液壓系統(tǒng)畢業(yè)設計論文.doc

學校代碼：11517 學 號：200806111310 henan institute of engineering 畢業(yè)設計 題 目 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓 系統(tǒng)和主要元件設計 學生姓名 胡政欣 專業(yè)班級 機制0843 學 號 200806111310 系 （部） 機械工程系 指導教師(職稱) 苗全生 (教授） 完成時間 2012年 5月12日 河南工程學院論文版權使用授權書本人完全了解河南工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，同意如下各項內容：按照學校要求提交論文的印刷本和電子版本；學校有權保存論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以及提供本論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學校可以適當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。論文作者簽名： 年 月 日 河南工程學院畢業(yè)設計原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文，是本人在指導教師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。 論文作者簽名： 年 月 日河南工程學院畢業(yè)設計（論文）任務書 題目 減速器蓋鉆孔組合機床的液壓系統(tǒng)和主要元件的設計 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學號200806111310 姓名 胡政欣1、 畢業(yè)設計（論文）內容液壓傳動技術是機械設備中發(fā)展最快的技術之一，特別是近年來與微電子、計算機技術結合，使液壓技術進入了一個新的發(fā)展階段，機、電、液、氣一體是當今機械設備的發(fā)展方向。在數控加工的機械設備中已經廣泛引用液壓技術。作為數控技術應用專業(yè)的學生初步學會液壓系統(tǒng)的設計，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。本文主要通過對所需加工零件（減速器蓋）所使用的鉆孔組合機床的分析，對其液壓系統(tǒng)和主要元件進行設計計算。2、 畢業(yè)設計（論文）的要求本課題設計要求學生在通過對液壓系統(tǒng)和元件設計的設計分析過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、系統(tǒng)整體設計、元件計算選擇、cad制圖、查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)自己初步的結構分析、結構設計和計算能力。3、 畢業(yè)設計（論文）應完成的工作繪制液壓系統(tǒng)原理圖；計算和選擇液壓元件，設計必要的非標準液壓元件；繪制動作循環(huán)圖和動作順序表。4、 畢業(yè)設計（論文）進程安排（1）13周：調研和制定方案，提交開題報告；（2）48周：cad繪制液壓系統(tǒng)原理圖，液壓系統(tǒng)和液壓元件的計算選擇；（3）914周：方案評估，撰寫畢業(yè)論文；（4）1517周:評審答辯。5、 應收集的資料及主要參考文獻1.雷天覺.液壓工程手冊.北京 機械工業(yè)出版社， 1990年2.李登萬.液壓與氣壓傳動.江蘇 東南大學出版社，2004年3.李勝海.液壓機構及其組合.北京 清華大學出版社， 1992年4.許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動，機械工業(yè)出版社，2002年 5 許福玲等.液壓與氣壓傳動.第3版，2007年6 李壯云.液壓氣動與液力(上冊). 北京.化學工業(yè)出版社.2005年7 李壯云.液壓氣動與液力(下冊). 北京.化學工業(yè)出版社.2005年8 鄧鐘明.液壓氣動系統(tǒng)設計手冊.1989年 完 成 期 限 ： 指導老師簽名 ： 專業(yè)負責人簽名： 年 月 日減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設計前 言液壓傳動就是通過液壓油（具體根據實際情況定）來傳遞壓力的傳動方式。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，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換為機械能，而獲得需要的直線往復運動或回轉運動。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，例如在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產生出更大的動力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結構緊湊。液壓馬達的體積重量只有同等功率電動機的12%左右；液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應快，所以易于實現快速起動、制動和頻繁地換向。液壓裝置的換向頻率，在實現往復回轉運動時可達到每分鐘500次，實現往復直線運動時可達每分鐘1000次；液壓傳動可在大范圍內實現無級調速（調速比可達1：2000），并可在液壓裝置運行的過程中進行調速；液壓傳動容易實現自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進行控制或調節(jié)，操縱很方便。當液壓控制和電氣控制或氣動控制結合使用時，能實現較復雜的順序動作和遠程控制；液壓裝置易于實現過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長；由于液壓元件已實現了標準化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設計制造和使用都比較方便。液壓傳動常在機床的如下一些裝置中使用：進給運動傳動裝置；往復主體運動傳動裝置；回轉主體運動傳動裝置；仿形裝置；輔助裝置。其在機械行業(yè)中的應用如下：機床行業(yè)磨床、銑床、刨床、壓力機、拉床、自動機床、組合機床、數控機床、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。農業(yè)機械聯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。起重運輸裝置起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂等。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。當前，液壓技術在實現高壓、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化、微型化、智能化等各項要求方面取得了重大進展，在完善比例控制、伺服控制、數字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化以及計算機控制等開發(fā)性研究方面，更日益顯示出顯著的成績。今天，為了和最新技術的發(fā)展保持同步，液壓技術必須不斷創(chuàng)新，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。面對我國經濟近年來的快速發(fā)展，機械制造業(yè)工業(yè)的壯大，在國民經濟中占重要地位的制造業(yè)領域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進，使得作為制造工業(yè)重要設備的各類機加工工藝裝備也有了許多新的變化，尤其是孔加工，其在今天的液壓系統(tǒng)的地位越來越重要。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛造設備。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、農業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到普遍應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、等能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得顯著成果。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將得到進一步的發(fā)展，在各機械設備上的應用將更加廣泛。iv減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設計目 錄中文摘要i英文摘要ii1. 液壓傳動概述11.1 工作原理11.2 液壓系統(tǒng)的基本組成12. 鉆孔組合機床工況分析22.1 運動分析22.2 繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖22.3 負載分析22.3.1 工作負載22.3.2 摩擦阻力32.3.3 其他負載32.4 負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制43. 系統(tǒng)主要參數的確定43.1 初步確定液壓缸工作壓力43.2 確定液壓缸內徑d和活塞桿直徑d53.3 液壓缸最小穩(wěn)定速度的驗算83.4 液壓缸所需的最大穩(wěn)定流量84. 繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖84.1 工況圖的繪制84.2 工況圖的作用105. 液壓系統(tǒng)原理圖的設計105.1選擇基本回路105.1.1 確定供油方式115.1.2 速度控制回路的選擇115.1.3 換向和速度換接回路的選擇125.1.4 壓力控制回路的選擇135.1.5 確定輔助裝置135.2. 液壓系統(tǒng)原理圖的設計135.3 制定其系統(tǒng)工作循環(huán)表155.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應考慮的幾個問題166. 計算和選擇液壓元件176.1 確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率176.1.1 計算液壓泵的最大工作壓力176.1.2 計算液壓泵的最大流量186.1.3 確定液壓泵的規(guī)格186.1.4 確定液壓泵的驅動功率196.2確定其他元件及輔助元件196.2.1 確定閥類元件及輔助元件196.2.2 管件的選擇226.2.3 確定油箱247. 結束語26致 謝27參考文獻28附 錄29減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設計摘 要液壓傳動系統(tǒng)具有廣泛的工藝適應性、優(yōu)良的控制性能、反應快、輸出力(或力矩)大等優(yōu)點，在組合機床中被廣泛采用。本論文主要闡述了減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件的設計，其主要內容包括組合機床工況分析、確定液壓系統(tǒng)主要參數、擬定液壓系統(tǒng)原理圖、液壓元件的計算和選擇、液壓缸主要零部件的設計及其結構設計。 關鍵詞 液壓系統(tǒng)/液壓傳動/液壓元件reducer box drilling combination machinetools and the main components of hydraulic system designabstracthydraulic transmission system has broad adaptability, good control performance, fast response, output force ( or torque) advantages, is widely used in modular machine tool. this paper mainly expounds the reducer box cover drill hole modular machine tool hydraulic system and the main components of the design, the main contents include the combination of machine condition analysis, determine the main parameters of hydraulic system, to develop hydraulic system diagram, calculation and selection of hydraulic components, hydraulic cylinder design of major components, and its structure design.key words hydraulic system,hydraulic transmission,hydraulic componenti1. 液壓傳動概述液壓傳動是以液體為工作介質，利用壓力能來驅動執(zhí)行機構的傳動方式。 驅動機床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成2。1.1 工作原理（1) 電動機驅動液壓泵經濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經換向閥和回油管排回油箱。（2) 工作臺的移動速度是通過節(jié)流閥來調節(jié)的。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油量增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關小時，進入液壓缸的油量減少，工作臺的移動速度減少。由此可見，速度是由油量決定的1。1.2 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）。通過它將液壓能轉換成機械能，推動負載做功。 （3）控制裝置液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過它們的控制和調節(jié)，使液流的壓力、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。 （4）輔助裝置油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關等.通過這些元件把系統(tǒng)聯接起來，以實現各種工作循環(huán)。 （5）工作介質液壓油。絕大多數液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息1。2 鉆孔組合機床工況分析2.1 運動分析鉆孔組合機床的加工對象為鑄鐵變速箱箱體，為使機床工作平穩(wěn)，便于自動化并簡化制造過程，可采用標準液壓動力頭。根據加工特點動力頭的工作循環(huán)應是：夾緊缸夾緊工作臺快速趨近工件工作臺進給工作臺快退夾緊缸松開原位停止。其簡圖見下圖動力滑臺的工作循環(huán)圖。另外為便于機床自動化和產生足夠的夾緊力，工件的夾緊也采用液壓操縱。2.2 繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖 圖2-1 滑臺工作循環(huán) 2.3 負載分析 負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。滑臺與夾緊都采用雙缸并聯，同時工作，兩者液壓缸都采用單桿活塞缸?；_液壓缸活塞桿固定，缸體運動；夾緊缸缸體固定，活塞桿運動。因工作部件是臥式放置，重力的的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力，導軌摩擦力。導軌的正壓力等于動力部件的重力，設導軌的靜摩擦力為ffs，動摩擦力為ffd11。2.3.1 工作負載 工作負載是液壓缸負載的主要組成部分，它與設備的運動情況有關，不同機械的工作負載其形式各不相同，對于機床，切削力是工作負載。工作負載可以是恒定的，也可以是變化的；可能是正值，也可能是負值，負載的方向與液壓缸（或活塞）的運動方向相反者為正，相同者為負。由切削原理可知：高速鋼鉆頭鉆鑄鐵時的軸向切削力ft與鉆頭直徑d、每轉進給量s和鑄鐵硬度hb之間的經驗算式為： ft =25.5ds0.8（hb）0.6 （2-1） 根據組合機床加工特點，鉆孔時的主軸轉速n和進給量s可選用下列數值：對=8mm的孔來說 n1=900r/min s1=0.15mm/r3。計算得出本組合機床中滑臺液壓缸的工作負載為切削力約為ft=6400n；夾緊液壓缸的工作負載前面以給出為 2822.3 n。2.3.2 摩擦阻力 摩擦阻力是指主機執(zhí)行機構在運動時與導軌或支撐面間的摩擦力，其值恒為正值。 ff=ffn=(0.2+0.1)x1340n=402n （2-2）式中：fn運動部件及外負載對支撐面的正壓力； f摩擦系數，分為靜摩擦系數（fs0.20.3）和動摩擦系數（fd0.050.1）。 本設計中滑臺液壓缸桿固定，缸體移動；夾緊裝置液壓缸缸體固定，桿移動。所以只需滑臺考慮滑臺液壓缸所受的摩擦阻力，而夾緊缸不考慮。2.3.3 其他負載除此之外，液壓缸的受力還有活塞和活塞桿處的密封裝置的摩擦阻力，其計算方法和密封裝置的類型、液壓缸的制造質量和工作壓力有關，由于詳細計算比較麻煩，為了簡化計算，一般將其考慮在液壓缸的機械效率中，初步設計時可取m =0.850.97，另外，還有背壓力，可在最后計算時考慮3。綜上所述，列出下表滑臺液壓缸在各工作階段負載值表2-1 滑臺液壓缸各工作階段負載值 工況負載組成負載值f液壓缸推力f/m啟動f=ffs268297.8快進f=ffd134148.9工進f=ffd+ft65347260反向啟動f=ffs268297.8快退f=ffd124148.9 數據來源: 機械加工工藝手冊第二卷 2.4 負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制按設備的工藝要求，把執(zhí)行元件在各階段的負載用曲線表示出來，稱執(zhí)行元件的負載位移（時間）曲線圖（負載圖）。由此圖可直接的看出在運動過程充何時受力最大，何時受力最小等各種情況，以此作為以后的設計依據。液壓缸驅動執(zhí)行機構進行直線往復運動時，所受的負載f為 f=ft+ff 。 同樣按設備的工藝要求，把所研究的執(zhí)行元件在完成一個工作循環(huán)時的運動規(guī)律用表示出來，一般用速度時間（vt）或速度位移（vs）曲線表示，稱執(zhí)行元件的速度循環(huán)圖（速度圖）4。根據負載計算結果和已知的各階段的速度，可繪制出負載圖（f-s）和速度圖（v-s），如下圖所示：f/n v/m.min-1 7260 6 297.8 148.9 s/mm 0.135 s/mm 148.9 297.8 （f-s）圖2-2 負載位移曲線圖 -6 （v-s） 圖2-3 速度位移 曲線圖3. 系統(tǒng)主要參數的確定3.1初步確定液壓缸工作壓力液壓缸工作壓力可根據負載大小及機器設備的類型來確定。一般來說，工作壓力選大些，可以減少液壓缸內徑及液壓系統(tǒng)其它元件的尺寸，使整個系統(tǒng)緊湊，重量輕，但是要用價格較貴的高壓泵，并使密封復雜化，而且會導致換向沖擊大等缺點；若工作壓力選的過小，就會增大液壓缸的內徑和其它液壓元件的尺寸，但密封簡單。所以應根據實際情況選取適當的工作壓力，設計時可用類比法來確定，參考下表6。為了滿足工作臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的滑臺液壓缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，最大負載為工進時7260n。夾緊液壓缸的夾緊力為2822.3 n,則由下表3-1可初選滑臺液壓缸工作壓力為2mpa，夾緊缸工作壓力為 0.8mpa。表3-1 按負載選擇系統(tǒng)工作壓力負載/kn551010202030305050系統(tǒng)壓力/mpa0811.622.53344557 表3-2 按主機類型選擇系統(tǒng)工作壓設備類型機床農業(yè)機械、汽車工業(yè)、小型工程機械及輔助機械工程機械重型機械鍛壓機械液壓支架船用機械磨床組合機床牛頭刨床插床齒輪加工機床車床銑床鏜床機床拉床龍門刨床壓力/mpa2.56.32.56.310101616321425數據來源：液壓傳動3.2確定液壓缸內徑d和活塞桿直徑d鑒于動力滑臺要完成的動作循環(huán)是快進工進快退，且要求快進和快退的速度相等，這里的液壓缸需選用單杠式的，并在快進時作差動連接。這種情況下的液壓缸無桿腔工作面積a1取為有桿腔工作面積a2的兩倍，即活塞桿直徑d與液壓缸缸筒直徑d的關系是d=0.707d10。在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須有背壓p2，背壓的選取參照下表3.2.1 ，取p2= 0.2 mpa，以防止被鉆孔時動力滑臺突然前沖。表3-3 執(zhí)行元件的回油背壓系統(tǒng)類型背壓/mpa回油路上有節(jié)流閥的調速系統(tǒng)0.2-0.5回油路上有背壓閥或調速閥的調速系統(tǒng)0.51.5采用輔助泵補油的閉式回路1.01.5回油路較短且直通油箱約0數據來源：液壓氣動與液力由工進時的推力，列出活塞的力平衡方程式，計算液壓缸面積：f/m=a1p1-a2p2=a1p1-（a1/2）p2 (3-1) =4245.6mm 缸筒內徑 d= (3-2) 則缸筒內徑 （3-3）活塞桿直徑d=0.707d=51.994mm式中 p1液壓缸的工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力為2mpa； p2液壓缸回油腔背壓力，初算時無法準確計算，可先根據機械設計手冊進行估計；（本設計可參考以下選擇：在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須有背壓p2，取p2=0.2 mpa，以防止被鉆孔時動力滑臺突然前沖?？爝M時液壓缸作差動連接，油管中有壓力損失，有桿腔的壓力應略大于無桿腔，但其差值較小，可先按 0.2mpa考慮。快退時回油腔中是有背壓的，這時也可按p2=0.2 mpa考慮。） f工作循環(huán)中的最大外負載； fc液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不易求出，常用液壓缸的機械效率m進行估算，f+fc=f/m； m液壓缸的機械效率，一般m=0.850.97，此處m 取0.9 。由計算所得的液壓缸內徑d和活塞桿直徑d值應按gb23481993圓整到相近的標準直徑，以便于采用標準的密封件。 按gb23481993,d圓整后取80mm， 按gb23481993 ,d=0.707d，d圓整后取56mm 。則液壓缸無桿腔有效作用面積2 液壓缸無桿腔有效作用面積2表3-4 液壓缸內徑尺寸系列（gb2348-1993）810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630數據來源：機械設計手冊表3-5 活塞桿直徑系列（gb2348-1993）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400數據來源：機械設計手冊3.3 液壓缸最小穩(wěn)定速度的驗算對選定后的液壓缸內徑d，進行最小穩(wěn)定速度的驗算，要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積a，必須大于最小穩(wěn)定速度的最小有效面積amin，即aamin。 amin=qmin/vmin （3-4） 式中 qmin流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產品樣本中查得,則由查詢可知，qmin= 3l/min ； vmin液壓缸的最低速度，即0.135m/min。amin=qmin/vmin 2220mm2 滿足要求。 3.4 液壓缸所需的最大穩(wěn)定流量 對選定后的液壓缸進行最大穩(wěn)定流量的驗算，qmax等于液壓缸有效面積a和液壓缸最大移動速度vmax的乘積，即qmax=avmax，如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積a不大于計算所得的最小有效面積amin，則說明液壓缸不能保證最大穩(wěn)定流量，此時必須增大液壓缸內徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。由以上計算可知：液壓缸最大移動速度vmax=6m/min；液壓缸所需的最大流量 qmax=15.37l/min；液壓缸有效面積a= qmax/vmax=2561.67 mm2。液壓缸有效面積a大于計算所得的最小有效面積amin，滿足要求。4. 繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖 液壓執(zhí)行元件的工況圖指的是壓力圖，流量圖和功率圖。4.1. 工況圖的繪制按照上面所確定的液壓執(zhí)行元件的工作面積和工作循環(huán)中各階段的負載，即可繪制出壓力圖；根據執(zhí)行元件的工作面積以及工作循環(huán)中各階段所要求的運動速度，即可繪制流量圖；根據所繪制的壓力圖和流量圖，即可計算出各階段所需的功率，繪制功率圖。則依據上面所做的計算，列出滑臺液壓缸工況表如下表： 表4-1 組合機床滑臺液壓缸工況表工況推力回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率計算公式快進啟動297.800.116快速148.90.73115.370.187工進72600.2 1.690.680.019快退啟動297.800.121快速148.90.21.28514.770.304再根據上表繪制出組合機床滑臺液壓缸工況圖如下圖： 圖4-1 組合機床滑臺液壓缸工況圖4.2. 工況圖的作用從工況圖上可以直觀的、方便的找出最大工作壓力、最大流量和最大功率，根據這些參數即可選擇液壓泵及其驅動電動機，同時是系統(tǒng)中所有液壓元件的選擇的依據，對擬定液壓基本回路也具有指導意義。5. 液壓系統(tǒng)原理圖的設計液壓系統(tǒng)原理圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣。擬定系統(tǒng)原理圖是設計系統(tǒng)的關鍵，它對系統(tǒng)的性能及沒計方案的合理性、經濟性具有決定性的影響，也是整個設計中重要的一部分8。5.1選擇基本回路根據系統(tǒng)的設計參數以及速度、負載循環(huán)圖，可以針對不同的動作循環(huán)選擇相應的基本回路，包括確定系統(tǒng)的供油方式、調速方式、速度換接方式和夾緊回路的方式等。5.1.1 確定供油方式這里組合機床的液壓系統(tǒng)可以分為工件的夾緊和動力頭的運動兩部分。動力頭工作進給時需要高壓的油液，但流量較?。豢焖龠M給時需要大量的油液，但壓力較低。這時若選用一大流量的高壓泵雖可滿足要求，但工作進給時必然會有大部分高壓油經過溢流閥流回油箱，不僅浪費大量功率，而且會引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱。決這個矛盾可采用雙泵供油回路，但這樣要多用一個泵，管路也較復雜。并且由工況圖可知系統(tǒng)最大流量與最小流量之比約為15，快進工進時間之比約為7，因此這里的設計采用限壓式變量葉片泵，在低壓時(快速行程)能產生大流量，而高壓時（工作進給）流量能自動減小，以避免過多的損失。如圖5-1所示圖5-1 限壓式變量葉片泵供油5.1.2 速度控制回路的選擇在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調速閥。這里為使動力頭能向前向后運動，設有電磁閥4來進行換向。動力頭的快速前進采用差動回路，用二位滑閥5 控制；在快進時滑閥5的電磁鐵接通，油缸有桿腔的回油經滑閥可以流到油缸的無桿腔實現差動連接，使移動速度加快。如下圖所示取活塞桿面積為油缸面積的一半左右，使快進快退速度大致相等。為使動力頭的工作進給速度比較穩(wěn)定，采用回油調速，并選用由減壓閥和節(jié)流閥共同組成的調速閥9來控制工作進給速度。這種調速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。 圖5-2 速度控制回路5.1.3 換向和速度換接回路的選擇速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機構在一個工作循環(huán)中從一種運動速度換到另一種運動速度，因而這個轉換不僅包括快速轉慢速的換接，也包括兩個慢速之間的換接。本系統(tǒng)采用下圖兩種電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結構簡單、調節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。往復換直線運動向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機運動部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準確地變換運動方向。簡單的換向回路只需采用標準的普通換向閥即可9。此次設計中換向與速度換接回路采用三位換向閥如下圖所示 圖5-3 三位四通換向閥 圖5-4 三位五通換向閥5.1.4 壓力控制回路的選擇壓力回路是控制液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力，以使元件獲得所需的力或轉矩或保持受力狀態(tài)的回路。這類回路包括調壓、減壓、保壓、卸壓、平衡、卸荷等多種?，F需要選用的是調壓回路。調壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或某部分的壓力保持恒定或不超過某個數值10。現采用如下圖5-5所示的二位四通電磁閥3來控制夾緊、松開換向動作以及溢流閥與卸荷閥組成的調壓回路，為了避免工作時突然失電而松開，應采用失電夾緊方式?？紤]到當進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入溢流閥調壓和單向閥保壓。在該回路中還裝有定值減壓閥，用來保持夾緊力的穩(wěn)定。溢流閥進行減壓，防止壓力過大，減壓閥的最低調整壓力不應小于0.5mpa。圖5-5壓力控制回路5.1.5 確定輔助裝置為避免鐵屑等物損壞油泵，在油泵的進油口處加一濾油器。且因為這個濾油器裝在油泵之前，所以不允許有較大的壓力損失，只起到粗濾作用。為減小壓力損失，選取濾油器時應取額定流量較大的（例如加大一倍）。5.2. 液壓系統(tǒng)原理圖的設計最后把所選擇的液壓回路組合起來，進行修改完善即可組合成下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖?？紤]到機床用于鉆孔加工，對位置定位精度較高，圖中增加一壓力繼電器10，當滑臺碰上死檔鐵后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號，控制電液換向閥換向。圖5-6 液壓系統(tǒng)原理圖檢查其動作循環(huán)以及油路循環(huán)：（1）工件夾緊工件的夾緊有油缸12和油缸13完成，為使活塞能向兩個方向運動，設有電磁換向閥3。注意到夾緊所需的油壓比動力頭的工作壓力要低，所以在油路21之前加一定值減壓閥8。此外，為防止動力頭部分油路中油壓降低時影響夾緊油路，在換向閥3前還加一個單向閥7。工件安裝完畢后，電磁鐵6ya通電，電磁卸荷閥2的閥芯下移，油泵停止卸荷，輸出壓力油。同時電磁鐵4ya通電，換向閥3的閥芯右移， 進油路：油泵1電磁卸荷閥2 減壓閥8 單向閥7 油路21 換向閥3 油路23 夾緊缸12,13無桿腔，活塞相向移動，并通過夾具夾緊工件；回油路：夾緊缸12,13有桿腔 油路24 換向閥3 油路22 油箱。（2）滑臺快進夾緊完成后，油路23內油壓升高，使壓力繼電器10 的電路接通，于是動力頭開始快速移動。這時，壓力繼電器10發(fā)出電信號，使電磁鐵 1 ya , 3ya通電，換向閥4的閥芯右移，滑閥5的閥芯下移。進油路：濾油網11 泵1 單向閥6 油路 16換向閥4油路19 滑臺液壓缸14,15無桿腔；回油路：滑臺液壓缸14,15有桿腔 油路20 換向閥4 油路17 滑閥5 油路17 滑臺液壓缸14,15無桿腔。這時油路為差動連接，動力頭快速前進。（3）滑臺工作進給快進終了時，擋鐵壓下行程開關，使3 ya斷電，1ya繼續(xù)通電，這時滑閥 閥芯上移，使油路17和19斷開。工進時的進油路和快進時相同，回油路為：滑臺液壓缸14,15有桿腔 油路20 換向閥4 調速閥9 油箱；動力頭工作進給。（4）滑臺快退當動力頭加工完畢時，壓下行程開關，使 1ya斷電，2ya通電，換向閥4 的閥芯左移，這時的油路為：進油路：濾油器11 油泵1 油路16 換向閥4 油路19 液壓缸14,15無桿腔；回油路：液壓缸14,15有桿腔 油路20 換向閥4 油路18 油箱。這時動力頭快速后退。(5) 松開工件，停止卸荷當動力頭工作完畢退回原位時，壓下行程開關使1ya和2 ya都斷電，換向閥4處在中間位置，動力頭停止運動。同時使5 ya通電，換向閥3閥芯左移，壓力油便進入夾緊缸有桿腔，再經過換向閥3流回油箱，完成工件松開。此時壓力繼電器10發(fā)出信號，使電磁鐵6ya斷電，電磁卸荷閥2的閥芯上移，使油泵卸荷。5.3 制定其系統(tǒng)工作循環(huán)表設計出液壓系統(tǒng)原理圖后，檢查完其動作循環(huán)，制定其系統(tǒng)工作循環(huán)表（電磁鐵動作順序表）。表5-1 電磁鐵動作順序表 電磁鐵動作1ya2ya3ya4ya5 ya6 ya1yj夾緊+上位快進+下位工進+下位快退+下位停止+上位5.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應考慮的幾個問題（1） 采用何種結構的執(zhí)行元件；（2） 確定供油方式；（3） 調速方式的選擇；（4） 快速回路和速度換接方式的選擇；（5） 如何完成執(zhí)行機構的自動循環(huán)和順序動作；（6） 系統(tǒng)的調壓、卸荷及執(zhí)行機構的換向和安全互鎖等要求；（7） 壓力測量點的合理選擇。根據上述要求選擇基本回路，然后將各基本回路歸并、整理，在增加一些必要的元件或輔助油路，使之成為完整的液壓系統(tǒng)，進行這項工作時還必須注意一下幾點：（1） 盡可能省去不必要的元件，以簡化系統(tǒng)結構；（2） 最終綜合出來的液壓系統(tǒng)應保證其工作循環(huán)中的每個動作都安全可靠，互相無干擾；（3） 盡可能采用標準件，減少自行設計的專用件；（4） 盡可能使系統(tǒng)經濟合理，便于維修檢測。 6. 計算和選擇液壓元件所謂液壓元件的計算，是要計算該元件在工作中承受的壓力和通過的流量，以便確定元件的規(guī)格和型號。一般要計算和選擇的液壓元件有以下幾類：一. 動力元件的選擇二. 執(zhí)行元件的選擇三. 控制元件的選擇四. 輔助元件的選擇6.1.確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率6.1.1 計算液壓泵的最大工作壓力液壓泵的液壓泵是液壓系統(tǒng)中的動力元件。選擇液壓泵時要考慮系統(tǒng)工況和液壓泵主要參數壓力和流量。最高工作壓力就是在系統(tǒng)正常工作時所能提供的最高壓力，對于定量泵系統(tǒng)來說，這個壓力是由溢流閥調定的；對于變量泵系統(tǒng)來說，這個工作壓力是與泵的特性曲線上的流量相對應的，液壓泵的最高工作壓力是選擇液壓泵型號的重要依據13?？紤]到正常工作時，進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為： ppp1+p1 （6-1）式中： pp液壓泵最大工作壓力p1執(zhí)行元件最大工作壓力p1進油管路中的壓力損失，初算時一般有節(jié)流調速和管路簡單的系統(tǒng)取p=0.20.5mpa，有調速閥和管路較復雜的系統(tǒng)取p=0.51.5 mpa。 表6-1 系統(tǒng)壓力損失系統(tǒng)結構情況總壓力損失p/mpa一般節(jié)流調速及管路簡單的系統(tǒng)0.20.5進油路有調速閥及管路復雜的系統(tǒng)0.51.5數據來源：液壓傳動由前面可知，液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為1.69mpa，本系統(tǒng)采用調速閥進油節(jié)流調速，選取進油管道壓力損失為0.35mpa。 由于采用壓力繼電器，溢流閥的調整壓力一般應比系統(tǒng)最高壓力大0.5mpa，故泵的最高壓力為 pp1=（1.69+0.35+0.5）mpa=2.54mpa 由壓力圖可知，液壓缸快退時的工作壓力比快進時大，這時壓力油不通過調速閥，進油路比較簡單，但流經管道和閥的油流量較大。取進油路壓力損失為0.35mpa，故快退時泵的工作壓力為 pp2=（1.285+0.35）mpa=1.635mpa 6.1.2 計算液壓泵的最大流量液壓泵的最大流量qp按執(zhí)行元件工況圖上的最大工作流量及系統(tǒng)中的泄漏量來確定。即qpklqmax （6-2）式中 qp液壓泵的最大流量qmax同時動作的執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正在進行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量23l/min。kl系統(tǒng)泄漏系數，一般取=1.11.3。因為使用了雙缸并聯形式，所以液壓泵的最大流量qp應不小于二倍的計算值。由滑臺液壓缸工況圖可知，在快進時，最大流量值為15.37l/min, 取k=1.1，則可計泵的最大流量 qp =1.115.372=33.814l/min；在工進時，最小流量值為0.68l/min，泵的最小流量為q=1.10.682=1.496l/min.為保證工進時系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為3l/min，故根據以上計算數值，選用公稱流量為36 l/ min ；公稱壓力為6.3mpa壓力的限壓式變量葉片泵。6.1.3 確定液壓泵的規(guī)格液壓泵的規(guī)格可以根據實際工況和液壓泵的最大工作壓力選取，然后根據液壓泵的最大流量確定其型號。值得注意的是，泵的額定壓力應該比上述最大工作壓力高25%60%，以留有壓力儲備。額定流量則只需滿足上述最大流量即可。根據以上計算的值，即可從產品樣本中選擇合適的液壓泵的型號和規(guī)格。為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應用一定的壓力儲備，通常泵的額定壓力應滿足： pn（1.251.60）pp （6-3）泵的額定流量則宜與qp相當，不要超過太多，以免造成過大的功率損失,則根據以上數據按jb/t 9616-1999選取ybx-40n型限壓式變量葉片泵，排量為40ml/r，轉速為6001500r/min，額定壓力6.3mpa，取泵的總效率為0.75，泵的容積效率為0.9,則當轉速為1000r/min時,泵的實際輸出流量為 qp=(40ml/r1000r/min0.9)/1000=36l/min。6.1.4 確定液壓泵的驅動功率液壓泵的規(guī)格型號確定以后，驅動液壓泵的電機功以按下式計算： （6-4） 式中，pp 液壓泵的進、出口壓力之差； qp-液壓泵的實際流量； p- 液壓泵的總效率。由上可知快退時滑臺液壓缸輸入功率最大，這時泵的工作壓力為pp=1.285+0.35=1.635mpa，流量qp為32.494l/min，液壓泵的總效率為0.75，則此時液壓泵驅動電機所需功率p1.181kw，根據以上數據按jb/t 9616-1999選取y90l4型三相異步電動機，其額