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編號(hào): 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信機(jī)系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 　　　 0923156　　　　 學(xué)生姓名： 葛喬虹 指導(dǎo)教師： 　 許菊若（職稱(chēng)：副教授） （職稱(chēng)： ） 2013年5月25日 29 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械94 學(xué) 號(hào)： 0923156 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院 　信 機(jī)　系 　機(jī)械工程及自動(dòng)化 　專(zhuān)業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目　　臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　 2、專(zhuān)題　 　 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) (1)課題來(lái)源：導(dǎo)師提供的研究項(xiàng)目 (2)選題依據(jù)： ①鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力； ②正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運(yùn)用液壓基本回路，組合成滿(mǎn)足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； ③熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 根據(jù)該機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)該液壓系統(tǒng)，給出職能符號(hào)表示的液壓系統(tǒng)圖； ② 正確選擇液壓元件，選定安裝方式，繪制液壓站總圖； ③ 設(shè)計(jì)一動(dòng)力油缸，給出油缸總圖； ④ 可任選設(shè)計(jì)1～2個(gè)零件，畫(huà)出零件圖； ⑤ 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，有必要的文字闡述、圖表及計(jì)算。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械94 班 　　姓名 葛喬虹 五、開(kāi)始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘 要 液壓系統(tǒng)具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能、反應(yīng)快、輸出力(或力矩)大等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中被廣泛采用。液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動(dòng)液壓油。通過(guò)控制各種閥門(mén)改變液壓油的流向，從而推動(dòng)液壓缸做出不同方向的動(dòng)作。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來(lái)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，機(jī)、電、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在組合機(jī)床設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(hù)與修理將是十分必要的。 本論文主要介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(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(jì)算和選擇以及液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算等)、液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；液壓傳動(dòng)；組合機(jī)床 Abstract Hydraulic system with a wide range of adaptability, excellent process control performance, fast response, output force (or torque) and other advantages of combined machine tools that are widely used. hydraulic system is based on motor power,using hydraulic pump convert mechanical energy into pressure,promoting the hydraulic oil.Through various control valves to change the flow of hydraulic oil,by different directions by hydraulic cylinder. 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 modular machining equipment hydraulic technology. As technology students 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 paper mainly on the design of the hydraulic system (including system condition analysis, development of hydraulic system schematics, calculation and selection of hydraulic components, and checking the performance of the hydraulic system, and so on), design and structure of the main components of hydraulic cylinder design. Key words: hydraulic system;hydraulic transmission;combination machine tools 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 1 緒論 1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 2 2 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 3 3 液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定 4 3.1 工況分析和負(fù)載圖的編制 4 3.1.1 負(fù)載分析 4 3.1.2 液壓缸負(fù)載圖和速度圖的編制 5 3.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定 6 3.2.1 初選液壓缸的工作壓力 6 3.2.2 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 7 3.2.3 液壓缸各參數(shù)確定及編制工況圖 8 4 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 10 4.1 選擇液壓回路 10 4.2 擬訂液壓系統(tǒng)方案 10 5 液壓元件的計(jì)算和選擇 13 5.1 雙定量泵式液壓系統(tǒng) 13 5.1.1 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 13 5.1.2 控制閥的選擇 15 5.1.3 管道尺寸 15 5.1.4 油箱容量及結(jié)構(gòu) 16 5.2 限量式變量葉片泵的液壓系統(tǒng) 16 6 液壓系統(tǒng)性能的估算 17 6.1 液壓系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的檢驗(yàn) 17 6.1.1 回路中的壓力損失 18 6.1.2 液壓泵的工作壓力 19 6.1.3 液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 20 6.2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的驗(yàn)算 21 6.3 液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 22 6.4 液壓系統(tǒng)的工作可靠度估算 23 7 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 7.1 液壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇 25 7.2 液壓元件的配置形式 25 7.3 液壓裝置的布局 25 8 結(jié)論與展望 27 8.1 結(jié)論 27 8.2 不足之處及未來(lái)展望 27 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29 附錄 30 臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(hù)與修理。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程理學(xué)等課程中所學(xué)理論知識(shí)的能力；強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的獨(dú)創(chuàng)性和實(shí)用性，培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后適應(yīng)工作崗位和創(chuàng)造性地開(kāi)展工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 (1)組合機(jī)床 組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類(lèi)似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。 組合機(jī)床國(guó)內(nèi)外發(fā)展：1908年，美國(guó)福持汽車(chē)公司率先制造出第一臺(tái)組合機(jī)床，用于汽車(chē)零件的加工。1928年，前蘇聯(lián)開(kāi)始生產(chǎn)組合機(jī)床。我國(guó)的組合機(jī)床制造技術(shù)是從“一五”計(jì)劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進(jìn)組合機(jī)床開(kāi)始的。1956年3月，當(dāng)時(shí)的第一機(jī)械工業(yè)部第二機(jī)器管理局批準(zhǔn)成立了第一專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)處(即現(xiàn)大連組合機(jī)床研究所的前身)，全面引進(jìn)了前蘇聯(lián)的組合機(jī)床通用部件和設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料，開(kāi)始了我國(guó)組合機(jī)床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機(jī)床廠制造出我國(guó)的第一臺(tái)組合機(jī)床、1961年，又制造出我國(guó)第一條組合機(jī)床自動(dòng)線。組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個(gè)獨(dú)立的配套齊全的行業(yè)。 組合機(jī)床的研制和推廣，是加速機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的有效途徑之一。它是機(jī)械工業(yè)，特別是汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、儀表以及軍工等生產(chǎn)部門(mén)進(jìn)行機(jī)床革新、推動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展的重要設(shè)備。 (2)液壓技術(shù) 液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè) 機(jī)械及國(guó)際尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)基礎(chǔ)。是它們向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將液壓工業(yè)列為競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。 機(jī)械制造是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和自身技術(shù)改造提供先進(jìn)技術(shù)裝備的工業(yè)部門(mén)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、及切削等是機(jī)械制造工業(yè)獲取毛坯、成形產(chǎn)品及提高零件機(jī)械性能的重要生產(chǎn)方法，在眾多金屬冷、熱加工機(jī)器設(shè)備中普遍使用液壓技術(shù)，其中壓力機(jī)和金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù)較早較廣的領(lǐng)域。 在車(chē)、銑、刨、磨、鉆各類(lèi)液壓機(jī)床中，主要利用液壓技術(shù)可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，具有良好的換向及換接性能，易于實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，完成工件及刀具的加緊、控制進(jìn)給速度和驅(qū)動(dòng)主軸作業(yè)，盡管現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備中采用離電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動(dòng)與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動(dòng)化的重要途徑。在鍛造機(jī)、液壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、剪切機(jī)等壓力加工設(shè)備中，主要利用液壓傳動(dòng)傳遞力較大、便于壓力調(diào)節(jié)控制和過(guò)載保護(hù)的特點(diǎn)，進(jìn)行下料、成形加工等作業(yè)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境極為惡劣，溫度高、粉塵多、濕度大、有腐蝕性氣體、振動(dòng)噪聲大。因此要求機(jī)器要有良好的適應(yīng)性、可靠性和維護(hù)性。在造型機(jī)及澆鑄機(jī)、焊接機(jī)、淬火機(jī)等鑄造、焊接及熱處理機(jī)器設(shè)備中，主要利用液壓技術(shù)便于無(wú)級(jí)調(diào)速和遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)等特點(diǎn)，進(jìn)行造型及鑄型輸送與澆鑄、高溫零件抓取等作業(yè)，以減輕勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度、避免和減少熱輻射和有害氣體對(duì)人身的侵襲并提高生產(chǎn)率。 現(xiàn)代液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等為代表的新技術(shù)緊密結(jié)合，形成并發(fā)展成為一種包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。 綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開(kāi)展科技攻關(guān)，當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過(guò)我們的努力，使我國(guó)真正由制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 對(duì)臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)：(1)明確工作循環(huán)并做工況分析。(2)明確主機(jī)的具體性能要求，進(jìn)行負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析。作出功率循環(huán)圖，協(xié)調(diào)各個(gè)元件的動(dòng)作時(shí)間和速度。(3)確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)：壓力和流量，參照經(jīng)驗(yàn)選取。(4)擬定液壓系統(tǒng)原理圖。確定系統(tǒng)的回路方式、液壓油類(lèi)型、執(zhí)行元件及液壓泵類(lèi)型、調(diào)速、調(diào)壓及換向方式、“開(kāi)”或“閉”式確定。(5)液壓元件選擇。(6)液壓系統(tǒng)驗(yàn)算。壓力計(jì)算、系統(tǒng)容積效率計(jì)算和發(fā)熱估算。 通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)，在以下幾方面得到鍛煉：(1)能正確地理解和應(yīng)用液壓知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)計(jì)算。(2)學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖標(biāo)資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱(chēng)及用途，做到熟練運(yùn)用。(3)學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)資料符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)，并分析其工作性能。要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。 已知： (1)機(jī)床有16個(gè)主軸，加工13.9mm的孔14個(gè)，8.5mm的孔2個(gè)； (2)工件材料為鑄鐵，硬度為HB240。 (3)工作部件重量估計(jì)為，快進(jìn)、快退速度為7m/min,快進(jìn)行程長(zhǎng)度為100mm，工進(jìn)行程長(zhǎng)度為50mm。 (4)動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)之值取，，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間要求不大于0.2s，用高速鋼鉆頭進(jìn)行加工。 3 液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定 明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)之后，對(duì)機(jī)床的工作過(guò)程進(jìn)行分析，初步確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，計(jì)算液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，編制液壓執(zhí)行元件的工況圖。 液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇基本回路，擬訂液壓系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。 3.1 工況分析和負(fù)載圖的編制 工況分析即是分析機(jī)床工作過(guò)程的具體情況，其內(nèi)容包括對(duì)負(fù)載、速度和功率變化規(guī)律的分析或這些參數(shù)最大值的確定。工況分析的關(guān)鍵是分析負(fù)載性質(zhì)和編制負(fù)載圖。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，各個(gè)階段的負(fù)載是由各種性質(zhì)的負(fù)載組成的，而速度則是機(jī)床工作 部件在各該階段的速度；知道了負(fù)載和速度之后，功率的變化規(guī)律也就不難求出了。本設(shè)計(jì)實(shí)例中執(zhí)行元件采用液壓缸式。 3.1.1 負(fù)載分析 (1)切削阻力 切削阻力是指機(jī)床上沿液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向的切削分力。此阻力可正可負(fù)：凡作用方向與液壓缸（或活塞）運(yùn)動(dòng)方向相反者為正，相同者為負(fù)。切削阻力有基本上恒定不變的、有周期性變化的，須根據(jù)具體情況分析決定，其數(shù)值的大小則須由實(shí)驗(yàn)測(cè)出或按切削力公式估算。切削阻力是液壓缸負(fù)載中最主要的部分，占的比重很大，因此必須對(duì)它的性質(zhì)、大小分析清楚。 由切削原理可知，高速鋼鉆頭鉆鑄件時(shí)的軸向切削力計(jì)算公式為： (3.1) 式中 Ft——鉆削力[N] D——孔徑［mm］ S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量［mm/r］ HB——鑄件硬度 根據(jù)組合機(jī)床的加工特點(diǎn)，選用的切削用量為： 鉆13.9mm孔時(shí)，取=360r/min,=0.147mm/r 鉆8.5mm孔時(shí)，取=550r/min,=0.096mm/r 代入上式求得： (2)摩擦阻力 摩擦阻力是指機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌處的摩擦力，它與導(dǎo)軌形狀、放置情況以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，其估算公式可在機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)書(shū)籍、手冊(cè)中找到。 其摩擦阻力的估算公式為： 平導(dǎo)軌 (3.2) 由上式得： (3)慣性阻力 慣性阻力是指工作部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，可按牛頓第二定律求出： (3.3) 式中 g——重力加速度 ——起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)取0.25～0.5s、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)取0.1～0.5s、 磨床取0.01～0.05s 慣性阻力可正可負(fù)。 由 (3.3)式得： (4)重力 因工作部件是臥式安置，所以 根據(jù)上述分析，可計(jì)算出液壓缸在各階段中的負(fù)載如下： 工 況 計(jì) 算 公 式 液壓缸負(fù)載［N］ 液壓缸推力［N］ 啟 動(dòng) 加 速 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 1962 1564 981 31449 981 2180 1738 1090 34943 1090 注：這里取液壓缸的機(jī)械效率 3.1.2 液壓缸負(fù)載圖和速度圖的編制 (1)液壓缸在動(dòng)作循環(huán)中各個(gè)工作階段的負(fù)載按以下諸式計(jì)算： 1)啟動(dòng)階段 這時(shí)活塞或液壓缸處于剛未動(dòng)狀態(tài)，它的負(fù)載由下式表示： (3.4) 2)加速階段 (3.5) 根據(jù)工況負(fù)載繪制出來(lái)的負(fù)載圖 (F-l)如圖3-1 (a)所示。 3) 恒速階段 (3.6) 4)制動(dòng)階段 (3.7) 式 (3.4)～(3.7)中，如工作部件水平放置，則。 根據(jù)上述各個(gè)階段內(nèi)的負(fù)載和它所經(jīng)歷的工作時(shí)間(或移動(dòng)的距離)可繪出液壓缸的負(fù)載圖(F-t圖或F-l圖)。該圖可以清楚地表明液壓缸在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載變化規(guī)律。圖上的最大負(fù)載值是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。 (2)已知快進(jìn)、快退的速度，其行程分別為100mm與150mm。 工進(jìn)的速度按選定的鉆頭轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量求得為： 工進(jìn)行程是50mm。由此可繪出液壓缸的速度圖 (v-l )圖如圖3-1 (b)所示。 圖3-1液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 (a)負(fù)載圖 (b)速度圖 3.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)有兩個(gè)：壓力和流量。系統(tǒng)的壓力和流量都由兩部分組成：一部分由液壓執(zhí)行元件的工作需要決定，另一部分由油液流過(guò)回路時(shí)的壓力損失和泄露損失決定；前者是主要的，占有很大的比重，后者是附加的，并應(yīng)設(shè)法盡可能使之減少。因此，這里的所謂系統(tǒng)主要參數(shù)的確定，其實(shí)是確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，因?yàn)檫@時(shí)回路的結(jié)構(gòu)尚未決定，其壓力損失和泄露損失都無(wú)法估計(jì)。確定液壓執(zhí)行元件主要參數(shù)時(shí)應(yīng)全盤(pán)考慮液壓裝置的性能要求、制造費(fèi)用等多方面的因素，不能只從承載能力單方面著眼。 3.2.1 初選液壓缸的工作壓力 各類(lèi)機(jī)床液壓系統(tǒng)由于各自特點(diǎn)和使用場(chǎng)合的不同，其液壓缸的工作壓力也不盡相同。例如，磨床類(lèi)機(jī)床工作臺(tái)的液壓缸大都選用低壓，這是因?yàn)槟ハ髫?fù)載比較小，負(fù)載的變化也比較小，負(fù)載中占有主要比重的是工作部件的摩擦阻力和慣性阻力，而且磨床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向精度、換向頻率以及系統(tǒng)溫升等都有較高的要求。相反地，普通組合機(jī)床液壓滑臺(tái)的液壓缸一般都選用中壓，因?yàn)樗那邢髯枇Ρ饶ゴ泊?，又是?fù)載的主要成分，而這類(lèi)機(jī)床對(duì)工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度及系統(tǒng)溫升的要求都比磨床低，故可選用高一些的系統(tǒng)壓力；為了不使油液壓縮性造成過(guò)大的影響和液壓元件在制造質(zhì)量、密封等方面的要求過(guò)高起見(jiàn)，以選用中壓系統(tǒng)為宜。總之，初選液壓缸的工作壓力時(shí)，必須對(duì)機(jī)床工作性能的要求和液壓缸的負(fù)載情況進(jìn)行仔細(xì)分析，根據(jù)各自的特點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇。液壓缸工作壓力還可以參考同類(lèi)型機(jī)床或按負(fù)載條件相當(dāng)?shù)那闆r來(lái)選擇，見(jiàn)表3-1、3-2所示。 表3-1 按負(fù)載選擇液壓缸的工作壓力 負(fù)載F［N］ <5000 5000～10000 10000～20000 20000～30000 30000～50000 >50000 液壓缸工作壓力 <8～10 15～20 25～30 30～40 40～50 ≧50～70 表3-2 按機(jī)床類(lèi)型選擇工作壓力 機(jī)床類(lèi)型 磨床 車(chē)、鏜、銑 珩磨機(jī) 組合機(jī)床 齒輪加工機(jī)床 拉床 龍門(mén)刨床 工作壓力 ≦20 20～40 20～50 30～50 <63 <100 由表3-1和表3-2可知，在組合機(jī)床上，對(duì)負(fù)載約為35000N的液缸來(lái)說(shuō)應(yīng)選取 3.2.2 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 液壓缸的有效工作面積或，與其類(lèi)型、作用方式、往返行程的速比、背壓力等因素有關(guān)，當(dāng)前面三項(xiàng)確定之后，只要知道了就可以根據(jù)有關(guān)公式求出面積或、液壓缸直徑D、活塞桿直徑d等的值。 但是，液壓缸回油腔中的背壓力在液壓系統(tǒng)尚未擬訂、回油路結(jié)構(gòu)尚未明確之前是無(wú)法估算的，因此這里只能先在表3-3的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中暫選一個(gè)，到以后再進(jìn)行訂正。 表3-3 液壓缸中的背壓力 系 統(tǒng) 類(lèi) 型 背壓力 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 2～5 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥的進(jìn)給系統(tǒng) 5～15 采用輔助泵補(bǔ)油的閉式回路（拉床、龍門(mén)刨床等） 10～15 液壓缸的有效工作面積對(duì)推力和速度兩方面都發(fā)生影響，因此根據(jù)負(fù)載算出來(lái)的有效工作面積，還必須在速度方面進(jìn)行驗(yàn)算，檢查一下該面積能否在節(jié)流閥或調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量下，滿(mǎn)足機(jī)床規(guī)定的最低工作進(jìn)給速度的要求。驗(yàn)算公式如下： (3.8) 式中 ——國(guó)產(chǎn)節(jié)流閥或調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量(由產(chǎn)品樣本查出) ——機(jī)床規(guī)定的最低工進(jìn)速度 ——液壓缸的有效工作面積，調(diào)速閥或節(jié)流閥放在進(jìn)油路上時(shí)， 放在回油路上時(shí) 驗(yàn)算結(jié)果如發(fā)現(xiàn)有效工作面積不滿(mǎn)足機(jī)床最低工進(jìn)速度的要求時(shí)，則須重新修改液壓缸的直徑。此外，最后確定下來(lái)的液壓缸直徑和活塞桿直徑還必須就近圓化成JB2188-77中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字，否則設(shè)計(jì)出來(lái)的液壓缸將無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。 由于機(jī)床要求滑臺(tái)快進(jìn)與快退的速度相同，這里選用單桿式的液壓缸，使,于是。 鉆孔加工中，液壓缸的回油路上必須加施背壓以防止鉆孔通過(guò)工作部件的突然前沖，根據(jù)表3-3取背壓力?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，由于管路中有壓力損失，這時(shí)液壓缸有桿腔中的壓力必須大于無(wú)桿腔；如這項(xiàng)損失按估計(jì)，則?？焱藭r(shí)回油腔中是有背壓的，這時(shí)亦按估計(jì)。 液壓缸大腔面積為： (3.9) 故得液壓缸的內(nèi)經(jīng)為： (3.10) 按JB 2183-77圓化成就近的標(biāo)準(zhǔn)值得 液壓缸活塞桿的直徑為: (3.11) 按JB 2183-77圓化成就近的標(biāo)準(zhǔn)值得 由此求得液壓缸實(shí)際有效工作面積為: 無(wú)桿腔面積 (3.12) 有桿腔面積 (3.13) 3.2.3 液壓缸各參數(shù)確定及編制工況圖 液壓缸的最大流量，按其實(shí)際的有效工作面積和最大移動(dòng)速度求出。 (3.14) 液壓缸工況圖的內(nèi)容包括壓力圖、流量圖和功率圖三部分。 根據(jù)最后確定下來(lái)的液壓缸缸直徑、活塞桿直徑，算出液壓缸的實(shí)際有效工作面積，然后倒求出液壓缸在其動(dòng)作循環(huán)中各個(gè)階段內(nèi)的工作壓力(這是液壓缸的實(shí)際應(yīng)用壓力)，并把它們繪制成圖(或圖)即壓力圖。壓力圖在形狀上與負(fù)載圖很相似，它表示了整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中最大壓力出現(xiàn)的位置和壓力變化的規(guī)律。 根據(jù)液壓缸的實(shí)際有效工作面積計(jì)算出它在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中每一個(gè)階段內(nèi)的實(shí)際流量，并把它們繪制成圖(或圖)即流量圖。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓缸時(shí)，必須把這些液壓缸的流量圖按系統(tǒng)總的動(dòng)作循環(huán)組合成總流量圖。流量圖反映了流量在動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的變化規(guī)律，其中最大流量是選擇液壓泵的依據(jù)之一。 根據(jù)上述的壓力圖、流量圖，可以很方便地作出液壓缸的功率圖，圖(或圖)，它表明了液壓缸在動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的功率變化規(guī)律。 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值如下表所示。 工 況 負(fù)載 液 壓 缸 計(jì)算公式 回油腔壓力 輸入流量 進(jìn)油腔壓力 輸入功率 快 進(jìn)（差動(dòng)） 啟動(dòng) 2180 —— —— 4.34* —— 加速 1738 —— 7.91 —— 恒速 1090 35.19 6.62 0.39 工 進(jìn) 34943 8 0.5 40.54 0.034 快 退 啟動(dòng) 2180 —— —— 4.87* —— 加速 1738 5 —— 14.50 —— 恒速 1090 31.34 13.05 0.68 *啟動(dòng)瞬間活塞尚未移動(dòng)， 根據(jù)上表可繪制出液壓缸的工況圖 (見(jiàn)圖3-2 )。 圖3-2 組合機(jī)床液壓缸的工況圖 4 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 擬訂液壓系統(tǒng)圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一步。它是從油路結(jié)構(gòu)上來(lái)具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)性能要求的。 擬訂液壓系統(tǒng)圖包含兩項(xiàng)內(nèi)容：一是通過(guò)分析、對(duì)比選出合適的液壓回路，二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)。后面這一步可以采用經(jīng)驗(yàn)法(憑設(shè)計(jì)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì))，也可以采用邏輯法(應(yīng)用邏輯推理的方法尋找最佳方案)；目前在不很復(fù)雜的液壓系統(tǒng)中經(jīng)驗(yàn)法仍使用得比較普遍。 4.1 選擇液壓回路 (1)調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定 由液壓工況圖 (圖3-2 )中的p-l曲線得知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，可以選用節(jié)流閥調(diào)速的形式。由于鉆孔工序切削力變化小而且是正負(fù)載，故以采用進(jìn)口節(jié)流閥調(diào)速為好。為了防止工件鉆通時(shí)工作部件突然前沖起見(jiàn)，在回油路上須加設(shè)背壓閥。這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)既選用了節(jié)流式的調(diào)速回路，油路的循環(huán)就應(yīng)該是開(kāi)式的。 (2)油源形式的確定 從液壓缸的工況圖中的p-l和Q-l曲線得知，液壓系統(tǒng)的主要由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，在這種情況下，采用單個(gè)定量泵的油源顯然是不合理的，因?yàn)樗鼤?huì)使系統(tǒng)的效率極低，為此須采用兩個(gè)定量泵或變量泵的油源。雙定量泵在大、小流量的選擇上，往往不能匹配得很好，常造成較大的能量損失；限壓式變量葉片泵輸出流量能與調(diào)速閥的通過(guò)流量很好地適應(yīng)，但由于泵的供油壓力與輸出流量有關(guān)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的限壓式變量泵性能尚不夠完善，高壓時(shí)內(nèi)泄露很大，仍有一定的能量損失；因此這里把兩種油源形式都選出來(lái)，作為兩種對(duì)比方案。 (3)快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路 液壓系統(tǒng)采用了節(jié)流調(diào)速回路后，不管使用什么油源形式都必須有單獨(dú)的油路通向液壓缸以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)機(jī)床快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接的方式，以使往復(fù)快動(dòng)的速度基本上相等。 由液壓缸工況圖中的Q-l曲線得知，滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，液壓系統(tǒng)的流量從 35.19降至0.5，速度變化較大，故宜選用行程閥以減小液壓沖擊。同時(shí)，從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回路中通過(guò)的流量很大(進(jìn)油路為31.34，回油路為66.53)，為了保證換向平穩(wěn)起見(jiàn)，決定采用有電液換向閥的換接回路。由于液壓系統(tǒng)中選用了差動(dòng)式液壓缸，電液換向閥要三位五通式的。 (4)壓力控制回路 調(diào)壓(限壓)和卸荷的問(wèn)題，無(wú)論在雙泵供油或限壓式變量葉片泵供油的油路中都已解決，這里只須使三位五通換向閥的中位為Y型就可以了。 (5)行程終點(diǎn)的控制方式 這臺(tái)機(jī)床由于加工通孔，工作部件終點(diǎn)位置的定位精度要求不高，因此采用行程控制(由檔塊壓下電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào))就可以了，不須采用定位精度較高的壓力控制(滑臺(tái)碰上死檔塊后，系統(tǒng)壓力升高，由壓力繼電器發(fā)出信號(hào))，以免結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 4.2 擬訂液壓系統(tǒng)方案 (1) 繪制回路圖 圖4-1示雙定量泵方案和限壓式變量葉片泵方案中所用的各個(gè)回路的結(jié)構(gòu)圖形。 圖4-1 液壓回路圖 (a)雙泵油源 (b)限壓式變量葉片泵油源 (c)速度換接回路 (d)換向回路 (2)組成系統(tǒng)圖 圖4-2示由上面一些回路組合成的雙定量泵方案的液壓系統(tǒng)和限壓式變量泵方案的液壓系統(tǒng)。把這兩個(gè)系統(tǒng)與上面的五點(diǎn)注意事項(xiàng)逐一對(duì)照進(jìn)行檢查，檢查的結(jié)果表明：循環(huán)中除了有二個(gè)動(dòng)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)必須給與解決之外，其余都是符合要求的；這兩個(gè)有問(wèn)題的動(dòng)作及其解決辦法是： 1)圖4-2中的滑臺(tái)在工作進(jìn)給時(shí)，進(jìn)油路與回油路串通，系統(tǒng)壓力無(wú)法升高。為此必須在系統(tǒng)中添入一個(gè)單向閥，將工進(jìn)時(shí)的進(jìn)油路和回油路隔開(kāi)，如圖中虛線的單向閥6所示。 2)滑臺(tái)快速前進(jìn)時(shí)，液壓缸須作差動(dòng)連接，這時(shí)回油路應(yīng)不接通油箱。為此系統(tǒng)中須添入一個(gè)順序閥，在快進(jìn)時(shí)把回油路和油箱隔斷，如圖中虛線的順序閥7所示(圖4-2a中兩個(gè)順序閥合并了)。經(jīng)過(guò)這樣的修正之后，機(jī)床的各個(gè)動(dòng)作要求就都得到滿(mǎn)足了。 圖4-2 液壓系統(tǒng)圖 (a)雙定量泵方案 (b)變量泵方案 5 液壓元件的計(jì)算和選擇 液壓元件的計(jì)算主要是計(jì)算元件工作壓力和通過(guò)流量，此外還有電動(dòng)機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時(shí)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件，只有在特殊情況下，才設(shè)計(jì)專(zhuān)用元件。 5.1 雙定量泵式液壓系統(tǒng) 5.1.1 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 (1)液壓泵工作壓力的計(jì)算 液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來(lái)確定的：若執(zhí)行元件在工作行程終了、運(yùn)行停止時(shí)才需要最大壓力，例如，夾緊液壓缸的情況，則液壓泵的工作壓力就等于執(zhí)行元件的最大壓力。若執(zhí)行元件是在工作行程過(guò)程中需要最大壓力，則液壓泵的工作壓力應(yīng)為： (5.1) 式中 ——執(zhí)行元件的最大工作壓力 ——進(jìn)油路上的壓力損失。 系統(tǒng)管路未曾畫(huà)出，按經(jīng)驗(yàn)資料選?。? 一般節(jié)流調(diào)速和管路簡(jiǎn)單的系統(tǒng)取：～ 進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)?。骸? 1)確定小流量液壓泵的工作壓力 小流量液壓泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸輸油。由圖3-2可見(jiàn)，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為，在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流式調(diào)速回路中，進(jìn)油路上的壓力損失如取，則小流量泵的最高工作壓力為： 2)確定大流量液壓泵的工作壓力 大流量液壓泵只在快動(dòng)時(shí)向液壓缸輸油，由圖3-2可見(jiàn)，液壓缸快退時(shí)的最大工作壓力為，這時(shí)壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，則大流量泵的最高工作壓力為： (2)液壓泵流量的計(jì)算 液壓泵的流量按執(zhí)行元件工況圖上的最大工作流量和回路的泄露量的確定 1)單液壓泵供給多個(gè)同時(shí)工作的執(zhí)行元件時(shí) (5.2) 式中 K——回路泄露折算系數(shù)，其值常數(shù)取1.1～1.3 ——同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值 2)采用差動(dòng)連接的液壓缸時(shí) (5.3) 式中 、——液壓缸無(wú)桿腔、有桿腔的有效工作面積 ——液壓缸或活塞的最大移動(dòng)速度 3)采用蓄能器儲(chǔ)存壓力油時(shí) 按系統(tǒng)在一個(gè)工作周期中的平均工作流量來(lái)選擇： (5.4) 式中 ——機(jī)組工作周期 ——每個(gè)執(zhí)行元件在工作周期中的總耗油量 ——執(zhí)行元件個(gè)數(shù) 由圖3-2得知，油源向液壓缸輸入最大的流量為35.19，若取回路泄露折算系數(shù)為K=1.1，則兩個(gè)泵的總流量為： 由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3，工進(jìn)時(shí)的流量為0.5，所以小流量泵的流量最少應(yīng)為3.5。 (3)液壓泵規(guī)格的確定 前面計(jì)算的pp僅僅是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力。系統(tǒng)在工作過(guò)程中常因過(guò)渡過(guò)程內(nèi)的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動(dòng)而存在著動(dòng)態(tài)壓力，其值遠(yuǎn)超過(guò)靜態(tài)壓力。所以液壓泵的額定壓力應(yīng)定得比系統(tǒng)最高壓力大出25～60%。至于液壓泵的流量則應(yīng)選得與系統(tǒng)所需的最大流量相符。 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的YB1-2.5/30型雙聯(lián)葉片泵。 (4)液壓泵電機(jī)功率的確定 1)若工況圖上的p-t與Q-t曲線變化比較平緩，則電動(dòng)機(jī)所需功率為： (5.5) 式中 ——液壓泵總效率 2)若工況圖上的p-t與Q-t曲線起伏較大，則需按上式分別計(jì)算出電動(dòng)機(jī)在各個(gè)循環(huán)階段內(nèi)所需的功率（注意液壓泵在各階段內(nèi)的效果是不同的），然后用 下式求出電動(dòng)機(jī)的平均功率： (5.6) 式中 ，——整個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的功率 ——整個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段所占用的時(shí)間 求出了平均功率后還要返回去檢查每一階段內(nèi)電動(dòng)機(jī)的超載量是否都在允許的范圍之內(nèi)（電動(dòng)機(jī)允許的短期超載量一般為25%）。 由圖3-2得知，液壓缸的最大功率0.68kw出現(xiàn)在其壓力為，流量為時(shí)，這時(shí)泵站的輸出壓力為，流量為。 如取雙泵的總功率為則電機(jī)所需功率為： (5.7) 由此計(jì)算功率值及JB/T 9616-1999，選用規(guī)格相近的Y112M-6型電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為940r/min，功率為2.2kw。 5.1.2 控制閥的選擇 控制閥的規(guī)格是根據(jù)系統(tǒng)最高壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取出來(lái)的。進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)必須注意：液壓系統(tǒng)有串聯(lián)油路與并聯(lián)油路之分。油路串聯(lián)時(shí)系統(tǒng)的流量即為油路中各處通過(guò)的流量；油路并聯(lián)且各油路同時(shí)工作時(shí)系統(tǒng)的流量等于各條油路通過(guò)流量的總和，油路并聯(lián)且各油路順序工作時(shí)的情況與油路串聯(lián)時(shí)同。元件選定的額定壓力和流量應(yīng)盡可能與其計(jì)算所需之值相近，必要時(shí)，應(yīng)允許通過(guò)元件的最大實(shí)際流量超過(guò)其額定流量20%。 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)各閥的實(shí)際流量，選出各閥的規(guī)格如表5-1所示。其中調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量為。 表5-1 液壓元件表 序號(hào) 元 件 名 稱(chēng) 型號(hào) 通過(guò)閥的實(shí)際流量 規(guī) 格 額定流量/(L/min) 額定壓力/MP 1 雙聯(lián)葉片泵 YB1-2.5/30 — 2.5/30 6.3 2 三位五通電磁閥 S-DSG-03-3C 80 100 6.3 3 單向行程調(diào)速閥 UCFIG-03-10 80 100 6.3 4 單向閥 RVP-12 40 63 6.3 5 順序閥 DZ10DP 35 63 6.3 6 背壓閥 FBF3-10B 35 63 6.3 7 過(guò)濾器 XU-80×200 40 80 6.3 8 壓力表開(kāi)關(guān) K-6B — — 6.3 9 溢流閥 DB20 5 10 6.3 10 單向閥 RVP-12 35 63 6.3 5.1.3 管道尺寸 管道尺寸取決于需要通過(guò)的最大流量和管內(nèi)允許的流速。油管的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過(guò)小，以免使管內(nèi)液體流速加大，液壓系統(tǒng)壓力損失增加或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響正常工作。 管道的壁厚取決于所承受的工作壓力。在保證強(qiáng)度的情況下，管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管接頭數(shù)目，有助于解決系統(tǒng)泄漏問(wèn)題。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，管道尺寸常常是由已選定的液壓元件連接口處的尺寸決定的。 5.1.4 油箱容量及結(jié)構(gòu) (1)油箱容量 液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠油箱：油箱大，散熱快，但占地面積大；油箱小則油溫較高。一般中、低壓系統(tǒng)中油箱的容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 低壓系統(tǒng) =(2～4) (4.8) 中壓系統(tǒng) =(5～7) (4.9) 式中 ——油箱容量 ——液壓泵流量 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： =(5～7) =6×40=240 (2)油箱的結(jié)構(gòu) 分離式油箱一般用2.5～4mm鋼板焊成，箱壁越薄，散熱越快，有資料建議： 100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以上的取6mm,箱底厚度大于箱壁，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋條，以增加剛度。當(dāng)液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他液壓元件都要裝在油箱上時(shí)，油箱頂蓋要相應(yīng)加厚。 5.2 限量式變量葉片泵的液壓系統(tǒng) 限壓式變量葉片泵的最大工作壓力與流量的計(jì)算方法，和雙聯(lián)葉片泵的方案相同，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品目錄，選出這種方案的油源采用YBX-40型變量葉片泵，同時(shí)查出其所需的電機(jī)為Y132S-6，其功率為3.0kw，轉(zhuǎn)速為960r/min。 變量泵方案中控制閥的選擇，管道尺寸的確定和油箱容量及結(jié)構(gòu)的估算，都與定量泵方案完全相同。 6 液壓系統(tǒng)性能的估算 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)它的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，以便判斷其設(shè)計(jì)質(zhì)量，或從幾種方案中評(píng)選出最好的設(shè)計(jì)方案。然而液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，目前詳細(xì)驗(yàn)算尚有困難，只能采用一些經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的公式，選用近似的、粗略的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，并以此來(lái)定性地說(shuō)明系統(tǒng)性能上的一些主要問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程中如有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類(lèi)型系統(tǒng)可供參考、或有較可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可供使用，則系統(tǒng)的性能估算就可以省略。 液壓系統(tǒng)性能估算的內(nèi)容包括：系統(tǒng)靜態(tài)特性的估算、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的估算、系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算、液壓沖擊計(jì)算、換向精度估算和系統(tǒng)工作可靠性計(jì)算等項(xiàng)。 6.1 液壓系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的檢驗(yàn) 液壓系統(tǒng)的靜態(tài)特性主要是指它在穩(wěn)態(tài)下工作時(shí)負(fù)載和速度的關(guān)系，負(fù)載和效率的關(guān)系，等等。這些特性與系統(tǒng)中各處的降壓、泄露有很大關(guān)系，后兩者在確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和元件具體規(guī)格時(shí)，曾參照以往經(jīng)驗(yàn)暫時(shí)作出過(guò)假定；當(dāng)系統(tǒng)方案已經(jīng)擬制出來(lái)、元件規(guī)格已經(jīng)選擇完畢時(shí)，就可以按照這些既定元件的性能倒過(guò)來(lái)估算系統(tǒng)的壓降和泄露以考察系統(tǒng)的靜態(tài)特性了。 在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)的液壓系統(tǒng)中，如果不同的動(dòng)作階段是由不同的油路實(shí)現(xiàn)的，則它們就各自有不同的靜態(tài)特性；在機(jī)床上工作進(jìn)給時(shí)的靜態(tài)特性最為緊要，因?yàn)樗鼘?duì)工件的加工質(zhì)量有直接影響。 液壓系統(tǒng)的靜態(tài)特性可以用計(jì)算法進(jìn)行估計(jì)，也可以用圖解法進(jìn)行求解。計(jì)算法只能作出極粗略的運(yùn)算，因?yàn)橐簤涸蠖嗍欠蔷€性的，要進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算十分麻煩，計(jì)算的結(jié)果也只能說(shuō)明某一工作狀態(tài)下的情況，但是這種方法進(jìn)行起來(lái)比較快。 在選定了液壓系統(tǒng)各個(gè)組成元件的規(guī)格之后，液壓泵在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)的輸入、排出油量和移動(dòng)速度，已與原來(lái)提要求時(shí)的數(shù)值不盡相同，它們現(xiàn)在如表6-1所示： 表6-1 各工位流量、速度 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 輸入流量 排出流量 移動(dòng)速度 6.1.1 回路中的壓力損失 液壓元件的規(guī)格和管道尺寸確定之后，就可以估算回路中的壓力損失?；芈分械膲毫p失包括：油液通過(guò)管道時(shí)的沿程損失、局部損失和閥類(lèi)元件的局部損失。 即： (6.1) 在實(shí)用中，管路簡(jiǎn)單且短時(shí)這些損失的數(shù)值較小，計(jì)算意義不大，常略去不計(jì)。一般只對(duì)長(zhǎng)管進(jìn)行值的計(jì)算 (6.2) 式中為通過(guò)的流量，為長(zhǎng)管長(zhǎng)，為管徑，為油液運(yùn)動(dòng)粘度 至于之值，則按下式估計(jì) ～ (6.3) 閥類(lèi)元件的值與其額定流量、額定壓力損失和實(shí)際通過(guò)的流量有關(guān)，其近似關(guān)系為 (6.4) 和的值可以從產(chǎn)品目錄或樣本上查到。 管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=18mm，管道長(zhǎng)度則在具體液壓裝置未設(shè)計(jì)好以前尚不知道，這里暫按進(jìn)油管、回油管都是進(jìn)行估算。油液的運(yùn)動(dòng)粘度取。 閥類(lèi)元件的額定壓力損失由產(chǎn)品樣本上查得：電液換向閥和行程閥為，單向閥為。 (1) 快進(jìn)時(shí)的回路壓力損失 經(jīng)檢驗(yàn)，這時(shí)進(jìn)油管中是層流，因?yàn)? 。進(jìn)油管的沿程壓力損失按式(6.2)為： 在尚未確定出管道的結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)油管的局部損失按式(6.3)暫作如下估計(jì)： 同樣，可以檢驗(yàn)得這時(shí)回油管中亦是層流，并計(jì)算得其壓力損失為： 和 快進(jìn)時(shí)，進(jìn)油路中的油液通過(guò)電液換向閥2和單向行程調(diào)速閥3，這方面的壓力損失按式(6.4)計(jì)算得： ， 同樣，快進(jìn)時(shí)回油路中的油液由于通過(guò)電液換向閥2和單向行程調(diào)速閥3，且其流量為，故壓力損失為 由此得進(jìn)油路上的總壓力損失為： 回油路上的總壓力損失為： 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，就可求出快進(jìn)時(shí)回路中的整個(gè)壓力損失為： 這個(gè)數(shù)值與以前估計(jì)數(shù)字極為接近。事實(shí)上這種算法并不準(zhǔn)確，尤其是在行程閥3上：因?yàn)楣浪阒惺莾纱畏謩e以通過(guò)和的流量來(lái)確定各自壓力損失值的，而實(shí)際上是同時(shí)通過(guò)的流量，其壓力損失比分開(kāi)計(jì)算時(shí)大，但由于這里只作近似估計(jì)，不去考究了。 (2)工進(jìn)時(shí)的回路壓力損失 工進(jìn)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量極少，進(jìn)油路和回油路上的壓力損失計(jì)算值分別 為和，可以略去不計(jì)。 工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路上的油液通過(guò)單向行程調(diào)速閥3，回油路上的油液通過(guò)順序閥5和背壓閥6。為了保證工進(jìn)時(shí)速度穩(wěn)定，應(yīng)使調(diào)速閥上有的壓降，背壓閥上有的壓降。為此工進(jìn)時(shí)回路中的整個(gè)壓力損失為： (3)快退時(shí)的回路壓力損失 快退時(shí)，進(jìn)油路和回油路上經(jīng)檢驗(yàn)亦都是層流，其壓力損失計(jì)算分別為和。 快退時(shí)，進(jìn)油路上的油液只通過(guò)電液換向閥2，回油路上的油液則通過(guò)單向閥3和換向閥2，因此，它們?cè)陂y類(lèi)元件上的局部壓力損失分別為：和。 快退時(shí)回路中的整個(gè)壓力損失為： 這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)比原來(lái)的估計(jì)數(shù)字為大，可見(jiàn)系統(tǒng)中元件的規(guī)格和管道直徑都不宜再減小了。 6.1.2 液壓泵的工作壓力 小流量泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力為： 此值是溢流閥9調(diào)壓時(shí)的重要參考數(shù)據(jù)。 大流量泵以快退時(shí)的工作壓力為最高，其值為： 此值是順序閥5調(diào)整時(shí)的重要參考數(shù)據(jù)。 6.1.3 液壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 (1)回路效率 液壓系統(tǒng)在每個(gè)動(dòng)作階段中的供油壓力仍由式(5.1)算出，但式中的這時(shí)應(yīng)為折算到進(jìn)油路上的回路壓力損失。液壓缸的工作流量按選定的液壓泵流量或通過(guò)調(diào)速元件輸入的流量計(jì)算(多缸同時(shí)動(dòng)作時(shí)，通向每個(gè)液壓缸的流量按阻力關(guān)系分配，計(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜)。 液壓回路的效率隨其結(jié)構(gòu)形式和組成元件的不同而不同，總的說(shuō)來(lái)可以表達(dá)如下： (6.5) 式中 ——輸入到同時(shí)動(dòng)作的液壓缸中去的功率，、；、；……為每個(gè)液壓缸的工作壓力和流量。 ——泵站輸出的總功率，、；、；……為每個(gè)液壓泵的供油壓力和輸出流量。 快進(jìn)、工進(jìn)和快退所占用的時(shí)間分別為： 快進(jìn) 工進(jìn)