液壓課程設(shè)計(jì)-臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)

1、1 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆、鏜組合機(jī)床液壓系統(tǒng)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)：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)： 1）工作循環(huán)：）工作循環(huán)：“快進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留死擋鐵停留快退快退原位停止原位停止” 。 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán) 2）工作參數(shù)軸向切削力）工作參數(shù)軸向切削力 12000N，移動(dòng)部件總重，移動(dòng)部件總重 10000N，工作循環(huán)為：，工作循環(huán)為：“快進(jìn)快進(jìn)工進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留死擋鐵停留決退決退原位停止原位停止” 。行程長(zhǎng)度為。行程長(zhǎng)度為 0.4m，工進(jìn)行程為工進(jìn)行程為 0.1，快進(jìn)和快退速度為，快進(jìn)和快退速度為 0.1

2、m/s,工過(guò)速度范圍為工過(guò)速度范圍為 0.00030.005，采用，采用平導(dǎo)軌，啟動(dòng)時(shí)間為平導(dǎo)軌，啟動(dòng)時(shí)間為 0.2s。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可。要求動(dòng)力部件可以手動(dòng)調(diào)整，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)平穩(wěn)、可靠?？?。2.執(zhí)行元件類型：液壓油缸執(zhí)行元件類型：液壓油缸設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 內(nèi)內(nèi) 容容1. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；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；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；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；4. 編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 2 目目 錄錄序言： .51 設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù) .62 工況分析 .62.1 確定執(zhí)行元件 .62.2 分

3、析系統(tǒng)工況 .62.3 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制.82.4 確定系統(tǒng)主要參數(shù)2.4.1 初選液壓缸工作壓力.92.4.2 確定液壓缸主要尺寸 .92.4.3 計(jì)算最大流量需求 .112.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖2.5.1 速度控制回路的選擇.122.5.2 換向和速度換接回路的選擇 .122.5.3 油源的選擇和能耗控制 .132.5.4 壓力控制回路的選擇 .142.6 液壓元件的選擇2.6.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格.162.6.2 閥類元件和輔助元件的選擇 .172.6.3 油管的選擇 .192.6.4 油箱的設(shè)計(jì) .2032.7 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算2.7.1 回路壓力損失驗(yàn)算.222.

4、7.2 油液溫升驗(yàn)算 .22 4序言序言作為一種高效率的專用機(jī)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

5、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)速范圍大、可無(wú)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) II 工進(jìn)死擋鐵停留快退原位停止。 51. 設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)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 1.1 所示，動(dòng)力滑臺(tái)采用

6、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 .1 設(shè)計(jì)參數(shù)參 數(shù)數(shù) 值切削阻力（N）12000滑臺(tái)自重 (N)10000 快進(jìn)、快退速度(m/min)4.2快進(jìn)行程（mm)200工進(jìn)速度(mm/min)50工進(jìn)行程(mm)30加、減速時(shí)間（s)0.2 液壓缸機(jī)械效率0.92. 工況分析工況分析2.1. 確定執(zhí)行元件確定執(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。2.2. 分析系統(tǒng)工況分析系統(tǒng)工況在對(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)

7、載可忽略。 （1）工作負(fù)載 FW6工作負(fù)載是在工作過(guò)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(lái)說(shuō)，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即 =12000N WF （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(guò)工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知加、減速時(shí)間為 0.2s，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 (2-1)NtvgGtvmFm14.3572 . 08 . 9602 . 410000（3）阻力負(fù)載阻力負(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。靜摩擦阻力 (2-2

8、)NFfFNsfs2000100002 . 0動(dòng)摩擦阻力 (2-3)NFfFNdfd1000100001 . 0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 2.1 所示。表 2 .1 液壓缸在各工作階段的負(fù)載（單位：N）注：此處未考慮滑臺(tái)上的顛覆力矩的影響。工況負(fù)載組成負(fù)載值 F總機(jī)械負(fù)載=F/Fm起動(dòng)=FfsF2000N2222.2N加速=+FfdFmF1357.14N1507.9N快進(jìn)=FfdF1000N1111.1 N工進(jìn)=+FfdFtF13000 N14444.4N反向起動(dòng)=FfsF2000N2222.2 N加速=+FfdFmF1357.1

9、4 N1507.9N快退=FfdF1000 N1111.1N72.3. 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 根據(jù)表 2.1 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 2-1 所示。圖 2-1 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖圖 2-1 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14444.4N，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、快進(jìn)行程，工進(jìn)min/2 . 421mvvmml2001行程、快退行程，工進(jìn)速度=50mm/min。根據(jù)上述已知mml302mml2

10、3032v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 2-2 所示。8圖 2-2 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖2.4. 確定系統(tǒng)主要參數(shù)確定系統(tǒng)主要參數(shù)2.4.1.初選液壓缸工作壓力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 14444.4N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低，按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力=4MPa。1P2.4.2.確定液壓缸主要尺寸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

11、塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，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(wú)桿腔工作面積是有桿腔工作面積兩倍的形式，即活塞1A2A桿直徑 d 與缸筒直徑 D 呈 d = 0.707D 的關(guān)系。工進(jìn)過(guò)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(guò)設(shè)置背壓閥的方式)，9選取此背壓值為=0.8MPa。2P快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來(lái)油連接） ，但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，p估算時(shí)取0.5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取

12、背壓值p =0.6MPa。2P工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為 (2-4)11221112/(/ 2)mFA pA pA pAp式中：F 負(fù)載力 m液壓缸機(jī)械效率 A1液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積 A2液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1液壓缸無(wú)桿腔壓力 p2液壓有無(wú)桿腔壓力因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積可計(jì)算為 (2-5)23621110012. 41028 . 044 .144442mPPFAm液壓缸缸筒直徑為 (2-6)mmAD36.71/ )10004. 04(/461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=0.70771.36

13、=50.45mm，根據(jù) GB/T23481993 對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓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=80mm，活塞桿直徑為 d=50mm。此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： (2-7)23211003. 54/mDA (2-8)232221006. 34/ )(mdDA 102.4.3.計(jì)算最大流量需求計(jì)算最大流量需求工作臺(tái)在快進(jìn)過(guò)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）v1=8.27 L/min (2-9)工作臺(tái)在快退過(guò)程中所需要的流量為 q快退 =A2v2=12.85L/min (2-10)工作臺(tái)在工進(jìn)過(guò)程中所需要的流量為

14、q工進(jìn) =A1v1=0.25 L/min (2-11)其中最大流量為快退流量為 12.85L/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 2.2 所示。表 2.2 各工況下的主要參數(shù)值負(fù)載 F進(jìn)油壓力jP回油壓力bP所需流量Q輸入功率P工作循環(huán)計(jì)算公式NMPaMPaL/minkW差動(dòng)快進(jìn)=(F+p A2)/（jP-）1A2AQ=v（-）1A2AP=QjP1111.111.351.858.250.186工進(jìn)=(F+)/jP2APb1AQ=1AvP= QjP14444.443.360.80.250.014快退=(F+)/ jP1APb2AQ

15、=2Av1111.111.680.512.90.36111注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口之間的壓力損失，而。Pap5105pppjb2.快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為，無(wú)桿腔回油，壓力為。jPbP2.5. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(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(wèn)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。2.5.1. 速度控制回路的選擇速度控制回路的選擇工況表 3 表明，所設(shè)計(jì)組

16、合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問(wèn)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(guò)程中切削力變化不大，因此鉆削過(guò)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(guò)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

17、定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開(kāi)式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過(guò)高。2.5.2.換向和速度換接回路的選擇換向和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，P= QjP12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。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 8.25L/min 降為 0.25 L/min，可選二位二通行程換向閥來(lái)進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過(guò)程中的液壓沖擊。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

18、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程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路 b.速度換接回路圖 2-3 換向和速度切換回路的選擇2.5.3.油源的選擇和能耗控制油源的選擇和能耗控制表 2.2 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(lái)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 2-2 工況圖的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，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

19、源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比，而快進(jìn)和快退所需的時(shí)間與工進(jìn)所6 .5125. 09 .12/minmaxqq1t需的時(shí)間分別為：2t (2-12)svlvlt9)70230()70200()/()/(33111 (2-13)svlt36)6050(30/222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13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(lái)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

20、流量假設(shè)為液壓缸所需要的最大流量 12.9L/min，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(guò)程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) KwQPPj186. 0工進(jìn)時(shí)KwQPPj772. 0快退時(shí) KwQPPj361. 0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(guò)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(guò)程中所需要消耗的功率估算為快進(jìn)時(shí) KwQPPj186. 0工進(jìn)時(shí)，大泵卸荷，大泵出口供油壓力幾近于零，因此KwQPPj014. 0快退時(shí) KwQPPj361. 0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

21、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 2-4 所示。圖 2-4 雙泵供油油源142.5.4.壓力控制回路的選擇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(wú)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(huà)出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 2-5 所示。為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)液壓缸差動(dòng)連接的問(wèn)題，必須在回油路上串接一個(gè)液控順序閥

22、 8，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時(shí)閥 7 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 13?？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 12。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(kāi)關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高，采用行程開(kāi)關(guān)控制即可。15 圖 2-5 液壓系統(tǒng)原理圖 動(dòng)動(dòng)作作 1YA 2YA 行程閥行程閥快快進(jìn)進(jìn)工工進(jìn)進(jìn)快快退退停停 止止2.6. 液壓元件的選擇液壓元件的選擇 本設(shè)計(jì)所使用液壓元

23、件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件16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。2.6.1.確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格確定液壓泵和電機(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，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=0.5MPa，

24、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p最大工作壓力的壓差為 0.5MPa，則液壓泵最高工作壓力為=+0.5MPa=4.36MPa。pP1pp因此泵的額定壓力1.254.36Pa=5.45MPa rp（2）計(jì)算總流量 工進(jìn)時(shí)所需要流量最小是 0.25L/min,設(shè)溢流閥最小流量為 2.5L/min,則小流量泵的流量 （1.10.25+2.5）L/min=2.775L/min (2-14)1pq快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量為 12.9L/min,則泵總流量 =1.112.9L/min=14.2L/min。即大流量泵的流量 (2-15)pq -=（14.2-2.775）L/min

25、=11.43L/min (2-16)2pqpq1pq 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，查閱有關(guān)樣本，采用 YB-4/12 型的雙聯(lián)葉片泵，該泵額定壓力 6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min。表 2-5 液壓泵參數(shù)元件名稱規(guī)格17額定流量1/ minL額定壓力 MPa型號(hào)雙聯(lián)葉片泵166.3MPaYB-4/12取容積效率為 0.95，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為 (2-17)min/592.141000/95. 0960)124(Lqp3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)液壓泵工作壓力為 2.18MPa，流量為 14.6L/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所

26、需的功率為：0.75p (2-18)KWKWqpPppp67. 075. 0606 .1418. 2根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取 Y90L-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速r/min。KWPn1 . 1910nn2.6.2. 閥類元件和輔助元件的選擇閥類元件和輔助元件的選擇圖 2-5 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 2-5 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)所需流量。通過(guò)圖 2-5 中 4 個(gè)單向閥的額

27、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 2-5 中溢流閥 2、背壓閥 7 和順序閥 8 的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來(lái)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(guò)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 8 用于使大流量液壓泵卸荷，因此應(yīng)選擇外控式。背壓閥 7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(guò)程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。最后本設(shè)計(jì)所選擇方案如表 2.3 所示，表中給出了各種液壓閥的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。18 表 2.3 閥類元件的選擇規(guī)格序號(hào)元件名稱最大通過(guò)流量1/ minL額定流量1/ mi

28、nL額定壓力MPa型號(hào)5三位五通電磁閥32636.335-63BY1D11行程閥32636.322C-63BH11調(diào)速閥0.25106.3Q-10B6單向閥 616256.3I-25B7背壓閥 70.125106.3B-10B2溢流閥4106.3Y-10B13單向閥 1316256.3I-25B3單向閥 312256.3I-25B8順序閥16256.3XY-25B2過(guò)濾器的選擇按照過(guò)濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原則，取過(guò)濾器的流量為泵流量的 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(guò)濾精度要求不高，故有 (2-19)min/40min/)5 . 216(5

29、. 2LLqqp因此系統(tǒng)選取自封式吸油過(guò)濾器 YCX-40，參數(shù)如表 6 所示。表 2.4 自封式吸油過(guò)濾器 YCX-63參數(shù)尺寸型號(hào)通徑mm公稱流量/ minL過(guò)濾精度mM（d）1H3DdYCX-402040100M272256110763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 (2-20)min/32min/1622LLqqp選用 EF 系列液壓空氣濾清器，其主要參數(shù)如表 2.5 所示。19表 2.5 液壓空氣濾清器參數(shù)型號(hào)注油流量L/min空氣流量L/min油過(guò)濾面積L/minAmmBmmammbmmcmm四只螺釘均布mm空氣過(guò)濾精度mm322EF1

30、410512010050475970M4 100.279注：液壓油過(guò)濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.6.3. 油管的選擇油管的選擇圖 2-5 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(lái)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 2.6 所示。 表 2.6 液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量1/ minL9 .22211pqAAvq25. 01q6 .141pqq排出流量1/ minL9 .13/1122AqAq15.

31、 0/1122AqAq24/2112AqAq運(yùn)動(dòng)速度1/ minm5 . 4/111Aqv05. 0/112Aqv8 . 4/213Aqv根據(jù)表 2.6 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(wú)20桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：，取標(biāo)準(zhǔn)值 13mm。mmvqd136010310242236，取標(biāo)準(zhǔn)值 10mm。mmvqd1060103106 .142236因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為和的無(wú)1310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(wú)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

32、用無(wú)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。2.6.4.油箱的設(shè)計(jì)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。中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的 57 倍，本例取 7 倍，故油箱容積為 (2-21)LLqVp112167按 JB/T79381999 規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值 V=120L。 (2-22)3115. 01508 . 01208 . 0mLVV如果取油箱內(nèi)長(zhǎng) l1、寬 w1、高 h1 比例為 3：2：1，可得長(zhǎng)

33、為：=877mm，寬=585mm，高為=292mm。1l1w1h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)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。因此，油箱基體的總長(zhǎng)總寬總高為：21長(zhǎng)為：mmtll8833287721寬為：mmtww5913258521高為：mmmmhh467)160510(1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)，隔板高度取為箱內(nèi)油面高度的，根據(jù)上述計(jì)算43結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為： ， mwlVh175. 043585. 0877. 012. 04311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徑可根據(jù)前述液壓缸進(jìn)、出油管直徑進(jìn)行選取，上述油管的最大內(nèi)徑為 13mm，外徑取為 17mm。泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管