組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

TOC\o"1-5"\h\z第1章概論 3液壓技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 3液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3本課題的任務(wù) 3\o"CurrentDocument"第2章傳動(dòng)方式的選擇及基本設(shè)計(jì)參數(shù) 4液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)相比的主要優(yōu)點(diǎn) 4液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn) 4基本設(shè)計(jì)參數(shù) 4\o"CurrentDocument"第3章工況分析 5動(dòng)力分析 5運(yùn)動(dòng)分析 7\o"CurrentDocument"第4章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 9確定液壓缸主要幾何尺寸 9初選系統(tǒng)工作壓力 9計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 9計(jì)算液壓缸工作循環(huán)各個(gè)階段的工作壓力、輸入流量及輸入功率 10快進(jìn)階段： 10工進(jìn)階段： 11快退階段： 12繪制液壓缸的工況圖 13\o"CurrentDocument"第5章擬定液壓系統(tǒng)原理圖 15選擇液壓基本回路 15選定液壓系統(tǒng)的類(lèi)型 15液壓執(zhí)行元件的選擇 15選擇液壓泵的類(lèi)型及油源回路 15選擇調(diào)速回路和速度換接回路 15選擇壓力控制回路. 15組成液壓系統(tǒng)圖 16液壓系統(tǒng)的工作原理 16\o"CurrentDocument"第6章液壓元輔件及液壓油的選擇 17選擇液壓泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 17確定液壓泵的最大工作壓力 17確定液壓泵的最大供油流量 18選擇液壓泵 18選擇電動(dòng)機(jī) 18計(jì)算液壓缸實(shí)際的輸入流量、輸出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間 19選擇液壓控制閥 20液壓油管的計(jì)算確定 21確定油箱的容量 23液壓油的選擇 24濾油器的選擇 24\o"CurrentDocument"第7章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 24驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 25驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱溫升 28液壓技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)是液壓設(shè)備的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是主機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括如下步驟：1.4本課題的任務(wù)組合機(jī)床是在綜合了通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床的應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型專(zhuān)用機(jī)床，組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件為基礎(chǔ)，配以以工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計(jì)的少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或若干種零件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。組合機(jī)床在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)和閥門(mén)等生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。本課題針對(duì)一臺(tái)單面多軸臥式組合鉆床，設(shè)計(jì)其動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，課題將綜合應(yīng)用在大學(xué)階段所學(xué)的主要課程的知識(shí)，解決實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題。第2章傳動(dòng)方式的選擇及基本設(shè)計(jì)參數(shù)液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)相比的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)本文中，為了減輕機(jī)床設(shè)計(jì)重量，組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)擬采用液壓驅(qū)動(dòng)。2.3基本設(shè)計(jì)參數(shù)本文中所涉及組合機(jī)床是一臺(tái)單面多軸組合鉆床，其動(dòng)力滑臺(tái)為臥式布置，導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為Rs=0.2、^d=0.1，工件在動(dòng)力滑臺(tái)上采用機(jī)械夾緊，滑臺(tái)由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)動(dòng)作循環(huán)為：快進(jìn)…工進(jìn)…快退f停止。其主要加工參數(shù)和動(dòng)力滑臺(tái)的基本參數(shù)如下：被加工工件的材料為鑄鐵，硬度為240HB。在組合鉆床上對(duì)工件一次鉆削直徑為勿3.9的孔14個(gè)，采用的主軸轉(zhuǎn)速為ni=360r/min，進(jìn)給量S=0.M7mm/r；鉆削直徑為08.5的孔2個(gè)，采用的主軸轉(zhuǎn)速為％=550,/min，進(jìn)給量S=0.096mm/r。動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)和快退行程分別為L(zhǎng)1=100、L2=50和L3=150，快進(jìn)和快退的速度為u=0」m/s；運(yùn)動(dòng)部件重力為G=9800N，啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間均為A廣0.2s。第3章工況分析工況分析是確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的主要依據(jù)，包括對(duì)每個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫(huà)出其對(duì)應(yīng)的負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。對(duì)于一些較簡(jiǎn)單的液壓設(shè)備，這兩種圖均可以省略，但對(duì)于一些專(zhuān)用的、動(dòng)作比較復(fù)雜的液壓設(shè)備，則必須繪制負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖，以了解運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)，查明每個(gè)執(zhí)行器在其工作中的負(fù)載、位移、速度的變化規(guī)律，并找出最大負(fù)載點(diǎn)和最大速度點(diǎn)。根據(jù)組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)的技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿液壓缸作為液壓執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由本文第二節(jié)所給出的基本設(shè)計(jì)參數(shù)可知，整個(gè)工作循環(huán)的三個(gè)階段所花費(fèi)的時(shí)間是：t=L/v=100X10-3/0.1快進(jìn)：=1S工進(jìn)：首先要求出工進(jìn)的速度v=nS/60=360x0.147/60=0.882mm/st=L/v2=50/0.882故=56-7st=L/v=150X10-3/0.1快退：T5s3.1動(dòng)力分析液壓執(zhí)行器的負(fù)載包括工作負(fù)載和摩擦負(fù)載兩類(lèi)。工作負(fù)載又分為阻力負(fù)載、超越負(fù)載和慣性負(fù)載三種類(lèi)型。阻力負(fù)載是指負(fù)載方向與執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方向相反，負(fù)載阻礙執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)；超越負(fù)載指負(fù)載方向與執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方向相同，負(fù)載促使執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)；慣性負(fù)載是指運(yùn)動(dòng)部件在加速和減速過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)載，其數(shù)值由牛頓第二定律確定。摩擦負(fù)載又可以分為靜摩擦負(fù)載和動(dòng)摩擦負(fù)載兩類(lèi)，它分別是在運(yùn)動(dòng)部件在具有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)和在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)載。下面計(jì)算動(dòng)力滑臺(tái)在啟動(dòng)、快進(jìn)、工進(jìn)、反向啟動(dòng)、反向加速、快退階段驅(qū)動(dòng)液壓缸所受的負(fù)載。首先計(jì)算各種負(fù)載值：阻力負(fù)載：由—WDSg知，

F=14x25.5x13.9x0.1470.8x2400.6+2x25.5x8.5x0.0960.8x2400.6=30468N慣性負(fù)載:慣性負(fù)載:靜摩擦負(fù)載:動(dòng)摩擦負(fù)載:F靜摩擦負(fù)載:動(dòng)摩擦負(fù)載:F=mai_(G、Av=(—)x-g At=(9800)x0.1=(9.8x02=500NF=|i(G+F)'=0.2(9800+0)=1960NfLd(G+F=0.1(9800+0)=980N快進(jìn)階段快進(jìn)階段啟動(dòng)：「二=1960N加速：FF=F+F=500+980=1480N恒速：恒速：F=七=980N工進(jìn)階段工進(jìn)：FF=F+F=30468+980=31448N快退階段反向啟動(dòng):F=F快退階段反向啟動(dòng):F=Ff=1960N反向加速：F=F+F=500+980=1480N反向恒速：「=「旭=980N由上述計(jì)算結(jié)果可以畫(huà)出液壓執(zhí)行器所受負(fù)載隨時(shí)間變化的曲線為:3.2運(yùn)動(dòng)分析由第二章已知的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以很容易作出液壓缸的行程-時(shí)間(LT)曲線和速度-時(shí)間(vT)曲線如下：

v/m-s-iA0.1—30.88x10t/s-0.1血< 1t/s-0.1血< 12 >4第4章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定液壓缸主要幾何尺寸壓力和流量是液壓系統(tǒng)中兩個(gè)最主要的參數(shù)。要確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量，首先根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載-時(shí)間曲線圖，選定系統(tǒng)壓力；然后確定液壓缸的有效工作面積；最后根據(jù)速度-時(shí)間循環(huán)圖確定液壓系統(tǒng)的流量。4.1.1初選系統(tǒng)工作壓力系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類(lèi)型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和工藝水平而定。若系統(tǒng)壓力取得過(guò)低，則液壓設(shè)備的尺寸和重量增加；若系統(tǒng)壓力取得過(guò)高，液壓元件的性能及對(duì)密封的要求將會(huì)提高，因此要選擇合適的系統(tǒng)工作壓力。這里，根據(jù)上一章所繪制的液壓缸的F-t圖知，液壓缸所受到的最大負(fù)載為31.448KN，參照表9-2，選定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為七=4MPa。計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)由基本設(shè)計(jì)參數(shù)知，液壓缸快進(jìn)、快退的速度相等。為了滿足這一要求，并使得所需流量較小，令液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，并將液壓缸接成差動(dòng)連接以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。由于快進(jìn)、快退速度相同，因此液壓缸的無(wú)桿腔與有桿腔的有效工作面積"1和氣應(yīng)滿足I=2A2。由上一章的分析可知，當(dāng)液壓缸工進(jìn)時(shí)，所受負(fù)載最大，液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)該在該工步中計(jì)算，即取負(fù)載F=31-448KN，工進(jìn)時(shí)液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，如下圖所示：為了防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)，發(fā)生向前沖的現(xiàn)象，液壓缸需要保持一定的回油背壓，根據(jù)表9-9暫取工進(jìn)時(shí)回油背壓為0.6MPa。設(shè)液壓缸機(jī)械效率門(mén)頃=°'，則由圖知，pA=pA+F/門(mén)11 22 cmI=2A2代入有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得，十一門(mén)(p-p)cm12 2_ 314480.9x(4-2x0.6)x106=94.4x10-4m24x94.4x10-4=0.109m由表5-2知，取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm=11cm；因1=2氣，知活塞桿直徑為d=D/克=110/技=77.8mm由表5-2知，取標(biāo)準(zhǔn)值d=80mm則液壓缸實(shí)際有效工作面積為,兀_A=—D21 4兀11=—X1124=95cm2兀A=—(D2—d2)24兀=彳(112-82)=44.7cm2計(jì)算液壓缸工作循環(huán)各個(gè)階段的工作壓力、輸入流量及輸入功率4.2.1快進(jìn)階段：快進(jìn)時(shí)液壓缸應(yīng)該連接為差動(dòng)連接，如下圖所示?？紤]到液壓缸有桿腔向無(wú)桿腔回油的壓力損失，因此有桿腔的壓力p2要大于無(wú)桿腔的壓力p1，根據(jù)表9-9,其差值估取為Ap=p2-p1=0.5MPa。而在啟動(dòng)瞬時(shí)，由于液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)Ap=0Ip1A1=p2A2+F/門(mén)V'p2=p：+Ap”，解得，F(xiàn)/門(mén)+ApAp= —cm 2-i A1-A2啟動(dòng)：1960/0.9+0x44.7x10-4p= i (95-44.7)x10-4=43.3x104Pa=0.433MPa加速：1480/0.9+0.5x106x44.7x10-4p= 1 (95-44.7)x10-4=77.1x104Pa=0.771MPa恒速：980/0.9+0.5x106x44.7x10-4p= 1 (95-44.7)x10-4=66.1x104Pa=0.661MPa快進(jìn)階段的輸入流量為：q=(A一A)v=(95-44.7)x10-4x0.1=5.03x10-4m3/s輸入功率為：P=pq1 1V1=66.1x104x5.03x10-4=332.5W4.2.2工進(jìn)階段：工進(jìn)階段液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，如圖所示:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"由閣知pA=pA+F/門(mén) 則田圖和，11 22 cm，則pA+F/門(mén)in—ccP 2—2 cmAi_0.6x106x44.7x10-4+31448/0.995x10-4=396x104Pa=3.96MPa工進(jìn)階段的輸入流量為：q=Av=95x10-4x0.88x10-3=8.36x10-6m3/s工進(jìn)階段的輸入功率為：P=pq1V2=396x104x8.36x10-6=33.1W4.2.3快退階段：快退階段液壓缸有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔回油，如下圖所示。另外，取快退時(shí)的壓力損失為0.7Mpa。AA由圖知pA=F/門(mén)+pA則由圖知，12 cm21，則F/門(mén)+pAp1= CA2反向啟動(dòng)：此時(shí)，p2=0。由上式知，1960/0.9+0x95x10-4p=1 44.7x10-4=48.7x104Pa=0.49MPa反向加速:1480/0.9+0.7x106x95x10-4p=i 44.7x10-4=186x104Pa=1.86MPa反向恒速：980/0.9+0.7x106x95x10-4p=1 44.7x10-4=173x104Pa=1.73MPa快退階段液壓缸的輸入流量為qv3土=44.7x10-4x0.1=4.47x10-4m3/s快退階段的輸入功率為P=pq3 1V3=173x104x4.47x10-4=773.3W4.3繪制液壓缸的工）兄圖壓力-時(shí)間曲線:流量-時(shí)間曲線:功率-時(shí)間曲線:功率-時(shí)間曲線:q第5章擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中最重要的步驟，對(duì)系統(tǒng)的性能以及設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性與合理性有決定性的影響。液壓系統(tǒng)原理圖由液壓系統(tǒng)圖、工藝循環(huán)順序動(dòng)作圖表和元件明細(xì)表3部分組成。擬定液壓系統(tǒng)原理圖的一般方法是根據(jù)主機(jī)動(dòng)作和性能要求先分別選擇和擬定基本回路，再將各個(gè)基本回路組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。選擇液壓基本回路選定液壓系統(tǒng)的類(lèi)型由第四章液壓缸的工況圖可以看出，液壓系統(tǒng)功率較小，負(fù)載為阻力負(fù)載且在工作過(guò)程中變化較小，故采用進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路。由表9-4,選擇液壓系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)。液壓執(zhí)行元件的選擇由前文分析知，這里液壓執(zhí)行元件選擇雙作用單桿活塞式液壓缸，且活塞桿固定，缸體與滑臺(tái)固定。選擇液壓泵的類(lèi)型及油源回路由工況圖可知，液壓缸要求系統(tǒng)提供低壓大流量和高壓小流量的液壓油，系統(tǒng)的最大流量和最小流量之比0.5/°.°°84-60，相應(yīng)持續(xù)時(shí)間之比為七代+七片56.7〃"技）T$2。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)在快進(jìn)、快退階段是低壓、大流量工況，且持續(xù)時(shí)間比較短；在工進(jìn)階段為高壓、小流量工況，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度出發(fā)，應(yīng)采用高低壓雙泵組合的雙聯(lián)泵供油或采用限壓式變量泵供油。本文液壓系統(tǒng)采用雙聯(lián)葉片泵供油。選擇調(diào)速回路和速度換接回路由前文分析，液壓系統(tǒng)采用采用進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路；采用差動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，同時(shí)考慮到工進(jìn)…快退時(shí)，回油流量比較大，為了保證換向平穩(wěn)，選用三位四通電液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。由于本機(jī)床在終點(diǎn)的定位精度要求不高，因此采用活動(dòng)擋塊壓下電氣行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。選擇壓力控制回路為了防止工進(jìn)臨近結(jié)束，孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失，滑臺(tái)向前沖的現(xiàn)象，在回油路上應(yīng)設(shè)置背壓閥。另外，在高壓泵的出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定壓卸荷；在低壓泵出口并聯(lián)一個(gè)液控順序閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在高壓工作階段的低壓泵卸荷。綜上所述，選擇設(shè)計(jì)的油源回路、差動(dòng)回路和進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路如下：5.2組成液壓系統(tǒng)圖將前面所設(shè)計(jì)的液壓基本回路進(jìn)行組合，并加以修改和完善便可以組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)原理圖，如附圖所示。在圖中，為了切斷工進(jìn)階段系統(tǒng)進(jìn)油路和回油路的相通，增設(shè)了單向閥6；為了防止滑臺(tái)停止工作時(shí)，系統(tǒng)油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響啟動(dòng)的平穩(wěn)性，增加一個(gè)單向閥9。此外，還應(yīng)增加一些輔助元件。在液壓泵的進(jìn)油口設(shè)置一個(gè)過(guò)濾器11；出油口設(shè)置一個(gè)壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)，以便觀測(cè)系統(tǒng)壓力。液壓系統(tǒng)的工作原理第6章 液壓元輔件及液壓油的選擇選擇液壓泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)確定液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力應(yīng)該由下式確定：p>p1+EAp式中，P1max——液壓執(zhí)行元件最大工作壓力，由工況圖選取；EAP——液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有沿程壓力損失和局部壓力損失之和。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)選?。汉?jiǎn)單管路系統(tǒng)取°.2?0.5MPa，復(fù)雜管路系統(tǒng)取0.5?1.5MPa。首先確定小流量液壓泵的最高工作壓力Ppi:由工況圖可知，在工進(jìn)階段，液壓缸出現(xiàn)最高工作壓力pimax=3*6MPa。初取小流量液壓泵至缸間的壓力損失EAp=0.8MPa，那么小流量液壓泵的最高工作壓力為p1>pi+EApp=3.96+0.8=4.76MPa其次確定大流量液壓泵的最高工作壓力pp2:由工況圖可知，在快退階段液壓缸的工作壓力較高為pi'max=1.86MPa。初取大流量液壓泵至液壓缸之間的壓力損失為 0.4MPa，那么大流量液壓泵的最高工作壓力為p>p+￡App=1.86+0.4=2.26MPa確定液壓泵的最大供油流量液壓泵的最大輸出流量應(yīng)按下式計(jì)算：q疽K(Zq)max式中k ~1.3。其中大流量取小值，小流量取大值。(Zq)max——同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行器的最大流量，對(duì)于工作過(guò)程始終用流量閥節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，尚需加上溢流閥的最小溢流量，一般取2?3L/min。本文中，當(dāng)液壓缸在快進(jìn)、快退時(shí)，大小流量液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，取上式中系數(shù)K=L1此時(shí)液壓泵的最大供油量為qpZK(Zq)max=1.1x0.5X10-3=5.5x10-3m3/s=33L/min當(dāng)液壓缸處于工進(jìn)階段時(shí)，設(shè)溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為1-8L/min，由工況圖知，工進(jìn)階段時(shí)液壓缸的輸入流量為qv2=8.36X10-6m3/SA0.5L/min，那么小流量泵的輸出流量為q1>1.8+0.5=2.3L/min選擇液壓泵按照上面的計(jì)算結(jié)果，液壓泵額定壓力Pp=(1+25%)Pp1=5.95MPa，查文獻(xiàn)選擇規(guī)格相近的2pa，額定轉(zhuǎn)速為960r/min。選擇電動(dòng)機(jī)由工況圖可知，系統(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在快退階段，取液壓泵的效率門(mén)p=0.8,則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P>烏M門(mén)P_2.26x106x(2.5+32)x10-30.8x60x103=1.624kW根據(jù)上面計(jì)算出來(lái)的功率和轉(zhuǎn)速要求，查文獻(xiàn)表2-55，選擇規(guī)格相近的電動(dòng)機(jī)Y112M-6，，可以滿足要求。

6.1.5 計(jì)算液壓缸實(shí)際的輸入流量、輸出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間高壓小流量泵的輸出流量為qp廣960x2.5/1。。。=2.4L/mm低壓大流量泵的輸出流量為qP2=960X32/1000=3°.7L/mm快進(jìn)階段：實(shí)際輸入流量為A—1—qA-Ap1 295 (2.4+30.7)95-44.7=62.5L/min實(shí)際輸出流量為0出 =—0出A-Ap1244.7 (2.4+30.7)95-44.7=29.4L/min實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v= P——2_(2.4+30.7)x10-3—60x50.3x10-4=0.110m/s持續(xù)時(shí)間為L(zhǎng)t=T1V1100x10-30.11=0.91s工進(jìn)階段：實(shí)際輸入流量。進(jìn)=0.5L/min實(shí)際輸出流量Aq=tq出A進(jìn)144.7( x0.595=0.235L/min實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度V=02A1_0.5X10-3=60X95X10-4=0.00088m/s持續(xù)時(shí)間Lt=2V2_50X10-3=0.00088=57s快退階段實(shí)際輸入流量」進(jìn)=%1+%2=2.4+30.7=33」L恤實(shí)際輸出流量Aq山=了q出AP2295 x33.144.7=70.35L/min實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度V=^進(jìn)3A2_33.1x10-3=60x44.7X10-4=0.123m/s持續(xù)時(shí)間Lt=T3V3_150X10-3=0.123=1.22s6.1.6 選擇液壓控制閥根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇相應(yīng)型號(hào)的液壓控制閥。各液壓元件的型號(hào)及主要參數(shù)如下圖：序號(hào)名稱(chēng)通過(guò)流量L/min額定流量L/min額定壓力MPa額定壓降MPa型號(hào)1雙聯(lián)葉片泵2三位五通電液動(dòng)換向閥1003行程閥1004調(diào)速閥<165單向閥1006單向閥637順序閥638背壓閥<1109單向閥10010單向閥6311過(guò)濾器100XU-100X180-J12壓力表開(kāi)關(guān)13溢流閥106.1.7液壓油管的計(jì)算確定管路是液壓系統(tǒng)中液壓元件之間傳遞工作介質(zhì)的各種油管的總稱(chēng)。按管路在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為主管路、泄油管路、控制管路和旁通管路。液壓系統(tǒng)常用管路的材料有無(wú)縫鋼管、有縫鋼管、橡膠軟管、銅管、塑料管和尼龍管等。確定系統(tǒng)中主要管路的內(nèi)徑油管的內(nèi)徑取決于管路的種類(lèi)及管內(nèi)的流速。油管內(nèi)徑d由下式確定：d=1000x:國(guó)式中 Q——流經(jīng)油管的流量(m3/s)v0——油管內(nèi)的允許流速(m/s)對(duì)吸油管可取v0=(0.5~L5)m/s，一般取1m/s以下，回油管可取v0<(1.5?2.5)m/s.對(duì)壓力油管，當(dāng)P<2.5MPa時(shí)，?。?2m/s.當(dāng)P=(2.5?16)MPa時(shí)，取v0=(3?4)m/s；當(dāng)P>14MPa時(shí)，V。<5m/s。在工程機(jī)械和行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)p>21MPa時(shí)，取v0=(5?6)m/s。管道較長(zhǎng)或者油液粘度較大時(shí)油液取小值。

上式計(jì)算結(jié)果應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)橡膠軟管，流速都不能超過(guò)(3?5)m/sO下面利用上式來(lái)求本液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要管路的直徑對(duì)吸油管路，取v0=0.8m/s,Q=62-5L/min，代入上式得4x62.5x10-3d=1000x 60x兀x0.8=40.7mm由表10-1取d=50mm對(duì)壓油管路，取七=3.5m/s,Q=62-5L/min，代入上式得d=1000x4x62.5xd=1000x60x兀x3.5=19.5mm由表10-1取d=20mm對(duì)回油管路，取V對(duì)回油管路，取V0=2m/S，Q=70-35L/min，代入上式得d=1000d=1000x4x70.35x10-360x兀x2.5=24.4mm由表10-1取d=25mm為統(tǒng)一規(guī)格，壓油管路和回油管路都取d=25mmO確定系統(tǒng)中各主要管路的壁厚金屬油管的壁厚應(yīng)該按照下式計(jì)算5>5>pd

汩式中8——油管壁厚(帥)P——油管內(nèi)液體的最大壓力(MPa)d 油管內(nèi)徑(mm)"]——許用應(yīng)力(MPa)

E=對(duì)鋼管9」=°b/"（"，為抗拉強(qiáng)度、n為安全系數(shù)）。當(dāng)P<7MPa時(shí)，取E=對(duì)鋼管9」=當(dāng)7Mpa<p<17.5Mpa時(shí)，取n=6；當(dāng)p>17.5Mpa時(shí)，取n=4。銅管取許用應(yīng)力[a]<25Mpa。下面利用上式來(lái)求本液壓系統(tǒng)中各主要管路的壁厚查材料手冊(cè)知，°b=600MPa，取n=8，則[°]=75MPapd4.76x508> = =1.6mm對(duì)吸油管路:2° 2x75 ，查表10-1知，壁厚b=6-5mm,對(duì)吸油管路:外徑D=63mm；<pd4.76x25…82 = =0.79mm對(duì)壓油、回油管路:2 2X75 ，查表10-1知，壁厚對(duì)壓油、回油管路:b=4.5mm，夕卜徑D=34mm；6.1.8確定油箱的容量油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功能是儲(chǔ)存油液、散發(fā)熱量、沉淀污物及分離水分等。此外，有時(shí)它還可以作為液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)。根據(jù)系統(tǒng)的具體條件，要合理選用油箱的容積、形式和附件、以使油箱充分發(fā)揮作用。油箱有開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式油箱應(yīng)用廣泛。箱內(nèi)液面與大氣相通，為防止油液被大氣污染，在油箱頂部安裝空氣濾清器，并兼著注油口用。閉式油箱是指箱內(nèi)液面不直接與大氣相通，pa。閉式油箱可用于水下或者高空無(wú)穩(wěn)定氣壓及對(duì)工作穩(wěn)定性與噪聲有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。油箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下油箱要有足夠的容量吸油管與回油管要插入最低液面以下，以防止卷吸空氣和回油時(shí)產(chǎn)生氣泡為了便于排放污油，油箱底部應(yīng)有1：30斜度，并且與地面保持一定的距離油箱的上端應(yīng)設(shè)置注油孔和通氣孔，中部應(yīng)安裝油位計(jì)油箱的散熱條件要好油箱的密封性要好油箱應(yīng)便于安裝、吊運(yùn)、維修和清洗油箱的容量通常按照下式計(jì)算V云qp式中v——油箱容量，L；E——與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)：=2?4,中壓系統(tǒng)E=5?7高壓系統(tǒng)&=1°?I2；qp——液壓泵的額定流量，L/min本文中，取八6，則油箱容量為V云qp=6x(2.4+30.7)T98.6L=2°°L6.1.9液壓油的選擇液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼骋粶靥匦裕湍?qiáng)度要高，具有較好的潤(rùn)滑性能，抗氧化穩(wěn)定性好，腐蝕作用少，對(duì)涂料、密封材料等有良好的相容性。同時(shí)液壓油還應(yīng)具有一定的消泡能力。液壓系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行，很大程度取決于系統(tǒng)所選的液壓油。選擇液壓油，首先是介質(zhì)種類(lèi)的選擇；然后考慮合適的粘度；最后還要考慮使用條件等因素。由參考文獻(xiàn)知，本設(shè)計(jì)選用L-HH46全損耗系統(tǒng)用油。6.1.10濾油器的選擇過(guò)濾是目前使用最為廣泛的油液凈化方法。過(guò)濾器的基本作用是濾除固體雜質(zhì)，保持油液清潔，以延長(zhǎng)液壓元件或潤(rùn)滑元件的使用壽命。液壓系統(tǒng)的故障中75%是由于介質(zhì)受到污染造成的，因此過(guò)濾器是液壓系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要的輔件。選擇過(guò)濾器的基本要求是過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求具有足夠大的過(guò)濾能力，壓力損失小濾芯及外殼具有足夠的強(qiáng)度，不至于因油壓而損壞有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、緊湊。價(jià)格低廉。本設(shè)計(jì)，由參考文獻(xiàn)表7-22，選擇吸油管路過(guò)濾器的型號(hào)為：XU-100X180-J，其公稱(chēng)流量為100L/min，過(guò)濾精度為180^mo第7章液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)時(shí)，許多參數(shù)是由估計(jì)和經(jīng)驗(yàn)確定的。當(dāng)回路形式、液壓元件和各其他附件、管路直徑等確定后，有必要對(duì)系統(tǒng)中某些技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，作為評(píng)價(jià)或修改設(shè)計(jì)的依據(jù)。通常，驗(yàn)算的項(xiàng)目主要有壓力損失、發(fā)熱溫升和液壓沖擊等。

7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失的目的是為正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，使執(zhí)行元件輸出的力或轉(zhuǎn)矩滿足設(shè)計(jì)要求，并可根據(jù)壓力損失的大小分析判斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否符合要求。液壓系統(tǒng)中的壓力損失￡'P由管路的沿程壓力損失EAPL、管件局部壓力損失EAPT和控制元件的壓力損失EAPV三部分組成，即ZAp=￡Ap+ZAp+ZApLTV由于系統(tǒng)的管路布置尚未確定，這里只能估算系統(tǒng)的壓力損失。假設(shè)進(jìn)、回油管路的長(zhǎng)度為I=2m；取油液運(yùn)動(dòng)粘度為v=lxio-4m2/s，油液的密度為P=0.9174x103kg/m3。估算時(shí)首先判斷油液的流動(dòng)狀態(tài)；其次，計(jì)算各種工況下的沿程壓力損失；最后計(jì)算各種工況下總的壓力損失。判斷油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)由前一章的計(jì)算結(jié)果知，進(jìn)、回油管道的內(nèi)徑為d=25mm；在各工作循環(huán)中，進(jìn)、回油管道中的最大流量為勺=70-35L/min，發(fā)生在快退階段。當(dāng)管道中流量最大時(shí)，相應(yīng)的雷諾數(shù)為最大，下面判斷此種狀態(tài)下油液的流動(dòng)狀態(tài)。vdRe=——v_4q冗dv_ 4x70.35x10-3=60kx25x10-31x10-4=597.1<2300由此可知，在各工作循環(huán)中油液的流動(dòng)狀態(tài)均為層流狀態(tài)。計(jì)算系統(tǒng)的壓力損失由流體力學(xué)的知識(shí)可知，沿程壓力損失.75人=—將Re75v 4q.75人=—將Re v= vd和 兀d2代入上式，得

EAp=150pV1qL兀d4150x0.9174x103x1x10-4x2= TTZ~~' q兀x(25x10-3)4=2.24x107q由于管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定，管道局部壓力損失按照下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算EAp=0.1EAp各工況下閥類(lèi)元件的局部壓力損失按下式計(jì)算Ap=Ap(q/q)2式中Aps——額定壓力損失q 實(shí)際通過(guò)的流量qs——額定流量下面計(jì)算動(dòng)力滑臺(tái)在各工作循環(huán)中的管道沿程壓力損失、管道局部壓力損失和閥類(lèi)元件壓力損失快進(jìn)階段動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液動(dòng)換向閥接成差動(dòng)連接。在進(jìn)油路上，油液經(jīng)過(guò)單向閥10、電液動(dòng)換向閥2、與液壓缸有桿腔的回油匯合后流入行程閥3,最后進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔。則在進(jìn)油路上的壓力損失為62.5x10-3EAp.=2.24x107x 6_ =2.33x104Pa=0.0233MPaEAp.T1=0.1EAp.L廣0.00233MPaEAp.v1=[0.2x(30.7/63)2+0.3x(33.1/100)2+0.3x(62.5/100)2]=0.198MPaEAp.=EAp.+EAp.+EAp.=0.0233+0.00233+0.198=0.224MPa液壓缸有桿腔的回油經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥2、單向閥6與進(jìn)油路油液匯合后經(jīng)過(guò)行程閥3進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，則回油路上的壓力損失為EAphL1EAphL1=2.24x107x29.4x10-360=1.10x104Pa=0.011MPaEAphT1=0.1EAphL1=0.0011MPa

￡Aphv1=[0.2x(29.4/63)2+0.3x(29.4/100)2+0.3x(62.5/100)2]=0.187MPaEAp=￡Ap+￡Ap+￡Ap=0.011+0.0011+0.187=0.199MPa將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，則快進(jìn)階段總的壓力損失為44.7￡Ap1=0.224+0.199x-9^=0.318MPa工進(jìn)階段動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥2、調(diào)速閥4流入液壓缸的無(wú)桿腔；在回油路上，有桿腔回油經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥2、背壓閥8后與大流量泵的卸荷流量匯合后經(jīng)外控順序閥7流回油箱。若不考慮管道沿程壓力損失和管道局部壓力損失，則進(jìn)油路上的壓力損失近似為油液經(jīng)過(guò)調(diào)速閥時(shí)的壓力損失，即￡Ap.2=￡Ap.v2=0.5MPa￡Ap=￡Ap=￡Ap=￡Ap=0.3x(0.235/100)2+0.6+0.3x(0.235+30.7、)263=0.67MPa由上式知，工進(jìn)時(shí)實(shí)際背壓為0.67MPa，比初始設(shè)定值略高，也即液壓缸有桿腔的壓力為0.67MPa，則液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際工作壓力為pA+F/門(mén)p1=22A"1_0.67x106x44.7x10-4+31448/0.9= 95x10-4=399x104Pa=3.99MPa快退階段動(dòng)力滑臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油回路上，油液經(jīng)過(guò)單向閥10、電液動(dòng)換向閥2進(jìn)入液壓缸的有桿腔；在回油路上，無(wú)桿腔的回油經(jīng)過(guò)單向閥5、電液動(dòng)換向閥2和單向閥9回油箱。則進(jìn)油路實(shí)際壓力損失為￡Ap￡Ap兒3=2.24x107x33.1x10-360=1.24x104Pa=0.0124MPa￡Ap.T3=0.1￡Ap.L3=0.00124MPa￡Ap.V3=[0.2x(30.7/63)2+0.3x(33.1/100)2]=0.08MPa￡Ap?=0.0124+0.00124+0.08=0.094MPa《0.4MPa在回油路上總的壓力損失為70.35x10-3EAp=2.24x107x =2.63x104Pa=0.0263MPaZA揣=0.1ZApL3=0.00263MPaZAphv3=[0.2x(70.35/100)2+0.3x(70.35/100)2+0.2x(70.35/100)2]=0.35MPaZAph3=0.0263+0.00263+0.35=0.38MPa此值要比預(yù)先設(shè)定的背壓值小，重新計(jì)算工作腔的壓力為1480/0.9+0.38x106x95x10-4p= 1 44.7x10-4=118x104Pa=1.18MPa確定系統(tǒng)調(diào)整