關(guān)于組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計

1、【摘要】本論文主要闡述了組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)，能實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快速前進 工作進給 快速退回 原位停止，液壓技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。特別是近年可與微電子、計算機技術(shù)相結(jié)合、使液壓技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段。目前，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)各領(lǐng)域。由于近年來微電子、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓元器件制造技術(shù)的進一步提高，使液壓技術(shù)不僅在作為一種基本的傳統(tǒng)形式上占有重要地位而且以優(yōu)良的靜態(tài)、動態(tài)性能成為一種重要的控制手段。面對我國經(jīng)濟近年來的快速發(fā)展，機械制造工業(yè)的壯大，在國民經(jīng)濟中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進，使得作為制造工業(yè)重要設(shè)備的各類機加工藝裝備也有了許多

2、新的變化，尤其是孔加工，其在今天的液壓系統(tǒng)的地位越來越重要。本液壓系統(tǒng)的設(shè)計，除了滿足主機在動作和性能方面規(guī)定的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要是根據(jù)已知的條件，來確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它元件的設(shè)計。綜上所述，完成整個設(shè)計過程需要進行一系列艱巨的工作。設(shè)計者首先應(yīng)樹立正確的設(shè)計思想，努力掌握先進的科學(xué)技術(shù)知識和科學(xué)的辯證的思想方法。同時，還要堅持理論聯(lián)系實際，并在實踐中不斷總結(jié)和積累設(shè)計經(jīng)驗，向有關(guān)領(lǐng)域的科技工作者和從事生產(chǎn)實踐的工作者學(xué)習(xí)，不斷發(fā)展和創(chuàng)新，才能較好地完成機械設(shè)

3、計任務(wù)。關(guān)鍵詞:組合機床 液壓系統(tǒng) 液壓缸 液壓泵換向閥Abstract:Abstract:The face of Chinas economy developed rapidly in recent years, the growth of machinery manufacturing industry, in the national economy accounts for an important position in the field of manufacturing industry to be healthy and rapid development. Improveme

4、nt of manufacturing equipment, making an important equipment manufacturing industry as a wide range of machining processes and equipment have been many new changes, especially the hole processing, in todays hydraulic system is becoming more and more important.Boring machine hydraulic system design,

5、in addition to the host in action and meet the performance requirements of the provisions, but also must meet the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, convenient use and maintenance of a number of generally recognized design principles. The desig

6、n of the hydraulic system is the basis of known conditions to determine the work program of hydraulic, hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other components of the design. To sum up, the need to complete the entire design process to conduct a series of hard work.In recent years, in parti

7、cular with the microelectronics, computer technology, so that the hydraulic technology has entered a new stage of development. At present, it has been widely used in industry in various fields. In recent years, microelectronics, computer technology, hydraulic components to further improve manufactur

8、ing technology, so that hydraulic technology as a fundamental, not only in traditional form but also occupies an important position with excellent static and dynamic performance has become an important means of control.Enter here Abstract In this paper, focused on the combination of dual-use horizon

9、tal boring drilling machine hydraulic system, to achieve the duty cycle is: work fast forward feed situ rapid return to stop, hydraulic technology is mechanical equipment in the fastest growing technologies.KeyKey wordswords: modular machine tool hydraulic system pump hydraulic cylinder valve.目錄目錄1

10、液壓傳動的發(fā)展液壓傳動的發(fā)展概況概況和應(yīng)用和應(yīng)用.71.1 液壓傳動的發(fā)展概況.71.2 液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用.71.3 靜液壓傳動裝置的應(yīng)用.82 2 液壓傳動的工作原理和組成液壓傳動的工作原理和組成.92.1 工作原理.92.2 液壓系統(tǒng)的基本組成.93 3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動的優(yōu)缺點.103.1 液壓傳動的優(yōu)點.103.2 液壓傳動的缺點.104 4 液壓系統(tǒng)工況分析液壓系統(tǒng)工況分析.124.1 運動分析.124.2 負(fù)載分析.124.2.1 負(fù)載計算.124.2.2 液壓缸各階段工作負(fù)載計算：.124.2.3 繪制動力滑臺負(fù)載循環(huán)圖，速度循環(huán)圖（見圖 1）.134.2.4

11、確定液壓缸的工作壓力.144.2.5 確定缸筒內(nèi)徑 D，活塞桿直徑 d.144.2.6 液壓缸實際有效面積計算.144.2.7 最低穩(wěn)定速度驗算。.144.2.7 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量、功率列于表（1）.145 5 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖.16液壓泵型式的選擇 .165.2 選擇液壓回路.16組成液壓系統(tǒng) .176 6 液壓元件選擇液壓元件選擇.196.1 選擇液壓泵和電機.196.1.1 確定液壓泵的工作壓力.196.1.2 液壓泵的流量.196.1.3 選擇電機.19輔件元件的選擇 .226.3 確定管道尺寸.237 7 液壓系統(tǒng)的性能驗算液壓系統(tǒng)的性能驗算.

12、24管路系統(tǒng)壓力損失驗算 .247.1.1 判斷油流類型.247.1.2 沿程壓力損失P1.247.1.3 局部壓力損失P2.247.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算.277.2.1 液壓泵的輸入功率.277.2.2 有效功率.277.2.3 系統(tǒng)發(fā)熱功率 Ph.277.2.4 散熱面積.277.2.5 油液溫升t.278 8 液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r.288.1 國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展.288.2 遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展.299 9 注意事項注意事項.31結(jié)束語 .32謝辭 .33文 獻.341 液壓傳動的發(fā)展液壓傳動的發(fā)展概況概況和應(yīng)用和應(yīng)用1.11.1 液壓傳動的發(fā)展液壓傳動的發(fā)

13、展概況概況液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個使用液壓原理的是 1795 年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油,進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用,特別是 1920 年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 2

14、0 年間,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀(jì) 50 年代，液壓元件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備。60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率

15、、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進的先進液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。1.21.2 液

16、壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用機床工業(yè)磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數(shù)控機床、加工中心等工程機械挖掘機、裝載機、推土機等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農(nóng)業(yè)機械聯(lián)合收割機的控制系統(tǒng)、拖拉機的懸掛裝置等輕工機械打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等冶金機械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機控制系統(tǒng)等起重運輸機械起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂?shù)鹊V山機械開采機、提升機、液壓支架等建筑機械打樁機、平地機等船舶港口機械起貨機、錨機、舵機等鑄造機械砂型壓實機、加料機、壓鑄機等1.31.3 靜液壓傳動裝置的應(yīng)用靜液壓傳動裝置的應(yīng)用靜液壓傳動由于具有無級變速，調(diào)速

17、范圍寬，可以實現(xiàn)恒扭或恒功率調(diào)速，容易實現(xiàn)電控等優(yōu)點，在工程機械中具有良好的應(yīng)用前景。但是在鏟土運輸機械和起重機械中作為主要傳動就用卻很少，其主要問題是在于國內(nèi)液壓元件質(zhì)量差，而國外的液壓元件價格又太高，會造成主同成本過高。90 年代以來，國內(nèi)已引進了德國林德公司靜液壓叉車，以及利勃海爾公司靜液壓推土機的裝載機，但在國內(nèi)市場所占份額很小。從國內(nèi)工程機械市場的實際出發(fā)，本文對靜液壓傳動在國內(nèi)的推廣應(yīng)用提出探討性的意見如下：（1）靜液壓傳動叉車在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)被廣泛采用，由于國內(nèi)部分倉庫、碼頭和工廠等使用部門對叉車的機動性能（尤其是低速性能） 、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門正在成為國內(nèi)靜液壓叉

18、車用戶。國內(nèi)叉車和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該看到靜液壓叉車的良好前景，聯(lián)合研究開發(fā)適合我國國情的叉車靜液壓系統(tǒng)，提供能先進，工作可靠，價格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開發(fā)的方式，加快開發(fā)的速度。（2）中小型多功能工程機械由于具有挖掘，裝載，叉車和起重等多功能，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)尤其是城市建設(shè)的發(fā)展，中小型多功能工程機械也將在我國推廣應(yīng)用，而它們無疑將首先采用靜液壓傳動作為其主要傳動裝置。國內(nèi)工程機械企業(yè)應(yīng)該看到中小型多功能工程機械的發(fā)前景，聯(lián)合國內(nèi)外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開展對它們的研究開發(fā)，以促進中小型多功能工程機械在我國的發(fā)展。（3）在國內(nèi)大型

19、鏟土運輸和起重機械中，由于配套的靜液壓與電子控制元件的技術(shù)難度大，價格太高，在國內(nèi)用戶中難以接受。因此，在我國暫時不宜將靜液壓傳動研究開發(fā)的重點放在與大型鏟土運輸和起重機械配套上，而應(yīng)將重點放在上述兩類工程機械上。2 2 液壓傳動的工作原理和組成液壓傳動的工作原理和組成液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。 驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢

20、流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。2.12.1 工作原理工作原理1)電動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。2)工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，進入液壓缸的油量減少，工作臺的移動速度減少。由此可見，速度是由油量決定的。2.22.2 液壓系統(tǒng)的基本組成液壓系統(tǒng)的基本組成1）能源裝置液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠(yuǎn)動機）所輸出的機械能轉(zhuǎn)

21、換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。2）執(zhí)行裝置液壓機（液壓缸、液壓馬達(dá)） 。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動負(fù)載做功。3）控制裝置液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩） 、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。4）輔助裝置油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等.通過這

22、些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。5）工作介質(zhì)液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。3 3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動的優(yōu)缺點3.13.1 液壓傳動的優(yōu)點液壓傳動的優(yōu)點1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動機的 12%左右。2）液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應(yīng)快，所以易于實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達(dá)到每分鐘 500 次，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達(dá)每分鐘 1000 次。3）液壓

23、傳動可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比可達(dá) 1：2000） ，并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速。 4）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動控制結(jié)合使用時，能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。3.23.2 液壓傳動的缺點液壓傳動的缺點1)液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，在相對運動表面間不可避免地要有泄漏，同時，液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴(yán)格的場合采用，

24、例如螺紋和齒輪加工機床的內(nèi)傳動鏈系統(tǒng)。2）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠(yuǎn)距離傳動。3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。4）為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對油液的污染比較敏感。 5）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動的理論知識，又要有一定的實踐經(jīng)驗。 6）隨著高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問題。 總而言之，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進

25、步，液壓傳動的缺點將得到克服，液壓傳動將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動方式的結(jié)合更是前途無量。4 4 液壓系統(tǒng)工況分析液壓系統(tǒng)工況分析4.14.1 運動分析運動分析 繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖4.24.2 負(fù)載分析負(fù)載分析4.2.14.2.1 負(fù)載計算負(fù)載計算（1）工作負(fù)載工作負(fù)載為已知 FL=28000N（2）摩擦阻力負(fù)載 已知采用平導(dǎo)軌，且靜摩擦因數(shù),動摩擦因數(shù) ud=0.2,則：ju 靜摩擦阻力 =0.19810N=981NujF 動摩擦阻力 =0.29810N=1962NudF （3）慣性負(fù)載 動力滑臺起動加速，反向起動加速和快退減速制動的加速度的絕對值相等，既u=m/s，t=0

26、.05s，故慣性阻力為：=ma=Gu/gt=（98100.2）（）=4004NaF（4）由于動力滑臺為臥式放置，所以不考慮重力負(fù)載。（5）關(guān)于液壓缸內(nèi)部密封裝置摩擦阻力 Fm 的影響，計入液壓缸的機械效率中。（6）背壓負(fù)載 初算時暫不考慮4 4 液壓缸各階段工作負(fù)載計算：液壓缸各階段工作負(fù)載計算：（1）啟動時 F1=/cm=1962/0.9=2180NujF（2）加速時 F2=（+）/cm=（981+4004）/0.9=5538NudFaF（3）快進時 F3=/cm=981/0.9N=1090NudF （4）工進時 F4=(+)/cm=(28000+981)/0.9N=32201NqFudF（

27、5）快退時 F5=/cm=981/0.9N=1090NudF4.2.34.2.3 繪制動力滑臺負(fù)載循環(huán)圖，速度循環(huán)圖（見圖繪制動力滑臺負(fù)載循環(huán)圖，速度循環(huán)圖（見圖 1 1）圖 1 4.2.44.2.4 確定液壓缸的工作壓力確定液壓缸的工作壓力 參考課本資料,初選液壓缸工作壓力 p1=40106 Pa4 4 確定缸筒內(nèi)徑確定缸筒內(nèi)徑 D D，活塞桿直徑，活塞桿直徑 d dA=Fmaxp=7276D=644 7276 10963.14Ammmm 按 GB/T23481993，取 D=100mm d=0.71D=71mm 按 GB/T23481993，取 d=70mm4 4 液壓缸實際有效面積計算液

28、壓缸實際有效面積計算 無桿腔面積 A1=D241002/4 mm2=7850mm2 有桿腔面積 A2=（D2d24（1002702）/4 mm2=4004 mm2 活塞桿面積 A3=D24702/4 mm2=3846 mm24 4 最低穩(wěn)定速度驗算最低穩(wěn)定速度驗算最低穩(wěn)定速度為工進時 u=50mm/min，工進采用無桿腔進油，單向行程調(diào)速閥調(diào)速，查得最小穩(wěn)定流量 qmin=/min A1qmin/umin0.002 m2=2000 mm2 滿足最低穩(wěn)定速度要求。4.2.74.2.7 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量、功率列于表（計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量、功率列于

29、表（1 1）表（1）液壓缸壓力、流量、功率計算差 動 快 進快 退工況啟 動加 速恒 速工 進啟 動加 速恒 速計 算公 式p= F/A3q= u3A3P=pqp=(F+ p2A2) / A1q= u1 A1P=pqp=(F+ p2A1) / A2q= u2 A2P=pq速 度 m/su2u1=310-4510-3u3有 效面 積 m2A1=785010-6A2=400410-6A3=384610-6負(fù) 載 N32663000163332744326630001633工況差 動 快 進工 進快 退啟 動加 速恒 速啟 動加 速恒 速壓 力MPa流 量L/min23功 率KW取 背 壓 力p2取

30、 背 壓 力p25 5 擬定液壓系統(tǒng)圖擬定液壓系統(tǒng)圖 5.15.1 液壓泵型式的選擇液壓泵型式的選擇 由工況圖可知，系統(tǒng)循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，而且是順序進行的。從提高系統(tǒng)效率考慮，選用限壓式變量葉片或雙聯(lián)葉片泵教適宜。將兩者進行比較（見表 2）故采用雙聯(lián)葉片泵較好。表 2雙聯(lián)葉片泵限壓式變量葉片泵1流量突變時，液壓沖擊取決于溢流閥的性能，一般沖擊較小1流量突變時，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊大2 內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪2內(nèi)部徑向力不平衡，軸承較大，雙聯(lián)葉片泵限壓式變量葉片泵聲小，工作性能較好。壓力波動及噪聲較大，工作平衡性差3須配有溢流閥、卸載閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜3系統(tǒng)較簡

31、單4有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高4無溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低5.25.2 選擇液壓回路選擇液壓回路(1) 選擇油源形式 從工況圖可以清楚看出，在工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供快進、快退行程的低壓大流量和工進行程的高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比qmax/qmin10-2)60；其相應(yīng)的時間之比(t1+t3)/t2。這表明在一個工作循環(huán)中的大部分時間都處于高壓小流量工作。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，選用單定量泵油源顯然是不合理的，為此可選用限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。考慮到前者流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，且后者可雙泵同時向液壓缸供油實現(xiàn)快速運動，最后確

32、定選用雙聯(lián)葉片泵方案，如圖 2a 所示。 (2) 選擇快速運動和換向回路 本系統(tǒng)已選定液壓缸差動連接和雙泵供油兩種快速運動回路實現(xiàn)快速運動。考慮到從工進轉(zhuǎn)快退時回油路流量較大，故選用換向時間可調(diào)的電液換向閥式換向回路，以減小液壓沖擊。由于要實現(xiàn)液壓缸差動連接，所以選用三位五通電液換向閥，如圖 2b 所示。(3) 選擇速度換接回路 由于本系統(tǒng)滑臺由快進轉(zhuǎn)為工進時，速度變化大（1/210-3)114） ，為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路，如圖 2c 所示。(4) 選擇調(diào)壓和卸荷回路 在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進時，高壓小流量泵的出口壓力由油

33、源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)卸荷回路。組成液壓系統(tǒng)組成液壓系統(tǒng)將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖 3 所示。在圖 3 中，為了解決滑臺工進時進、回油路串通使系統(tǒng)壓力無法建立的問題，增設(shè)了單向閥 6。為了避免機床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進入系統(tǒng)，影響滑臺運動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥 13?？紤]到這臺機床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器 14。當(dāng)滑臺碰上死

34、擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。圖 2 選擇的基本回路 圖 3 整理后的液壓系統(tǒng)原理圖6 6 液壓元件選擇液壓元件選擇6.16.1 選擇液壓泵和電機選擇液壓泵和電機6.1.16.1.1 確定液壓泵的工作壓力確定液壓泵的工作壓力 由前面可知，液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為 4.4MPa，本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速，選取進油管道壓力損失為 0.6MPa。由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大 0.5MPa，故泵的最高壓力為 Pp1 這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)） ，即溢流閥的調(diào)整工作壓力。 液壓泵的公稱工作壓力 Pr 為 Pr=1.25

35、Pp15 大流量泵只在快速時向液壓缸輸油，由壓力圖可知，液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，這時壓力油不通過調(diào)速閥，進油路比較簡單，但流經(jīng)管道和閥的油流量較大。取進油路壓力損失為0.5MPa，故快退時泵的工作壓力為 Pp2 這是大流量泵的最高工作壓力，此值是液控順序閥 7 和 8 調(diào)整的參考數(shù)據(jù)。6.1.26.1.2 液壓泵的流量液壓泵的流量 由流量圖 4（b）可知，在快進時，最大流量值為 23Lmin,取 K=1.1，則可計算泵的最大流量 K()maxvpqvq =23Lmin=minvpq在工進時，最小流量值為 Lmin.為保證工進時系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流

36、量為 1 L10-3m3s）故小流量泵應(yīng)取 Lmin 根據(jù)以上計算數(shù)值，選用公稱流量分別為 18Lmin、12Lmin；公稱壓力為 70MPa 壓力的雙聯(lián)葉片泵。6.1.36.1.3 選擇電機選擇電機 由功率圖 4（c）可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按下式計算 Pp= Pp2（qv1+ qv2）106（0.2+0.3）10-30.75=993W式中 qv1大泵流量，qv1=18 L10-3m3s） qv2小泵流量，qv2=12L10-3m3s） p液壓泵總效率，取 p =0.75。圖 4 (a) （b） (c)26 型的異步電機。6.26.2 輔件元件的選擇輔件元件的選擇 根據(jù)液壓泵的工

37、作壓力和通過閥的實際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。表 2 液壓元件及型號規(guī)格序號元件名稱通過的最大流量q/L/min型號額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/33*162三位五通電液換向閥7035DY100BY1003行程閥22C100BH1004調(diào)速閥1Q6B65單向閥70I100B1006單向閥I100B1007液控順序閥XY63B638背壓閥1B10B109溢流閥Y10B1010單向閥I100B10011濾油器XU802008012壓力表開關(guān)K6B13單向閥70I100B10014壓力繼電器PFB8L14 注：以上元件除液

38、壓泵、濾油器外，均為板式連接。6.36.3 確定管道尺寸確定管道尺寸 由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接時，油管內(nèi)通油量較大，其實際流量 qv 24 L10-3m3s),取允許流速 u=s,則主壓力油管 d用下式計算 d=3340.5 101.131.1311.3 105vvqqmmvv圓整化，取 d=12mm。 油管壁厚一般不需計算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動手冊的有關(guān)表格得管的壁厚。 選用 14mm12mm 冷拔無縫鋼管。其它油管按元件連接口尺寸決定尺寸，測壓管選用 4mm3mm 紫銅管或鋁管。管接頭選用卡套式管接頭，其規(guī)格按油管通徑選取。4、確定油箱容量 中壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱

39、流量的 57 倍 vq V=7 =730L=210Lvq7 7 液壓系統(tǒng)的性能驗算液壓系統(tǒng)的性能驗算7.17.1 管路系統(tǒng)壓力損失驗算管路系統(tǒng)壓力損失驗算 由于有同類型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，故一般不必驗算壓力損失值。下面以工進時的管路壓力損失為例計算如下：已知：進油管、回油管長約為 l=，油管內(nèi)徑 d=10-3m，通過流量 = L10-3m3s） ，選用vqLHM32 全損耗系統(tǒng)用油，考慮最低溫度為 15，v=1.52s。7.1.17.1.1 判斷油流類型判斷油流類型 利用下式計算出雷諾數(shù) 10410-310410-3662000vqdv為層流。7.1.27.1.2 沿程壓力損失沿程壓

40、力損失PP1 1 利用公式分別算出進、回油壓力損失，然后相加即得到總的沿程損失。 進油路上P11012v.l.qvd4101210-3124Pa105Pa 回油路上，其流量 qv=0.75 L10-3m3s） （差動液壓缸 A12A2）,壓力損失為P11012v.l.qvd4101210-3124Pa105Pa由于是差動液壓缸，且 A12A2，故回油路的損失只有一半折合到進油腔，所以工進時總的沿程損失為 P10.01532）105105Pa7.1.37.1.3 局部壓力損失局部壓力損失PP2 2 在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓力損失p常按下式作經(jīng)驗計算l1 . 0pp各工況下的閥類元

41、件的局部壓力損失可根據(jù)下式計算2nnvqqpp其中的 pn由產(chǎn)品樣本查出，qn和q數(shù)值查表可列出。滑臺在快進、工進和快退工況下的壓力損失計算如下：1快進滑臺快進時，液壓缸通過電液換向閥差動連接。在進油路上，油液通過單向閥 10、電液換向閥2，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合通過行程閥 3 進入無桿腔。在進油路上，壓力損失分別為MPa05688. 0MPa1060103 .62105478. 0105478. 06388liqpMPa005688. 0MPa05688. 01 . 01 . 0liippMPa1647. 0MPa1003 .623 . 0100333 . 01009 .272 . 0

42、222vipMPa2273. 0MPa1647. 0005688. 005688. 0viiliipppp在回油路上，壓力損失分別為MPa02675. 0MPa1060103 .29105478. 0105478. 06388loqpMPa002675. 0MPa02675. 01 . 01 . 0looppMPa1594. 0MPa1003 .623 . 01003 .292 . 01003 .293 . 0222vopMPa1888. 0MPa1594. 0002675. 002675. 0vooloopppp將回油路上的壓力損失折算到進油路上去，便得出差動快速運動時的總的壓力損失MPa3

43、16. 0MPa957 .441888. 02273. 0p2工進滑臺工進時，在進油路上，油液通過電液換向閥 2、調(diào)速閥 4 進入液壓缸無桿腔，在調(diào)速閥 4處的壓力損失為。在回油路上，油液通過電液換向閥 2、背壓閥 8 和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥 7 返回油箱，在背壓閥 8 處的壓力損失為。若忽略管路的沿程壓力損失和局部壓力損失，則在進油路上總的壓力損失為MPa5 . 0MPa5 . 01005 . 03 . 02viipp此值略小于估計值。在回油路上總的壓力損失為MPa66. 0MPa639 .2724. 03 . 06 . 010024. 03 . 022voopp該值即為液壓缸

44、的回油腔壓力p2，可見此值與初算時參考表 4 選取的背壓值基本相符。按表 7 的公式重新計算液壓缸的工作壓力為MPa99. 3MPa101095107 .441066. 034942644612201AApFp此略高于表 7 數(shù)值。考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差 pe，則小流量泵的工作壓力為MPa99. 45 . 05 . 099. 3ei11ppppp此值與估算值基本相符，是調(diào)整溢流閥 10 的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。3快退滑臺快退時，在進油路上，油液通過單向閥 10、電液換向閥 2 進入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥 5、電液換向閥 2 和單向閥 13 返回油箱。在進油路上總

45、的壓力損失為MPa048. 0MPa100333 . 01009 .272 . 022viipp此值遠(yuǎn)小于估計值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機的功率是足夠的。在回油路上總的壓力損失為MPa343. 0MPa100702 . 0100703 . 0100702 . 0222voopp此值與表 7 的數(shù)值基本相符，故不必重算。大流量泵的工作壓力為MPa48. 1048. 043. 112pippp此值是調(diào)整液控順序閥 7 的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。7.27.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算 本機床的工作時間主要是工進工況，為簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱，故按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。7

46、.2.17.2.1 液壓泵的輸入功率液壓泵的輸入功率 工進時小流量泵的壓力 Pp1=54105Pa，流量qvp1=12Lmin10-3m3s)小流量泵的功率為 P1= Pp1qvp1p=541020.75W=1440W式中 p液壓泵的總效率。工進時大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失105Pa，即大流量泵的工作壓力 Pp2=105Pa，流量 qvp2=18Lmin10-3m3s)大流量泵的功率 P2為 P2= Pp2qvp2p1020.75W=60W故雙聯(lián)泵的合計輸出功率 Pi為 Pi= P1+ P2=1440+60W=2040W7.2.27.2.2 有效功率有效功率 10-3ms輸出功率 P0為

47、P0=Fv=32744W=27W7.2.37.2.3 系統(tǒng)發(fā)熱功率系統(tǒng)發(fā)熱功率 P Ph h 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率 Ph 為 Ph= P iP0=2013W7.2.47.2.4 散熱面積散熱面積 油箱容積 V=210L，油箱近似散熱面積 A 為 3322220.0651052.296Vmm7.2.57.2.5 油液溫升油液溫升tt 假定采用風(fēng)冷，取油箱的傳熱系數(shù) K t =23W(.),可得油液溫升為t= PhK t A=1198（232.296）= 設(shè)夏天的室溫為 30，則油溫為（30+22.7）=，沒有超過最高允許油溫（5065） 。8 8 液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r8.18.1

48、 國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展工程機械主要配套件有動力元件、傳動元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機械動力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動機(簡稱柴油機)；傳動分機械傳動、液力機械傳動、靜液壓傳動、電傳動等。但目前工程機械用得最多、最普遍的為液力機械傳動及靜液壓傳動。整個傳動系統(tǒng)還包括傳動軸、驅(qū)動橋等。靜液壓傳動有多種結(jié)構(gòu)形式，有的有傳動軸、驅(qū)動橋，有的沒有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵(主要是變量泵)、馬達(dá)(變量與定量)，以及相應(yīng)的減速機等；電氣元件以前對工程機械的影響還并不大，最早的工程機械電氣系統(tǒng)，主要是起動電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非

49、常簡單，起動可以用拖起動，白天干活不用照明，因此，這兩個電路系統(tǒng)出了故障也能勉強維持工作。但工程機械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機械一個非常關(guān)鍵的部分，可以說今天的絕大多數(shù)工程機械，電氣系統(tǒng)出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制元件及微處理機等等。下面就國際上這些工程機械主要配套件的基本情況及發(fā)展趨勢談?wù)効捶āＤ壳皣夤こ虣C械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機的發(fā)展而發(fā)展，同時配套件

50、自身的發(fā)展反過來又促進主機的發(fā)展。目前國外工程機械配套件的發(fā)展形勢好過主機的發(fā)展形勢。目前國外工程機械配套件的發(fā)展形勢比較好。近些年來國外工程機械有一種發(fā)展趨勢，主機制造企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件逐步由供應(yīng)商來提供。比如世界上實力最強的主機制造企業(yè)美國的卡特彼勒(Caterpillar)、凱斯(Case)、日本的小松(Komatsu)、瑞典的沃爾沃(Volvo)等世界上這些大型的工程機械主機制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強的，它們的配套件外配的數(shù)量也是在逐年大幅度地增長，一些中小工程機械企業(yè)就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企業(yè)來提供。這樣做有幾大好處，主機企業(yè)可集中精力把自

51、己的主機產(chǎn)品作好，減少配套件完全由主機企業(yè)自己來承擔(dān)的風(fēng)險，而配套件企業(yè)作得更強更大，有能力迅速提高配套件的質(zhì)量、技術(shù)水平，同時能為主機企業(yè)提供更多的新產(chǎn)品，這樣更容易促進主機產(chǎn)品的發(fā)展。國外工程機械主機企業(yè)從 1988 年達(dá) 850 億美元的銷售額以來，基本上沒有多大變化，而相反這些年來配套件從 150 億美元，增長到 1000 億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國外工程機械配套件這些年來得到了快速發(fā)展。國外工程機械配套件生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、 品種齊全，完全能滿足各種工程機械的配套需求國外許多工程機械主要配套件企業(yè)都有 50 年，甚至 100年以上的發(fā)展歷史，企業(yè)的規(guī)模都相對較大，技術(shù)十分成

52、熟，品種也非常齊全，幾乎應(yīng)有盡有。比如目前世界上生產(chǎn)密封件及減振器最大的企業(yè)，德國的弗羅伊登貝克(Freudenberg)公司，成立于1849 年，生產(chǎn)密封件及減振器已有 100 多年歷史，其品種應(yīng)有盡有，從技術(shù)上、品種上完全能滿足液壓行業(yè)對密封件及密封技術(shù)的要求。同時還不斷推出新的密封材料及新的密封結(jié)構(gòu)，推動液壓密封技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前世界上最大的中大型發(fā)動機制造企業(yè)，美國的康明斯(Cummins)發(fā)動機制造公司，成立于 1919 年，也幾乎有近 100 年的歷史。37.3kW(50 馬力)以上的柴油機可以全方位為各種工程機械，甚至所有需要柴油機動力的各種機械配套，在技術(shù)上可以完

53、全滿足最苛刻的歐 II、歐 III 排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以達(dá)到歐 IV、歐 V 排放標(biāo)準(zhǔn)。在流體產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，目前世界上最大的流體產(chǎn)品(主要是液壓件、密封件及液壓附件等)制造企業(yè)，美國的派克(Parket)公司，成立于 1918 年，也有近 100 年歷史，可以提供品種齊全的、高技術(shù)水平的液壓件、密封件及所有的液壓附件。目前世界上最大的用于靜液壓系統(tǒng)的變量液壓元件制造企業(yè)，德國的博士力士樂公司，已有 200 多年的歷史，從 1953 年開始全面制造液壓元件，也有50 年以上歷史。其最具特色的產(chǎn)品是用于靜液壓傳動的變量系統(tǒng)液壓元件，無論是斜盤式或斜軸式，閉式(泵控)或開式(閥控)系統(tǒng)液壓元件品種都非常

54、齊全，能為各種需要靜液壓系統(tǒng)元件的工程機械整個系統(tǒng)成套配套。還有世界上最大的傳動部件制造企業(yè)，德國的 ZF 公司，成立于 1915 年，也有近100 年歷史，能為各種工程機械提供品種齊全的傳動部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士(Bose)公司等，都有 50 年以上，甚至100 年以上的悠久歷史，能滿足工程機械各種高技術(shù)水平的電氣系統(tǒng)和電氣元件的要求。8.28.2 遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)正對人類 的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著前所未有的影響。這些信息技術(shù)的進

55、步，為今后制造業(yè)的發(fā)展，設(shè)計方法與制造技術(shù)模式的改變指明了方向，為數(shù)字化設(shè)計資源與制造資源的遠(yuǎn)程共享，進一步提高產(chǎn)品開發(fā)效率奠定了基礎(chǔ)。這一點已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并且有很多科研學(xué)者已經(jīng)投入到了這方面的研究。目前在液壓領(lǐng)域中，特別是中小企業(yè)在進行液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計時，存在著零部件種類繁多、系統(tǒng)集成復(fù)雜、參考資料缺乏等一系列困難，而遠(yuǎn)程設(shè)計服務(wù)可以解決這些問題。為減輕液壓設(shè)計人員的工作負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)現(xiàn)代化設(shè)計模式的轉(zhuǎn)變以及設(shè)計資源、技術(shù)資源和產(chǎn)品信息的共享，本文提出了建立基于 Web 的遠(yuǎn)程液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的新模式?；?Web 的遠(yuǎn)程液壓傳動設(shè)計系統(tǒng)采用 BS(瀏覽器服務(wù)器)模式的體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端上存放了所有與設(shè)計計算相關(guān)的應(yīng)用程序，以及用戶信息數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫與專家知識數(shù)據(jù)庫等。用戶在使用該設(shè)計系統(tǒng)時，只要客戶端具備上網(wǎng)功能(即安裝了 IE 瀏覽器并接通網(wǎng)絡(luò))即可訪問使用。這樣的體系結(jié)構(gòu)具有它獨特的優(yōu)勢：克服了傳統(tǒng)單機版應(yīng)用程序只能單機操作的局限性，實現(xiàn)了設(shè)計與技術(shù)資源的跨區(qū)域、跨平臺共享，使設(shè)計人員的工作變得簡單方便，提高了工作效率?？蛻舳藛?IE 瀏覽器進入系統(tǒng)初始界面，這里提供了關(guān)于遠(yuǎn)程液壓傳動設(shè)計系統(tǒng)的介紹。如果用戶想提交設(shè)計任務(wù)，則可以注冊并填人相關(guān)信息，然后登錄進入操作頁面