī)床動(dòng) 力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、 液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗(yàn)算等。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè) 計(jì)的專用部件和夾具而組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采 用多

4、軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通 用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、 大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采 用多軸、多刀、多面、多工位同時(shí)加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜 孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾 倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活、操作方便、調(diào)速 圍大、可無級(jí)連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。液壓系統(tǒng)在組合機(jī)床上主要是用于實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，如圖1所示，如果動(dòng)力滑臺(tái)要實(shí)現(xiàn)二次進(jìn)給，則動(dòng)力滑臺(tái)要完成的動(dòng) 作循環(huán)通常包括：原位停止快進(jìn)I工進(jìn)I

5、I工進(jìn) 死擋鐵停留 快退原位停止工進(jìn)快退快進(jìn)死擋鐵停留圖i組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán)2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)工作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn) 快退 停止；系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦 系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。表1設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)數(shù)值切削阻力（N）15000滑臺(tái)自重（N）22000快進(jìn)、快退速度（m/min）5工進(jìn)速度（mm/min）100取大仃程（mm）350工進(jìn)行程（mm）200啟動(dòng)換向時(shí)間（s）0.1液壓缸機(jī)械效率0.93工況分析3.1確定執(zhí)行元件金屬切削機(jī)床的工作特點(diǎn)要求液壓系統(tǒng)完成的主要是直線運(yùn)動(dòng)，因 此液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件確定為液壓缸。3.2分析系統(tǒng)工

6、況在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時(shí)，本設(shè)計(jì)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Fw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Fw=15000N（2）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0.1s,工作臺(tái)最大移動(dòng)速度，即快進(jìn)、快退速度為5m/min，因此慣性負(fù)載可表示為Fmv m t22000 亠 n9.860 0.11871N（3）阻力負(fù)載阻力負(fù)載主要是工

7、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。靜摩擦阻力 Ffj = fjXN=Ffs 0.2 22000 4400 N動(dòng)摩擦阻力 Ffd= fdXN =Ffd 0.1 22000 2200N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 2所示。表2液壓缸在各工作階段的負(fù)載（單位：N）工況負(fù)載組成負(fù)載值F液壓缸推力F=F/ m起動(dòng)F = Ffs4400 N4889 N加速F = F fd + Fm4071 N4523 N快進(jìn)F = Ffd2200 N2444 N工進(jìn)F = Ffd + Ft17200 N19111 N反向起動(dòng)F = Ffs

8、4400 N4889 N加速F = F fd + Fm4071 N4523 N快退F = Ffd2200 N2444 N注：此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響。3.3負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2中計(jì)算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán) 圖如圖2所示。圖2組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖圖2表明，當(dāng)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)處于工作進(jìn)給狀態(tài)時(shí)，負(fù)載力最大 為19111N,其他工況下負(fù)載力相對(duì)較小。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!35 m/min、快進(jìn)行程li 350 200 150 mm、工進(jìn)行程 I? 200mm、快退行程 打

9、 350 mm，工進(jìn)速度2100 mm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖3所示。3.4確定系統(tǒng)主要參數(shù)341初選液壓缸工作壓力所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為 19111N,其它工況時(shí) 的負(fù)載都相對(duì)較低，參考第2章表3和表4按照負(fù)載大小或按照液壓系 統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=2.5MPa。3.4.2確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要 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

10、采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用 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A是有桿腔工作面積A2兩倍的形式，即活塞桿直徑 d與缸筒直徑 D呈d = 0.707D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p2=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p，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時(shí)取 p 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=0.6MPa。工進(jìn)時(shí)

11、液壓缸的推力計(jì)算公式為F / m API AP2 APi （A / 2） P2，式中：F負(fù)載力m 液壓缸機(jī)械效率Ai液壓缸無桿腔的有效作用面積A2液壓缸有桿腔的有效作用面積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面積可計(jì)算為A ()/(5m盤)19111 0.0091 m22)2.5 81062液壓缸缸筒直徑為D 、（4A）；(4 0.0091 106)107.6 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 = 0.707D，因此活塞桿直徑為 d=0.707 107.6=76.1mm,根據(jù) GB/T23481993對(duì)液 壓缸缸筒徑尺寸和液壓

12、缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒 直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=80mm。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為：AD2/4 9.5 10 3 m2A （D2 d2）/4 4.48 10 3 m2343計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過程中，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)=（A1-A2） Xvi=25.1 L/min工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為q 快退=A2V2=22.4/mi n工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需要的流量為q工進(jìn) =Ai X/i =095 L/min其中最大流量為快進(jìn)流量為25.2L/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

13、作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。表3各工況下的主要參數(shù)值工況推力F/N回油腔壓力 P2/MPa進(jìn)油腔壓力 P1/MPa輸入流量q/L.min-1輸入功率P/Kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)488901.42P1=錯(cuò)誤！未找到引用 源。q=(A 1-A2)v1P=p1qp2=p1+ p加速45231.851.35恒速24441.430.9325.10.39工進(jìn)191110.82.390.950.038P1=(F +p2A2)/A1 q=A1V2 P=p1q快退起動(dòng)488901.09P1=(F +p2A1)/A2 q=A2v3 P=p1q加速45230.62.28恒速24440.61.8222.40

14、.679把表3中計(jì)算結(jié)果繪制成工況圖，如圖4所示。2S1-A u 斗二9-9 SoTasC.I51.03-圖4液壓系統(tǒng)工況圖3.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(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 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 有液壓系統(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， 成本低，節(jié)約能源，工作可靠。3.5.1速度控制回路的選擇工況圖4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)

15、流調(diào)速回路效率低，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)要求有較好的低速穩(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)口節(jié)流調(diào)速、出口 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)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆 通時(shí)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)口調(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，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率， 防止油液溫升過咼。3.5.2換向和速度換接回

16、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)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。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)考慮選用丫型中位機(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)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由25.1 L/min降為0.95 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5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)為快退時(shí)，在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控 制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行

17、程b.速度換接回路圖5換向和速度切換回路的選擇3.5.3油源的選擇和能耗控制表3表明，本設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)的供油工況主要為快進(jìn)、快退 時(shí)的低壓大流量供油和工進(jìn)時(shí)的高壓小流量供油兩種工況，若采用單個(gè) 定量泵供油，顯然系統(tǒng)的功率損失大、效率低。在液壓系統(tǒng)的流量、方 向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完 成系統(tǒng)的動(dòng)作要求，以達(dá)到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本的目的。在圖4工況圖的一個(gè)工作循環(huán)，液壓缸在快進(jìn)和快退行程中要求油 源以低壓大流量供油，工進(jìn)行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流 量與最小流量之比qmax / qmin 25.1/ 0.95 26.4，而快進(jìn)和快退所需 的時(shí)間1

18、1與工進(jìn)所需的時(shí)間t2分別為：ti (li / 1) (13 / 3) (60 150) / (5 1000) (60 350) / (5 1000)6st2 (I2 / 2)(60 200)/(0.1 1000) 120s上述數(shù)據(jù)表明，在一個(gè)工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時(shí)間都處于 高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時(shí)間工作在低壓大流量供油狀態(tài)。從 提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng) 的油源，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。如果采用單個(gè)定量泵供油方式，液壓泵所輸出的流量假設(shè)為液壓缸 所需要的最大流量25.1L/mi

19、n，假設(shè)忽略油路中的所有壓力和流量損失， 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算為快進(jìn)時(shí) P=0.93 25.1=0.39Kw工進(jìn)時(shí) P=p qmax=2.39 25.1=1Kw快退時(shí) P=1.82 25.仁0.76Kw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)過程中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算為快進(jìn)時(shí) P=0.93 25.1=0.39Kw工進(jìn)時(shí)，大泵卸荷，大泵出口供油壓力幾近于零，因此P=p qmax=2.39 0.95=0.038Kw快退時(shí) P=1.82 25.仁0.76Kw除采用

20、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)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本， 如圖6所示。3.5.4壓力控制回路的選擇由于采用雙泵供油回路，故采用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵卸荷， 用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在 液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測(cè)壓點(diǎn)。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改 和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 7所示。為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的 問題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序

21、閥 10,以阻止油液在快進(jìn)階段 返回油箱。同時(shí)閥9起背壓閥的作用。為了避免機(jī)床停止工作時(shí)回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系 統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，圖中添置了一個(gè)單向閥 11?？紤]到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對(duì)位置定位精度 要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器6。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出快退信號(hào)，操縱電液換向閥換向。在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高， 采用行行程開關(guān)控制即可?？爝M(jìn)快退I電窿秩和行程閥動(dòng)作表JI動(dòng)作1 YA2YA行程閥+工進(jìn)+快退+停止聞HE$13Uv2YA1YA Q IP?9wK圖7液壓系統(tǒng)原理圖10r2 -1 1

22、/ 1p2Oil)213.6液壓元件的選擇本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，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。361確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格(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)圖 4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

23、。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p 0.8MPa，同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(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Ppi Pmax P損 p繼電器(2.390.8 0.5)MPa3.69MPa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)液壓缸中的工作壓力比快進(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：pp2 (p1p損)(2.28 0.5)MPa 2.78MPa(2)計(jì)算總流量表3表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)工作階段，為25.1

24、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流量為：qp 1.1 25.1L /min 27.61 L/min工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為0.95 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 3.95 L/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，上網(wǎng)或查閱 有關(guān)樣本，例如 YUKEN日本油研液壓泵樣本，確定 PV2R型雙聯(lián)葉片 泵能夠滿足上述設(shè)計(jì)要求，因此選取 PV2R12 6/33型雙聯(lián)葉片泵，其中 小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為 33mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，貝U當(dāng)

25、泵的轉(zhuǎn)速n =940r/min時(shí)，小泵的輸出流量為vpqp 小=6 940 0.9/1000=5.076 L/min該流量能夠滿足液壓缸工進(jìn)速度的需要。大泵的輸出流量為qp 大=33*940*0.9/1000=27.918 L/min雙泵供油的實(shí)際輸出流量為qp=(6+33) 940 0.9/1000L /min 32.994 L/min該流量能夠滿足液壓缸快速動(dòng)作的需要。表4液壓泵參數(shù)元件名稱估計(jì)流量L/mi n 1規(guī)格額定流量L/mi n 1額定壓力MPa型號(hào)雙聯(lián)葉片泵一(5.1+27.9)最高工作壓力為 21 MPaPV2R12 6/333.電機(jī)的選擇由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)

26、液壓泵工作壓力為2.78MPa,流量為32.994L/min。取泵的總效率 0.75，則液壓泵驅(qū)動(dòng)p電動(dòng)機(jī)所需的功率為：PPp qpp278 32.4kw60 0.752.04KW根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功 率 pn 2.2KW，額定轉(zhuǎn)速 nn 940Fin。3.6.2閥類元件和輔助元件的選擇圖7液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項(xiàng)閥等閥類元件以 及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。1.閥類元件的選擇根據(jù)上述流量及壓力計(jì)算結(jié)果，對(duì)圖7初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需

27、流量。通過圖7中5個(gè)單向閥的額定流量是各不相同的，因此最好選用不同規(guī)格的單向閥。圖7中溢流閥2、背壓閥9和順序閥10的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力， 因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥， 連接在大流量液壓泵出口處的順序閥 10用于使大流量液壓泵卸荷，因此 應(yīng)選擇外控式。背壓閥9的作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時(shí) 在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用控式順序閥。最后本設(shè)計(jì)所選擇方案 如表5所示，表中給出了各種液壓閥的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。表5閥類元件的選擇序號(hào)元件名稱估計(jì)流量.,.1 L / min規(guī)格額定流量L / m

28、in 1額定壓力MPa型號(hào)1三位五通電磁閥66/821006.335D-100B2行程閥49.5/61.5636.322C-63BH3調(diào)速閥166.3Q-6B4單向閥66/821006.3I-100B5單向閥816.5/20.5256.3I-25B6背壓閥90.475/0.6106.3B-10B7溢流閥4.13/5106.3Y-10B8單向閥1166/821006.3I-100B9單向閥327.92/34.7636.3I-63B10單向閥45.1/5.1106.3I-10B11順序閥28.4/35.2636.3XY-63B2過濾器的選擇按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過濾器的

29、 流量為泵流量的2.5倍。由于所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳 動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)油液的過濾精度要求不高，故有q過濾器 q泵入 2.5 (33 2.5)L/min82.5L/ min因此系統(tǒng)選取通用型 WU系列網(wǎng)式吸油過濾器，參數(shù)如表 6所示表6通用型 WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器參數(shù)型號(hào)通徑mm公稱流量L/ min過濾精度m尺寸M (d)HDd1WU 100100-J32100100M42 215382一3 空氣濾清器的選擇按照空氣濾清器的流量至少為液壓泵額定流量2倍的原則，即有q過濾器2 qp 2 33L/min 66/min選用EF系列液壓空氣濾清器，其主要參數(shù)如表 7所示表7液壓空氣濾清器 參

30、數(shù)型號(hào) 、過濾 注油 口徑mm注油流量L/min空氣流 量L/min油過濾面積L/minA mmB mma mmb mmc mm四只 螺釘 均布mm空氣過濾 精度mm油過 濾精 度mE F2-32321410512010050475964M580.279125注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.6.3油管的選擇圖7中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對(duì)液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計(jì)算，如表8所示表8液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速

31、度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退q (Aqp)/(A A2)輸入流量L / min 1(9.5 32.994)(9.5 4.48)62.43q10.95q qp 32.994q2 (AzqJ/Aq2(側(cè))/q2 (AqJ/排出流量4.48 62.434.48 0.959.5 32.994L / min 19.59.54.4829.440.44869.96運(yùn)動(dòng)速度v1 % A2)V2 %V %2m /min 132.9940.9532.9949.5 4.489.54.486.570.17.36根據(jù)表8中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓 缸無桿腔和有桿腔相連的油管徑分別為：d 2OQ

32、QO 彳門6.3 22.24mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 20mm；3 103 6032 994 106.3mm 15.28mm ， 取 標(biāo)準(zhǔn)值3 103 6015mm。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20和15的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接 管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。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。364油箱的設(shè)計(jì)1油箱長(zhǎng)寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)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

33、油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(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，取7時(shí)，求得其容積為qp7 32.994L230.96L按JB/T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值 V=250LV V容量 2500.8 0.83312.5L0.3125m 依據(jù)如果取油箱長(zhǎng)li、寬wi、高h(yuǎn)i比例為3:2:1,可得長(zhǎng)為：h=1107mm, 寬 W| =738mm，高為 h1=369mm。對(duì)于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱 箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓元件，因此 箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移

34、及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160m m。因此，油箱基體的總長(zhǎng)總寬總咼為:長(zhǎng)為：l l1 2t (1107 2寬為：w w1 2t 738 2 高h(yuǎn) (10 h15 160)mm (103)mm 1111mm3mm 744mm為369 5 160)mm 544 mm為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為0.52.隔板尺寸的確定為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用，油箱中應(yīng)采用隔板把油箱分成兩部分。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，隔板高度取為箱油面高度的3 4，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為:V 3L1 W1 4229mm0.253mm1.107 0.738 4隔板的厚度與箱壁厚度相同，取為 3mm。3各種油管的尺寸油箱上回油管直