專用銑床液壓系統(tǒng)

...wd......wd......wd...學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：乾久久學(xué)號：XXXX指導(dǎo)教師：顏如玉所在學(xué)院：工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化中國·大慶2013年6月摘要液壓系統(tǒng)是以電機提供動力根基，使用液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作。完成各種設(shè)備不同的動作需要。液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農(nóng)林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，而且愈先進的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的局部就愈多。所以像我們這樣的大學(xué)生學(xué)習(xí)和親手設(shè)計一個簡單的液壓系統(tǒng)是非常有意義的。關(guān)鍵詞：液壓傳動、穩(wěn)定性、液壓系統(tǒng)AbstractHydraulicsystemispoweredmotorbasis,theuseofhydraulicpumpwilltranslateintopressureonthemechanicalenergy,promotethehydraulicoil.Throughvariouscontrolvalvestochangetheflowofhydraulicoil,thuspromotingthehydrauliccylindersmadeofdifferentitinerary,themovementsindifferentdirections.Allkindsofdifferentequipmenttocompletetheactionsrequired.Hydraulicsystemhasbeeninvariousindustrialsectorsandagriculture,forestry,animalhusbandryandfisheries,andmanyotherdepartmentsaremorewidelyused,andmoreadvancedequipment,itsapplicationonthepartofthehydraulicsystemmore.Sostudentslikeustostudyandpersonallydesignedasimplehydraulicsystemisverymeaningful.Keywords:hydraulictransmission,controlsystem,hydraulicsystem目錄摘要IAbstractII1前言-1-1.1課題背景和科學(xué)意義-1-1.2國內(nèi)外液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀-2-1.2.1國內(nèi)液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀-2-1.2.2國外液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀-2-2液壓系統(tǒng)簡介-4-2.1液壓系統(tǒng)簡介-4-2.2液壓執(zhí)行元件-4-2.2.1液壓馬達的特點及分類-4-2.2.2液壓馬達的性能參數(shù)-5-2.3液壓缸-7-2.3.1液壓缸的類型和特點-7-2.4液壓缸的典型構(gòu)造和組成-8-2.5液壓控制閥-10-3液壓系統(tǒng)設(shè)計計算-11-3.1銑床切削計算-11-3.2慣性負(fù)載-12-3.2.1初選油缸的工作壓力-13-3.2.2計算油缸尺寸-14-3.2.3油缸各工況的壓力、流量、功率的計算-14-3.3確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖-16-3.4選擇液壓元氣件-18-3.5閥類元氣件及輔助元氣件的選擇-19-3.6驗算液壓系統(tǒng)性能-20-參考文獻-22-致謝-23-1前言1.1課題背景和科學(xué)意義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開展起來的一門新興技術(shù)，1795年英國JosephBraman(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年將工作介質(zhì)水改為油，又進一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918〕后液壓傳動廣泛應(yīng)用。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間，才開場進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年F.Vikers創(chuàng)造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設(shè)奠定了根基。20世紀(jì)初Go.Constantimsco對能量波動傳遞所進展的理論及實際研究；1910年對液力傳動〔液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等〕方面的奉獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了開展。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945〕期間,在美國機床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出，日本液壓傳動的開展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速開展液壓傳動，1956年成立了“液壓工業(yè)會〞。近20~30年間，日本液壓傳動開展之快，居世界領(lǐng)先地位。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械〔絞車〕、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的開展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，開展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)?，F(xiàn)今，液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的開展都很重視，所以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。1.2國內(nèi)外液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀我國的液壓工業(yè)開場于20世紀(jì)50年代，目前正處于迅速開展，提高的階段。其產(chǎn)品最初只用于機床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時進展自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。90年代起更加速了對國外先進液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有方案引進，消化，吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟效益，研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。隨著工業(yè)迅猛開展逐日開展壯大，相繼建設(shè)了科研機構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家，從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。到目前為止，液壓元件的生產(chǎn)，已成為了我國液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的開展正向著高效率，高精度，高性能方向邁進。液壓元件向著體積小，重量輕，微型化和集成化方向開展，液壓技術(shù)，交流液壓等新興的液壓技術(shù)正在開拓。又由于計算機的應(yīng)用，更大大地推進了液壓技術(shù)的開展，像液壓系統(tǒng)的輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化，微機控制等工作，也都取得了顯著成果。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓，高速，大功率，高效率，低噪音，經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制，司服控制，數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成績。我國液壓行業(yè)已形成了門類齊全、有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平、初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。通過科技攻關(guān)和技術(shù)引進,產(chǎn)品水平有一定提高，生產(chǎn)出一些具有世界水平的產(chǎn)品,另外,在CAD和CAT技術(shù)、污染控制、故障診斷、機電一體化、海水及高水基溶液的應(yīng)用、現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用等方面也取得可喜成果,不少已應(yīng)用于生產(chǎn)。我國液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進展有效的經(jīng)濟和技術(shù)合作,近年來先后從國外引進了很多液壓元件和液壓系統(tǒng)等制造技術(shù),為提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起到了重要作用。1.2.2國外液壓技術(shù)的開展現(xiàn)狀在國外,液壓工業(yè)的開展速度高于機械工業(yè)。全世界液壓產(chǎn)品產(chǎn)值約200億美元。在美、日、德等主要國家的比擬中以日本人均產(chǎn)值為最高,其主要原因是日本工廠設(shè)備自動化程度高和生產(chǎn)管理完善,此外,日本各企業(yè)外協(xié)量大,將一些零件擴散給協(xié)作廠加工,實現(xiàn)零件專業(yè)化。據(jù)統(tǒng)計,各國液壓工業(yè)產(chǎn)值約占機械工業(yè)產(chǎn)值的2～3%,而我國僅占018%左右,充分說明我國液壓技術(shù)使用率低,需努力擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。液壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,據(jù)分析,建筑工程機械、農(nóng)機等行走機械是液壓工業(yè)的主要用戶;在產(chǎn)業(yè)機械中,機床、冶金、塑機是主要用戶。由于機床、塑機、機器人等行業(yè)局部傳動已被電氣傳動所取代,其需求量減少,建筑、工程、冶金等需要量的比重顯著增加。據(jù)國外資料介紹,建筑機械和工業(yè)車輛液壓使用率有增長趨勢,機床等產(chǎn)業(yè)機械的液壓使用率有下降趨勢,其主要原因是由于主機電一體化水平不斷提高,其電氣系統(tǒng)價格大幅度提高等造成的。為了滿足用戶的需要,主機品種日益增多,產(chǎn)品更新速度加快,相應(yīng)要求液壓元件增加品種,實現(xiàn)多樣化,因而液壓件屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品相對減少,大局部屬于成批或小批生產(chǎn)。各國液壓件十分重視清洗和去刺工藝,鑄件進廠后都采用電化學(xué)清理、噴丸和防銹處理,工序間和組裝前都進展認(rèn)真清洗,主要方法有氣泡高壓噴射(壓力5～10MPa)、超聲涉及氣浴(三氯乙烷)等清洗方法。國外對成批和大量生產(chǎn)的零件采用多種多樣的去刺工藝,如熱能、擠壓、振動光飾、高壓噴射、電解、液體噴砂、尼龍刷、切削等去刺工藝。2液壓系統(tǒng)簡介2.1液壓系統(tǒng)簡介液壓就是通過液壓油〔具體根據(jù)實際情況定〕來傳遞壓力的裝置。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個局部組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。液壓由于其傳動力量大，易于傳遞及配置，在工業(yè)、民用行業(yè)應(yīng)用廣泛。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件液壓缸和液壓馬達的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，而獲得需要的直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。2.2液壓執(zhí)行元件2.2.1液壓馬達的特點及分類液壓馬達是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，從原理上講，液壓泵可以作液壓馬達用，液壓馬達也可作液壓泵用。但事實上同類型的液壓泵和液壓馬達雖然在構(gòu)造上相似，但由于兩者的工作情況不同，使得兩者在構(gòu)造上也有某些差異。例如：

1.液壓馬達一般需要正反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部構(gòu)造上應(yīng)具有對稱性，而液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)的，沒有這一要求。

2.為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液壓馬達低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求。

3.液壓馬達要求能在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正常工作，因此，應(yīng)采用液動軸承或靜壓軸承。因為當(dāng)馬達速度很低時，假設(shè)采用動壓軸承，就不易形成潤滑滑膜。

4.葉片泵依靠葉片跟轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力使葉片始終貼緊定子的內(nèi)外表，起封油作用，形成工作容積。假設(shè)將其當(dāng)馬達用，必須在液壓馬達的葉片根部裝上彈簧，以保證葉片始終貼緊定子內(nèi)外表，以便馬達能正常起動。

5.液壓泵在構(gòu)造上需保證具有自吸能力，而液壓馬達就沒有這一要求。

6.液壓馬達必須具有較大的起動扭矩。所謂起動扭矩，就是馬達由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，馬達軸上所能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差時處于運行狀態(tài)下的扭矩，所以，為了使起動扭矩盡可能接近工作狀態(tài)下的扭矩，要求馬達扭矩的脈動小，內(nèi)部摩擦小。液壓馬達按其額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。高速液壓馬達的根本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動，調(diào)速和換向的靈敏度高。通常高速液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩不大(僅幾十?！っ椎綆装倥！っ?，所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達。

高速液壓馬達的根本型式是徑向柱塞式，例如單作用曲軸連桿式、液壓平衡式和多作用內(nèi)曲線式等。此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的構(gòu)造型式。低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低(有時可達每分種幾轉(zhuǎn)甚至零點幾轉(zhuǎn))，因此可直接與工作機構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩較大(可達幾千牛頓·米到幾萬牛頓·米)，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。

液壓馬達也可按其構(gòu)造類型來分，可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其他型式。2.2.2液壓馬達的性能參數(shù)液壓馬達的性能參數(shù)很多，下面是液壓馬達的主要性能參數(shù)：1.排量、流量和容積效率習(xí)慣上將馬達的軸每轉(zhuǎn)一周，按幾何尺寸計算所進入的液體容積，稱為馬達的排量V，有時稱之為幾何排量、理論排量，即不考慮泄漏損失時的排量。

液壓馬達的排量表示出其工作容腔的大小，它是一個重要的參數(shù)。因為液壓馬達在工作中輸出的轉(zhuǎn)矩大小是由負(fù)載轉(zhuǎn)矩決定的。但是，推動同樣大小的負(fù)載，工作容腔大的馬達的壓力要低于工作容腔小的馬達的壓力，所以說工作容腔的大小是液壓馬達工作能力的主要標(biāo)志，也就是說，排量的大小是液壓馬達工作能力的重要標(biāo)志。2.液壓馬達輸出的理論轉(zhuǎn)矩根據(jù)排量的大小，可以計算在給定壓力下液壓馬達所能輸出的轉(zhuǎn)矩的大小，也可以計算在給定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下馬達的工作壓力的大小。當(dāng)液壓馬達進、出油口之間的壓力差為ΔP，輸入液壓馬達的流量為q，液壓馬達輸出的理論轉(zhuǎn)矩為Tt，角速度為ω，如果不計損失，液壓馬達輸入的液壓功率應(yīng)當(dāng)全部轉(zhuǎn)化為液壓馬達輸出的機械功率，3.液壓馬達的啟動機械效率ηm液壓馬達的啟動機械效率是指液壓馬達由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，馬達實際輸出的轉(zhuǎn)矩T0與它在同一工作壓差時的理論轉(zhuǎn)矩Tt之比。即：ηm0=T/Tt4.液壓馬達的轉(zhuǎn)速液壓馬達的轉(zhuǎn)速取決于供液的流量和液壓馬達本身的排量V，可用下式計算：nt=qi/V式中：nt為理論轉(zhuǎn)速(r/min)。

由于液壓馬達內(nèi)部有泄漏，并不是所有進入馬達的液體都推動液壓馬達做功，一小局部因泄漏損失掉了。所以液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速要比理論轉(zhuǎn)速低一些。

n=nt·ηv式中：n為液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速(r/min)；ηv為液壓馬達的容積效率(%)。5.最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是指液壓馬達在額定負(fù)載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。所謂爬行現(xiàn)象，就是當(dāng)液壓馬達工作轉(zhuǎn)速過低時，往往保持不了均勻的速度，進入時動時停的不穩(wěn)定狀態(tài)。液壓馬達在低速時產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的原因是：(1)摩擦力的大小不穩(wěn)定。通常的摩擦力是隨速度增大而增加的，而對靜止和低速區(qū)域工作的馬達內(nèi)部的摩擦阻力，當(dāng)工作速度增大時非但不增加，反而減少，形成了所謂“負(fù)特性〞的阻力。另一方面，液壓馬達和負(fù)載是由液壓油被壓縮后壓力升高而被推動的。只有等到彈簧壓縮到其推力大于靜摩擦力時才開場運動。一旦物體開場運動，阻力突然減小，物體突然加速躍動，其結(jié)果又使彈簧的壓縮量減少，推力減小，物體依靠慣性前移一段路程后停頓下來，直到彈簧的移動又使彈簧壓縮，推力增加，物體就再一次躍動為止，對液壓馬達來說，這就是爬行現(xiàn)象。

(2)泄漏量大小不穩(wěn)定。

液壓馬達的泄漏量不是每個瞬間都一樣，它也隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的相位角度變化作周期性波動。由于低速時進入馬達的流量小，泄漏所占的比重就增大，泄漏量的不穩(wěn)定就會明顯地影響到參與馬達工作的流量數(shù)值，從而造成轉(zhuǎn)速的波動。當(dāng)馬達在低速運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)動局部及所帶的負(fù)載表現(xiàn)出的慣性較小，上述影響比擬明顯，因而出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。實際工作中，一般都期望最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越小越好。6.最高使用轉(zhuǎn)速液壓馬達的最高使用轉(zhuǎn)速主要受使用壽命和機械效率的限制，轉(zhuǎn)速提高后，各運動副的磨損加劇，使用壽命降低，轉(zhuǎn)速高則液壓馬達需要輸入的流量就大，因此各過流局部的流速相應(yīng)增大，壓力損失也隨之增加，從而使機械效率降低。

對某些液壓馬達，轉(zhuǎn)速的提高還受到背壓的限制。例如曲軸連桿式液壓馬達，轉(zhuǎn)速提高時，回油背壓必須顯著增大才能保證連桿不會撞擊曲軸外表，從而防止了撞擊現(xiàn)象。隨著轉(zhuǎn)速的提高，回油腔所需的背壓值也應(yīng)隨之提高。但過分的提高背壓，會使液壓馬達的效率明顯下降。為了使馬達的效率不致過低，馬達的轉(zhuǎn)速不應(yīng)太高。7.調(diào)速范圍液壓馬達的調(diào)速范圍用最高使用轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之比表示，即：i=nmax/nmin2.3液壓缸液壓缸又稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機械運動。2.3.1液壓缸的類型和特點下面分別介紹幾種常用的液壓缸。

1.活塞式液壓缸活塞式液壓缸根據(jù)其使用要求不同可分為雙桿式和單桿式兩種。(1)雙桿式活塞缸?；钊麅啥硕加幸桓睆较嗟鹊幕钊麠U伸出的液壓缸稱為雙桿式活塞缸，它一般由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構(gòu)成。根據(jù)安裝方式不同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。

雙桿活塞缸在工作時，設(shè)計成一個活塞桿是受拉的，而另一個活塞桿不受力，因此這種液壓缸的活塞桿可以做得細(xì)些。

(2)單桿式活塞缸。活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活塞桿固定兩種形式，但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程的兩倍。

(3)差動油缸。單桿活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油時稱為“差動連接〞。2.柱塞缸

3.其他液壓缸

(1)增壓液壓缸。增壓液壓缸又稱增壓器，它利用活塞和柱塞有效面積的不同使液壓系統(tǒng)中的局部區(qū)域獲得高壓。它有單作用和雙作用兩種型式，顯然增壓能力是在降低有效能量的根基上得到的，也就是說增壓缸僅僅是增大輸出的壓力，并不能增大輸出的能量。單作用增壓缸在柱塞運動到終點時，不能再輸出高壓液體，需要將活塞退回到左端位置，再向右行時才又輸出高壓液體，為了抑制這一缺點，可采用雙作用增壓缸，由兩個高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。(2)伸縮缸。(3)齒輪缸。它由兩個柱塞缸和一套齒條傳動裝置組成，2.4液壓缸的典型構(gòu)造和組成液壓缸的組成從上面所述的液壓缸典型構(gòu)造中可以看到，液壓缸的構(gòu)造根本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個局部，分述如下。(1)缸筒和缸蓋。一般來說，缸筒和缸蓋的構(gòu)造形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力p＜10MPa時，使用鑄鐵；p＜20MPa時，使用無縫鋼管；p＞20MPa時，使用鑄鋼或鍛鋼。(2)活塞與活塞桿?？梢园讯绦谐痰囊簤焊椎幕钊麠U與活塞做成一體，這是最簡單的形式。但當(dāng)行程較長時，這種整體式活塞組件的加工較費事，所以常把活塞與活塞桿分開制造，然后再連接成一體。(3)密封裝置。液壓缸中常見的密封裝置如下列圖。所示為間隙密封，它依靠運動間的微小間隙來防止泄漏。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的外表上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過間隙時的阻力。它的構(gòu)造簡單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對運動速度較高的缸筒和活塞間使用。圖1所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán)(尼龍或其他高分子材料制成)在O形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。效果較好，摩擦阻力較小且穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動補償能力，但加工要求高，裝拆較不便，適用于缸筒和活塞之間的密封。圖1-2，圖1-10所示為密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄漏。它構(gòu)造簡單，制造方便，磨損后有自動補償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。對于活塞桿外伸局部來說，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端。圖1液壓缸的根本構(gòu)造(4)緩沖裝置。液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點時和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置。

緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時封住活塞和缸蓋之間的局部油液，強迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，到達防止活塞和缸蓋相互撞擊的目的。2.5液壓控制閥液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀一樣的閥，可以因為作用機制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些根本共同之點的。例如：〔1〕在構(gòu)造上，所有的閥都有閥體、閥芯〔轉(zhuǎn)閥或滑閥〕和驅(qū)使閥芯動作的元、部件〔如彈簧、電磁鐵〕組成。

〔2〕在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進、出口間壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不一樣而已。3液壓系統(tǒng)設(shè)計計算3.1銑床切削計算由公式可得〔其中表示每分鐘進給速度，n表示銑刀的轉(zhuǎn)速〕由設(shè)計依據(jù)可知n=300r/min工進速度=60—1000mm/min，故我們?nèi)?300mm/min。對于單位切削力P，由以下的常用金屬材料的單位切削力表1可得，我們選P=2000。表1常用金屬材料的單位切削力表類別材料牌號單位切削力P〔〕鋼易切鋼Y40Mn1700構(gòu)造鋼45200040Cr不銹鋼1Cr17Ni92500鑄鐵灰鑄鐵HT2001140鑄造合金鑄造錫青銅ZcuSn5Pb5Zn5700鑄造鋁合金ZALSn7Mg720對于銑削背吃刀量,我們選用硬質(zhì)合金銑刀，查銑工計算手冊可得，取=1.5mm。根據(jù)以上的公式可得：因為3000<=3185N，所以選取的適宜阻力負(fù)載靜摩擦力：Ffj=〔G1+G2〕·fj其中Ffj—靜摩擦力NG1、G2—工作臺及工件的重量Nfj—靜摩擦系數(shù)由設(shè)計依據(jù)可得：Ffj=〔G1+G2〕·fj=(4000+1800)X0.2=1160N動摩擦力Ffd=〔G1+G2〕·fd其中Ffd—動摩擦力fd—動摩擦系數(shù)同理可得：Ffd=〔G1+G2〕·fd=(4000+1800)X0.1=580N3.2慣性負(fù)載機床工作部件的總質(zhì)量m=〔G1+G2〕/g=5800/9.81=592kg慣性力Fm=m·a=N其中：a—執(zhí)行元件加速度m/s2ut—執(zhí)行元件末速度m/s2u0—執(zhí)行元件初速度m/s2t—執(zhí)行元件加速時間s因此，執(zhí)行元件在各動作階段中負(fù)載計算如下表2所示：表2執(zhí)行元件在各動作階段中負(fù)載工況油缸負(fù)載〔N〕負(fù)載值〔N〕啟動F=Ffj1160加速F=Ffd+Fm1073快進F=Ffd580工進F=Ffd+Fc3580快退F=Ffd580對于速度而言，設(shè)計依據(jù)中已經(jīng)有了明確的說明，所以按照設(shè)計依據(jù)繪制如以下列圖2：銑床機床液壓缸負(fù)載圖銑床機床液壓缸負(fù)載圖圖2銑床液壓缸速度圖3.2.1初選油缸的工作壓力由上可以知道，銑床的最大負(fù)載F=3580N，根據(jù)下表3可得：表3按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/〔kN〕<55—1010—2020—3030—50>50工作壓力〔Mpa〕<0.8~11.5~22.5~33~44~5>=5~7由表3可選系統(tǒng)的工作壓力P1=2Mpa。由設(shè)計要求可知，導(dǎo)軌要求快進、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞桿式的，快進時采用差動連接，且液壓缸活塞桿直徑d≈0.7D?？爝M和工進的速度換接用三位四通電磁閥來實現(xiàn)。銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)構(gòu)造簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用調(diào)速閥的進油節(jié)流加背壓閥的調(diào)速回路，所以回油路上具有背壓P2，取背壓P2=0.5Mpa。3.2.2計算油缸尺寸可根據(jù)油缸的構(gòu)造及連接方式計算油缸的面積、油缸直徑D及活塞桿直徑d計算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整，然后再計算油缸的面積：此時由工進時的負(fù)載值按計算公式計算液壓缸面積：在將這些直徑按照國標(biāo)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：D=0.06m由此就求得液壓缸兩腔的實際有效面積為3.2.3油缸各工況的壓力、流量、功率的計算〔1〕工進時油缸需要的流量Q工進Q工進=A1·U工進=A1—工進時油壓作用的面積U工進—工進時油缸的速度mm/min〔2〕快進時油缸需要的流量Q快進差動連接時:Q快進=(A1-A2)·U快進=A1、A2—分別表示油缸活塞腔、活塞桿截面積m2U快進—油缸快進時的速度mm/min〔3〕快退時油缸需要的流量Q快退,Q快退=A2·U快退=U快退—油缸退回時的速度,mm/min〔4〕工進時油缸的壓力P2—為工進時回油腔的背壓,上面已經(jīng)選取為0.5Mpa?！?〕快進時油缸壓力這里：F分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，P—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。表示管路中壓力損失大小，這里我們?nèi)≈禐?.3Mpa?！?〕快退時油缸壓力F—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的推力，P—分別表示快速啟動、加速、快速時油缸的壓力。P2的值為0.5MPa油缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量、功率實際值如表4所示：表4液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負(fù)載F/N回油腔壓力進油腔壓力輸入流量q/輸入功率P/kW快進(差動)啟動116000.96——加速10731.26——快進5800.860.00630.09工進85800.51.600.00080.021快退啟動116000.77——加速10730.51.61——快退5801.280.00780.166由以上所計算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示：圖3液壓缸工況圖3.3確定液壓系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖(一)

確定油源及調(diào)速方式由以上的計算可以知道，銑床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負(fù)載的變化情況很小，因此，為使系統(tǒng)構(gòu)造簡單，工作可靠，決定采用定量泵供油。考慮到銑床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并選用開式循環(huán)。從工況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油源提供的流量變化并不是很大，因此工進和快進的過程中，所需流量差異較小。故我們選用定量單液壓泵供油?！捕尺x擇根本回路

1.

選擇換向回路及速度換接方式由設(shè)計依據(jù)可以知道，設(shè)計過程中不考慮工件夾緊這一工序，并且從快進到工進時，輸入液壓缸的流量從6.3L/min降到0.8L/min，速度變化不是很大，所以采用電磁換向閥來實現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實現(xiàn)工作臺的自動啟動和換向。同時為了實現(xiàn)工作臺能在任意位置停頓，泵不卸載，故電磁閥必須選擇O型機能的三位四通閥，如以下列圖所示：圖4O型三位四通閥由于要求工作臺快進與快退速度相等，故快進時采用差動連接來實現(xiàn)快速運動回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d≈0.7D?！踩尺x擇調(diào)壓回路設(shè)計過程中，在油源中采用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，因此調(diào)壓問題根本上已經(jīng)在油源中解決，無須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時還能起到安全閥的作用。組合成液壓系統(tǒng)圖如下：圖5液壓系統(tǒng)圖將上面所選的液壓根本回路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同時電磁鐵的動作順序表如下：表

5

液壓專用銑床電磁鐵動作順序表工序1Y2Y3Y4Y5YYJ工作缸快進+-+--+工作缸工進++工作缸快退-++3.4選擇液壓元氣件液壓泵的選擇由以上的設(shè)計可以得到，液壓缸在整個工作過程中的最大壓力是1.61Mpa，如取進油路上的壓力損失為0.4Mpa，則此時液壓泵的最大工作壓力是=1.61+0.4=2.01Mpa。由以上的計算可得，液壓泵提供的最大流量是7.8L/min,因為系統(tǒng)較為簡單，取泄漏系數(shù)，則兩個液壓泵的實際流量應(yīng)為：由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L/min，而工進時輸入到液壓缸的流量是3.8L/min，由流量液壓泵單獨供油，所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為6.8L/min根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，最后選用YB1-6.3型單葉片液壓泵，其排量大小為6.3ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時，該液壓泵的理論流量為9.14L/min。取液壓泵的容積效率為，則液壓泵的實際流量大小為：由于由以上的計算過程中，我們知道了液壓缸在快退時的輸入功率最大，此時液壓泵的工作壓力是1.28+0.4〔進油路上的壓力損失〕=1.68Mpa，流量為6.8L/min，查表可得，取液壓泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電機所需的功率為根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機械設(shè)計手冊選用Y801型電動機，其額定功率為0.55kW，額定轉(zhuǎn)速為1200r/min。3.5閥類元氣件及輔助元氣件的選擇根據(jù)閥類及輔助元氣件所在油路的最大工作壓力和通過的最大實際流量，可選擇這些器件的型號和規(guī)格如下表：表6元氣件的型號及規(guī)格序號元件名稱額定流量〔L/min〕額定壓力(Mpa)質(zhì)量(kg)型號1單葉片泵YB1-6.32三位四通電磁閥256.3—34D-25BOP3二位三通電磁閥256.3—23D-25B4單向調(diào)速閥0.05〔最小〕0.5-6.33.2QI-10B5溢流閥200.4-6.31.7Y-10B6壓力繼電器—1.0-6.30.7DP1-63B7濾油器162.50.18XU-B16X1008開關(guān)閥256.3—22D-25B確定油管直徑由于液壓泵在選定之后液壓缸在各個工作階段的進、出流量已與原來的數(shù)值不同，