畢業(yè)論文臥式雙面鉆、鏜專用機床液壓系統(tǒng)

1、成都 工 業(yè) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）設(shè)計（論文）題目：臥式雙面鉆、鏜專用機床液壓系統(tǒng)系 部 名 稱：機電工程系 專 業(yè)： 數(shù)控專業(yè)班 級： 11421學(xué) 生 姓 名： 高小偉學(xué) 號：41指 導(dǎo) 教 師： 董軍輝 二O一四 年 5 月摘要液壓傳動技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來與微電子、計算機技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段，機、電、液、氣一體是當(dāng)今機械設(shè)備的發(fā)展方向。在數(shù)控加工的機械設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會液壓系統(tǒng)的設(shè)計，熟悉分析液壓系統(tǒng)的工作原理的方法，掌握液壓元件的作用與選型及液壓系統(tǒng)的維護與修理將是十分必要的。本論

2、文主要闡述了主要闡述了臥式雙面鉆、鏜專用機床液壓系統(tǒng)，能實現(xiàn)的工作循環(huán)是：機床工作循環(huán)定位夾緊快進工進死擋鐵停留快退松開拔銷原位停止。液壓系統(tǒng)的設(shè)計包括系統(tǒng)工況分析，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，液壓元件的計算和選擇以及液壓系統(tǒng)的性能驗算、液壓缸主要零部件的設(shè)計及其結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵詞： 液壓系統(tǒng) 液壓傳動 液壓元件AbstractTechnology in machinery and equipment, especially in recent years combined with microelectronics, computer technology, hydraulic technology

3、has entered a new stage of development, mechanical, electrical, hydraulic, gas integration is the development of machinery and equi Hydraulic drive technology is one of the fastest growing pment today. Has been widely referenced in the CNC machining equipment hydraulic technology. As technology stud

4、ents learn hydraulic numerical control system design, familiar with the working principle of the method of analysis of hydraulic systems, control and selection of hydraulic units and hydraulic systems maintenance and repair is necessary.This thesis mainly expounds mainly elaborated the horizontal do

5、uble auger, special boring machine hydraulic system, can realize the work cycle is: positioning and clamping machine work cycles to fast-forward, workers enter - die block iron stay - fast back to loosen, pull out the pin - stop in situ. Working condition of hydraulic system design including the sys

6、tem analysis, draw up the hydraulic system schematic diagram, calculation and selection of hydraulic components and hydraulic system performance calculation, the design and the structure of the major parts of the hydraulic cylinder design.Key words: hydraulic system hydraulic transmissionhydraulic c

7、omponents.目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1液壓傳動的發(fā)展概況 11.2液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用 21.3液壓機的發(fā)展及工藝特點  31.4液壓系統(tǒng)的基本組成  41.5 液壓傳動的定義  41.6液壓傳動的優(yōu)缺點 5第2章 設(shè)計任務(wù)62.1要求62.2功能分析、需求設(shè)計6第3章 液壓系統(tǒng)的性能和參數(shù)的初步確定73.1運動分析73.2液壓缸的負載分析83.2.2導(dǎo)軌摩擦阻力計算83.2.3慣性力計算83.2.4工作負載計算93.2.5重力93.2.6液壓缸密封摩擦阻力

8、計算93.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算和工況圖的編制103.3.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力103.3.2計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸103.3.3確定夾緊缸的內(nèi)徑和活塞桿徑113.3.4編制液壓缸的工況圖11第4章 液壓系統(tǒng)的選擇和方案的擬定134.1制定液壓回路方案134.1.1調(diào)速回路134.1.2快速運動回路與速度換接回路134.1.3油源形式144.1.4壓力控制回路154.1.5定位夾緊回路154.1.6輔助回路154.2擬定液壓系統(tǒng)圖15第5章 各液壓元件的計算和選擇185.1液壓泵及其驅(qū)動電機計算與選定185.1.1液壓泵的工作壓力的計算185.1.2液壓泵流量計算185.1.3液壓泵規(guī)格的確定18

9、5.1.4確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號195.2液壓控制閥的選擇195.3管道尺寸215.4油箱容量21第6章 液壓系統(tǒng)性能的驗算226.1回油路中的壓力損失226.2液壓泵工作壓力236.3估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升236.3.1計算系統(tǒng)效率236.3.2計算系統(tǒng)發(fā)熱功率24第7章 液壓缸的設(shè)計257.1液壓缸工作壓力的確定257.2液壓缸的注意尺寸參數(shù)的確定257.3液壓缸行程s的確定257.4液壓缸油口尺寸的確定257.5液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計257.6最小導(dǎo)向長度的確定267.7缸體長度的確定 277.8液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 277.9缸筒與缸蓋的連接形式 2

10、77.10活塞 277.10.1活塞的結(jié)構(gòu)形式 287.10.2活塞與活塞桿的連接 287.10.3活塞的密封 287.10.4活塞材料 287.11缸筒 287.12排氣裝置 29總結(jié)30致謝31參考文獻32第1章 緒論1.1液壓傳動的發(fā)展概況  液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有23百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓

11、傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設(shè)需求的刺激，液壓技術(shù)日趨成熟。   第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應(yīng)快、動作準(zhǔn)的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善及各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、

12、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應(yīng)用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。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。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備。

13、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、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。  我國的液壓工業(yè)開始于20世紀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、低噪聲、低能耗、

14、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。1.2液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用&#

15、160; 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)?#160;礦山機械開采機、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

16、60;本機器適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本機器具有獨立的動力機構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整、手動及半自動三種操作方式。本機器的工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進行調(diào)整，并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定程兩種工藝動作供選擇。定壓成型之工藝動作在壓制后具有保壓、延時、自動回程、延時自動退回等動作。本機器主機呈長方形，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機并設(shè)有腳踏開關(guān)，可實現(xiàn)半自動工藝動作的循環(huán)。

17、60; 1.3液壓機的發(fā)展及工藝特點  液壓機是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自19世紀問世以來發(fā)展很快，液壓機在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(jīng)濟各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機的液壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機電液一體化，以充分合理利用機械和電子的先進技術(shù)促進整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、智能化，實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個方面。 作為液壓機兩大組成部分的主機和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成

18、熟，國內(nèi)外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計的周期也比較短。 近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的

19、特點，從70年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從1970年開始對這種閥進行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。  由于需要進行多種工藝，液壓機具有如下的特點： （1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求；（2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （3

20、） 液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； （4） 液壓機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； （5） 液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。1.4液壓系統(tǒng)的基本組成   1）能源裝置液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉(zhuǎn)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）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動負載做功。  3）控制裝置液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流

21、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。 1.5

22、60;液壓傳動的定義    一部完整的機器是由原動機、傳動機構(gòu)及控制部分、工作機(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設(shè)置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。   傳動機構(gòu)通常分為機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動

23、、液力傳動和氣壓傳動。   液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。   1.6液壓傳動的優(yōu)缺點  液壓傳動能得到如此迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動、氣壓傳動相比，具有

24、以下優(yōu)點：   1）單位功率的重量輕，即在輸出同等功率的條件下，體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)特性好等。如軸向柱塞泵的重量只是同功率直流發(fā)電機重量的10%20%，前者的外形尺寸只有后者的12% 13%。   2）液壓傳動能方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，并且調(diào)速范圍大。   3）液壓傳動裝置工作平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小、能快速啟動制動和頻繁換向。   4）液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，易于實現(xiàn)自動化。當(dāng)機、電、液配合使用時，易實現(xiàn)較復(fù)雜的自動工作循環(huán)

25、。   5）液壓傳動易獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，可以使傳動結(jié)構(gòu)簡單。   6）液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載保護，同時，因采用油液作為傳動介質(zhì)，相對運動表面鍵能自行潤滑，故元件的使用壽命長。   7）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，液壓元件排列布置以具有較大的機動性。   液壓傳動的主要缺點 ：  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

26、比要求嚴格的場合采用。   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）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因此，液壓元件的制造成本較高，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更高的要求，即需要系統(tǒng)的掌握液壓傳動的理論知識，液壓具有一定的實踐經(jīng)驗。 

27、;  6）隨之，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，這也是需要解決的問題。   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。第2章 設(shè)計任務(wù) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計室整個機器設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。2.1要求 設(shè)計一臺雙面鉆、鏜專用機床的液壓系統(tǒng)。機床工作

28、循環(huán)定位夾緊快進工進死擋鐵停留快退松開拔銷原位停止。已知參數(shù)為：運動部件總重為10000N，最大切削力為31000N，夾緊力為1200N；快進行程為400mm，工進行程為180mm，快速進退速度為5.5m/min,工進速度為52mm/min；啟動加速時間為0.2s。采用鑄鐵平導(dǎo)軌。要求速度換接平穩(wěn)，運行安全可靠；可實現(xiàn)手動和半自動控制。2.2功能分析、需求設(shè)計 1）設(shè)備用途、操作過程、周期時間、工作特點、性能指標(biāo)和作業(yè)環(huán)境的要求。 2）液壓系統(tǒng)必須完成的動作、運動形式、執(zhí)行元件的載荷特性、行程和對速度的要求。 3）動作的順序、控制精度、自動化程度和連鎖要求。 4）防塵、防寒、噪聲控制要求。 5

29、）效率、成本、經(jīng)濟型和可靠性要求等。第3章 液壓系統(tǒng)的性能和參數(shù)的初步確定 首先，我們對液壓系統(tǒng)進行工況分析，工況分析是分析一部機器工作過程中的具體情況，其內(nèi)容包括對負載、速度和功率的變化規(guī)律的分析或確定這些參數(shù)的最大值，即分析負載的性質(zhì)和編制負載圖。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，各個階段的負載是由不同的負載組成的。而各個階段都具有不同的速度，已知各階段的負載和速度，即可求出各階段功率的變化規(guī)律。3.1運動分析 根據(jù)任務(wù)要求，確定本液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為快進工進死擋鐵停留快退原位停止卸荷，工作循環(huán)圖如下： 圖3-1 工作循環(huán)圖 一個工作循環(huán)內(nèi)快進行程的時間：t1=L1/V1=400×60&#

30、247;5500=4.36s 工進行程的時間：t2=L2/V2=180×60÷52=208s 快退的行程時間：t3=(L1+L2)/V1=(400+180)×60÷5500=6.33s畫出一個工作循環(huán)中的速度循環(huán)圖如下： VL 圖3-2 速度循環(huán)圖3.2液壓缸的負載分析 動力滑臺液壓缸在快進、快退階段，啟動時的外負載是導(dǎo)軌的靜摩擦阻力和液壓缸的靜密封摩擦阻力，加速時的外負載是導(dǎo)軌的動摩擦阻力、液壓缸的動摩擦阻力和慣性力，恒速時的外負載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和液壓缸動密封摩擦阻力；在工進階段，外負載是工作負載即切削力、導(dǎo)軌動摩擦阻力和液壓缸動密封摩擦阻力。3.2

31、.1切削力 Fe=31000N3.2.2導(dǎo)軌摩擦阻力計算 機床空載快速進退階段啟動時，導(dǎo)軌受靜摩擦阻力Ffs作用，其中動摩擦系數(shù)d=0.1，靜摩擦系數(shù)s=0.2，G=10000N,算得 Ffs=0.2×10000÷2=1000N 車床在加速和恒速階段的動摩擦阻力為 Ffd=0.1×10000÷2=500N3.2.3慣性力計算 速度變化量V=5.5m/min0.1m/s，t=0.2s,算得慣性力Fi為 Fi=10000÷9.8×0.1÷0.2=255N3.2.4工作負載計算 液壓缸驅(qū)動動力頭進給時的工作負載為切削力Fe，已知F

32、e=31000N3.2.5重力 因為運動部件是水平位置，故重力在水平方向的分力為零。3.2.6液壓缸密封摩擦阻力計算 作用于液壓缸活塞上的密封摩擦阻力Fm，用下式估算 Fm=（1cm）Fe式中，cm液壓缸的機械效率cm=0.90.95。 取cm=0.90，算得啟動時的靜密封摩擦阻力Fms=(1cm)Fe=(10.9)x31000=3100N 恒速時的動密封摩擦阻力估取為靜密封摩擦阻力的30，即Fmd=Fms×30=930 將上述計算過程綜合后得到的各個工作階段的液壓缸外負載結(jié)果于下表3-3 動力頭液壓缸外負載計算結(jié)果工況外負載F/N計算公式結(jié)果快進啟動F=Ffs+Fms4100加速F

33、=Ffd+Fi+Fmd1685恒速F=Ffd+Fmd1430工進F=Fe+Ffd+Fmd32430快退啟動F=Ffs+Fms4100加速F=Ffd+Fi+Fmd1685恒速F=Ffd+Fmd1430 液壓缸的負載循環(huán)圖如下： 圖3-4 液壓缸負載圖3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算和工況圖的編制3.3.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力 本鉆鏜機床屬于半精加工機床，載荷最大時為慢速工進階段，其他工況時載荷都不大，參考液壓傳動設(shè)計指南表2-2和表2-3表預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力p1=4Mpa。3.3.2計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為了滿足滑臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進時差動連接

34、，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積A1與A2贏滿足A1=2A2，即活塞桿的直徑d和液壓缸的內(nèi)徑D的關(guān)系為d=0.71D。 為防止工進結(jié)束時發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定回油背壓，參考表暫取背壓0.6Mpa，并取液壓缸機械效率cm=0.9,則可算得液壓缸無桿腔的有效面積液壓缸內(nèi)徑查表，將液壓缸內(nèi)徑圓整為D=125mm=12.5cm。因A1=2A2，故活塞桿直徑為 d=0.71D=0.71×125=88.75mm查表，將活塞桿直徑圓整為d=90mm=9cm。則液壓缸實際有效面積為 差動連接快進時，液壓缸有桿腔壓力p2必須大于無桿腔壓力p1，其差值估取p=p2-p1=0.5Mpa，并注意到啟動

35、瞬間液壓缸尚未移動，此時p=0；另外，取快退時的回油壓力損失為0.6Mpa。3.3.3確定夾緊缸的內(nèi)徑和活塞桿徑 根據(jù)夾緊缸的夾緊力夾F夾=1200N，選夾緊缸工作壓力夾P=1.0MPa可以認為回油壓力為零，夾緊缸的機械效率=1查表，取D=40mm。 根據(jù)活塞桿工作受壓，活塞桿直徑適當(dāng)取大時，活塞桿直徑d為：查表，d取d=20mm。3.3.4編制液壓缸的工況圖 根據(jù)上述條件經(jīng)過計算得到液壓缸工作循環(huán)中個階段的壓力、流量、功率，并可編制其工況圖。 表3-5 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量、和功率工作階段計算公式負載F/N回油壓力p2/Mpa工作腔壓力p1/Mpa輸入流量q/（L/min)負載

36、功率P/W快進啟動41000.71加速16851.260.76恒速14301.210.7134.98414工進324300.63.230.63834快退啟動41000.72加速16850.61.56恒速14300.61.5132.51818 圖3-6 液壓缸工況圖第4章 液壓系統(tǒng)的選擇和方案的擬定4.1制定液壓回路方案4.1.1調(diào)速回路 工況圖表面，這臺機床液壓滑臺工作進給速度低，系統(tǒng)功率也較小，很適宜選用節(jié)流閥調(diào)速方式，由于鉆、鏜時切削力變化小，而且正負載，同時為了保證切削過程中速度穩(wěn)定，采用調(diào)速閥進油口調(diào)速，為了增加液壓缸運行的穩(wěn)定性，在回油路中設(shè)置背壓閥。分析液壓缸速度循環(huán)圖可知，滑臺由

37、快進轉(zhuǎn)工進時，速度變化大，選用單向行程閥換接速度，以減小壓力沖擊如下圖所示： 圖4-1 調(diào)速回路4.1.2快速運動回路與速度換接回路 此機床快進時采用液壓缸差動連接方式，使其快速往返運動，即快進、快退速度基本相等。同時考慮到工進快退時回油流量較大，液壓缸采用差動連接，為保證換向平穩(wěn)，電液動換向閥宜采用三位五通閥，為了保證機床調(diào)整時可停止在任意位置上，現(xiàn)采用中位機能O型。 快進時，液壓缸的油路差動連接，進油路與回油路串通，且不能經(jīng)背壓閥流回油箱，因而在回油路中使用外控順序閥，快進時回路壓力低，外控順序閥不打開，回油路的油只有經(jīng)單向閥與進油路匯合。轉(zhuǎn)為工進后進油路與回油路則需要隔開，回油則經(jīng)背壓閥

38、回油箱，因而增加一個單向閥，轉(zhuǎn)工進后（行程閥斷路），由于調(diào)速閥的作用，系統(tǒng)壓力升高，外控順序閥打開，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時，單向閥將回油路切斷，確保液壓系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。該部分回路如下圖所示： 圖4-2 快速運動回路與速度換接回路4.1.3油源形式工況圖表面，系統(tǒng)在快速、快退階段為低壓、大流量的工況且持續(xù)時間較短，而工進階段為高壓、小流量的工況且持續(xù)時間長，兩種工況的最大流量與最小流量之比約55，從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度，宜選用高低壓雙泵組合供油或采用限壓式變量泵供油。兩者各有利弊，比較如下：限壓式變量泵雙聯(lián)葉片泵1系統(tǒng)較簡單須配有溢流閥，卸荷閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜2

39、無溢流損失，系統(tǒng)效率高，溫升小有溢流損失，系統(tǒng)效率低，溫升較大3流量突變時，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊大流量突變時，液壓沖擊一般取決于溢流閥的性能，一般沖擊較小4內(nèi)部徑向力不平衡，軸承負載比較大，壓力及波動噪音較大，工作平穩(wěn)性差內(nèi)部徑向力平衡，壓力平穩(wěn)，噪音小，工作性能好 根據(jù)上表的比較，又由于左右工作滑臺在工作時要采用互不干擾回路，所以選用雙聯(lián)葉片泵。小流量泵提供高壓油，供兩滑臺工作進給時用，低壓大流量泵以實現(xiàn)兩滑臺快速運動。4.1.4壓力控制回路 在高壓泵出口并聯(lián)一溢流閥，實現(xiàn)系統(tǒng)的溢流定壓；在低壓泵出口并聯(lián)外控順序閥，實現(xiàn)系統(tǒng)高壓工作階段的卸荷。4.1.5定位夾緊回路 為了保證工件的夾緊力可

40、靠且能單獨調(diào)節(jié)，在該回路上串聯(lián)減壓閥和單向閥：為保證定位夾緊的順序動作，采用壓力控制方式，即在后動作的夾緊缸進油路上串聯(lián)單向順序閥，當(dāng)定位缸達到順序閥的調(diào)壓值時，夾緊缸才動作；為保證工件確已夾緊后滑臺液壓缸才能動作，在夾緊缸進油口處裝一壓力繼電器。4.1.6輔助回路 在液壓泵進口設(shè)置一過濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一壓力表及開關(guān)，以便各壓力控制元件的調(diào)壓和觀測。4.2擬定液壓系統(tǒng)圖 在制定液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理所組成的液壓系統(tǒng)圖，以及電磁閥、行程閥的動作順序表。 表4-3 系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥動作順序表工況電磁閥和行程閥的狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YA6YA行程閥定位+夾緊

41、+快進+下位工進+上位死擋鐵停留上位快退+上位松開+拔銷+原位停止下位 圖4-4鉆、鏜專用液壓系統(tǒng)圖1-雙聯(lián)葉片泵 2、24-三位五通電液動換向閥 3、30-行程閥 4、29-調(diào)速閥 5、6、11、16、27、28-單向閥 7、25-順序閥 8、26-背壓閥 9、10-溢流閥12-過濾器 13、22-壓力表開關(guān) 14、23-壓力表 15-減壓閥 17-三位四通電磁閥18-單向順序閥 19-壓力繼電器 20-夾緊缸 21-定位缸 30、31-液壓缸 以左側(cè)動力頭即液壓缸31為例簡要說明其工作原理如下： a.快進 按下啟動按鈕，電磁鐵5YA通電，定位和夾緊。1YA通電使電液動換向閥24切換至左位，

42、由于快進時負載小，系統(tǒng)壓力不高，故順序閥25關(guān)閉。此時液壓缸31為差動連接，動力頭快進。系統(tǒng)的油液流動路線為 進油路：雙聯(lián)葉片泵1換向閥24（左位)行程閥30（下位）液壓缸31無桿腔。 回油路：液壓缸31有桿腔換向閥24（左位)單向閥24行程閥30（下位）液壓缸31無桿腔。b.工進 當(dāng)動力頭快速前進到預(yù)定位置時，動力頭側(cè)面的活動擋塊壓下行程閥30，動力頭開始加工工件。此時系統(tǒng)壓力升高，順序閥25打開，溢流閥9打開，以便與調(diào)速閥29的開口相適應(yīng)。系統(tǒng)油液流動路線為 進油路：雙聯(lián)葉片泵1換向閥24（左位)調(diào)速閥29液壓缸31無桿腔。 回油路：液壓缸31有桿腔換向閥24（左位)順序閥25溢流閥26（

43、背壓閥）油箱。c.快退 在動力頭工作進給到預(yù)定位置觸動死擋鐵開關(guān)SQ3時，給出動力頭快退信號，電磁鐵1YA斷電，2YA得電，換向閥24切換至右位，此時液壓系統(tǒng)壓力下降，溢流閥9關(guān)閉，流量增大，動力頭實現(xiàn)快退。系統(tǒng)中油液的流動路線為 進油路：雙聯(lián)葉片泵1換向閥24（右位)液壓缸31有桿腔。 回油路：液壓缸31無桿腔單向閥28換向閥24（右位)油箱。d.動力頭原位停止 當(dāng)動力頭快退到原位是，活動擋塊壓下終點行程開關(guān)SQ1，使電磁鐵1YA和2YA都斷電，此時換向閥24中位，液壓缸31兩腔封閉，動力頭停止運動，溢流閥9、10都打開，實現(xiàn)卸荷。 待卸下加工好的工件，裝好待加工工件后，系統(tǒng)開始下一工作循環(huán)

44、。第5章 各液壓元件的計算和選擇5.1液壓泵及其驅(qū)動電機計算與選定5.1.1液壓泵的工作壓力的計算由液壓缸工況圖3-6或表3-5可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進階段，即p1=3.23Mpa。此時液壓缸的輸入流量較小，泵至液壓缸間的進油路壓力損失估取p=0.6Mpa。則泵的最高工作壓力pp為 pp1=3.32+0.6=3.83Mpa 大流量泵僅在快速進退時向液壓缸供油，由表3-5可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進時大，取進油路壓力損失為p=0.4Mpa，則大流量泵最高工作壓力為pp2為 pp2=1.56+0.4=1.96Mpa5.1.2液壓泵流量計算 本系統(tǒng)共2個液壓缸，左右滑臺工作壓力相

45、等時，液壓泵供到個液壓缸的油量相等，單邊最大輸入流量（快進時）為q1max=34.98L/min。雙泵最小供油量qp按液壓缸最大輸入流量進行估算，根據(jù)公式qpqv=K（q）max取泄漏系數(shù)K=1.2，雙泵最小供油流量qp應(yīng)為qpqv=2Kq1max=1.2×34.98×2=84L/min 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為q=3L/min，工進時的流量為q1=0.638L/min，小流量泵所需最小流量qp1為qp1qv1=2Kq1+q=1.2×0.638×2+3=4.5L/min 大流量泵最小流量qp2為 qp2qv2=qpqp1=844.5=79.5L/mi

46、n5.1.3液壓泵規(guī)格的確定 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選雙聯(lián)液壓泵的轉(zhuǎn)速為n1=960r/min，泵的容積率v=0.9，根據(jù)公式可算得小流量泵和大流量泵的排量參考值分別為 根據(jù)以上計算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的YB1100/63型雙聯(lián)葉片泵，泵的額定壓力為6.3Mpa，小泵排量為V1=6.3mL/r；大泵排量為V2=100mL/r；泵的額定轉(zhuǎn)速為n=960r/min，容積率v=0.9，總效率p=0.8。倒推算得小泵和大泵額定流量分別為qp1=V1nv=6.3×960×0.9=5.44L/min qp2=V2nv=100×960×0.9=86.4L/m

47、in 雙泵流量qp為 qp=qp1+qp2=5.44+86.4=91.84L/min與系統(tǒng)所需流量相符合。5.1.4確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號 由工況圖1-6知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為p=0.8，則液壓泵快退所需的驅(qū)動功率為 查表，選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的Y132M1-6型臥式三相異步電動機，其額定功率為4kW，轉(zhuǎn)速為960r/min，小泵和大泵的實際輸出流量分別為5.44L/min和86.4L/min；雙泵的總流量為91.84L/min；工進時的溢流流量為5.440.638=4.802L/min，仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。5.2液壓控制閥的選擇 首

48、先根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工況，算出液壓缸在各階段的實際進、出流量，運動速度（見表5-1），以便為其他液壓控制閥及輔助元件的選擇及系統(tǒng)性能計算奠定基礎(chǔ)。 表5-1 液壓缸各階段的實際進出流量、運動速度工作階段流量/（L/min）速度/（m/s）無桿腔有桿腔快進 = =88.59 = =42.67 = =0.12工進=0.638 = =0.31 = =0.87×10-3快退 = =92.34= = =40.92 = =0.13 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過該液壓元件的最大實際流量，可以選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表5-2 表5-2 元件的型號及規(guī)格序號名稱通過流量/（L/min）額定流

49、量/（L/min）額定壓力/Mpa額定壓降/Mpa型號1 雙聯(lián)葉片泵100/6.36.3YB1-100/6.32、24三位五通電液動換向閥88.591006.30.335DY-20BO3、30行程閥88.591006.30.322C-100BH4、29調(diào)速閥 166.3Q-6B5、28單向閥92.341006.30.2I-100B6、27單向閥42.67636.30.2I-63B7、25順序閥86.4100 6.3XY-100B8、26背壓閥 1106.3B-10B9溢流閥4.802106.3Y-10B10溢流閥86.41006.3Y-100B11單向閥86.41006.30.2I-100B1

50、2過濾器91.841006.3XU-A100×20013、22壓力表開關(guān)K-6B14、23壓力表040Y-4015減壓閥86.41006.3J-100B16單向閥86.41006.30.2I-100B17三位四通電磁換向閥86.41006.30.334DY-100B18單向順序閥86.41006.30.2I-100B19壓力繼電器6.3DP1-63B5.3管道尺寸 主油路油液的允許流速為=5m/s，由此可計算油管內(nèi)徑 選擇內(nèi)徑為20mm的不銹鋼管，壁厚為2mm，外徑為24mm。5.4油箱容量 油箱容量按式V=qp計算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)=6，得油箱容量為 V=qp=6×91

51、.84=551L560L第6章 液壓系統(tǒng)性能的驗算6.1回油路中的壓力損失 管道直徑d=20mm，進、回油管道長度均取為=2m；液壓油選用L-HM100，油液運動粘度=1×10-4m2/s，油液密度=0.87×103kg/m3。由表5-1查得工作循環(huán)中進、回油管道中通過最大流量q=92.34L/min發(fā)生在快退階段，由此計算得液流雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)Rec=2300，故可推論出，各工況下的進回油路中的液流均為層流。 將適用于層流的沿程阻力系數(shù)=75/Re=75d/（4q）代入沿程壓力損失計算公式得 在管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失p常按以下經(jīng)驗公式計算

52、p=0.1p 各工況下的閥類元件的局部壓力損失按根據(jù)以上三式計算出的各工況下的進回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失表6-1 表6-1 各工況下進回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失管道壓力損失/Pa工況快進工進快退進油管道p0.872×1050.00628×1050.403×105p0.087×1050.000628×1050.0403×105p2.201×1055×1050.5×105p3.16×1055×1050.9433×105回油管道p0.42×1

53、050.00305×1050.910×105p0.042×1050.000305×1050.0910×105p0.875×1056×1055×105p1.337×1056×1056.0005×105 將回油路上的壓力損失折算到進油路上，可求得總的壓力損失 快進工況下的總壓力損失為p=3.16×105+1.337×105×Pa=0.3803MPa 工進工況下的總壓力損失為p=5×105+6×105×Pa=0.789MPa 快退工

54、況下的總壓力損失為p=0.9433×105+6.0005×105×Pa=0.3833MPa 盡管上述計算結(jié)果與估取值結(jié)果不同，但不會使系統(tǒng)工作壓力超過其能達到的最高壓力。6.2液壓泵工作壓力 小流量泵在工進時的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力p1加上油路上的壓力損失p1，即 pp1=3.23×106+5×105=3.73MPa此值為調(diào)整溢流閥9的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。 大流量泵在快退時的工作壓力最高，其數(shù)值為 pp2=1.56×106+0.9433×105=2.5033MPa此值為調(diào)整順序閥的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。6.3

55、估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升 本液壓系統(tǒng)的進給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時間中，快進為4.36s，工進為208s，快退為6.33s，由此，系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升可概略用工進時的數(shù)值來代表。6.3.1計算系統(tǒng)效率 根據(jù)公式c=可算得工作階段的回油路效率c=0.052其中，大流量泵的工作壓力pp2就是通過順序閥的損失，因此其數(shù)值為pp2=0.3×106×(86.4/100)2=0.224MPa 前已取雙聯(lián)液壓泵的總效率為p=0.80，現(xiàn)取液壓缸的總效率cm=A=0.95，則按公式=pcA即可算得本液壓系統(tǒng)的效率=0.80×0.052×0.95=0.03952足見工進時液壓系統(tǒng)效率極低，這主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。 工進