組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 說 明 書 專業(yè)班次： 機電一體化（班 姓 名： 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 機電 系（部） 年級專業(yè) 機電一體化 姓名 設(shè)計（論文）題目： 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計 設(shè)計開始時間： 年 月 日 設(shè)計結(jié)束時間： 年 月 日 設(shè)計指導(dǎo)人： 教研室主任： 系 主 任： 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱書 題目： 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計 機電 系（部） 年級專業(yè) 機電一體化 姓名 評閱意見： 成績： 指導(dǎo)教師： 職 務(wù)： 年 月 日 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評定書 年級專業(yè)班級： 05 機電一體化二班 姓 名： 答辯過程 問題提問 回答情況 記錄員： 成績評定 指導(dǎo)教師 答辯小組 綜合成績 專業(yè)答辯組組長： 年 月 日 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù) 書 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 （論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 一、 要求 1 工作循環(huán)為“快進工進死擋鐵停留快退原位停止” 2 采用平導(dǎo)軌 二、原始數(shù)據(jù)： 1 加工時最大切削力為 28000N 2 快進、快退速度相等， V=0.1m/s 3 往復(fù)運動加速、減速時間為 0.05s 4 靜摩擦系數(shù)為 0.2，動摩擦系數(shù)為 0.1 5 滑臺快進行程長度為 100mm，工進行程為 50mm 6 滑臺工進速度 50mm/min 7 運動部件總重 G=14700N 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 1 用簡明的文字說明設(shè)計的原理、依據(jù)。畫出設(shè)計相關(guān)的圖形、圖標(biāo)、表格等。 2 用手畫圖，用 CAD 畫圖 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）： 說明書，設(shè)計的液壓系統(tǒng)圖、液壓缸裝配圖。 專業(yè)班級 學(xué)生 要求設(shè)計（論文）工作起止日期 指 導(dǎo) 教 師 簽 字 日期 教研室主任審查簽 字 日期 系主任批準(zhǔn)簽 字 日期 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 前言 本設(shè)計主要是為機床設(shè)計的液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)應(yīng)用在機床中，可以實現(xiàn)機床的 自動進給，刀具的自動轉(zhuǎn)換等。而且可以使機床的運動更平衡，加工精度更高，效率更高，從而實現(xiàn)機床的自動化。為了達到以上效果，我們做了這個設(shè)計。 本設(shè)計的主要涉及的內(nèi)容有機床負載的分析，運動特性的分析，液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計，液壓元件的選擇，液壓缸的設(shè)計等。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 目錄 前言 . 1 目錄 . 2 一、液壓傳動的發(fā)展概況 . 4 二、液壓傳動的工作原理和組成 . 5 三、液壓傳動的優(yōu)缺點 . 5 1、優(yōu)點 . 6 2、液壓傳動的缺點： . 6 四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 . 7 1、液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用： . 7 2、靜液壓傳動裝置的應(yīng)用 . 7 五、液壓系統(tǒng)工況分析 . 9 1、運動分析 . 9 七、擬定液壓系統(tǒng)圖 . 13 1、 調(diào)速方式的選擇 . 13 2、快速回路和速度換接方式的選擇 . 13 液壓工作原理： . 14 八、液壓元件選擇 . 17 1、選擇液壓泵和電機 . 17 2、 元、輔件的選擇 . 21 九、液壓系統(tǒng)驗算 . 24 1管路系統(tǒng)壓力損失驗算 . 24 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算 . 27 十、液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r . 29 1、國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 . 29 2、遠程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展 . 30 十一、注意事項 . 32 十二、總結(jié) .錯誤 !未定義書簽。 致謝 . 33 參考文獻 . 34 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 一、液壓傳動的發(fā)展概況 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 第一個使用液壓原理的是 1795 年英國約瑟夫 布拉曼 (Joseph Braman,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 他又 將工作介質(zhì)水改為油 ,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 ,特別是 1920 年以后 ,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間 ,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 ,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀初康斯坦丁 尼斯克 (GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究 ；1910年對液力傳動 (液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀 50 年代，液壓元件最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)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(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等 。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 二、液壓傳動的工作原理和組成 液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，利用壓力能來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的傳動方式。 驅(qū)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。 1、工作原理： 1)電動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(diào)節(jié)的。當(dāng)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(dāng)節(jié)流閥關(guān)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。 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(guān)等 .通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。 5）工作介質(zhì) 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。 三、液壓傳 動的優(yōu)缺點 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 1、優(yōu)點 1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)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(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達的體積重量只有同等功率電動機的 12%左右。 2）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(yīng)快，所以易于實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁地換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達到每分鐘 500 次，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達每分鐘 1000 次。 3）液壓傳動可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比可達 1： 2000），并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速。 4）液壓傳動容易實現(xiàn)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(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動控制結(jié)合使用時，能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠程控制。 5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。 2、液壓傳動的缺點： 1)液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，在相對運動表面間不可避免地要有泄漏，同時，液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴格的場合采用，例如螺紋和齒輪加工機 床的內(nèi)傳動鏈系統(tǒng)。 2）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠距離傳動。 3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。 4）為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對油液的污染比較敏感。 5）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動的理論知識，又要有一定的實踐經(jīng)驗。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 6）隨著高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問題。 總而言之，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，液壓傳動的缺點將得到克服，液壓傳動將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動方式的結(jié)合更是前途無量。 四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 1、液壓傳動在機械行業(yè)中的應(yīng)用： 機床工業(yè) 磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數(shù)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(nóng)業(yè)機械 聯(lián)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 起重運輸機械 起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂?shù)?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 2、靜液壓傳動裝置的應(yīng)用 靜液壓傳動由于具有無級變速，調(diào)速范圍寬，可以實現(xiàn)恒扭或恒功率調(diào)速，容易實現(xiàn)電控等優(yōu)點，在工程機械中具有良好的應(yīng)用前景。但是在鏟土畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 運輸機械和起重機械中作為主要傳動就用卻很少，其主要問題是在于國內(nèi)液壓元件質(zhì)量差，而國外的液壓元件 價格又太高，會造成主同成本過高。 90年代以來，國內(nèi)已引進了德國林德公司靜液壓叉車，以及利勃海爾公司靜液壓推土機的裝載機，但在國內(nèi)市場所占份額很小。從國內(nèi)工程機械市場的實際出發(fā)，本文對靜液壓傳動在國內(nèi)的推廣應(yīng)用提出探討性的意見如下： （ 1）靜液壓傳動叉車在發(fā)達國家已經(jīng)被廣泛采用，由于國內(nèi)部分倉庫、碼頭和工廠等使用部門對叉車的機動性能（尤其是低速性能）、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門正在成為國內(nèi)靜液壓叉車用戶。國內(nèi)叉車和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該看到靜液壓叉車的良好前景，聯(lián)合研究開發(fā)適合我國國情的叉車靜液壓系統(tǒng)， 提供能先進，工作可靠，價格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開發(fā)的方式，加快開發(fā)的速度。 （ 2）中小型多功能工程機械由于具有挖掘，裝載，叉車和起重等多功能，在發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)尤其是城市建設(shè)的發(fā)展，中小型多功能工程機械也將在我國推廣應(yīng)用，而它們無疑將首先采用靜液壓傳動作為其主要傳動裝置。國內(nèi)工程機械企業(yè)應(yīng)該看到中小型多功能工程機械的發(fā)前景，聯(lián)合國內(nèi)外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開展對它們的研究開發(fā)，以促進中小型多功能工程機械在我國的發(fā)展。 （ 3）在國內(nèi)大型鏟土運輸和起重 機械中，由于配套的靜液壓與電子控制元件的技術(shù)難度大，價格太高，在國內(nèi)用戶中難以接受。因此，在我國暫時不宜將靜液壓傳動研究開發(fā)的重點放在與大型鏟土運輸和起重機械配套上，而應(yīng)將重點放在上述兩類工程機械上。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 五、液壓系統(tǒng)工況分析 1、運動分析 繪制動力滑臺的工作循環(huán)圖 2、負載分析 （ 1）阻力計算 1）切削阻力 切削阻力為已知 Fq=28000N 2）摩擦阻力 取靜摩擦系數(shù) ju =0.2,動摩擦系數(shù) ud=0.1,則： 靜摩擦阻力 ujF =0.2 14700N=2940N 動摩擦阻力 udF =0.1 14700N=1470N 3）慣性阻力 動力滑臺起動加速，反向起動加速和快退減速制動的加速度的絕對值相等，既 u=0.1m/s， t=0.05s，故慣性阻力為： aF =G u/g t=14700 0.1 9.8 0.05=3000N 4）由于動力滑臺為臥式放置，所以不考慮重力負載。 5）關(guān)于液壓缸內(nèi)部密封裝置摩擦阻力 Fm 的影響，計入液壓缸的機畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 械效率中。 6）背壓力 初算時暫不考慮。 （ 2）液壓缸各階段工作負載計算： 1）啟動 F1= ujF / cm=2940/0.9=3267N 2）加速 F2=（ udF + aF ） / cm=（ 1470+3000） /0.9=4470N 3）快進 F3= udF / cm=1740/0.9N=1633N 4）工進 F4=( qF + udF )/ cm=(28000+1470)/0.9N=32744N 5）快退 F5= udF / cm=1470/0.9N=1633N （ 3）繪制動力滑臺負載 位移曲線圖，速度 位移曲線圖（見圖 1） 圖 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 （ 3）、確定缸筒內(nèi)徑 D，活塞桿直徑 d D= 64 4 7 2 7 6 1 0 963 . 1 4A m m m m 按 GB/T2348 1993，取 D=100mm d=0.71D=71mm 按 GB/T2348 1993，取 d=70mm （ 4）、液壓缸實際有效面積計算 無桿腔面積 A1= D2/4=3.14 1002/4 mm2=7850mm2 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 有桿腔面積 A2=（ D2 d2） /4=3.14（ 1002 702） /4 mm2=4004 mm2 活塞桿面積 A3= D2/4=3.14 702/4 mm2=3846 mm2 （ 5）、最低穩(wěn)定速度驗算。最低速度為工進時 u=50mm/min，工進采用 無桿腔進油，單向行程調(diào)速閥調(diào)速，查 得最小穩(wěn)定流量 qmin=0.1L/min A1 qmin/umin=0.1/50=0.002 m2=2000 mm2 滿足最低速度要求。 （ 6）、計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量、功率列于表（ 1） 表（ 1）液壓缸壓力、流量、功率計算 工 況 差 動 快 進 工 進 快 退 啟 動 加 速 恒 速 啟 動 加 速 恒 速 計 算公 式 p= F/A3 q= u3A3 P=pq p=(F+ p2A2) / A1 q= u1 A1 P=pq p=(F+ p2A1) / A2 q= u2 A2 P=pq 速 度m/s u2=0.1 u1=3 10-45 10-3 u3=0.1 有 效面 積m2 A1=7850 10-6 A2=4004 10-6 A3=3846 10-6 負 載N 3266 3000 1633 32744 3266 3000 1633 壓 力MPa 0.85 0.78 0.42 4.4 1.4 1.1 0.99 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 工 況 差 動 快 進 工 進 快 退 啟 動 加 速 恒 速 啟 動 加 速 恒 速 流 量L/min 23 0.39 24.0 功 率KW 0.16 1.755 0.40 取 背 壓 力 p2=0.4MP 取 背 壓 力 p2=0.3MP 七、擬定液壓系統(tǒng)圖 擬定的液壓系統(tǒng)原理圖 1、 調(diào)速方式的選擇 該機床負載變化小，功率中等，且要求低速運動平穩(wěn)性好速度負載特性好，因此采用調(diào)速閥的進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背油閥。 2、快速回路和速度換接方式的選擇 本題已選用差動型液壓缸實現(xiàn)“快、慢、快”的回路。由于快進轉(zhuǎn)工進時有平穩(wěn)性要求，故采用行程閥或電磁閥皆可來實現(xiàn)（比較表如下表 2），工進轉(zhuǎn)快退則利用壓力繼電器來實現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 表 2 快進工進的控制方法比較 項目 采用行程閥 采用 電磁閥 轉(zhuǎn) 換 性 能 1 液壓沖擊小 2 轉(zhuǎn)換精度高 3 可靠性好 4 控制靈活性小 1 液壓沖擊較大 2 轉(zhuǎn)換精度較低 3 可靠性較差 4 控制靈活性大 安 裝 特 點 1 行程閥裝在滑座上 2 管路較復(fù)雜 3 須設(shè)置液壓撞塊機構(gòu)（撞塊長度大于工進行程） 1 電磁閥可裝在液壓站（或控制板）上，安裝靈活性大 2 管路較簡單 3 須設(shè)置電氣撞塊機構(gòu) 綜上所述，本系統(tǒng)為進油節(jié)流調(diào)速回路與差動回路的組合，為此可以列出不同的方案進行綜合比較后，畫出回路圖，見圖 0 號圖縱紙。 液壓工作原理： 1. 快速前進 按下起動按鈕，電磁 經(jīng)鐵 1YA 通電，電磁換向閥 A 的左拉 接入回路，液動換向閥 B 在制油液的作用下其左位接入系統(tǒng)工作，這時系統(tǒng)中油液的通路為： 進油路：過濾器 1 變量泵 1 換向閥 A 單向閥 C 換向閥 B 左端 回油路：換向閥右端 節(jié)流閥 F 換向閥 A 油箱。 于是，換向閥 B 的閥芯右移，使其左位接入系統(tǒng)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 主油路 進油路：過濾器 1 變量泵 1 單向閥 3 換向閥 B 行程閥 11 液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔 換向閥 B 單向閥 6 行程閥 11 液壓缸左腔，形成差動連接。 此時由于負載較小，液壓系統(tǒng)的工作壓力較低，所以液控順序閥 5 關(guān)閉，液壓缸形成差動連接，又因變量泵 2 在低壓 下輸出流量為最大，所以動力滑臺完成快速前進。 2.工作進給 當(dāng)滑臺運動到預(yù)定位置時，控制擋鐵壓下行程閥 11。切斷了快進油路，電液動換向閥 7 的工作狀態(tài)不變 (閥 B 和閥 A 的左位仍接入系統(tǒng)工作 )，壓力油須經(jīng)調(diào)速閥 8、二位二通電磁 12 才能進入液壓缸的左腔，由于油液流經(jīng)調(diào)速閥而使系統(tǒng)壓力升高，于是液控順序閥 5 打開，單向閥 6 關(guān)閉，使液壓缸右腔的油液經(jīng)閥 5、背壓閥 4 流回油箱，使滑臺轉(zhuǎn)換為工作進給運動。其主要油路： 進油路： 過濾器 1 變量泵 2 單向閥 3 換向閥 B 調(diào)速閥 8 電磁閥 12 液壓缸左腔。 回油路： 液壓缸右 腔 換向閥 B 順序閥 5 背壓閥 4 油箱。 因為工作進給時系統(tǒng)壓力升高，所以變量泵 2 的輸出流量便自動減小，以適應(yīng)工作進給的城要，進給速率的大小由調(diào)速閥 8 來調(diào)節(jié)。 3.死擋鐵停留 當(dāng)滑臺第二次工作進給完畢，碰上死擋鐵后停止前進，停留在死擋鐵處，這時液壓缸左腔油液的壓力升高，當(dāng)升高到壓力繼電器 13 的調(diào)整值時，壓力繼電器動作，發(fā)出信號給時間繼電器，其停留時間由時間繼電器控制，經(jīng)過時間繼電器的延時，再發(fā)出信號使滑臺返回。 4.快速退回 時間繼電器延時發(fā)出信號，使電磁鐵 YA 停電， 2YA 通電，這時換向閥A 的右位接入回路 ，控制油液換向閥 B 的右位拉入系統(tǒng)工作，此時，由于滑臺返回的負載小，系統(tǒng)壓力較低，變量泵 2 的流量自動增大至最大，所以動力滑臺快速退回。這時系統(tǒng)油液的通路為： 控制油路 進油路： 過濾器 1 變量泵 2 換向閥 A 單向閥 D 換向閥 B 右端。 回油路： 換向閥 B 左端 節(jié)流閥 E 換向閥 A 油箱。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 主油路 進油路： 過濾器 1 變量泵 2 單向閥 3 換向閥 B 液壓缸右腔。 回油路： 液壓缸左腔 單向閥 10 換向閥 B 油箱。 動力滑臺快速后退，當(dāng)其快退到一定位置 (即工進的起始位置 )時，行程閥 11 復(fù)位，使回油路更為暢通 ，但不影響快 速退回動作。 5.原位停止 當(dāng)滑臺退回到原位時，擋鐵壓下行程開關(guān)而發(fā)出信號，使 2YA 斷電，換向閥 A、 B 都處于中位，液壓缸失去動力源，滑臺停止運動。變量泵 2 輸出的油液經(jīng)單向閥 3、換向閥 B 流回油箱，液壓泵卸荷。單向閥 3 使泵卸荷時，控制油路中仍保持一定的壓力。這樣，當(dāng)電磁換向閥 A 通電時，可保證液動換向閥 B 能正常工作。 3、油源的選擇 由液壓缸工況圖（圖 2）清楚的看出，其系統(tǒng)特點是快速時低壓、大流量、時間短，工進時高壓、小流量、時間長，故采用雙聯(lián)葉片泵或限壓式變量泵。將兩者進行比較（見表 3）考慮本機床要求系統(tǒng)平穩(wěn) 、工作可靠。因而采用雙聯(lián)葉片泵。 表 3 雙聯(lián)葉片泵 限壓式變量葉片泵 1流量突變時，液壓沖擊取決于溢流閥的性能，一般沖擊較小 1流量突變時，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊大 2 內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪聲小，工作性能較好。 2內(nèi)部徑向力不平衡，軸承較大，壓力波動及噪聲較大，工作平衡性差 3須配有溢流閥、卸載閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜 3系統(tǒng)較簡單 4有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高 4無溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 系統(tǒng)工作循環(huán)表 4 元件名稱 動作循環(huán) 電磁鐵 行 程 閥 壓力繼電器 1Y 2Y 快 進 工 進 壓 下 （工進終 了） 快 退 停止（或中途停止） 八、液壓元件選擇 1、選擇液壓泵和電機 （ 1）確定液壓泵的工作壓力 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 4.4MPa，本系統(tǒng)采用調(diào)速閥進油節(jié)流調(diào)速，選取進油管道壓力損失為 0.6MPa。 由于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大0.5MPa，故泵的 最高壓力為 Pp1=（ 4.4+0.6+0.5） MPa=5.5MPa 這是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流閥的調(diào)整工作壓力。 液壓泵的公稱工作壓力 Pr 為 Pr=1.25 Pp1 =1.25 5.5MPa=6.7MPa 大流量泵只在快速時向液壓缸輸油，由壓力圖可知，液壓缸快退時的工畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 作壓力比快進時大，這時壓力油不通過調(diào)速閥，進油路比較簡單，但流經(jīng)管道和閥的油流 量較大。取進油路壓力損失為 0.5MPa，故快退時泵的工作壓力為 Pp2=（ 0.99+0.5） MPa=1.49MPa 這是大流量泵的最高工作壓力，此值是液控順序閥 7 和 8 調(diào)整的參考數(shù)據(jù)。 （ 2）液壓泵的流量 由 流量圖 2（ b） 可知，在快進時，最大流量值為23L min, 取 K=1.1，則可計算泵的最大流量 vpq K(vq)max vpq =1.1 23L min=25.3L min 在工進時，最小流量值為 0.39 L min.為保證工進時系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮 溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為 1 L min（約 0.01710-3m3 s）故 小流量泵應(yīng)取 1.39L min 根據(jù)以上計算數(shù)值，選用公稱流量分別為 18L min、 12L min；公稱壓力為 70MPa 壓力的雙聯(lián)葉片泵。 （ 3）選擇電 機 由功率圖 2（ c） 可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按下式計算 Pp= Pp2（ qv1+ qv2） p=1.35 106（ 0.2+0.3） 10-3 0.75=993W 式中 qv1 大泵流量， qv1=18 L min（約 0.3 10-3m3 s） qv2 小泵流量， qv2=12L min（約 0.2 10-3m3 s） p 液壓泵總效率，取 p =0.75。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 圖 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 a b 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 c 根據(jù)快退階段所需功率 993W 及雙聯(lián)葉片泵要求的轉(zhuǎn)速，選用功率為1.1KWJ52 6 型的異步電機。 2、 元、輔件的選擇 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過閥的實際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。 液壓元件說明 編號 元 件 名 稱 型 號 技術(shù)數(shù)據(jù) P(MPa) vq( L min) 調(diào)整壓力 P（ MPa） 1 葉 片 泵 YB 12 18 雙聯(lián) p=7.0， vq =12 P=5.38 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 編號 元 件 名 稱 型 號 技術(shù)數(shù)據(jù) P(MPa) vq( L min) 調(diào)整壓力 P（ MPa） 2 葉 片 泵 YB 12 18 雙聯(lián) p=7.0， vq =18 P=1.35 3 三位五通電磁換向閥 35D 25B p=6.3， vq =25 4 單向行程調(diào)速閥 QCI 25 p=6.3， vq =25 P=2 3 qvmin =0.03 5 溢 流 閥 Y 10 p=6.3， minp 4 vq =10，卸荷壓p 1.5 6 背 壓 閥 B 10B p=6.3，vq=10 背壓力 p=0.5 0.6 實際通過流量 vq 1.5 7 液 動 順 序 閥 XY B10B p=6.3， qv =10 卸荷壓力 p 1.5實際通過流量 qv =9（做卸荷閥用） P=1.35 8 液 動 順 序 閥 XY B10B p=6.3， qv =10 卸荷壓力 p 1.5實際通過流量 qv =1.5 P=1.35+（ 0.50.8） 9 單 向 閥 I 25B p=6.3， qv=25 P 2 最大實際通過流量 qv =22 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 編號 元 件 名 稱 型 號 技術(shù)數(shù)據(jù) P(MPa) vq( L min) 調(diào)整壓力 P（ MPa） 10 單 向 閥 I 25B p=6.3， qv=25 P 2 實際通過 流量 qv =10 11 單 向 閥 I 25B p=6.3， qv=25 P 2 實際通過 流量 qv 15 12 單 向 閥 I 25B p=6.3， qv=25 P 2 實際通過 流量 qv 30 13 壓 力 繼 電 器 DP1 63B P=1 6.3，反向區(qū)間壓力調(diào)整范圍為 0.5 0.8 14 壓 力 表 開 關(guān) K 6B p=6.3，測量 6 點壓力值，實測 4點壓力值 15 濾 油 器 WU 25 180J型 公稱直徑 15 10-3m 公稱流 25（ 0.42 10-3m3 s） 注：以上元件除液壓泵、濾油器外，均為板式連接。 3、確定管道尺 寸 由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接時，油管內(nèi)通油量較大，其 實際流量 qv 24 L min(0.5 10-3m3 s),取允許流速 u=0.5m s,則主壓力油管 d 用下式計算 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 d= 334 0 . 5 1 01 . 1 3 1 . 1 3 1 1 . 3 1 05vvqq mm 圓整化，取 d=12mm。 油管壁厚一般不需計算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動手冊的有關(guān)表格 得管的壁厚。 選用 14mm 12mm 冷拔無縫鋼管。 其它油管按元件連接口尺寸決定尺寸，測壓管選用 4mm 3mm 紫銅管或鋁管。 管接頭選用 卡套式管接頭，其規(guī)格按油管通徑選取。 4、確定油箱容量 中壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱流量 vq 的5 7 倍 V=7 vq =7 30L=210L 九、液壓系統(tǒng)驗算 1管路系統(tǒng)壓力損失驗算 由于有同類型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，故 一般不必驗算壓力損失值。下面以工進時的管路壓力損失為例計算如下： 已知：進油管、回油管長約為 l=1.5m，油管內(nèi)徑 d=1.2 10-3m，通過流量 vq =0.39 L min（ 0.0065 10-3m3 s），選用 L HM32 全損耗系統(tǒng)用油，考慮最低溫度 為 15， v=1.5 2 s。 1）判斷油流類型 利用下式計算出雷諾數(shù) Re=1.273 vq 104 dv =1.273 0.0065 10-3 104 1.210-3/1.5 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 662000 為層流。 （ 2）沿程壓力損失 P1 利用公式分別算出進、回油壓力損失，然后相加即 得到總的沿程損失。 進油路上 P1=4.4 1012v.l.qv d4=4.3 1012 1.5 1.5 0.0065 10-3 124Pa =0.0313 105Pa 回油路上，其流量 qv=0.75 L min（ 0.0125 10-3m3 s）（差動液壓缸A1 2A2） , 壓力損失為 P1=4.3 1012v.l.qv d4=4.3 1012 1.5 1.5 0.00325 10-3 124Pa =0.01532 105Pa 由于是差動液壓缸，且 A1 2A2，故回油路的損失只有一半折合到進油腔，所以 工進時總的沿程損失為 P1=（ 0.03103+0.5 0.01532） 105Pa=0.039 105Pa （ 3）局部壓力損失 P2 由于采用液壓裝置為集成塊式，故考慮閥類元件和集成塊內(nèi)的壓力損失。 為方便起見，將工進時油流通過各種閥的流量和壓力損失列于下 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 閥的流量和壓力損失 編 號 名 稱 實際通過流量 vq (L min) 公 稱 流 量 vrqL min) 公稱壓力損失 Pr105(Pa) 1 單 向 閥 0.39 25 2 2 三位五通電磁換向 閥 0.39 25 2 3 單向行程調(diào)速閥 0.39 25 5 4 液 動 順 序 閥 0.195 25 1.5（卸荷時壓力損失） 5 液 動 順 序 閥 0.195 10 6 計算各閥局部壓力損失之和 Pv 如下 Pv=2 105（ 0.39 25） 2+2 105（ 0.39 25） +5 105+0.5 1.5（ 0.39 25） 2+0.5 6 105Pa =8.1 105Pa 取油流通過集成塊時的壓力損失為 PJ=0.3 105Pa 故工進時總的局部壓力損失為 P2=（ 8.1+0.3） 105Pa=8.4 105Pa 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 所以 P=（ 0.5+8.4） 105Pa=9 105Pa 這個數(shù)值加上液壓缸的工作壓力（由外負載決定的壓力）和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高的壓力（取其值為 5 105Pa），可作為溢流閥調(diào)整壓 力的參考數(shù)據(jù)。其壓力調(diào)整值 p 為 P= P P1 5 105 式中 P1 液壓缸工進時克服外負載所需壓力。 而 P1= F0 A1=32744 7850 10-6Pa=41.7 105Pa 所以 P=（ 41.7+9+5） 105Pa=55.7 105Pa 這個值比估算的溢流閥調(diào)整壓力值 67 105Pa小。因此，主油路上的元件和油管直徑均可不變。 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗算 本機床的工作時間主要是工進工況，為簡化計算，主要考 慮工進時的發(fā)熱，故按工進工況驗算系統(tǒng)溫升。 （ 1）液壓泵的輸入功率 工進時小流量泵的壓力 Pp1=54 105Pa，流量 qvp1=12L min (0.2 10-3m3 s)小流量泵的功率為 P1= Pp1qvp1 p=54 0.2 102 0.75W=1440W 式中 p 液壓泵的總效率。 工進時大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失 P=1.5 105Pa，即大流量泵的工作壓力 Pp2=1.5 105Pa，流量 qvp2=18L min (0.3 10-3m3 s)大流量泵的功率P2 為 P2= Pp2qvp2 p=1.5 0.3 102 0.75W=60W 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 故雙聯(lián)泵的合計輸出功率 Pi 為 Pi= P1+ P2=1440+60W=2040W （ 2）有效功率 工進時，液壓缸的負載 F=32744N，取工進速度v=0.00083 10-3m s 輸出功率 P0 為 P0=Fv=32744 0.00083W=27W （ 3）系統(tǒng)發(fā)熱功率 Ph 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率 Ph 為 Ph= P i P0=2013W （ 4）散熱面積 油箱容積 V=210L，油箱近似散熱面積 A 為 A=0.065 332 2 2 20 . 0 6 5 1 0 5 2 . 2 9 6V m m （ 5）油液溫升 t 假定采用風(fēng)冷，取油箱的傳熱系數(shù) K t =23W ( . ),可得 油液溫升為 t= Ph K t A=1198（ 23 2.296） =22.7 設(shè)夏天的室溫為 30，則油溫為（ 30+22.7） =52.7，沒有超過最高允許油溫（ 50 65）。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 十、液壓系統(tǒng)最新發(fā) 展?fàn)顩r 1、國外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 工程機械主要配套件有動力元件、傳動元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機械動力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動機 (簡稱柴油機 )；傳動分機械傳動、液力機械傳動、靜液壓傳動、電傳動等。但目前工程機械用得最多、最普遍的為液力機械傳動及靜液壓傳動。整個傳動系統(tǒng)還包括傳動軸、驅(qū)動橋等。靜液壓傳動有多種結(jié)構(gòu)形式，有的有傳動軸、驅(qū)動橋，有的沒有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵 (主要是變量泵 )、馬達 (變量與定量 )，以及相應(yīng)的減速機等；電氣元件以前對工程機 械的影響還并不大，最早的工程機械電氣系統(tǒng)，主要是起動電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非常簡單，起動可以用拖起動，白天干活不用照明，因此，這兩個電路系統(tǒng)出了故障也能勉強維持工作。但工程機械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機械一個非常關(guān)鍵的部分，可以說今天的絕大多數(shù)工程機械，電氣系統(tǒng)出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制元件及微處理機等等。下面就國際上這些工程機械主要配套 件的基本情況及發(fā)展趨勢談?wù)効捶ā?目前國外工程機械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機的發(fā)展而發(fā)展，同時配套件自身的發(fā)展反過來又促進主機的發(fā)展。目前國外工程機械配套件的發(fā)展形勢好過主機的發(fā)展形勢。目前國外工程機械配套件的發(fā)展形勢比較好。 近些年來國外工程機械有一種發(fā)展趨勢，主機制造企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件逐步由供應(yīng)商來提供。比如世界上實力最強的主機制造企業(yè)美國的卡特彼勒 (Caterpillar)、凱斯 (Case)、日本的小松 (Komatsu)、瑞典的沃爾沃 (Volvo)等世界上這些大型的工程機械主機制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強的，它們的配套件外配的數(shù)量也是在逐年大幅度地增長，一些中小工程機械企業(yè)就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企業(yè)來提供。這樣做有幾大好處，主機企業(yè)可集中精力把自己的主機產(chǎn)品作好，減少畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 配套件完全由主機企業(yè)自己來承擔(dān)的風(fēng)險，而配套件企業(yè)作得更強更大，有能力迅速提高配套件的質(zhì)量、技術(shù)水平，同時能為主機企業(yè)提供更多的新產(chǎn)品，這樣更容易促進主機產(chǎn)品的發(fā)展。國外工程機械主機企業(yè)從 1988 年達850 億美元的銷 售額以來，基本上沒有多大變化，而相反這些年來配套件從150 億美元，增長到 1000 億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國外工程機械配套件這些年來得到了快速發(fā)展。國外工程機械配套件生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、 品種齊全，完全能滿足各種工程機械的配套需求國外許多工程機械主要配套件企業(yè)都有 50 年，甚至 100 年以上的發(fā)展歷史，企業(yè)的規(guī)模都相對較大，技術(shù)十分成熟，品種也非常齊全，幾乎應(yīng)有盡有。比如目前世界上生產(chǎn)密封件及減振器最大的企業(yè)，德國的弗羅伊登貝克 (Freudenberg)公司，成立于 1849 年，生產(chǎn)密封件及減振器已有 100 多年歷史，其品種應(yīng)有盡有，從技術(shù)上、品種上完全能滿足液壓行業(yè)對密封件及密封技術(shù)的要求。同時還不斷推出新的密封材料及新的密封結(jié)構(gòu)，推動液壓密封技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前世界上最大的中大型發(fā)動機制造企業(yè)，美國的康明斯(Cummins)發(fā)動機制造公司，成立于 1919 年，也幾乎有近 100 年的歷史。37.3kW(50 馬力 )以上的柴油機可以全方位為各種工程機械，甚至所有需要柴油機動力的各種機械配套，在技術(shù)上可以完全滿足最苛刻的歐 II、歐 III 排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以達到歐 IV、歐 V 排放標(biāo)準(zhǔn)。 在流體產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi) ，目前世界上最大的流體產(chǎn)品 (主要是液壓件、密封件及液壓附件等 )制造企業(yè)，美國的派克 (Parket)公司，成立于 1918 年，也有近 100 年歷史，可以提供品種齊全的、高技術(shù)水平的液壓件、密封件及所有的液壓附件。目前世界上最大的用于靜液壓系統(tǒng)的變量液壓元件制造企業(yè)，德國的博士力士樂公司，已有 200 多年的歷史，從 1953 年開始全面制造液壓元件，也有 50 年以上歷史。其最具特色的產(chǎn)品是用于靜液壓傳動的變量系統(tǒng)液壓元件，無論是斜盤式或斜軸式，閉式 (泵控 )或開式 (閥控 )系統(tǒng)液壓元件品種都非常齊全，能為各種需要靜液壓系統(tǒng) 元件的工程機械整個系統(tǒng)成套配套。還有世界上最大的傳動部件制造企業(yè)，德國的 ZF 公司，成立于1915 年，也有近 100 年歷史，能為各種工程機械提供品種齊全的傳動部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士 (Bose)公司等，都有 50 年以上，甚至 100 年以上的悠久歷史，能滿足工程機械各種高技術(shù)水平的電氣系統(tǒng)和電氣元件的要求。 2、遠程液壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展 在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)正對人類 的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著前所未有的影響 。這些信息技術(shù)的進步，為今后制造業(yè)的發(fā)展，設(shè)計方法與制造技術(shù)模式的改變指明了方向，為數(shù)字化設(shè)計資源與制造資源的遠程共享，進一步提高產(chǎn)品開發(fā)效率奠定了畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 基礎(chǔ)。這一點已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并且有很多科研學(xué)者已經(jīng)投入到了這方面的研究。目前在液壓領(lǐng)域中，特別是中小企業(yè)在進行液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計時，存在著零部件種類繁多、系統(tǒng)集成復(fù)雜、參考資料缺乏等一系列困難，而遠程設(shè)計服務(wù)可以解決這些問題。為減輕液壓設(shè)計人員的工作負擔(dān)，實現(xiàn)現(xiàn)代化設(shè)計模式的轉(zhuǎn)變以及設(shè)計資源、技術(shù)資源和產(chǎn)品信息的共享，本文提出了建立基于 Web 的遠程液 壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的新模式。 （ 1）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 基于 Web 的遠程液壓傳動設(shè)計系統(tǒng)采用 B S(瀏覽器服務(wù)器 )模式的體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端上存放了所有與設(shè)計計算相關(guān)的應(yīng)用程序，以及用戶信息數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫與專家知識數(shù)據(jù)庫等。用戶在使用該設(shè)計系統(tǒng)時，只要客戶端具備上網(wǎng)功能 (即安裝了 IE瀏覽器并接通網(wǎng)絡(luò) )即