全自動金屬帶鋸床液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書改1

1、目 錄1 前言 .12 鋸床的基本組成 .23 設(shè)計要求及給定參數(shù) .24 負載分析 .33.1 鋸架舉升液壓缸 .33.1.1 負載分析 .33.1.2 速度分析 .43.2 送料液壓缸 .43.2.1 負載分析 .43.2.2 速度分析 .43.3 夾緊液壓缸 .53.3.1 負載分析 .54 確定各液壓缸的主要參數(shù) .54.1 計算各液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù) .54.1.1 鋸架液壓缸 .54.1.2 前夾緊缸 .54.1.3 后夾緊缸 .64.1.4 送料缸 .64.2.1 計算鋸架液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值 .64.2.2 計算夾緊液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值

2、.74.2.3 計算送料液壓缸在工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率值 .75 液壓系統(tǒng)及其工作原理 .85.1 主機功能結(jié)構(gòu) .85.2 擬采用液壓系統(tǒng)及其工作原理 .95.2.1 確定供油方式 .95.2.2 調(diào)速方式的選擇 .95.2.3 速度換接方式的選擇 .95.2.4 夾緊回路的選擇 .96 液壓元件的選擇 .116.1 液壓泵及驅(qū)動電動機功率的確定 .116.1.1 液壓泵的工作壓力 .116.1.2 液壓泵流量計算 .116.1.3 確定液壓泵規(guī)格 .126.1.4 確定液壓泵驅(qū)動功率 .126.2 液壓控制閥和液壓輔件的選擇 .126.2.1 壓力控制閥 .126.2.2 流量控

3、制閥 .136.3 油箱的有效容積 .146.4 油管內(nèi)徑計算 .147 液壓系統(tǒng)性能驗算 .147.1 驗算回路中的壓力損失 .147.1.1 驗算回路中的壓力損失 .157.1.2 局部壓力損失 .157.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 .167.2.1 計算發(fā)熱功率 .167.2.2 計算散熱功率 .177.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計算 .188 總結(jié) .18參考文獻 .19致謝 .200自動鋸床液壓系統(tǒng)設(shè)計學 生：黃 彪指導(dǎo)老師：劉啟定(湖南農(nóng)業(yè)大學工學院，長沙 410128)摘 要：首先明確全自動金屬鋸床對液壓系統(tǒng)的要求，然后通過給定的技術(shù)參數(shù)表里的液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，確定液壓執(zhí)行元件的

4、載荷力、系統(tǒng)工作壓力以及液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，制定系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖，然后進行液壓元件的選擇，最后對系統(tǒng)性能進行驗算。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要是針對系統(tǒng)中涉及到的閥類元件的設(shè)計，油路板的設(shè)計等。關(guān)鍵詞：全自動金屬鋸床；液壓系統(tǒng)；液壓元件；液壓系統(tǒng)圖 The Design of Hydraulic Pressure System For The Automatic Sawing MachineStudent: Huang BiaoTutor: Liu Qi-ding(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsh

5、a 410128, China)Abstract: First, clear about the request of the Automatic metal band sawing machinefor hydraulic system, and then through the given technical parameters and design parameters of the hydraulic system, to determine the hydraulic actuator loading system working pressure of hydraulic cyl

6、inder, and the main structure dimensions, make systematic plan, develop hydraulic system diagram, and then the choice of hydraulic components, final,conduct system performance calculation. In the specific design of the structure, is mainly directed against the system relates to the valve element des

7、ign, circuit board design and so on.Key words:Automatic metal band sawing machine; Hydraulic system; Hydraulic components; Hydraulic system diagram11 前言傳統(tǒng)意義上的金屬鋸切常被認為是簡單的切斷下料工序。金屬帶鋸床作為機械加工制造的第一道工序所需設(shè)備，其加工精度和自動化程度直接關(guān)系到后續(xù)工序的效率和質(zhì)量1。隨著現(xiàn)代制造工業(yè)朝著高效、高精度和經(jīng)濟性的方向發(fā)展，鋸切作為金切加工的起點，已成為零件加工過程中重要的組成環(huán)節(jié)2。鋸切可以節(jié)約材料、減少二次加

8、工量和提高生產(chǎn)效率。全自動金屬鋸床是專為高產(chǎn)量連續(xù)切割而設(shè)計的結(jié)構(gòu)新穎、功能完備的中型鋸切加工設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀、加工精度高、工作可靠、噪聲低、操作簡便、節(jié)材和節(jié)能效果顯著等特點，主要適用于切割普通碳鋼、高速工具鋼、軸承鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁材、銅材等各種棒材和管材。可滿足任何大量生產(chǎn)切斷加工的需要，因此鋸床特別是自動化鋸床已廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、機械、汽車、造船、石油、礦山和航天航空等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域1,2.3。2 鋸床的基本組成全自動金屬帶鋸床由九個部分組成，其結(jié)構(gòu)特點分述如下2：1 全自動金屬帶鋸床的床身、立柱：床身為箱形焊接結(jié)構(gòu)為整個機床的基座，并用作液壓油箱及冷卻液池。立柱由

9、一圓一方雙立柱組成，圓立柱座位鋸架運動導(dǎo)軌用以支撐鋸架，并保證精確的導(dǎo)向，用以實現(xiàn)進給運動，方立柱起輔助作用從而保證進行正常的切削。2 鋸架及據(jù)帶傳動部分：它由鋸架及主傳動、據(jù)帶張緊機構(gòu)組成，鋸架為焊接結(jié)構(gòu)，主傳動采用減速機減速，由電機驅(qū)動，通過皮帶輪變速，實現(xiàn)五種切削速度；據(jù)帶張緊采用絲帶及滑座使鋸輪移動來實現(xiàn)鋸帶張緊。3 全自動金屬帶鋸床工件夾緊裝置：工件采用液壓夾緊，由電磁閥操縱通過夾緊采用絲桿及滑座使鋸座，使切削正常進行。4 導(dǎo)向部分：用以保證鋸帶運行的穩(wěn)定與準確，從而提高切削精度它由導(dǎo)向壁導(dǎo)向頭，導(dǎo)向滾子及導(dǎo)向塊組成。鋸帶采用雙重滾子導(dǎo)向，即固定在鋸架上的與裝在導(dǎo)向頭上的兩組導(dǎo)向滾子

10、組成，以減小導(dǎo)向臂的負荷，確保導(dǎo)向精度。5 機床液壓系統(tǒng)：有裝于床身一側(cè)的液壓站組成，通過電磁閥控制，用以實現(xiàn)機床的工作進給、工作夾緊。6 機床電氣系統(tǒng)：有安裝在機床前方一側(cè)的操縱臺組成，用以按一定的工作程序控制各部件的運動，實現(xiàn)正常的切削工作循環(huán)，并保證各運動部件之間的動作連鎖協(xié)調(diào)地，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。 2 3 設(shè)計要求及給定參數(shù)現(xiàn)欲設(shè)計制造一臺全自動金屬鋸床用于高速工具鋼、軸承鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁材、銅材等各種棒料和管材的鋸切加工。該機床的主機由床身、鋸架、鋸刀、夾緊虎鉗等組成。工作時，要加工的工件由送料缸和夾緊虎鉗的相互配合運送到待加工位置并由相應(yīng)的夾具夾緊在夾緊虎鉗上，鋸架帶動鋸頭 6

11、 下降至工件待加工部位，鋸頭與樣件緊密接觸，通過與帶傳動同步轉(zhuǎn)動的鋸帶形成的鋸切的直線主運動（切削）加工工件。夾緊虎鉗、鋸架、送料均由液壓驅(qū)動。根據(jù)表 1 的設(shè)計要求和給定參數(shù)設(shè)計其電液位置伺服系統(tǒng)。工作時，前虎鉗由兩對液壓缸驅(qū)動，用于夾緊鋸切材料，后虎鉗由一對液壓缸驅(qū)動，用于夾緊鋸切材料，并在送料液壓缸的作用下完成送料工作，一只液壓缸用于驅(qū)動鋸頭的上升和下降，一只液壓缸用于驅(qū)動送料裝置完成鋸切材料的輸送工作，供下一次鋸切。鋸頭的主運動為直線運動，則由 2.2kw 的電機驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動，用鋸帶帶動從動輪同步轉(zhuǎn)動，形成鋸切的直線運動，相互配合完成鋸頭的上升、下降、快進、工進以及鋸切材料的送料等工

12、作。表 1 設(shè)計要求和給定參數(shù)Table 1 Design requirements and certain parameters項目符號參數(shù)單位質(zhì)量Mt1000Kg最大摩擦力Ff200N最大行程Smax0.8m工進行程快進行程工進速度 S工S快v02mmm/s最大速度Vmax8x10-2m/s最大加速度amax1m /s2鋸 架供油壓力Ps4MPa切削負載力FL3850N送料運動速度v0.02m /s送料等效質(zhì)量m20Kg最大行程ymax0.11m起動換向時間夾緊力TF0.28000SN送料能源壓力P2MPa4 負載分析 此全自動金屬鋸床液壓系統(tǒng)包括 4 個液壓缸，四個液壓

13、缸分別為架舉升液壓缸、送料液壓缸、鋸前夾緊缸和后夾緊缸。現(xiàn)分別逐個對四個液壓缸進行分析與計算。33.1 鋸架舉升液壓缸3.1.1 負載分析工作負載 Fw=13850N，重力負載 FG =9800，按起動換向時間和運動部件重量計算得到慣性負載 Fa = 1000N，摩擦力負載 Ff=200N。取液壓缸機械效率為 nm=0.9，則液壓缸工作階段的負載值見表 2。表 2 液壓缸工作階段的負載Tab. 2 The work stage load of hydraulic cylinder 工作循環(huán)計算公式負載 f/N啟動加速F=(Ff+Fa)/nm1333快進F=Ff/nm222工進F=(Ff+Fw)

14、/nm15611快退F=Ff/nm2223.1.2 速度分析根據(jù)已知速度和上述分析可繪制出速度循環(huán)圖和負載循環(huán)圖4-9。 圖 1 速度和壓力循環(huán)圖Fig.The circulant graph of velocity and pressure43.2 送料液壓缸3.2.1 負載分析工作負載 Fw=13850N，重力負載 FG =0N，按起動換向時間和運動部件重量計算得到慣性負載 Fa = 10N，摩擦力負載 Ff=40N。取液壓缸機械效率為 nm=0.9，則液壓缸工作階段的負載值見表 3。3.2.2 速度分析根據(jù)已知速度和上述分析課繪制出負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖（略）表 3 送料液壓缸的負載Ta

15、b. 3 The hydraulic cylinder load of material supply工作循環(huán)計算公式負載 f/N工進F=(Ff+Fw)/nm154333.3 夾緊液壓缸3.3.1 負載分析由全自動金屬鋸床的設(shè)計要求可知，夾緊缸的夾緊力為 8000N。4 確定各液壓缸的主要參數(shù)4.1 計算各液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)4.1.1 鋸架液壓缸根據(jù)鋸架液壓缸的工作要求選擇雙作用活塞缸4-10，設(shè)液壓缸兩有效面積為 A1和 A2，且 A1=2A2,即 d=0.707D。為防止液壓缸發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓 P2取 0.6MPa，而液壓缸快退時背壓取 0.5MPa。由工進工況下液壓缸的平衡力

16、平衡方程 p1A1=p2A2+F （1 ）可得； A3=F/(p1-0.5p2)=15433/（2*106-0.5*0.6*106）cm2= 90.8cm2液壓缸的內(nèi)徑 D=107mm，對 D 進行圓整，取 D=110mm，d=0.707D，經(jīng)圓整得d=78mm。計算出液壓缸的有效面積 A3=28cm2，A4=14cm2 。工進時采用調(diào)速閥調(diào)速，其最小穩(wěn)定流量 qmin=0.05L/min ，設(shè)計要求最低工進速度 vmin=20mm/min，經(jīng)驗算可知滿足要求。54.1.2 前夾緊缸根據(jù)夾緊缸的工作情況選擇單作用彈簧活塞缸，設(shè)液壓缸兩有效面積為 A1和A2，且 A1=2A2,即 d=0.707

17、D。為防止液壓缸發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓 P2 取0.6MPa，而液壓缸快退時背壓取 0.5MPa。由工進工況下液壓缸的平衡力平衡方程p1A1=p2A2+F （ 2 ）可得：A5=F/(p1-0.5p2) =8000/（2*106-0.5*0.6*106） cm2 = 47cm2 液壓缸活塞桿的內(nèi)徑 D=74.5mm，對 D 進行圓整，取 D=80mm，d=0.707D，經(jīng)圓整得 d=56.56mm。計算出液壓缸的有效面積 A5=28cm2，A6=14cm2 。經(jīng)驗算可知滿足要求。4.1.3 后夾緊缸根據(jù)夾緊缸的工作情況選擇單作用彈簧活塞缸，設(shè)液壓缸兩有效面積為 A1和A2，且 A1=2

18、A2,即 d=0.707D。為防止液壓缸發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓 P2 取0.6MPa，而液壓缸快退時背壓取 0.5MPa。由工進工況下液壓缸的平衡力平衡方程p1A1=p2A2+F （ 3 ）可得：A5=F/(p1-0.5p2) =8000/（2*106-0.5*0.6*106） cm2 = 47cm2 液壓缸活塞桿的內(nèi)徑 D=74.5mm，對 D 進行圓整，取 D=80mm，d=0.707D，經(jīng)圓整得 d=56.56mm。計算出液壓缸的有效面積 A5=28cm2，A6=14cm2 。經(jīng)驗算可知滿足要求。4.1.4 送料缸根據(jù)送料缸的工作情況選雙作用活塞缸，設(shè)液壓缸兩有效面積為 A1和

19、A2，且A1=2A2,即 d=0.707D。為防止液壓缸發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓 P2 取 0.6MPa，而液壓缸快退時背壓取 0.5MPa。由工進工況下液壓缸的平衡力平衡方程please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings6液壓缸活塞桿的內(nèi)徑 D=2.9cm，對 D 進行圓整，取 D=3cm，d=0.707D，經(jīng)圓整得d=21.21mm。計算出液壓缸的有效面積 A3=28cm2，A4=14cm2 。工進時采用調(diào)速閥調(diào)速，其最小穩(wěn)定流量 qmin=0.05L/min ，設(shè)計要求最低工進速度 vmin=20mm/min，經(jīng)

20、驗算可知滿足要求。4.2.1 計算鋸架液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值差動時液壓缸有桿腔壓力大于無桿腔壓力11-13，取兩腔間回路及閥上的壓力損失為 0.5MPa，則 p2=p1+0.5MPa，其計算結(jié)果見表 4：表 4 鋸架液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值 Tab.4 The circulation work pressure, flow and power value of sash hydraulic cylinder in every stage 工作循環(huán)計算公式負載F/KN回油背壓p2/MPa進油壓力p1/MPa輸入流量q1/10-3m3s-1輸入功率P/KW加速

21、恒速p1=F+A2(P2-P1)/(A1-A2)q1=(A1-A2)V1P=p1q11333222p2=p1+0.51.030.5980.500.299 工進p1=(F+A2p2)/A1q1=A1V1P=p1q1156110.63.420.0031-0.0190.011-0.065加速恒速p1=(F+A1p2)/A2q1=A2V1P=p1q11333231.08-0.50-0.544.2.2 計算夾緊液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值 差動時液壓缸有桿腔壓力大于無桿腔壓力，取兩腔間回路及閥上的壓力損失為0.5MPa，則 p2=p1+0.5MPa，計算結(jié)果見表 5。

22、7表 5 夾緊液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率值Tab. 5 The circulation work pressure, flow and power value of gripping hydraulic cylinder in every stage工作循環(huán)計算公式負載F/KN回油背壓p4/MPa進油壓力p3/MPa輸入流量q3/10-3m3s-1輸入功率 P/KW工進p3=(F+A4p4)/A3 q3=A3V3P=p3q345450.61.920.0560.1084.2.3 計算送料液壓缸在工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率值對夾緊液壓缸在工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率值進行計

23、算，并列表于表6。表 6 送料液壓缸在工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率值Tab. 6 The pressure, flow and power value of supply hydraulic cylinder in working cycle工作循環(huán)計算公式負載F/KN回油背壓p6/MPa進油壓力p5/MPa輸入流量q5/10-3m3.s-1輸入功率 P/KW工進p5=(F+A6p6)/A5q5=A5V5P=p5q530000.61.37-5 液壓系統(tǒng)及其工作原理5.1 主機功能結(jié)構(gòu)該機床的主機由床身、夾緊虎鉗、鋸頭、立柱和鋸架等組成（見圖 2） 。全自動金屬鋸床工作時，要加工的工件由相應(yīng)

24、的夾具夾緊在工作臺 1 上，刀架臂 5 帶動鋸架 6下降至工件待加工部位，觸頭 2 與樣件（靠模）緊密接觸，通過工作臺的往復(fù)直線主運動（切削）和鋸架的仿形運動加工出與樣件曲面形狀相同的工件。工作臺和鋸架均由液壓驅(qū)動5。其中前虎鉗有四個油缸組成，考慮到鋸床加工時需要較大的緊固力，此時四缸同步控制夾緊，能起到較好的固定作用。后虎鉗由倆個油缸配合組成實現(xiàn)夾緊，主要起到固定和配合送料的作用。鋸架升降臺由一個油缸控制，主要實現(xiàn)快進、工進、快退三個步驟，工進時需要提供較大的力。送料機構(gòu)也是由一個油缸控制，送料油缸與后虎鉗油缸協(xié)同配合完成送料。前虎鉗、后虎鉗、升降鋸架、送料機構(gòu)四個8部分協(xié)同完成送料、固定、

25、材料切割三個步驟，從而實現(xiàn)材料切割成型的工作內(nèi)容。圖 2 液壓全自動金屬鋸床的主機結(jié)構(gòu)示意圖Figure 2 Hydraulic Automatic metal band sawing machinehost structure schematic drawing帶鋸機床中鋸架的快進、工進、快升及夾緊送料工作循環(huán)16-18，由電氣控制并由液壓系統(tǒng)驅(qū)動來完成。進給、送夾料的動作順序為：鋸頭下降工進快升前松后緊后虎鉗送料前進前緊后松后虎鉗后退前后虎鉗同時夾緊鋸頭下降（第二次工作循環(huán)開始）。工作循環(huán)如圖 3 所示。圖3 工作循環(huán)Fig.3 working cycle5.2 擬采用液壓系統(tǒng)及其工作原理

26、5.2.1. 確定供油方式 考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。現(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。95.2.2. 調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)組合機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。5.2.3. 速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單

27、、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。5.2.4. 夾緊回路的選擇。1 油箱；2、9 單向閥；3 過濾器；4 溢流閥；5 電動機；6 液壓泵；7 壓力表開關(guān)；8 壓力表；1013 三位五通電液換向閥；14 節(jié)流閥；15、16 液控單向閥；17 舉升缸；18、19 前夾緊缸；20 后夾緊缸；21 送料缸；22 二位二通電磁換向閥1.Tank;2.Check-valve;3.Filter;4.Overflow-valve;5.Electromotor;6.Hydraulic-pump; 7.Pressure- me

28、ter-swich;8.Piezometer;1013. The three position five way of Electro hydraulic Directional control valve;14. throttle valve; 15、16.Hydraulic control non return valve;17. Lifting cylinder; 18、19. Before clamping cylinder;20. After the clamping-cylinder; 21.hydro-cylinder; 22. The two position two way

29、electromagnetic valve圖 4 全自動金屬鋸床液壓系統(tǒng)原理圖Fig. 4 Automatic metal band sawing machinehydraulic system diagram用三位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動作時，為了避免工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可調(diào)節(jié)和當進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入單向閥保壓。在該回路中還裝有溢流閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小10和保持夾緊力的穩(wěn)定6。全自動金屬帶鋸床的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 4 所示，系統(tǒng)由電動機 5 驅(qū)動的單向變量液壓泵 6 供油，最大工作壓力由溢流閥 4 設(shè)定，壓力表 8 及其

30、開關(guān) 7 可觀測系統(tǒng)壓力。系統(tǒng)的液壓執(zhí)行器有舉升缸 17，前夾緊缸 18、19兩對缸并聯(lián)，且上腔裝有復(fù)位彈簧，后夾緊缸 20 和送料缸 21.各類缸的運動方向依次由電液換向閥 10-13 控制。單向閥 2 作背壓閥用，單向閥 9 可防止油液倒灌，以保護液壓泵。電磁換向閥 22 和溢流閥 4 用于控制缸 17 的快慢速轉(zhuǎn)換，液控單向閥可鎖緊前夾緊缸，以保證夾緊的可靠性。整個系統(tǒng)的工作過程是：啟動電動機 5 及液壓泵 6 后，電磁鐵 1YA 和 9YA 通電是換向閥 10 和 22 均切換至左位，泵 6 的壓力油經(jīng)單向閥 9、換向閥 10 和閥 22 進入舉升缸 17 的下腔，缸 17 上腔經(jīng)閥

31、10 和單向閥 2 向油箱排油，鋸頭快速下降，并在電氣控制下完成工進（回油經(jīng)節(jié)流閥 14）。當控制系統(tǒng)檢測到 SQ1 有輸入時，完成一次切削，電磁鐵 1YA 和 9YA 重新通電動作，鋸頭在舉升缸 17 的作用下上升，同時電磁鐵 6YA 通電使換向閥 12 切換至右位、后虎鉗松開后，電磁鐵 8YA 通電使換向閥 13 切換至右位，后虎鉗在送料缸 21 的作用下后退。當控制系統(tǒng)檢測到 SQ3 有輸入時，電磁鐵 5YA 通電使換向閥 12 切換至左位，后虎鉗夾緊鋸切材料，與此同時電磁鐵 4YA通電使換向閥 11 切換至右位，前夾緊缸 18、19 在上腔復(fù)位彈簧的作用下打開液控單向閥，下腔回油、前夾

32、緊缸松開。然后電磁鐵 7YA 通電使換向閥 13 切換至左位，后虎鉗夾持鋸切物料在送料缸 21 的作用下前進。當控制系統(tǒng)檢測到 SQ4 有輸入時電磁鐵 7YA 斷電使換向閥 13 復(fù)至中位，缸 21 停止前進，同時電磁鐵 3YA 通電使換向閥 11切換至左位，前夾緊缸 18、19 推動前虎鉗夾緊鋸切材料。這時控制系統(tǒng)再次檢測到SQ2 有輸入，則第二次切削工作循環(huán)開始。全自動金屬鋸床的液壓系統(tǒng)電磁鐵的動作順序如表 7 所示：表 7 電磁鐵的動作順序Tab. 7 The order action of solenoid 電磁鐵工況1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA鋸頭快升鋸頭快

33、進鋸頭工進11送料前進虎鉗前松后緊后虎鉗后退虎鉗前緊后松6 液壓元件的選擇6.1 液壓泵及驅(qū)動電動機功率的確定6.1.1 液壓泵的工作壓力 已知定量液壓泵的最大工作壓力為 4.02MPa，取進油路上壓力損失為 1MPa，則小最高工作壓 5.02MPa，選擇泵的額定壓力應(yīng)為 pn=(5.02+5.02*0.25%)=6.27MPa。大流量變量液壓泵在液壓缸工進時工作壓力較大，其工作壓力最高位（1.92+0.4）MPa=2.32MPa，卸荷閥的調(diào)整壓力應(yīng)高于此值。6.1.2 液壓泵流量計算取系統(tǒng)的泄露系數(shù) K=1.2，則泵的最小供油壓力 qp由公式（3）得 qp= kqmax （ 3 ）=1.2*

34、0.5*10-3m3/s =36L/min由于工進時所需的最大流量是 1.9x10-5m3/s,溢流閥最小穩(wěn)定流量為 0.05x10-3m3/s,小流量泵最小流量為 qp1=4.4L/min。大流量泵最小流量為 qp2=qp-qp1 （ 4 ）=31.6l/min6.1.3 確定液壓泵規(guī)格 對照產(chǎn)品樣本可選擇兩個 YB-A-40/7 雙作用葉片泵，其額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min。其為我過第一代國產(chǎn)葉片泵第五次改型產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，排量范圍大，噪聲低、壽命長，適用于機床設(shè)備和其他中低壓液壓傳動系統(tǒng)19-21。變量泵可以選擇型號為 YBX-40/6.3 的單作用彈簧泵。其最高轉(zhuǎn)速可以達到

35、1800r/min，容積效率大于 90%。為外反饋式限壓變量泵。工作時，根據(jù)系統(tǒng)負載的變化通過分別位于定子兩邊的變量活塞和預(yù)緊彈簧的力平衡原理，改變定子與轉(zhuǎn)子的偏心距，從而改變泵的流量,適用于組合機床等19-20。12故以上兩種葉片泵均滿足系統(tǒng)要求。6.1.4 確定液壓泵驅(qū)動功率根據(jù)系統(tǒng)需求，液壓泵在快退階段時的功率要求最大。取液壓缸在進油路上壓力損失為 0.5MPa，則液壓泵的輸出壓力為 1.58MPa,液壓泵的總效率為 0.8，液壓泵的流量為 40L/min，則液壓泵驅(qū)動快退所需的功率9由公式( 5 )計算可得：P=pq/n ( 5 )=1.58x106x40 x10-3/(60 x0.8

36、)=1317W。據(jù)此選用型號為 Y100L-6 的三相異步電動機，其額定功率為 1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為940r/min。另外一個電動機可選擇型號為 Y802-4 的三相異步電動機，其額定功率為0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min。6.2 液壓控制閥和液壓輔件的選擇液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標準液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量。因此，首先根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，算出液壓缸在各階段的實際進出流量、運動速度和持續(xù)時間，以便為其他液壓控制閥及輔件的選擇及系統(tǒng)的性能計算奠定基礎(chǔ)16。6.2.1 壓力控制閥壓力控制閥的選用原

37、則10、19壓力：壓力控制閥的額定壓力應(yīng)大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力，以保證壓力控制閥正常工作。壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng)在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。流量：通過壓力控制閥的實際流量應(yīng)小于壓力控制閥的額定流量。結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動型和先導(dǎo)型兩種，直動型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。但在緩沖制動裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高，應(yīng)采用直動型溢流閥，先導(dǎo)型壓力控制閥的靈敏度和響應(yīng)速度比直動閥低一些，調(diào)壓精度比直動閥高，廣泛應(yīng)用于高壓，大流量和調(diào)壓精度要求較高的場合。此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸

38、重量，價格，使用壽命，維護方便性，貨源情況等。6.2.2 流量控制閥流量控制閥的選用原則如下： 13壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。流量：通過流量控制閥的流量應(yīng)小于該閥的額定流量。測量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特別注意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過個液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號規(guī)格如表 8 所列。表 8 全自動金屬鋸床液壓閥明細表Tab. 8 The hydraulic valvesdetail list of automatic metal ba

39、nd sawing machine 序號名稱實際流量（L/min）選用規(guī)格1二位二通電磁換向閥1084WE56.0/W220R2遠程自動調(diào)壓閥70FD6-B103三位五通液動換向閥1084WEH10-20/8AW220-504三位四通電磁換向閥364WE6-61/W220-505單向閥108PVP-86壓力表30YTXG-1507溢流閥2.78DZ20-30/2108節(jié)流閥20MG8G1.29冷卻器1082LQFW10精過濾器72PFB-35-75F11壓力繼電器20HEDZO12二位三通電磁換向閥2023QDF6K/315E2413伺服閥36QDY614蓄能器20NXQA-25/20-L15

40、柱塞液壓缸1082G-E4016仿形液壓缸722HG20-125/80F25017夾緊液壓缸86YGX-306.3 油箱的有效容積油箱的有效容積可按公式(6)確定UaqVp ( 6 )14式中 a 為經(jīng)驗系數(shù)，對中壓系統(tǒng)取 a=5.所選泵的總流量為 201.4L/min，液壓泵每分鐘排出的壓力油的體積為 0.2 3m，算的油箱的有效容積由公式（7）得，為3312 . 05mmVuqvd4 ( 7 )6.4 油管內(nèi)徑計算本系統(tǒng)管理較為復(fù)雜，取其主要幾條（其余略），根據(jù)公式計算，得有關(guān)參數(shù)及計算結(jié)果列于下表 9。表 9 主要管路內(nèi)徑Tab. 9 Main pipeline inside diame

41、ter管路名稱 通過流量/(L/s) 允許流速/(m/s) 管路內(nèi)徑/m 實際取值/m泵吸油管 3.6 0.85 0.073 0.07泵排油管 3.6 4.5 0.032 0.03工作臺液壓缸進油管路 1.4 4.5 0.019 0.027 液壓系統(tǒng)性能驗算7.1 驗算回路中的壓力損失本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算工作臺液壓缸動作回路，故主要驗算由泵到工作臺液壓缸這段管路的損失。7.1.1 驗算回路中的壓力損失沿程壓力損失，主要是工作臺液壓缸快速注射時進油管路的壓力損失。此管路長5m，管內(nèi)徑 0.032m，快速時通過流量 2.7L/s，選用 20

42、號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度smmv/272，油的密度3/918mkg。油在管中的實際流速為：smsmdquv/36. 3/032. 0107 . 224324 ( 8 )223003981107 . 2032. 036. 3Re5vud油在管路中呈絮流動狀態(tài)，其沿程阻力系統(tǒng)為： 25. 0e3164. 0R ( 9 )15dup221 ( 10 )按式 求得沿程壓力損失為：MPaMPap03. 0102032. 0398191836. 353164. 0165 . 02 ( 11 )7.1.2 局部壓力損失局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失2p，以及通過

43、控制閥的局部壓力損失3p。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。參看圖，從泵出口到工作臺液壓缸進油口，要經(jīng)過換向閥 11，及單向節(jié)流閥。換向閥的額定流量為 300L/min，額定壓力損失為 0.6 MPa。電液換向閥的額定流量為 190L/min,額定壓力損失 0.3MPa。單向節(jié)流閥的額定流量為 150L/min，額定壓力損失之和為 0.2MPa。通過各閥的局部壓力損失之和由公式(12)可得，為：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings泵出口壓力為：6.3MPa。由計算結(jié)果看，大小泵

44、的實際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是合適的。另外還要說明的一點是：在整個工作過程中，工作壓力是不斷變化的，工作臺液壓缸的進口壓力也隨之由小到大變化，當工作壓力達到最大時，工作臺液壓缸活塞的運動速度也將近似等于零，此時管路的壓力損失隨流量的減小而減小。泵的實際出口壓力要比以上計算值小一些8。綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為 6MPa，也就是溢流閥的調(diào)定壓力。7.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算7.2.1 計算發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。按式( 13 )計算其發(fā)熱功率ovppp1 ( 13 )16對本系統(tǒng)來說，1p是整個工作循環(huán)中三泵的平均輸入功率。Ziii

45、iiptqpTp111 ( 14 )iT-系統(tǒng)工作循環(huán)周期；ip-執(zhí)行裝置的工作壓力；iq-執(zhí)行裝置的流量；it-執(zhí)行裝置工作時間；-執(zhí)行裝置的總效率這樣，可算得雙泵平均輸入功率1p=12KW。系統(tǒng)的總輸出功率為( 15 )：mjjjwjiniWitotTSFTp111 ( 15 )式中:tT-系統(tǒng)工作循環(huán)周期；wiF-液壓缸輸出的推力；iS-液壓缸運動的距離；wjT-液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)矩；j-液壓馬達輸出的角度；jt-液壓馬達工作時間；由前面給定參數(shù)及計算結(jié)果可知：工作臺液壓缸的外載荷為 15KN，行程 0.8m；鋸架液壓缸的外載荷為 4.5KN，行程0.11m；KWKWpo3151052 .

46、 01092. 135. 0104 . 1355總的發(fā)熱功率為：KWKWPV3 .1233 .15。177.2.2 計算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為 1 3m，按 V=0.8abh 求得油箱各邊之積由( 16 )可得； 3325. 18 . 01mmhba ( 16 )取 a 為 1.25m，b、h 分別為 1m。根據(jù)公式，求得油箱散熱面積為：229 . 525. 15 . 1125. 118 . 15 . 18 . 1mmabbahAt油箱散熱功率由( 17 )可得，為： TAKpttc ( 17 )式中 tK 油箱散熱系數(shù)，查表 23.4-12，tK取 )./(162CmWo;T

47、 油溫與環(huán)境溫度之差，取CTO35。KWpKWKWpRc3 .123 . 3359 . 516由此可見，油箱的散熱遠遠滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設(shè)冷卻器9。7.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計算冷卻面積由( 18 )可得： mCRtKPPA ( 18 )式中 K傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時，取)/(1162CmWKo;其中：mt平均溫升，222121ttTTtm，取油進入冷卻器的溫度CTot60，油流出冷卻器的溫度CTo502，冷卻水入口溫度CTo251，冷卻水出口溫度Cto302，則：18CtOm2302525060 （ 19 ）所需冷卻器的散熱面積由（ 19 ）可得，為：2238 . 25 .271161033 .12mmA考慮到冷卻器長期使用時，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計算值大 30%，實際選用冷卻器散熱面積為式（ 20 ）： 226 . 38 . 23 . 1mmA