畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ck8330數(shù)控輪對滾光車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 CK8330數(shù)控輪對滾光車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)The Design of Hydraulic System in CNC roll-finish Lathe CK8330系（院）名稱： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 一班學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2010年 5月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人

2、或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 目 錄 TOC o 1-

3、3 h z u HYPERLINK l _Toc262817835 中文摘要、關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc262817835 h 1 HYPERLINK l _Toc262817836 英文摘要、關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc262817836 h 2 HYPERLINK l _Toc262817837 引言 PAGEREF _Toc262817837 h 3 HYPERLINK l _Toc262817838 第1章 緒論 PAGEREF _Toc262817838 h 4 HYPERLINK l _Toc262817839 1.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc

4、262817839 h 4 HYPERLINK l _Toc262817840 1.1.1 國外數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262817840 h 4 HYPERLINK l _Toc262817841 1.1.2 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262817841 h 4 HYPERLINK l _Toc262817842 1.1.3 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262817842 h 5 HYPERLINK l _Toc262817843 1.2 液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262817843 h 6 HYPERLINK l

5、 _Toc262817844 1.2.1 國外液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262817844 h 6 HYPERLINK l _Toc262817845 1.2.2 國內(nèi)液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262817845 h 6 HYPERLINK l _Toc262817846 1.2.3 液壓技術(shù)發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262817846 h 7 HYPERLINK l _Toc262817847 1.3 鐵路機(jī)車發(fā)展對專用機(jī)床的需求 PAGEREF _Toc262817847 h 8 HYPERLINK l _Toc262817848 1.3.1 鐵路機(jī)

6、車的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262817848 h 8 HYPERLINK l _Toc262817849 1.3.2 高速列車制造對機(jī)床的需求 PAGEREF _Toc262817849 h 9 HYPERLINK l _Toc262817850 1.4 課題研究的內(nèi)容、目的、意義及可行性 PAGEREF _Toc262817850 h 9 HYPERLINK l _Toc262817851 1.4.1 課題研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc262817851 h 9 HYPERLINK l _Toc262817852 1.4.2 課題研究的目的 PAGEREF _Toc2628

7、17852 h 10 HYPERLINK l _Toc262817853 1.4.3 課題的意義 PAGEREF _Toc262817853 h 10 HYPERLINK l _Toc262817854 1.4.4 課題的可行性論證 PAGEREF _Toc262817854 h 11 HYPERLINK l _Toc262817855 1.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc262817855 h 11 HYPERLINK l _Toc262817856 第2章 液壓傳動方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262817856 h 12 HYPERLINK l _Toc262817857 2.

8、1 液壓傳動系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc262817857 h 12 HYPERLINK l _Toc262817858 2.2 車床總體性能分析 PAGEREF _Toc262817858 h 13 HYPERLINK l _Toc262817859 2.2.1 結(jié)構(gòu)、型號說明 PAGEREF _Toc262817859 h 13 HYPERLINK l _Toc262817860 2.2.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和機(jī)床參數(shù) PAGEREF _Toc262817860 h 14 HYPERLINK l _Toc262817861 2.3 確定液壓傳動方案 PAGEREF _Toc2628

9、17861 h 15 HYPERLINK l _Toc262817862 2.3.1 選擇執(zhí)行元件的形式 PAGEREF _Toc262817862 h 15 HYPERLINK l _Toc262817863 2.3.2 選擇主回路 PAGEREF _Toc262817863 h 16 HYPERLINK l _Toc262817864 2.3.3 選擇基本回路 PAGEREF _Toc262817864 h 17 HYPERLINK l _Toc262817865 2.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc262817865 h 20 HYPERLINK l _Toc262817

10、866 2.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc262817866 h 21 HYPERLINK l _Toc262817867 第3章 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc262817867 h 22 HYPERLINK l _Toc262817868 3.1 執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc262817868 h 22 HYPERLINK l _Toc262817869 3.1.1 載荷計(jì)算 PAGEREF _Toc262817869 h 22 HYPERLINK l _Toc262817870 3.1.2 選擇系統(tǒng)工作壓力 PAGEREF _Toc26281787

11、0 h 24 HYPERLINK l _Toc262817871 3.1.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 PAGEREF _Toc262817871 h 24 HYPERLINK l _Toc262817872 3.2 選擇泵組 PAGEREF _Toc262817872 h 26 HYPERLINK l _Toc262817873 3.2.1 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力和流量 PAGEREF _Toc262817873 h 26 HYPERLINK l _Toc262817874 3.2.2 選擇泵的型號 PAGEREF _Toc262817874 h 26 HYPERLINK l _Toc26

12、2817875 3.2.3 計(jì)算電機(jī)功率 PAGEREF _Toc262817875 h 27 HYPERLINK l _Toc262817876 3.2.4 選擇泵組型號 PAGEREF _Toc262817876 h 27 HYPERLINK l _Toc262817877 3.3 選擇工作介質(zhì) PAGEREF _Toc262817877 h 27 HYPERLINK l _Toc262817878 3.4 選擇液壓閥 PAGEREF _Toc262817878 h 28 HYPERLINK l _Toc262817879 3.5 選擇液壓輔件 PAGEREF _Toc262817879

13、h 28 HYPERLINK l _Toc262817880 3.5.1 選擇管件 PAGEREF _Toc262817880 h 28 HYPERLINK l _Toc262817881 3.5.2 選擇油箱 PAGEREF _Toc262817881 h 29 HYPERLINK l _Toc262817882 3.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc262817882 h 30 HYPERLINK l _Toc262817883 第4章 選擇集成塊 PAGEREF _Toc262817883 h 31 HYPERLINK l _Toc262817884 第5章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 PAG

14、EREF _Toc262817884 h 33 HYPERLINK l _Toc262817885 5.1 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 PAGEREF _Toc262817885 h 33 HYPERLINK l _Toc262817886 5.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算 PAGEREF _Toc262817886 h 34 HYPERLINK l _Toc262817887 5.3 本章小結(jié) PAGEREF _Toc262817887 h 35 HYPERLINK l _Toc262817888 結(jié) 論 PAGEREF _Toc262817888 h 36 HYPERLINK l _Toc262817889

15、 致 謝 PAGEREF _Toc262817889 h 37 HYPERLINK l _Toc262817890 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc262817890 h 38CK8330數(shù)控輪對滾光車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：機(jī)車輪對是機(jī)車行走部件承受車身重量的主要部位，其綜合性能指標(biāo)影響機(jī)車的運(yùn)行速度和行車安全。目前，我國青海華鼎重型機(jī)床有限責(zé)任公司和齊重?cái)?shù)控裝備股份主要生產(chǎn)中低檔輪對加工設(shè)備，高檔輪對加工設(shè)備大部分依靠進(jìn)口，這不但增加了購買設(shè)備的投入，而且也不便于維護(hù)，嚴(yán)重制約我國機(jī)車質(zhì)量的提高。CK8330數(shù)控輪對滾光車床就是借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專

16、用機(jī)床。本文通過分析該車床的動作要求和操作控制方式，設(shè)計(jì)了適合CK8330數(shù)控輪對滾光車床工藝要求的液壓系統(tǒng)。配置液壓系統(tǒng)后，不僅能夠提高車床的自動化程度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，降低操作者的技術(shù)熟練水平，而且對普及國產(chǎn)機(jī)車輪對加工設(shè)備，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞：輪對 車床 液壓系統(tǒng) 液壓元件 液壓輔件The Design of Hydraulic System in CNC roll-finish Lathe CK8330Abstract: Locomotive wheels are the main parts of walking components of locomotive

17、 to bear the body weight, and its comprehensive performance index can affects the running speed and safety of locomotive. Currently, Qinghai Huading heavy machine tool Co., LTD and Qiqihar heavy CNC equipment Co., LTD mainly produce low-end processing equipment of wheels in china and the most of the

18、 high-end ones need to be imported, which restrict the improving of the quality of locomotive seriously because of these not only increase the equipment investment, but also make maintenance difficult.CNC roll-finish lathe CK8330 is base on the railway locomotive journal processing industry requires

19、 the development of CNC special machine tools with using foreign advanced experience for reference. The hydraulic system is designed which fits the process requirement of CNC roll- finish lathe CK8330 by analyzing the action requirements and the operation control mode of the lathe. After assembling

20、the hydraulic system, it not only can improve automation degree of the lathe, reduce labor intensity and reduce the extent of skilled workers requirements, but also has remarkable economic benefit and social benefit to make the domestic processing equipment popular. Key words: wheels; lathe; hydraul

21、ic system; hydraulic component; hydraulic auxiliary parts 引 言21世紀(jì)是我國由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)的歷史時(shí)期，開發(fā)適合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的數(shù)控機(jī)床，能夠推動我國經(jīng)濟(jì)更快更好的發(fā)展。CK8330數(shù)控輪對滾光車床就是在國內(nèi)外鐵路運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展的市場背景下，為滿足我國鐵路運(yùn)輸向高速、重載方向發(fā)展的新要求，根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專用機(jī)床。本文針對CK8330數(shù)控輪對滾光車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，開展了五個(gè)方面的工作：綜述國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床、液壓技術(shù)、鐵路機(jī)車的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，說明了開發(fā)CK8330數(shù)控輪對滾光車床對我國鐵路運(yùn)輸業(yè)

22、的意義；對液壓控制滾光輪和液壓缸自動換擋系統(tǒng)的工況要求、工作特點(diǎn)、工作原理和操作方法的分析，確定液壓系統(tǒng)傳動方案、擬定液壓系統(tǒng)原理圖；根據(jù)CK8330數(shù)控輪對滾光車床的主參數(shù)和所需的最大換擋力計(jì)算液壓元件和輔件的參數(shù)并選擇其型號；根據(jù)液壓原理圖的油路連通關(guān)系和已經(jīng)選擇的液壓元件的型式、數(shù)量選擇集成塊；驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能，分析其是否能夠滿足機(jī)床對液壓系統(tǒng)的要求。通過以上五個(gè)方面的設(shè)計(jì)計(jì)算，為CK8330數(shù)控輪對滾光車床配置的液壓系統(tǒng)能夠提高車床的自動化程度，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低操作者的技術(shù)熟練水平、縮短機(jī)車檢修停時(shí)、提高機(jī)車?yán)寐?。對普及國產(chǎn)機(jī)車輪對加工設(shè)備和推動機(jī)車檢修手段的現(xiàn)代化，有著巨大

23、的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。第1章 緒論機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是發(fā)展機(jī)械制造業(yè)以至整個(gè)工業(yè)必不可少的復(fù)雜生產(chǎn)工具，既是生產(chǎn)力要素，又是重要商品。1.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電體化產(chǎn)品的代表成為評價(jià)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)，并且數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力和擁有量也成為衡量一個(gè)國家制造技術(shù)水平和綜合國力的重要標(biāo)志。1.1.1 國外數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀國外數(shù)控機(jī)床與我國數(shù)控機(jī)床相比，占絕對優(yōu)勢的主要是中高檔機(jī)床，如超精密機(jī)床、重型機(jī)床。目前在數(shù)控機(jī)床的科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，美、英、德、日四國是技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。美國政府非常重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，其高性能數(shù)控機(jī)床

24、技術(shù)在世界上也一直領(lǐng)先。美國LLNL實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)80年代研制成功兩臺大型超精金剛石車床，一臺是臥式DTM-3超精密金剛石車床，另一臺是立式大型光學(xué)金剛石車床LODTM。DTM-3的系統(tǒng)分辨率為2.5nm，加工形狀誤差可達(dá)28nm，圓度和平面度可達(dá)12.5nm，表面粗糙度Ra可達(dá)4.2nm。LODTM采用分辨率為0.625nm的7路雙頻激光測量系統(tǒng)，50r/min的主軸回轉(zhuǎn)精度小于51nm，加工精度可達(dá)28nm，現(xiàn)在仍被公認(rèn)為世界上精度最高的超精密機(jī)床。英國Cran field大學(xué)Paul shore等人設(shè)計(jì)制造了新型超精密磨床BOX eq oac(,R)，機(jī)床主軸采用油膜軸承，材料切削速度

25、可達(dá)200，其靜態(tài)剛度大于100N，共振頻率大于100Hz。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好，尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件的先進(jìn)實(shí)用性，并且其機(jī)、電、液、氣、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)等各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。日本政府對機(jī)床工業(yè)的發(fā)展異常重視，如日本FANUC公司開發(fā)了市場所需各種低、中、高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司研制的ROBONANO-0iB超精密加工機(jī)床，利用了FANUC公司的納米級控制技術(shù)，直線軸（X、Y、Z）分辨率可達(dá)1nm，旋轉(zhuǎn)軸（B、C）分辨率為。1.1.2 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代，我國從日本引進(jìn)數(shù)

26、控系統(tǒng)和直流伺服電動機(jī)等制造技術(shù)，推動了我國機(jī)床制造業(yè)向數(shù)控方向發(fā)展。近幾年我國也自行研發(fā)了3、4、5、6軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)以及雙電動機(jī)驅(qū)動的同步數(shù)控系統(tǒng)和新品種的伺服電動機(jī)，使得我國數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)在我國已經(jīng)建立了以中、低檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系，一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)，如5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、6軸數(shù)控高速滾齒機(jī)等高精度數(shù)控機(jī)床和加工中心相繼研制成功并投入商用。在國家政策的大力扶持下，近幾年國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，2007年我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到12.3萬臺，提前三年超額完成“十一五”規(guī)劃年產(chǎn)10萬臺的目標(biāo)，數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量已居世界首位。1.1.3 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢近幾年,數(shù)

27、控機(jī)床作為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，為制造業(yè)注入了新的活力，下面從數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域需求出發(fā)，分析數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢：1. 高速度、高精度、高可靠性、高柔性機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。采用柔性自動化設(shè)備或系統(tǒng)是提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭能力的有效手段。2. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)合化、綠色化隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，一種被稱為智能閉環(huán)加工技術(shù)（ICLP）將被采用，這種技術(shù)是利用傳感器獲得適時(shí)的信息，以增強(qiáng)制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極

28、大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的要求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式（如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造）的基礎(chǔ)。2l世紀(jì)的金屬切削機(jī)床必須實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化，目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。3. 開放化開放式數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)模塊化、可重構(gòu)、可擴(kuò)充的軟硬件控制系統(tǒng)。最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性，其構(gòu)造可以根據(jù)用戶的需要方便地重現(xiàn)、重構(gòu)、編輯，以便實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)多種用途。4. 極端化極端化是指數(shù)控機(jī)床朝著極小化和極大化方向發(fā)展的趨勢。在國防、航空，航天等行業(yè)中大型化裝備的制造方面需要大型數(shù)控機(jī)床，這就導(dǎo)致數(shù)控

29、機(jī)床朝著大型化方向發(fā)展。微納米技術(shù)是2l世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，微納米技術(shù)發(fā)展需要有能適應(yīng)微小型尺寸的新型制造工藝和裝備，這樣數(shù)控機(jī)床會朝著極小化（即微型機(jī)床）方向發(fā)展。1.2 液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢液壓技術(shù)相對于機(jī)械傳動來說是一門新興技術(shù)。在20世紀(jì)60年代以后，隨著原子能，空間技術(shù)，電子技術(shù)等方面的發(fā)展，才被工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 近幾年，隨著社會的發(fā)展，人們對人類賴以生存的環(huán)境有了更高的要求。水介質(zhì)本身獨(dú)有的一系列特點(diǎn)正好滿足了現(xiàn)代社會提出的這一要求。因此，純水液壓技術(shù)又被科學(xué)界重新重視起來，它標(biāo)志著液壓傳動技術(shù)向更高的階段發(fā)展。1.2.1 國外液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀液壓技術(shù)起源于西方國家，到目前

30、為止，西方發(fā)達(dá)國家的液壓技術(shù)已經(jīng)比較成熟。近幾年，美國、德國、日本在水液壓技術(shù)方面的研究也有了重大突破，海水柱塞泵、柱塞馬達(dá)、控制閥等已在海洋開發(fā)、水下作業(yè)領(lǐng)域成功應(yīng)用。美國于60年代中期，由David W Taylor Naval Ship Research and Development Center（DTNSRDC）和Naval Civil Engineering Laboratory（NCEL）等單位共同開展海水液壓技術(shù)的研究，到1995年，有7套海水液壓動力源驅(qū)動的海底管道維修系統(tǒng)（PRS）投入使用。2005年美國純水液壓缸系統(tǒng)已進(jìn)入食品、醫(yī)藥、糧食、生物工程等要求無污染的行業(yè)，如肉

31、聯(lián)企業(yè)的肉品壓制設(shè)備、骨肉分離設(shè)備、罐頭的制作設(shè)備、食品的生產(chǎn)及包裝設(shè)備、藥品的生產(chǎn)及包裝等設(shè)備中已開始采用純水液壓系統(tǒng)，大大改善了生產(chǎn)環(huán)境，為生產(chǎn)無公害產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。英國Hull大學(xué)于1995年研制出壓力14MPa的海水液壓泵，能無故障正常運(yùn)轉(zhuǎn)5000小時(shí)，然后與英國British Gas等單位合作，開發(fā)出由海水液壓控制的海底天然氣井口啟閉系統(tǒng)。德國Hauhinco Gmbh公司對原來適用于高水基介質(zhì)（HFA）的徑向柱塞泵加以改進(jìn)后，研制出Ehk-3k系列徑向柱塞式變量海水泵，其流量20-700L/min，壓力可達(dá)32MPa。該公司研制的用海水液壓動力源驅(qū)動的海底管道維修系統(tǒng)于1995年投

32、入正常使用。純水液壓系統(tǒng)已進(jìn)人包括海洋開發(fā)、水下作業(yè)、原子能動力工廠、鋼鐵工業(yè)、食品、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域中，創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，水壓技術(shù)要想在機(jī)床領(lǐng)域獲得廣泛使用還需解決大量的難題。1.2.2 國內(nèi)液壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國液壓行業(yè)已形成了門類比較齊全，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?？梢詾楣こ虣C(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、冶金、石油化工、鐵路、船舶水利、輕工機(jī)械提供比較齊全的產(chǎn)品。我國自20世紀(jì)末就開展了純水液壓傳動技術(shù)的研究，1996年，華中科技大學(xué)將自行研制的最大工作壓力6.3MPa、流量100L/min的軸向柱塞式海水泵成功地用于某國產(chǎn)深潛救生艇上，正常使用至今，使該艇的工作性

33、能大為提高。2002年，華中科技大學(xué)利用上述元件研制出壓力14MPa、流量40L/min的300米水深海水液壓動力源及由它所驅(qū)動的海水液壓旋轉(zhuǎn)型與往復(fù)型水下作業(yè)工具，其技術(shù)性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。華中科技大學(xué)在關(guān)于中高壓水液壓元件的研制取得重大進(jìn)展的基礎(chǔ)上，自行研制出高性能的高壓細(xì)水霧噴頭和組合噴頭，并且修建了555米見方的細(xì)水霧滅火試驗(yàn)室，研制了包括火警探測系統(tǒng)及高壓細(xì)水霧噴射系統(tǒng)兩大部分的全自動高壓細(xì)水霧滅火示范系統(tǒng)。該細(xì)水霧噴射系統(tǒng)的工作壓力為8-14MPa，流量40L/min，霧粒直徑小于100m。2006年，北京工業(yè)大學(xué)在水壓比例控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于新

34、型智能材料的雙相對置超磁致伸縮自傳感驅(qū)動器新概念，研究在水壓伺服控制元件中的工作機(jī)理及應(yīng)用特性，包括磁-機(jī)-電-液耦合機(jī)理及解耦方法、反饋控制特性及自傳感特性，并應(yīng)用于力反饋二級水壓伺服控制閥和直接力反饋水壓伺服控制閥的研制。1.2.3 液壓技術(shù)發(fā)展趨勢現(xiàn)代液壓技術(shù)是中大功率機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)，應(yīng)用面極其廣泛。下面從其主要服務(wù)領(lǐng)域需求人手，來展望液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢：1. 可靠性和性能穩(wěn)定性逐漸提高可靠性和性能穩(wěn)定性是涉及面最廣的綜合指標(biāo),它包括元、輔、附件的可靠性,系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、制造以及可靠性維護(hù)三大方面。隨著新材料的應(yīng)用，新工藝、新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，元件性能的可靠性將會大大增

35、加。系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)理論的成熟與普及，使合理地進(jìn)行元件的選配有了理論依據(jù)。在線實(shí)時(shí)油污檢測器和電子報(bào)警邏輯系統(tǒng)的應(yīng)用，使得液壓系統(tǒng)的維護(hù)從過去的簡單拆修發(fā)展到主動維護(hù)，對可預(yù)見的各種因素進(jìn)行全面分析，最大限度地提前消除誘發(fā)故障的潛在因素。2. 增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)性，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域液壓傳動雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于存在著發(fā)熱、噪聲、工作介質(zhì)污染等不盡如人意的地方，使其應(yīng)用受到某種程度上的制約。面對環(huán)保意識越來越強(qiáng)的未來，應(yīng)采取相應(yīng)措施逐步解決和改善以上問題。3. 機(jī)電液一體高度集成化液電技術(shù)的融合使得液壓技術(shù)的發(fā)展超出自身傳統(tǒng)的科學(xué)領(lǐng)域，向著包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的綜合自動化技術(shù)方向發(fā)展，為提高液壓技

36、術(shù)的應(yīng)用水平和加速拓展其應(yīng)用領(lǐng)域并最大限度地方便用戶，發(fā)展集成式多功能元件已成為必然的趨勢。4. 液壓CAD技術(shù)利用CAD技術(shù)全面支持液壓產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、外觀設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)到零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)的全過程，并把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃、計(jì)算機(jī)輔助檢驗(yàn)、計(jì)算機(jī)輔助測試和現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起，建立計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)，將會使液壓設(shè)計(jì)與制造技術(shù)有一個(gè)突破性的進(jìn)展。5. 新材料新工藝的應(yīng)用新型材料的使用可使液壓技術(shù)的發(fā)展有一個(gè)新的飛躍。如鑄造工藝的發(fā)展，將促進(jìn)液壓元件性能大大提高。1.3 鐵路機(jī)車發(fā)展對專用機(jī)床的需求1.3.1 鐵路機(jī)車的發(fā)展現(xiàn)狀到20世紀(jì)末，包括內(nèi)燃機(jī)車在內(nèi)

37、的整個(gè)軌道移動裝備的國際市場競爭，主要是在歐洲“三巨頭”和美國“兩巨頭”這兩大地區(qū)、五大公司之間進(jìn)行的。所謂歐洲“三巨頭”是指阿爾斯通公司運(yùn)輸部、龐巴迪公司運(yùn)輸部和西門子公司運(yùn)輸部；美國“兩巨頭”是指GE公司運(yùn)輸部和EMD公司。但進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界內(nèi)燃機(jī)車市場競爭有了新的微妙變化。我國經(jīng)過長期的發(fā)展，目前已經(jīng)擁有強(qiáng)大的機(jī)車開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，不僅滿足了本國鐵路用戶的需求，而且已出口許多亞洲國家。據(jù)國外最新統(tǒng)計(jì)，就整個(gè)機(jī)車車輛工業(yè)企業(yè)銷售總額而言，世界前十位企業(yè)的總銷售額為376億美元，其中我國機(jī)車車輛工業(yè)排在龐巴迪、阿爾斯通和西門子公司之后，在日立、GE、EMD和俄羅斯運(yùn)輸機(jī)械股份公司之

38、前，居第4位，銷售額為40億美元，占世界十大企業(yè)總額的10.6。可見，我國機(jī)車車輛產(chǎn)品在世界市場上已經(jīng)占有了一席之地，但是與國外先進(jìn)水平相比，我國內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)還有一定差距。近幾年，我國兩大機(jī)車集團(tuán)正在努力消化、吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，立足自主創(chuàng)新，以創(chuàng)建世界一流的知名企業(yè)，開發(fā)世界一流的產(chǎn)品，打造具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌為目標(biāo)，進(jìn)一步拓展國際市場。2009年3月16日鐵道部與中國北車股份在京正式簽署100列新一代高速動車組采購臺同合同。新一代高速動車組持續(xù)運(yùn)營時(shí)速350公里，試驗(yàn)時(shí)速將超過400公里。將成為世界上商業(yè)運(yùn)營速度最快科技含量最高系統(tǒng)匹配最優(yōu)的動車組，可以滿足長距離大運(yùn)量、高密度、旅行

39、時(shí)間短等運(yùn)輸需求，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。我國鐵路先后實(shí)行了六次大提速，一站直達(dá)和“夕發(fā)朝至”的快速列車以及四通八達(dá)的高速鐵路網(wǎng)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，這一切成果都是鐵路機(jī)車加工設(shè)備性能逐漸提升的間接表現(xiàn)。1.3.2 高速列車制造對機(jī)床的需求高速列車制造：主要是電動機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)的制造，以及轉(zhuǎn)向架、制動系統(tǒng)等的加工，主要需要各種大中型立式和臥式加工中心、數(shù)控銑鏜床、數(shù)控立式車床、數(shù)控磨床及數(shù)控專用機(jī)床等。隨著鐵路運(yùn)輸向“提速、重載”方向的不斷發(fā)展，對機(jī)車車輛的制造質(zhì)量提出了更高的要求，特別是走行部位。走行部位涉及行車安全，其關(guān)鍵部件是輪軸和轉(zhuǎn)向架。輪軸是由動軸和動輪組成，動軸伸出車輪之外的兩頭叫軸頸，

40、輪軸是通過套在軸頸上的軸箱（軸箱用滾動軸承抱住軸頸）與轉(zhuǎn)向架連在一起的。車身重量是通過轉(zhuǎn)向架作用在軸頸上，因此，軸頸加工、維修質(zhì)量對行車速度和行車安全尤為重要。目前，我國加工、維修車軸的國產(chǎn)設(shè)備是輪對車床，如齊重?cái)?shù)控裝備股份生產(chǎn)的C8311A和C8313A型號的輪對軸頸車床，C8104A軸頸滾光車床，青海華鼎重型機(jī)床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的CK8013B、CK8011B、CKA8013/1、CAK8013/1-ZX、C8013B、C8011B、QZ-050、QZ-024/1、QZ-048等，但是國產(chǎn)設(shè)備的市場份額較小，高精密的生產(chǎn)線仍然依靠進(jìn)口，這樣不僅購買設(shè)備的投入較高，而且維修也不方便，嚴(yán)重制約

41、我國鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。因此，開發(fā)一種適合我國加工水平的車輪車床，對推進(jìn)我國機(jī)車向高速、重載方向發(fā)展意義重大。1.4 課題研究的內(nèi)容、目的、意義及可行性1.4.1 課題研究的內(nèi)容本課題主要研究CK8330數(shù)控輪對滾光車床液壓系統(tǒng)中控制對滾光輪的液壓部分和液壓缸自動換擋的液壓部分，具體包括以下幾個(gè)方面：綜述國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床、液壓技術(shù)、鐵路機(jī)車的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出在CK8330數(shù)控輪對滾光車床上配置液壓系統(tǒng)對我國鐵路運(yùn)輸業(yè)的意義；分析液壓控制對滾光輪的液壓部分、液壓缸自動換擋的液壓部分的工況要求（載荷特性），工作特點(diǎn)（行程、速度、運(yùn)動形式）和操作方法確定液壓系統(tǒng)控制方案；分析液壓控制對滾光輪的液

42、壓部分、液壓缸自動換擋的液壓部分的工作原理、操作控制方式和動作順序，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；根據(jù)CK8330數(shù)控輪對滾光車床的主參數(shù)和所需的最大換擋力計(jì)算液壓元件（如液壓缸、液壓閥、液壓泵組等）和液壓輔件（如油箱、油管等）的參數(shù)，并選擇其型號規(guī)格；依據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖中各元件的連接方式和已經(jīng)選擇的液壓元件、輔件，選擇集成塊；根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用環(huán)境和液壓元件的種類選擇液壓油；液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算，主要驗(yàn)算壓力損失和溫升即驗(yàn)算液壓系統(tǒng)能否正常工作。1.4.2 課題研究的目的CK8330數(shù)控輪對滾光車床是根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專用機(jī)床，通過給該機(jī)床配置控制對滾光輪和液壓缸自動換擋的液壓系

43、統(tǒng)，可以提高自動化程度，從而提高加工效率和加工精度，不僅達(dá)到一次裝夾既可車削加工也可滾壓加工的目的，而且也降低了機(jī)床對操作者的熟練程度的要求，降低了操作者的勞動強(qiáng)度。1.4.3 課題的意義CK8330數(shù)控輪對滾光車床是在國內(nèi)外鐵路運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展的市場背景下，為滿足我國鐵路運(yùn)輸向高速、重載方向發(fā)展的新要求，根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專用機(jī)床。該機(jī)床自動化程度高、效率高、精度高，適用加工范圍寬，通過調(diào)整尾座的位置，可加工多種規(guī)格機(jī)車軸頸，一次裝夾既可車削加工也可滾壓加工，加工時(shí)不用拆卸下車輪、剎車盤等，尤其方便作為維修車軸使用。鐵路車輛輪軸加工設(shè)備技術(shù)水平的提高，是中國鐵路裝備現(xiàn)代

44、化的重要標(biāo)志，是中國鐵路運(yùn)輸向高速、重載方向發(fā)展的重要技術(shù)支撐點(diǎn)。機(jī)車輪軸是車輛的重要部件，其質(zhì)量的好壞將在很大程度上限制機(jī)車的運(yùn)行速度和行車安全，只有高精度的輪對軸頸車床應(yīng)用到機(jī)車加工行業(yè)，制造出質(zhì)量可靠的高精度機(jī)車軸，才能把我國鐵路機(jī)車運(yùn)行速度提高到發(fā)達(dá)國家水平的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。目前，我國高檔的機(jī)車加工、維修設(shè)備大部分是靠進(jìn)口來解決，不僅成本高，而且維修起來也不方便，嚴(yán)重制約我國鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。CK8330數(shù)控輪對滾光車床在鐵路局維修作業(yè)組的應(yīng)用，可以明顯提高維修機(jī)車的效率、縮短維修周期、降低維修成本，能夠解決機(jī)車維修時(shí)間長、機(jī)車供應(yīng)緊張和檢修成本高等一系列問題。并且該機(jī)床的應(yīng)用對普及國產(chǎn)

45、機(jī)車輪對加工設(shè)備，縮短機(jī)車檢修停時(shí)，提高機(jī)車?yán)寐?，推動機(jī)車檢修手段的現(xiàn)代化，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。為CK8330數(shù)控輪對滾光車床配置液壓變擋系統(tǒng)、控制滾光輪的液壓系統(tǒng)，將會提高車床的自動化程度，提高機(jī)車維修效率，降低機(jī)車維修成本，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低操作者的技術(shù)熟練水平。總之，液壓系統(tǒng)在CK8330數(shù)控輪對滾光車床的成功應(yīng)用，以及該機(jī)床在機(jī)車制造廠和鐵路段的使用，將為我國鐵路運(yùn)輸業(yè)向高速、重載方向發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。1.4.4 課題的可行性論證1. 機(jī)車的加工維修需要輪對滾光車床：CK8330數(shù)控輪對滾光車床是根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專用機(jī)床。為CK8330數(shù)

46、控輪對滾光車床配置液壓變擋系統(tǒng)、控制滾光輪的液壓系統(tǒng)，能夠提高車床的自動化程度，提高機(jī)車維修效率，降低機(jī)車維修成本，減輕工人勞動強(qiáng)度，降低操作者的技術(shù)熟練水平，推動我國鐵路運(yùn)輸業(yè)向高速、重載方向發(fā)展。2. 有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒：目前我國齊重?cái)?shù)控裝備股份已經(jīng)制造出C8311A和C8313A等型號的輪對軸頸車床，C8104A軸頸滾光車床，C8013、CK8011、CK8011C 和C8011等車輪車床，上海重型機(jī)械廠生產(chǎn)的CK8132車軸車床都應(yīng)經(jīng)在機(jī)車制造廠和鐵路段成功應(yīng)用。并且液壓自動換擋，液壓控制對滾光輪技術(shù)也在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較普及。3. 我國液壓技術(shù)比較成熟：近幾年我國先后從國外引進(jìn)了很多液壓元

47、件和液壓系統(tǒng)等設(shè)備和技術(shù)，我國液壓行業(yè)已形成了門類比較齊全，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。不僅可以為工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、冶金、石油化工、鐵路、船舶水利、輕工機(jī)械提供比較齊全的產(chǎn)品，而且可以設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性高、機(jī)電一體化程度高的液壓系統(tǒng)。4. 經(jīng)過4年機(jī)械設(shè)計(jì)及液壓知識的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，通過實(shí)習(xí)、調(diào)研和查閱資料，能夠設(shè)計(jì)中等難度的機(jī)床液壓系統(tǒng)。1.5 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床、液壓技術(shù)、鐵路機(jī)車的發(fā)展現(xiàn)狀和課題研究的目的、意義，通過分析比較，提出了開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控車輪車床的重要性和必要性，并且說明了該技術(shù)方案的可行性。第2章 液壓傳動方案設(shè)計(jì)液壓

48、傳動方案設(shè)計(jì)是根據(jù)機(jī)床工作性能的要求，從使用角度出發(fā)，選擇恰當(dāng)?shù)幕净芈罚⑵浣M合完善，擬定出液壓系統(tǒng)原理圖的過程。2.1 液壓傳動系統(tǒng)概述液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，通過壓力能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動方式。完成液壓傳動的液壓系統(tǒng)通常由三個(gè)功能部分（動力部分、控制部分、執(zhí)行部分）、輔助裝置和工作介質(zhì)組成，各部分的作用見下表：表2.1 組成液壓系統(tǒng)各部分的作用組成部分作 用動力部分液壓泵將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能控制部分壓力、流量、方向控制閥用以實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行元件的運(yùn)動速度、方向、作用力等的控制，及實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和程序控制執(zhí)行部分液壓缸、液壓馬達(dá)用以將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輔助裝置管件、過濾器、

49、油箱、冷卻器、壓力表、蓄能器與液壓元件共同組成完整的液壓系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久地工作工作介質(zhì)液壓油進(jìn)行能量和信號的傳遞傳動系統(tǒng)是機(jī)床的重要組成部分，其性能特點(diǎn)直接影響機(jī)床的應(yīng)用范圍，加工精度、加工成本和效率。目前機(jī)床上常用的傳動類型有機(jī)械傳動、電氣傳送、氣壓傳動和液壓傳動，各種傳動方式的性能特點(diǎn)如下表：表2.2 常用傳動方式的性能特點(diǎn) 傳動類型 性能液壓傳動氣壓傳動機(jī)械傳動電氣傳動輸出力（或力矩）最大中等較大中等質(zhì)量-功率比小中等較小中等動作快慢較快較快一般快無級調(diào)速良好較好較困難良好結(jié)構(gòu)復(fù)雜簡單一般復(fù)雜維護(hù)要求高一般簡單較高價(jià)格稍高低一般稍高操縱距離中距離較遠(yuǎn)距離短距離遠(yuǎn)距離對環(huán)境要

50、求較好，但易燃適應(yīng)性好一般要求高由于液壓傳動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便省力等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，特別是近幾年來，液壓技術(shù)與微電子、計(jì)算機(jī)相結(jié)合，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，現(xiàn)在幾乎很難找到一個(gè)行業(yè)或部門不采用任何液壓元件或設(shè)備。液壓技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用如下表：表2.3 液壓技術(shù)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例機(jī)械制造設(shè)備各種液壓機(jī)具（如磨床、拉床、刨床、組合機(jī)床、加工中心及自動化生產(chǎn)線），各種液壓機(jī)、機(jī)器人、機(jī)械手等車輛、工程機(jī)械轎車轉(zhuǎn)向及剎車裝置、自卸卡車、液壓汽車起重機(jī)、液壓叉車、液壓掘進(jìn)機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等冶金、采礦機(jī)械軋鋼機(jī)、平爐裝料機(jī)、轉(zhuǎn)爐及電爐的料鐘控制、爐體的傾動和爐蓋提旋裝置、帶鋼跑偏控制設(shè)備等輕

51、工、食品及電子設(shè)備各種塑料成型機(jī)、造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、揉糖機(jī)、香腸灌裝機(jī)等船舶機(jī)具液壓舵機(jī)、錨機(jī)、艙口開啟裝置化工醫(yī)療設(shè)備離心機(jī)、卸料裝置、造氣自動機(jī)、醫(yī)用牽引床等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)、捆草機(jī)、拖拉機(jī)等兵器及航空設(shè)備高炮瞄準(zhǔn)裝置、炮車、雷達(dá)天線、飛機(jī)及其地面設(shè)備、戰(zhàn)略飛行器及舵機(jī)、導(dǎo)彈及通信衛(wèi)星發(fā)射2.2 車床總體性能分析2.2.1 結(jié)構(gòu)、型號說明CK8330數(shù)控輪對滾光車床是根據(jù)鐵路行業(yè)對機(jī)車軸頸的加工要求開發(fā)的數(shù)控專用機(jī)床，機(jī)床配置雙數(shù)控系統(tǒng)、雙床鞍、雙刀架，可獨(dú)立操作加工，在一臺機(jī)床上就可以實(shí)現(xiàn)手動或自動車削及滾壓兩種工藝加工。在加工時(shí)不用拆卸下車輪、剎車盤等，尤其用于維修車軸，更能夠

52、體現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其外形結(jié)構(gòu)如圖2.1。其型號的意義如下：圖2.1 CK8330數(shù)控輪對滾光車床外形結(jié)構(gòu)圖2.2.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和機(jī)床參數(shù)CK8330機(jī)床可以通過調(diào)整尾座和液壓托架的水平位置，可適應(yīng)不同長度工件的安裝，調(diào)節(jié)液壓托架的高度可適應(yīng)不同直徑工件的托起，因此能夠加工多種規(guī)格的機(jī)車軸頸。機(jī)床采用上下雙滑板結(jié)構(gòu)，利用梯形螺紋自鎖特性，確保手動操作時(shí)安全可靠。主軸箱采用兩擋機(jī)械變速，所需最大換擋力為314，滾壓油缸和換擋油缸直徑都為40mm。機(jī)床參數(shù)如下表：表2.4 機(jī)床部分參數(shù)項(xiàng) 目單 位參 數(shù)最大工件回轉(zhuǎn)直徑mm1200最大工件質(zhì)量Kg3000最大車削直徑mm300最大滾光直徑m

53、m300加工工件長度范圍mm2000 2800主軸驅(qū)動工件轉(zhuǎn)速范圍r/min6 500滾壓壓力范圍Kg50 800滾壓方式雙輪雙向液壓同步等壓滾壓滾輪支撐方式懸臂支承 軸承聯(lián)結(jié)刀架規(guī)格尺寸mm230 230刀具截面尺寸mm40 40滾輪支架截面尺寸mm65 55執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，是由主機(jī)的相應(yīng)動作要求和承載能力確定的。分析主機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝性能并參考同類機(jī)床，確定控制滾光輪的液壓缸直接裝在刀架上（具體結(jié)構(gòu)如圖2.2），初步選擇換擋時(shí)間為1s，換擋滑移齒輪的行程120mm，滾光輪的行程40mm，滾光輪最大運(yùn)行速度20mm/s。圖2.2 液壓缸在機(jī)床的裝配圖2.3 確定

54、液壓傳動方案2.3.1 選擇執(zhí)行元件的形式對機(jī)床的運(yùn)動分析知，滾光輪和主軸箱變擋滑移齒輪的運(yùn)動均為水平面內(nèi)的直線運(yùn)動，因此選擇能夠完成直線運(yùn)動的液壓執(zhí)行元件來控制滾光輪和變擋滑移齒輪。常用的該類液壓執(zhí)行元件有活塞缸、柱塞缸、液壓馬達(dá)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合及液壓馬達(dá)和螺旋機(jī)構(gòu)組合，各種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍如下表：表2.5 直線運(yùn)動液壓執(zhí)行元件的特點(diǎn)類型特點(diǎn)應(yīng)用活塞缸一般連接往返速度和出力不同；差動連接可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，如果d=0.71D，往返速度和出力相同一般用于機(jī)床柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，靠自重或外力回程液壓機(jī)，千斤頂液壓馬達(dá)+齒輪齒條機(jī)構(gòu)（或螺旋機(jī)構(gòu)）用于長行程的工作機(jī)構(gòu)通過表2.5的對比分析，并

55、參考具有同類功能的機(jī)床，該液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件選用活塞缸。由于每個(gè)液壓缸只控制一個(gè)機(jī)械運(yùn)動部件，因此單桿液壓缸就能實(shí)現(xiàn)該功能，滾光輪和變擋滑移齒輪的往返運(yùn)動都得靠液壓缸驅(qū)動，雙作用活塞缸才能達(dá)到該目的。所以，兩套液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件都選擇單桿雙作用活塞缸。2.3.2 選擇主回路1. 確定主回路的循環(huán)方式液壓系統(tǒng)按液流循環(huán)方式分開式和閉式兩種，其性能對比如下：表2.6 開、閉式液壓系統(tǒng)性能對比 型式性能開式閉式工作原理泵從油箱吸油輸入管路油完成工作后排回油箱泵的吸排油口直接與液壓執(zhí)行元件的進(jìn)出油口相連，形成一個(gè)閉合循環(huán)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，散熱、澄清條件好油箱體積小，結(jié)構(gòu)緊湊空氣進(jìn)入油液的機(jī)會少缺點(diǎn)空氣與油

56、液接觸的機(jī)會多，容易滲入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱條件差，并要求有較高的過濾精度應(yīng)用應(yīng)用較普遍，如機(jī)床、工程機(jī)械應(yīng)用較少，只用于車輛的行走驅(qū)動通過表2.6的對比并參考同類機(jī)床，CK8330機(jī)床的液壓系統(tǒng)選用開式系統(tǒng)。2. 選擇液壓泵液壓泵按流量是否可調(diào)分為定量泵和變量泵，其適用場合如下表：表2.7 定量泵和變量泵的適用場合類型適用場合定量泵能源成本不是重要因素，且溫升不成問題工作循環(huán)是開關(guān)式，而且在不工作時(shí)可以完全卸載最然負(fù)載變化很大，但多數(shù)工況下需要泵輸出全部流量變量泵系統(tǒng)流量需求變化大，且需求很大的承載能力需求大負(fù)載下小而精密的運(yùn)動和變化負(fù)載下的快速運(yùn)動泵服務(wù)于任意組合的多個(gè)負(fù)載該機(jī)床液壓系統(tǒng)的流

57、量需求變化較大從節(jié)能的角度出發(fā)，選擇變量泵比較合適。常用的變量泵有單作用葉片泵、軸向柱塞泵、徑向柱塞泵，其性能對比如下表：表2.8 單作用葉片泵和柱塞泵的性能對比 性能類型流量脈動噪聲污染敏感度價(jià)格應(yīng)用應(yīng)用范圍單作用葉片泵無小中中普通機(jī)床及其他機(jī)械柱塞泵有大大高重型機(jī)床及其他重型和大功率設(shè)備該機(jī)床為中等功率機(jī)床，流量脈動將會影響工件的加工質(zhì)量，從性價(jià)比方面考慮，單作用葉片泵用于液壓變擋和滾光輪控制系統(tǒng)，不僅能夠達(dá)到節(jié)能的目的，而且也降低了機(jī)床的制造成本，因此該機(jī)床液壓系統(tǒng)的動力部分選擇變量葉片泵。3. 確定油源回路選用變量泵的系統(tǒng)主油路一般用容積調(diào)速，為了限制系統(tǒng)的最高工作壓力，在泵的出口處并

58、聯(lián)溢流閥起安全閥的作用，為了防止執(zhí)行元件工作過程中碰到死擋鐵使系統(tǒng)壓力升高影響泵的正常工作即油液倒流，在泵的出口處串聯(lián)單向閥，回路中設(shè)置過濾器、冷卻器、壓力計(jì)等，可以提高液壓系統(tǒng)的總體性能，根據(jù)以上分析確定油源回路如下圖。圖2.3 油源回路1-油箱；2-冷卻器；3-安全閥（溢流閥）；4-單向閥；5-壓力計(jì)；6-變量葉片泵；7-電機(jī)；8-過濾器2.3.3 選擇基本回路1. 滾光輪控制回路控制滾光輪的液壓缸是單桿雙作用液壓缸，正反行程都是在油液的壓力作用下移動，因此回路中要設(shè)置換向閥。該機(jī)床的滾壓力在50800kg之間可調(diào)，即活塞桿在前進(jìn)的過程中能夠停在任意位置，并且保持該位置不變，分析液壓系統(tǒng)基

59、本回路的性能特點(diǎn)，鎖緊回路就可以實(shí)現(xiàn)該功能，液壓缸常用的鎖緊回路及其特點(diǎn)如下表：表2.9 鎖緊回路特點(diǎn)回路可選用的閥M型或O型換向閥H型或Y型換向閥與液控單向閥組合特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單由于滑閥泄漏，鎖緊精度低鎖緊動作迅速、準(zhǔn)確，不受外界影響，結(jié)構(gòu)復(fù)雜由于滾壓過程中壓力不是很高，并且鎖緊時(shí)間較短，所以用換向閥的O型中位機(jī)能就能夠達(dá)到機(jī)床要求的鎖緊精度。在機(jī)床工作過程中要保證滾光輪的重復(fù)定位精度，因此，每次滾壓結(jié)束后，液壓缸活塞桿就必須縮回到原位，并且無桿腔直接通油箱。上述過程中選擇的O型中位機(jī)能換向閥不能達(dá)到該目的，所以該回路用一個(gè)3位4通換向閥不能完成機(jī)床的動作要求，綜合分析機(jī)床的動作要求和換向閥的油

60、路連通情況，確定本回路采用兩個(gè)2位4通彈簧復(fù)位電磁換向閥，當(dāng)回路采用疊加閥且換向閥的個(gè)數(shù)多于一個(gè)時(shí)，一般采用集成塊形式安裝，該回路中兩個(gè)換向閥和集成塊共同實(shí)現(xiàn)的油路連通情況如下圖： 圖2.4 集成塊單元回路圖滾壓過程中，負(fù)載變化不大，且對速度穩(wěn)定性要求不是太高，所以選用可調(diào)節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，常用的節(jié)流調(diào)速回路性能對比如下表：表2.10 常用節(jié)流調(diào)速回路性能對比回路特點(diǎn)實(shí)用場合進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路啟動性能好，停車時(shí)間較長時(shí)，關(guān)小節(jié)流閥能夠避免啟動沖擊，容易實(shí)現(xiàn)壓力控制，能夠獲得較低的穩(wěn)定運(yùn)行速度負(fù)載變化不大，低速小功率的場合，如機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)回油節(jié)流調(diào)速回路回油路上始終有背壓，在負(fù)值負(fù)載作用下能