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1、 目 錄 引 言 1 第一章 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 2 第二章 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 3 第三章 負(fù)載圖和速度圖的繪制 5 第四章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 6 4.1確定液壓缸工作壓力 6 4.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 6 4.3繪制液壓缸工況圖 8 第五章 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 9 5.1選用執(zhí)行元件 9 5.2速度控制回路的選擇 9 5.3選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路 10 5.4速度換接回路的選擇 10 5.5組成液壓系統(tǒng)原理圖 11 5.5系統(tǒng)圖的原理 12 第六章 液壓元件的選擇 15 6.1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 15 6.2

2、確定其它元件及輔件 16 6.3主要零件強(qiáng)度校核 18 第七章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 20 7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值 20 7.2油液溫升驗(yàn)算 21 設(shè)計(jì)小結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 引 言 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部門就越多。 液壓傳動(dòng)是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無(wú)級(jí)變速，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)快速而且無(wú)沖擊，與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱，易于防止過載事故，自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化

3、。 液壓傳動(dòng)的基本目的就是用液壓介質(zhì)來傳遞能量，而液壓介質(zhì)的能量是由其所具有的壓力及力流量來表現(xiàn)的。而所有的基本回路的作用就是控制液壓介質(zhì)的壓力和流量，因此液壓基本回路的作用就是三個(gè)方面：控制壓力、控制流量的大小、控制流動(dòng)的方向。所以基本回路可以按照這三方面的作用而分成三大類：壓力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。 第一章 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一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)（含圖）。動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：切削力Ft=20000N，移動(dòng)部件總重力G=10000N，快進(jìn)行程l1=100mm，工進(jìn)

4、行程l2=50mm，快進(jìn)快退的速度為4m/min，工進(jìn)速度為0.05m/min；加速、減速時(shí)間Δt=0.2s，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1。該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，動(dòng)力滑臺(tái)可在任意位置停止。第二章 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：夾緊力，導(dǎo)軌摩擦力，慣性力。 在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時(shí)，本設(shè)計(jì)實(shí)例只考慮組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)所受到的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和機(jī)械摩擦阻力負(fù)載，其他負(fù)載可忽略。 （1）工作負(fù)載FW 工作負(fù)載

5、是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對(duì)于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即 （2）阻力負(fù)載 阻力負(fù)載主要是工作臺(tái)的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩部分。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，則 靜摩擦阻力 動(dòng)摩擦阻力 （3）慣性負(fù)載 最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度，其中最大加速度可通過工作臺(tái)最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知啟動(dòng)換向時(shí)間為0.05s，工作臺(tái)最大移動(dòng)速度，即快進(jìn)、快退速度為4.5m/min，因此慣性負(fù)載可表示為

6、如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率=0.9，根據(jù)上述負(fù)載力計(jì)算結(jié)果，可得出液壓缸在各個(gè)工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表1所示。 表1 液壓缸總運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表（單位：N） 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F/N 推力F//N 啟動(dòng) 4000 4444.44 加速 3585.68 3984.08 快進(jìn) 2000 2222.22 工進(jìn) 14700 16333.33 反向啟動(dòng) 4000 4444.44 加速 3585.68 3984.08 快退 2000 2222.22 制動(dòng)

7、 414.32 460.36 第三章 負(fù)載圖和速度圖的繪制 根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的個(gè)階段的速度，可繪制出工作循環(huán)圖如圖1（a）所示，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度、快進(jìn)行程L1=400-100=300mm、工進(jìn)行程L2=100mm、快退行程L3=400mm，工進(jìn)速度。 快進(jìn)、工進(jìn)和快退的時(shí)間可由下式分析求出。 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)繪制負(fù)載圖（F-t）如圖1(b),速度循環(huán)圖如圖1（

8、c)所示。 圖1 速度負(fù)載循環(huán)圖 a)工作循環(huán)圖 b）負(fù)載速度圖 c)負(fù)載速度圖 第四章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 4.1確定液壓缸工作壓力 由表2和表3可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在最大負(fù)載約為17000 N時(shí)宜取3MP。 表2按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械

9、 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 4.2計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無(wú)桿腔工作面積是有桿腔工作面積兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d = 0.707D的關(guān)系。 工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時(shí)，

10、由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.8MPa。 快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)取0.5MPa?？焱藭r(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值=0.6MPa。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為 ， 式中：F ——負(fù)載力 hm——液壓缸機(jī)械效率 A1——液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積 A2——液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1——液壓缸無(wú)桿腔壓力

11、 p2——液壓有無(wú)桿腔壓力 因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積可計(jì)算為 液壓缸缸筒直徑為 mm 由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.707D，因此活塞桿直徑為d=0.70789.46=63.32mm，根據(jù)GB/T2348—1993對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=80mm。 此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： 工作臺(tái)在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 工作臺(tái)在快退過程中所需要的流量為 工作臺(tái)在工進(jìn)過程中所需

12、要的流量為 q工進(jìn) =A1v1’=0.318 L/min 根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值，如表4所示。 表4 各工況下的主要參數(shù)值 工況 推力F’/N 回油腔壓力P2/MPa 進(jìn)油腔壓力P1/MPa 輸入流量q/L.min-1 輸入功率P/Kw 計(jì)算公式 快 進(jìn) 啟動(dòng) 5556 0 1.54 —— —— 加速 6949 2.31 1.81 —— —— 快速 2778 1.49 0.99 22.73 0.375 工進(jìn) 27788 0.8 3.29 0.9

13、5 0.052 快退 起動(dòng) 2180 0 0.49 —— —— 加速 6949 0.6 2.84 —— —— 快退 2778 0.6 1.82 20.02 0.607 制動(dòng) 414.3 0.6 1.3 —— —— 注：。 4.3繪制液壓缸工況圖 并據(jù)表4可繪制出液壓缸的工況圖，如圖2所示。 圖2 組合機(jī)床液壓缸工況圖 第五章 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)

14、床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。 5.1選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn)，反向快退，且快進(jìn)，快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無(wú)桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。 5.2速度控制回路的選擇 工況圖表明，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制

15、方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。 鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時(shí)的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。 由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 從工況圖中可以清楚地看到，在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液。而快進(jìn)快退所需的時(shí)間和工進(jìn)所需的時(shí)間分別為

16、 亦即是=20因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個(gè)定量泵作為整個(gè)系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計(jì)顯然是不合理的。 如果采用一個(gè)大流量定量泵和一個(gè)小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進(jìn)和快進(jìn)過程中所輸出的流量是不同的，此時(shí)液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估大，除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時(shí)液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖3所示。 圖3 雙泵供油油源 5.3選擇快速運(yùn)動(dòng)和換

17、向回路 根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。 本設(shè)計(jì)采用二位二通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用液控順序閥與單向閥來切斷差動(dòng)油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。 5.4速度換接回路的選擇 所設(shè)計(jì)多軸鉆床液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方

18、便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。 由前述計(jì)算可知，當(dāng)工作臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量由23.07 L/min降0.318 L/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖4所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路 b.速度換接回路 圖4 換向和速度切換回路的選擇 參考同類組合機(jī)床，選用雙作

19、用葉片泵雙泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的開式回路，溢流閥做定壓閥。為了換速以及液壓缸快退時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值Pb=0.8MPa。 5.5組成液壓系統(tǒng)原理圖 選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)，即組成如圖5所示的液壓系統(tǒng)圖。 為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處，背壓閥和液壓腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)，這樣只需一個(gè)壓力表即能觀察各壓力。 要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作，即要求實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)→加速→快進(jìn)→減速→工進(jìn)→快退→停止。則可得

20、出液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表5所示。表中“+”號(hào)表示電磁鐵通電或行程閥壓下；“—”號(hào)表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。 表5 電磁鐵的動(dòng)作順序表 圖 5 液壓系統(tǒng)圖 5.5系統(tǒng)圖的原理 1． 快進(jìn) 快進(jìn)如圖所示，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，由泵輸出地壓力油經(jīng)2三位五通換向閥的左側(cè)，這時(shí)的主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥10→三位五通換向閥2（1YA得電）→行程閥3→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥2（1YA得電）→單向閥6→行程閥3→液壓缸左腔。 由此形成液壓缸兩腔連通，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，由于快進(jìn)負(fù)載壓力小，系統(tǒng)壓力低

21、，變量泵輸出最大流量。 2． 減速 當(dāng)滑臺(tái)快到預(yù)定位置時(shí)，此時(shí)要減速。擋塊壓下行程閥3，切斷了該通路，電磁閥繼續(xù)通電，這時(shí)，壓力油只能經(jīng)過調(diào)速閥4，電磁換向閥16進(jìn)入液壓缸的左腔。由于減速時(shí)系統(tǒng)壓力升高，變量泵的輸出油量便自動(dòng)減小，且與調(diào)速閥4開口向適應(yīng)，此時(shí)液控順序7打開，單向閥6關(guān)閉，切斷了液壓缸的差動(dòng)連接油路，液壓缸右腔的回油經(jīng)背壓閥8流回油箱，這樣經(jīng)過調(diào)速閥就實(shí)現(xiàn)了液壓油的速度下降，從而實(shí)現(xiàn)減速，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥10→三位五通換向閥2（1YA得電）→調(diào)速閥4→電磁換向閥16→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥2→背壓閥8→液控順序閥7→油

22、箱。 3． 工進(jìn) 減速終了時(shí)，擋塊還是壓下，行程開關(guān)使3YA通電，二位二通換向閥將通路切斷，這時(shí)油必須經(jīng)調(diào)速閥4和15才能進(jìn)入液壓缸左腔，回油路和減速回油完全相同，此時(shí)變量泵輸出地流量自動(dòng)與工進(jìn)調(diào)速閥15的開口相適應(yīng)，故進(jìn)給量大小由調(diào)速閥15調(diào)節(jié)，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥10→三位五通換向閥2（1YA得電）→調(diào)速閥4→調(diào)速閥15→液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔→三位五通換向閥2→背壓閥8→液控順序閥7→油箱。 4． 死擋鐵停留 當(dāng)滑臺(tái)完成工進(jìn)進(jìn)給碰到死鐵時(shí)，滑臺(tái)即停留在死擋鐵處，此時(shí)液壓缸左腔的壓力升高，使壓力繼電器14發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器，滑臺(tái)停留時(shí)

23、間由時(shí)間繼電器調(diào)定。 5． 快退 滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA、3YA斷電，2YA通電，這時(shí)三位五通換向閥2接通右位，，因滑臺(tái)返回時(shí)的負(fù)載小，系統(tǒng)壓力下降，變量泵輸出流量又自動(dòng)恢復(fù)到最大，滑快速退回，其主油路為： 進(jìn)油路：泵 → 向閥10→三位五通換向閥2（2YA得電）→液壓缸右腔。 回油路：液壓缸左腔→單向閥5→三位五通換向閥2（右位）→油箱。 6． 原位停止 當(dāng)滑臺(tái)退回到原位時(shí)，擋塊壓下原位行程開關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使2YA斷電，換向閥處于中位，液壓兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)液壓泵輸出的油液經(jīng)換向2直接回油箱，泵在低壓下卸荷。 系統(tǒng)圖的動(dòng)作順

24、序表如表5所示。 第六章 液壓元件的選擇 6.1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。 （1）計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，因此對(duì)大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液

25、壓缸之間壓力損失之和。 對(duì)于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓力損失，同時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力與最大工作壓力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為 大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，圖4表明，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為： （2）計(jì)算總流量 表3表明，在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)工作階段，為23.07 L/min，若整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算，則液壓油源所需提供的總流量為：

26、 工作進(jìn)給時(shí)，液壓缸所需流量約為0.318 L/min，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量3 L/min，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為3.318L/min。 據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計(jì)算數(shù)值，因此選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為26mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力為2.36MPa、流量為27.072r/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的功率為： 根據(jù)上述功率計(jì)算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取

27、Y100L-6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。 6.2確定其它元件及輔件 (1) 確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表6所列。 表6 液壓元件規(guī)格及型號(hào) 序號(hào) 元件名稱 通過的最大流量q/L/min 規(guī)格 型號(hào) 額定流量qn/L/min 額定壓力Pn/MPa 額定壓降?Pn/MPa 1 雙聯(lián)葉片泵 — PV2R12-6/26 (5.1+22) 16/14 — 2 三位五通電液換向閥 50 35DYF3Y—E10B 80 16 < 0.5 3 行程閥 60

28、 AXQF—E10B 63 16 < 0.3 4 調(diào)速閥 <1 AXQF—E10B 6 16 — 5 單向閥 60 AXQF—E10B 63 16 0.2 6 單向閥 25 AF3-Ea10B 63 16 0.2 7 液控順序閥 22 XF3—E10B 63 16 0.3 8 背壓閥 0.3 YF3—E10B 63 16 — 9 溢流閥 5.1 YF3—E10B 63 16 — 10 單向閥 22 AF3-Ea10B 63 16 < 0.02 11 濾油器 30 XU—6380-J

29、 63 — < 0.02 12 壓力表開關(guān) — KF3-E3B 3測(cè)點(diǎn) — 16 — 13 單向閥 60 AF3-Fa10B 100 6.3 0.2 14 壓力繼電器 — PF—B8L — 0 — *注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為940r/min時(shí)的流量。 (2) 確定油管 在選定了液壓泵后，液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計(jì)算的結(jié)果如表7所列。 表7各工況實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間和流量 流量、速度 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量/(L/min）

30、排出流量/(L/min） 運(yùn)動(dòng)速度/(L/min） 由表可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)表中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí)，可算得與液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 取標(biāo)準(zhǔn)值20mm； 取標(biāo)準(zhǔn)值15mm。 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為和的無(wú)縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無(wú)縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無(wú)縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。 （3）油箱的設(shè)計(jì) 油箱的主要用途

31、是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。 油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938—1999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時(shí)，求得其容積為 按JB/T7938—1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 6.3主要零件強(qiáng)度校核 1　 缸筒壁厚δ=4㎜ 因?yàn)榉桨甘堑蛪合到y(tǒng)，校核公式 , 式中：-缸筒壁厚（） -實(shí)驗(yàn)壓力 ,其中是液壓缸的額定工作壓力 D-缸筒內(nèi)徑 D=0.11M -缸筒材料的許用應(yīng)力。，為材料抗拉強(qiáng)度（MPa）,

32、n為安全系數(shù)，取n=5。 對(duì)于P1<16MPa.材料選45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，對(duì)于低壓系統(tǒng) 因此滿足要求。 2　 缸底厚度δ=11㎜ 對(duì)于平缸底，厚度 有兩種情況： a. 缸底有孔時(shí)： 其中 b. 缸底無(wú)孔時(shí)，用于液壓缸快進(jìn)和快退； 其中 3　 桿徑d 由公式： 式中：F是桿承受的負(fù)載（N），F(xiàn)=12700N 是桿材料的許用應(yīng)力，=100 4　 缸蓋和缸筒聯(lián)接螺栓的底徑d1 式中 K------擰緊系數(shù)，一般取K=1.25~1.5； F-------缸筒承受的最大負(fù)載（N）； z-------螺栓個(gè)數(shù)；

33、 ----螺栓材料的許用應(yīng)力， ，為螺栓材料的屈服點(diǎn)（MPa），安全系數(shù)n=1.2~2.5 第七章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值 由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面估算，故只能先按課本式（3-46）估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對(duì)于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。 ① 快進(jìn) 滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表3和表4可知，進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/min，通過電液換向閥2的流量

34、是27.1L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合，以流量55.3L/min通過行程閥3并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為 此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，故能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。 回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是28.2L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無(wú)桿腔壓力p1之差。 此值小于原估計(jì)值0.5MPa（見表2），所以是偏安全的。 ② 工進(jìn) 工進(jìn)時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過電液換向閥2的流量為0.318L/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa；油液在回油路上通過換向閥2的流

35、量是0.0162L/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa，通過順序閥7的流量為（0162+22）L/min=22.162L/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為p2為 可見此值小于原估計(jì)值0.8MPa。故可按表2中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力p1，即 此值與表3中數(shù)值2.976MPa相近。 考慮到壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓差Δpe=0.5MPa，故溢流閥9的調(diào)壓pp1A應(yīng)為 ③ 快退 快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過單向閥10的流量為22L/min，通過換向閥2的流量為27.1L/min；油液在回油路上通過單向閥5、換向閥2

36、和單向閥13的流量都是53.13L/min。因此進(jìn)油路上總壓降為 此值較小，所以液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的?；赜吐飞峡倝航禐? 此值與表3的估計(jì)值相近，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為 因此大流量液壓泵卸荷的順序閥7的調(diào)壓應(yīng)大于2.492MPa。 7.2油液溫升驗(yàn)算 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等，影響正常工作。為此，必須控制溫升ΔT在允許的范圍內(nèi)，如一般機(jī)床D= 25 ~ 30 ℃；數(shù)控機(jī)床D≤

37、25 ℃；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛D= 35 ～ 40 ℃。 液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時(shí)間的發(fā)熱量f（kW）可表示為 式中 —— 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）； —— 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。 若在一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工進(jìn)過程在整個(gè)工作循環(huán)中所占時(shí)間比例達(dá)95% 因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱情況來計(jì)算。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為 這時(shí)大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵

38、在高壓下供油，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為： 由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為 即可得油液溫升近似值： 溫升小于普通機(jī)床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過大家近周的共同努力，終于有了成果，完成了此次課程設(shè)計(jì)，再一次系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)了有關(guān)液壓方面的知識(shí)，此次課程設(shè)計(jì)，感觸良多，收獲頗豐。 通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我們每個(gè)人都再一次切身體驗(yàn)了課程設(shè)計(jì)的基本模式和相關(guān)流程。在這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了怎樣根據(jù)老師所給的題目去構(gòu)思，收集和整理設(shè)計(jì)中所需要的資料。在這些日子里，我們都夜以繼日的演算相關(guān)數(shù)據(jù)，在參考書上尋找參考資料，使我們真正地嘗試到了作為一

39、名設(shè)計(jì)者的辛酸與喜悅。 通過本次課程設(shè)計(jì)，我們將理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，并且學(xué)會(huì)了如何綜合去運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，使我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)和了解，讓我們受益匪淺。 還有，通過本次設(shè)計(jì)也讓我們體驗(yàn)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性和必要性。設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，單槍匹馬是很難順利完成任務(wù)的，這就要求我們要有合理的分工和密切的配合，將一個(gè)個(gè)復(fù)雜的問題分解成一個(gè)個(gè)小問題，然后再各個(gè)擊破，只有這樣才能設(shè)計(jì)出很實(shí)用的產(chǎn)品，同時(shí)也可以大大提高工作效率。而且大家都參與進(jìn)來，都能學(xué)到知識(shí)。 從設(shè)計(jì)過程中，我復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的知識(shí)，AUTOCAD的畫圖水平有所提高，Word輸入、排版的技巧也有所掌握，這些應(yīng)該是我最大的收獲。 設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，越做到后面，越發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的局限性，在今后的學(xué)習(xí)中，還得加緊學(xué)習(xí)。 參考文獻(xiàn) [1] 王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，206.12（20108重印） [2] 馬振福.液壓與氣動(dòng)傳動(dòng).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 [3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[單行本液壓傳動(dòng)]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [4] 陳啟松.液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006 23