臥式單多面軸鉆空組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

1、學(xué)生課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì) 臥式單多面軸鉆空組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)學(xué)生姓名：*學(xué) 號(hào)： 200910601145 所在院(系)： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 2009級(jí)機(jī)制一班 指導(dǎo)教 師：*職稱(chēng)： 副教授 二一二年六月攀枝花學(xué)院教務(wù)處制液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)1周（簡(jiǎn)綱）一 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的要求和任務(wù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算是機(jī)床設(shè)計(jì)的一部分。設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)床的功用、運(yùn)動(dòng)循環(huán)和性能等要求，設(shè)計(jì)出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，然后根據(jù)計(jì)算所得的參數(shù)，來(lái)選用液壓元件和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要求學(xué)生在完成液壓傳動(dòng)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，

2、運(yùn)用所學(xué)的液壓基本知識(shí)，根據(jù)液壓元件、各種液壓回路的基本原理，獨(dú)立完成液壓回路設(shè)計(jì)任務(wù)。使學(xué)生在完成液壓回路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，強(qiáng)化對(duì)液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統(tǒng)中的各自作用。能夠?qū)W(xué)生起到加深液壓傳動(dòng)理論的掌握和強(qiáng)化實(shí)際運(yùn)用能力的鍛煉。二 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和主要內(nèi)容1 明確機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過(guò)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。運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析。動(dòng)力參數(shù)分析。動(dòng)作循環(huán)圖。負(fù)載圖。速度圖。3 確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖。工作壓力的確定。計(jì)算液壓缸尺寸。確定液壓缸所需的流量。夾緊缸的有效面積，工作壓力和流量的確定。4 選擇液壓元件和確定輔助裝置。

3、確定執(zhí)行元件的類(lèi)型。換向方向的確定。調(diào)速方式的選擇?？爝M(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)控制方式的選擇。終點(diǎn)控制方式的選擇?？焖龠\(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)和供油部分的設(shè)計(jì)。夾緊回路的確定。5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算?；芈穳毫p失驗(yàn)算。6 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工作圖及編制技術(shù)文件。三 學(xué)時(shí)分配內(nèi)容學(xué)時(shí)明確機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過(guò)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)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖8選擇液壓元件和確定輔助裝置8液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算2液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工作圖及編制技術(shù)文件8合計(jì)1周四 學(xué)生需完成的任務(wù)1 5000字的課程設(shè)計(jì)論文2 繪制在坐標(biāo)紙上的動(dòng)作循環(huán)圖、負(fù)載圖、速度圖。3 三號(hào)系統(tǒng)

4、圖紙一張。五 有關(guān)說(shuō)明課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)。要求學(xué)生在計(jì)劃安排的一周時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成一定的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖工作量，正確運(yùn)用所學(xué)的液壓知識(shí)，查閱有關(guān)的手冊(cè)和資料，培養(yǎng)從事實(shí)際設(shè)計(jì)工作能力，要引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)拓思路，設(shè)計(jì)方案力求多樣化。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱(chēng)沖壓模液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)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(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿(mǎn)完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿(mǎn)。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技

5、能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)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(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(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(qiáng)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

6、、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專(zhuān)業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要現(xiàn)代機(jī)械一般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，液壓傳動(dòng)課程是工科機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程。它既是一門(mén)理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門(mén)重要課程，除了在教

7、學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能和方法。液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的主要有以下幾點(diǎn)： 1、綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際只是，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，是理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐機(jī)密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深提高和擴(kuò)展。 2、在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。 3、通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品樣本、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)

8、練。關(guān)鍵詞 現(xiàn)代機(jī)械，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)。ABSTRACTModern machinery is more general mechanical, electrical, hydraulic pressure, combined with three closely a complex structure. Mechanical drive, hydraulic transmission and electrical transmission and classified as three traditional form, hydraulic transmission syste

9、m design in modem mechanical design work occupies an important position. Therefore, the hydraulic engineering course of various kinds of machinery is a important curriculum. It is not only a theoretical and practical production and closely related. In order to learn such an important course, except

10、in the teaching system should be taught, curriculum design, teaching link theory with practice, hydraulic transmission system design skills and methods.Hydraulic transmission of the curriculum design of main purpose is the following:1 and comprehensive application of hydraulic transmission course an

11、d other related courses of theoretical knowledge and practical production, hydraulic transmission design only is practice, practice and theoretical knowledge, which combines confidential knowledge to further consolidate the improvement and expansion, deepen.2 in the design practice, learning and mas

12、tering general hydraulic components, especially the selection principle of standard components and circuits combination method, training design skills, improve the student to analyze the question of the actual production and ability, for the future lay a good foundation for the design work.3, throug

13、h the design, students should be used in computing and graphics, and familiar with the design information (including design manual, product samples, standards and specifications are calculated and receive practical training.Keywords modern machinery, hydraulic transmission system, hydraulic transmis

14、sion course design. 目錄第1章題目2第2章負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析2負(fù)載分析22.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制4第3章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)6確定液壓缸工作壓力6計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)6第4章擬定液壓系統(tǒng)圖10選用執(zhí)行元件11速度控制回路的選擇11選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路12速度換接回路的選擇12組成液壓系統(tǒng)原理圖13系統(tǒng)圖的原理15第5章計(jì)算及液壓元件的選擇16確定液壓泵165.2 油箱的確定18主要零件強(qiáng)度校核21第6章液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算22驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值22油液溫升驗(yàn)算24參考文獻(xiàn)26第1章 題目題目：設(shè)計(jì)一臥式單多面軸鉆空組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。主機(jī)要求的工作循環(huán)

15、是：動(dòng)力滑臺(tái)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(dòng)停止。快速進(jìn)給行程為;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(jì)算出最大鉆削力N；工作進(jìn)給速度為無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；運(yùn)動(dòng)部件所受重力G=9889N；動(dòng)力滑臺(tái)平導(dǎo)軌的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為；往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的加速、減速時(shí)間為0.2s；直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)有液壓實(shí)現(xiàn)。第2章 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析2.1負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，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)軌摩擦力，慣性力。 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

16、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(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(xiàn)方向的切削力即為工作負(fù)載，即Ft=25868N（2）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。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，則 靜摩擦阻力動(dòng)摩擦阻力 （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(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4.5m/min，因此慣性負(fù)

17、載可表示為 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所表1.1 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/N啟動(dòng)加速快進(jìn)工進(jìn)29841反向啟動(dòng)加速快退制動(dòng)2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制根據(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)繪制負(fù)載圖（F-t）如圖 圖2.2負(fù)載、速度圖第3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)由表3.1可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載為29841 N時(shí)宜取4MP。負(fù)載/KN<5510102020303050>50工作壓力/MP

18、a< 0.811.522.5334455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)，選取此背壓值為p2=0.6MPa。

19、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，估算時(shí)取0.5MPa。快退時(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值=0.6MPa。工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為，式中：F 負(fù)載力hm液壓缸機(jī)械效率，取hm 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 mm 液壓缸缸筒直徑為由于有前述差動(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×=mm，根據(jù)GB/

20、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=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：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)所需要的流量為工作臺(tái)在快退過(guò)程中所需要的流量為工作臺(tái)在工進(jìn)過(guò)程中所需要的流量為q工進(jìn) =A1×v1=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、流量和功率值如下計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率設(shè)快進(jìn)、快退時(shí)，回油腔壓力p=0.5MPa,工進(jìn)回油腔背壓p2=0.8MPa。1快進(jìn)（差動(dòng)）(1)進(jìn)油腔壓力 p1=（F0+pA2

21、）/（A1- A2）×××）/（9498.5- 4474.5）×=0.664MPa (2)所需流量q=（A1- A2）v1q=（9498.5- 4474.5）×10-4××60×(3)輸入功率 P= p1q×××2. 工進(jìn)(1)進(jìn)油腔壓力p1=（F0+ p2A2）/A1×××× MPa=3.42MPa;(2)所需流量 q=A1v2×××60××L/ min;×××60

22、××10-1L/ min;(3) 輸入功率 P= p1q ××××10-3kw××××kw3快退(1)進(jìn)油腔壓力 p1=（F0+pA1）/A2 取p=0.6MPa 作為快進(jìn)時(shí)的油管中壓降p，快退時(shí)回油腔中有背壓p2也可按0.6MPa估算；×106×××10-6 （Pa）=1.5192MPa；（2）所需流量 q=A2V3×××60×10=40.27L/ min；（3）輸入功率 P= p1q××

23、15;如表4所示。表4 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-1輸入功率P/Kw計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)0加速快進(jìn)工進(jìn)29841××10-1××10-2快退起動(dòng)0P= p1q加速快退制動(dòng)2注：。第4章 擬定液壓系統(tǒng)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。因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)

24、和工進(jìn)，反向快退，且快進(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(wú)桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。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(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

25、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。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油液。而快進(jìn)快退所需的時(shí)間和工進(jìn)所需的時(shí)間分別為=60s亦即是=40因此從提高系統(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

26、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)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖4.2所示。圖4.2 雙泵供油油源根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 本設(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(kāi)關(guān)控

27、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(lái)切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。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)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由L/min降 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，選用雙作用葉片泵雙泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的開(kāi)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)

28、性，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值Pb=0.8MPa。a.換向回路 圖 換向和速度切換回路的選擇選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，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4.5所示的液壓系統(tǒng)圖。圖 4.5 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)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)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)加速快進(jìn)工進(jìn)快退停止。則可得出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表5所示。表中“+”號(hào)表示電磁鐵通電或行程閥壓下“”號(hào)表

29、示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。；表5.5 電磁鐵的動(dòng)作順序表1、快進(jìn)如圖4.5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 向閥10三位五通換向閥2（1YA得電）行程閥3液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔三位五通換向閥2（1YA得電）單向閥6調(diào)速閥4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，變量泵輸出最大流量。2、工進(jìn) 擋塊壓下，這時(shí)油必須經(jīng)調(diào)速閥4才能進(jìn)入液壓缸左腔，回油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4的開(kāi)口相適應(yīng)，故進(jìn)給量大小由調(diào)速閥4調(diào)節(jié)，其主油路為：進(jìn)油路：泵

30、向閥10三位五通換向閥2（1YA得電）調(diào)速閥4液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪蝗晃逋〒Q向閥2溢流閥8液控順序閥7油箱。3、快退擋塊仍處于壓下?tīng)顟B(tài)，1YA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 單向閥10三位五通換向閥2（2YA得電）液壓缸右腔?；赜吐罚阂簤焊鬃笄粏蜗蜷y5三位五通換向閥2（右位）油箱。4原位停止當(dāng)滑臺(tái)退回到原位時(shí)，行程開(kāi)關(guān)復(fù)位，換向閥處于中位，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。第5章 計(jì)算及液壓元件的選擇本設(shè)計(jì)所使用

31、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。1、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。2、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。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，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

32、力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，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： （2）計(jì)算總流量 表3表明，在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)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 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：工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為0.50 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3.50L/min。圖5.1 液壓回路的綜合和整理1-雙聯(lián)葉片泵；2-三位五通電

33、液閥；3-行程閥；4-調(diào)速閥；5、6、9、10、-單向閥；7-液壓順序控制閥；8、13-溢流閥；3、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PV2R12-12/47型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為12mL/r，大泵的排量為47mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=960r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為r/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為：根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取Y132-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。綜合后整理得到如圖5.1液壓系統(tǒng)：5.2 油箱的確定取，油箱容量為N=取N=400因?yàn)橛拖涞膶挕⒏?、長(zhǎng)的比例范圍是1：12：23，此處

34、選擇比例是1：1.5：2由此可算出油箱的寬、長(zhǎng)、高大約分別是510mm,765mm,1020mm。并選擇開(kāi)式油箱中的分離式油箱設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是維修調(diào)試方便，減少了液壓油的溫升和液壓泵的振動(dòng)對(duì)機(jī)械工作性能的影響；其缺點(diǎn)是占地面積較大。由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，回路較短，各種元件較少，所以預(yù)估回路中各種元件和管道所占的油液體積為10L。因?yàn)橥茥U總行程為164mm，選取缸的內(nèi)腔長(zhǎng)度為200mm。忽略推桿所占的體積，則液壓缸的體積為 12100×當(dāng)液壓缸中油液注滿(mǎn)時(shí)，此時(shí)油箱中的液體體積達(dá)到最小為： 則油箱中油液的高度為：×1000000/(510×由此可以得出油液體下降高度很小，

35、因此選取隔板的高度為20cm,并選用兩塊隔板。此分離式油箱采用普通鋼板焊接而成，參照書(shū)上取鋼板的厚度為：t=4mm。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100mm。故可知，油箱的總長(zhǎng)總寬總高為：長(zhǎng)為：L=765+24=773mm寬為：W=510+2×4=518mm高為：H=1020+2×4+100=1128mm(1) 確定閥類(lèi)元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各閥類(lèi)元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類(lèi)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(chēng)通過(guò)的流量q/L/min規(guī)格型號(hào)額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MP

36、a額定壓降Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-/4712/472三位五通電液換向閥6935DY-100Y1003行程閥80ZCT-06-4調(diào)速閥-Q-H201005單向閥-CIT-06-50856單向閥-CIT-06-50 857液控順序閥-XY-63（B）638溢流閥B-10（B）109單向閥-CIT-06-508510單向閥-CIT-06-508511濾油器42wu-63×1006312壓力表開(kāi)關(guān)KF3-E3B 1613溢流閥-HY-H10100-*注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)的流量。(2) 確定油管在選定了液壓泵后，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

37、、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。根據(jù)表中數(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)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：取標(biāo)準(zhǔn)值20mm；取標(biāo)準(zhǔn)值20mm。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(chēng)通徑為和的無(wú)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。缸筒壁厚=4因?yàn)榉桨甘堑蛪合到y(tǒng)，校核公式, 式中：-缸筒壁厚（）-實(shí)驗(yàn)壓力 ,其中是液壓缸的額定工作壓力-缸筒材料的許用應(yīng)力

38、。，為材料抗拉強(qiáng)度（MPa）,n為安全系數(shù)，取n=5。對(duì)于P1<16MPa.材料選45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)于低壓系統(tǒng)因此滿(mǎn)足要求。缸底厚度=11對(duì)于平缸底，厚度 有兩種情況：缸底有孔時(shí)：其中缸底無(wú)孔時(shí)，用于液壓缸快進(jìn)和快退；其中桿徑d由公式：式中：F是桿承受的負(fù)載（N），F(xiàn)=12700N 是桿材料的許用應(yīng)力，=100缸蓋和缸筒聯(lián)接螺栓的底徑d1式中 K-擰緊系數(shù)，一般取K=1.251.5； F-缸筒承受的最大負(fù)載（N）；z-螺栓個(gè)數(shù)；-螺栓材料的許用應(yīng)力， ，為螺栓材料的屈服點(diǎn)（MPa），安全系數(shù)第6章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算驗(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)

39、的壓力損失無(wú)法全面估算，故只能先按課本式（3-46）估算閥類(lèi)元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)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(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。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(guò)單向閥10的流量是45.22L/min，通過(guò)電液換向閥2的流量是q= A2v1=40.27L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合，以流量95.22L/min通過(guò)行程閥3并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值不大，不會(huì)使壓力閥開(kāi)啟，故能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。回油路上，液壓缸有桿腔中的油液