立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：院（系年級(jí)專業(yè)：指導(dǎo)教師：二〇一五年六月I/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)攀枝花學(xué)院科學(xué)生課程計(jì)任務(wù)書題目組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的在完成液壓傳動(dòng)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)的液壓基本知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)時(shí)實(shí)踐中來，設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑床液壓系統(tǒng)。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求（包原始數(shù)據(jù)、術(shù)要求、工要求等）設(shè)計(jì)立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，工作臺(tái)要求完成：夾緊→快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止工件松開→液壓泵卸荷動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為=0.2擦系數(shù)為f=0.1

往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加（減速）的時(shí)間t=0.05，系統(tǒng)的參數(shù)如下滑臺(tái)的重量為92000N滑臺(tái)工進(jìn)速度50mm/s工進(jìn)行程3、主要參考文獻(xiàn)

快進(jìn)快退的速度6m/min快進(jìn)行程100mm切削負(fù)載為78000N1王積偉﹒液壓傳動(dòng)﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010﹒2俞啟榮﹒機(jī)床液壓傳動(dòng)﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983﹒3席偉光﹒機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)﹒北京等教育出版社﹒II/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4李壯云﹒中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典﹒南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，20025王文斌﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004﹒4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)計(jì)劃1.三天的時(shí)間進(jìn)行查閱資料步計(jì)算教老師等設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。2.兩天的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)、畫圖。3兩天的時(shí)間自己查找問題、老師審核、交圖等工作。指導(dǎo)教師（簽字）

日期

年

月

日教研室意見年

月日學(xué)生簽字接受任務(wù)時(shí)間：

年

月日III/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)注：務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（文）指導(dǎo)教成績?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目工01學(xué)習(xí)態(tài)度作表現(xiàn)02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研20

分得值分67

評(píng)價(jià)內(nèi)涵遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取及課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。%

03課題工作量

7

按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)作量飽滿。04

綜合運(yùn)知的1能力0

能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)及解決實(shí)際問題正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)課題進(jìn)行理能力水平35%

05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力

5

論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案立進(jìn)06

設(shè)（實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，方案的設(shè)計(jì)能力

5

行裝置安裝調(diào)試操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確靠研究思路清晰、完整。IV/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算及處理07

計(jì)算及算應(yīng)用能力

5

能力運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集加工處理和輔助設(shè)計(jì)08

對(duì)計(jì)算實(shí)結(jié)果的分析能力（綜1合分析能力、技術(shù)0經(jīng)濟(jì)分析能力）插圖（或圖紙）質(zhì)

等。具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定成09量幅論5果文）規(guī)范化程度

要求范化符合本文件第五條要求。質(zhì)量1045

設(shè)計(jì)說書論3文）質(zhì)量0

綜述簡練完整有見解立論正確論述充分結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理驗(yàn)正確處理科學(xué)。%

11創(chuàng)新

10

對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評(píng)語指

導(dǎo)

教

師

簽

名：年

月

日摘

要V/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前，液壓系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、建筑、航空等領(lǐng)域中，成為一種新型的動(dòng)力源。由于液壓元件的制造精度越來越高，再配合電信號(hào)的控制，使液壓系統(tǒng)在換向方面可以達(dá)到較高的頻率。不管是在重型機(jī)械和精密設(shè)備上都能滿足要求。液壓系統(tǒng)本身有較多的優(yōu)點(diǎn)，比如：在同等的體積下，液壓裝置產(chǎn)生的動(dòng)力更大；由于它的質(zhì)量和慣性小、反映快，使液壓裝置工作比較平穩(wěn)；能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速，特別是在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行調(diào)速；液壓裝置自身能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比機(jī)械傳動(dòng)簡單。但是液壓傳動(dòng)對(duì)溫度的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度下工作。液壓系統(tǒng)應(yīng)用在機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)和夾緊工件的循環(huán)控制起著重要的作用。對(duì)銑削類組合機(jī)床，運(yùn)用液壓來控制運(yùn)動(dòng)循環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間小，而且能滿足較大的切削負(fù)載要求。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)，組合機(jī)床，運(yùn)用VI/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)AbstractAtpresent,thehydraulicsystemarewidelyusedinmachinery,construction,aviation,etc,becomeakindofnewtypeofpowersupply.Becausethemanufacturingprecisionofthehydraulicelementmoreandmorehigh,combinedwithelectricalsignalcontrol,hydraulicsysteminthereversingofthehigherfrequency.Whetherinheavymachineryandprecisionequipmentcanmeettherequirements.Hydraulicsystemitselfhasmoreadvantages,suchas:inthesamevolume,hydraulicdevicethepowergeneratedlarger;Becauseofitsqualityandtheinertiasmall,reflectingthequickly,makehydraulicequipmentworksmoothly;Canrealizesteplessspeedregulation,especiallyinthemovementspeed;Hydraulicdeviceitselfcanrealizeoverloadprotection;Realizethelinearmotionthansimplemechanicaltransmission.Buthydraulictransmissionismoresensitivetotemperaturechanges,notinveryhighorverylowtemperatures.II/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)Hydraulicsystemusedinthemachine,andtorealizetheclampingworkpiecetableandthecyclecontrolplayanimportantrole.Ofmillingclasscombinationmachinetools,usinghydraulicpressuretocontrolmovementcycle,simplestructure,accountingforthespaceislittle,andcanmeettherequirementsofthelargercuttingload.Keywords:hydraulicsystem,combinationmachinetools,useIII/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目

錄摘要………………………ⅠABSTRACT…………1

Ⅱ方案的確定………………………

11.1整體性分析……………………11.2擬定方案………………………

11.3

比

較

方

案

并

確

定

方案……………22

工況分析…………22.1

運(yùn)

動(dòng)

參

數(shù)

分析…………………2.2

動(dòng)

力

參

數(shù)

分析…………………2.3

負(fù)

載

圖

和

速

度

圖

的

繪制…………………3液壓缸尺寸和所需流量…………………3.1

液

壓

缸

尺

寸

計(jì)4/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)算…………………43.2

確

定

液

壓

缸

所

需

流量……………53.3夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量的確定………54擬定液壓系統(tǒng)圖…………………64.1

確

定

液

壓

傳

動(dòng)

系

統(tǒng)

的

類型………74.2

液

壓

回

路

的

選擇……………………74.2.1

調(diào)

壓

回路……………………74.2.2

調(diào)

速

回路…………………4.2.3

平

衡

回路……………………94.24

換

向

回路……………………1

04.2.5

卸

荷

回路……………………15/44

0

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3

擬

定

液

壓

系

統(tǒng)

原

理圖……………………1

05選擇液壓元件的確定輔助裝置………………115.1

選

擇

液

壓泵………………………5.2

1電

機(jī)

的

1選擇………………………

1

25.3

選

擇

閥

類

元件……………………1

25.4

確

定

油

管

尺寸…………………136

油箱的設(shè)計(jì)………………………146.1

油

箱

容

量

的

確定……………146.2

估

算

油

箱

的

長、

寬、高……………………16.3

確

定

油

箱

壁6/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)厚…………………146.4

確

定

液

位

計(jì)

的

安

裝

尺寸……………………6.5

隔

板

尺

寸

的

計(jì)算……………146.6

油

箱

結(jié)

構(gòu)

的

設(shè)計(jì)……………156.7

輔

助

元

件

的

選擇……………156.8

油

箱

其

他

附

件

的

選擇……………167液壓系統(tǒng)的性能

驗(yàn)算……………167.1

回

路

中

壓

力

損失………7.2

確

定

液

壓

泵

工

作

壓力…………187.3

液

壓

系

統(tǒng)

的

效率……………197.4

液

壓

系

統(tǒng)

的

發(fā)

熱

溫

升

驗(yàn)算…………19結(jié)論……………………7/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)…參

………考

…20文獻(xiàn)……………228/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目五：組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)。已知切削負(fù)載為78000，滑臺(tái)工進(jìn)速度為50毫米/分，快進(jìn)和快退速度為6/分，滑臺(tái)（包括動(dòng)力頭）的重量為92000，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速（減速）的時(shí)間為△秒，滑臺(tái)用平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)f=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.1，快進(jìn)行程為100毫米，sd工進(jìn)行程為50毫米。1

方案的確定1.1整體性分析要求此液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：工作快進(jìn)工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快退工作臺(tái)原位停止的重量為92000N,進(jìn)快退的速度6m/min,滑臺(tái)工進(jìn)速度50mm/s快進(jìn)行程工進(jìn)行程,切削負(fù)載為78000N.對(duì)于立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)而言，加工的零件需要精度高，定位準(zhǔn)確。所以整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求定位精度高，換向速度快。在設(shè)計(jì)閥的時(shí)候，考慮這些方面變的尤其重要，要考慮到工作在最低速度時(shí)調(diào)速閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應(yīng)該比要求的工作行程大點(diǎn)，包括工作行程、最大行程和夾緊缸行程，主要是考慮到在安全方面和實(shí)際運(yùn)用中。在壓力方面也要考慮到滿足最大負(fù)載要求。而且在液壓系統(tǒng)能滿足要求的前提下，使液壓系統(tǒng)的成本較低。1.2擬定方案方案一液壓系統(tǒng)中工作臺(tái)的執(zhí)行元件為伸縮缸，工件的夾緊用單桿活塞缸；工作臺(tái)采用節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)出油口節(jié)流調(diào)速，1/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)用行程閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，在工進(jìn)回路上串接個(gè)背壓閥；為了防止工件在加工過程中松動(dòng)，在夾緊進(jìn)油路上串接個(gè)單向閥；工作臺(tái)的進(jìn)、退采用電磁換向閥；夾緊缸的夾緊及放松用電磁閥控制。方案二液壓系統(tǒng)中工作臺(tái)的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，工件的夾緊也采用單桿活塞缸；工作臺(tái)采用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，也采用行程閥實(shí)現(xiàn)工作2/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，工進(jìn)時(shí)，為了避免前沖現(xiàn)象，在回路上串接個(gè)背壓閥；夾緊缸上串接個(gè)蓄能器和單向閥，避免工件在加工過程中松動(dòng)；工作臺(tái)的進(jìn)、退換向采用電液換向閥，工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)，采用差動(dòng)連接；夾緊缸的夾緊及放松用電磁閥控制。1.3比較方案并確定方案單桿活塞缸比伸縮缸結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，易維護(hù)，而且也能滿足要求；調(diào)速閥的性能比節(jié)流閥穩(wěn)定，調(diào)速較好，用于負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中；采用出油口調(diào)速回路中油液通過節(jié)流閥產(chǎn)生的熱量直接排回油箱散熱；夾緊缸進(jìn)油口處串接蓄能器，更好的保證工件的夾緊力，使工件在加工過程中始終在夾緊狀態(tài)。電液換向閥的信號(hào)傳遞快，配合液壓動(dòng)力的輸出力大慣性小反快的優(yōu)點(diǎn)使控制靈活、精度高、快速性好。綜上比較選擇方案二較好。2

工況分析2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析首先根據(jù)主機(jī)要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖（圖一夾緊快進(jìn)工進(jìn)快放松圖一3/44

=立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)=2.2動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算各階段的負(fù)載工作負(fù)載：由已知條件可知切削力

t

=78000N慣性負(fù)載：

Gg

=

=18775.5N（參考機(jī)床的工作臺(tái)加速時(shí)間，取=0.05s）阻力負(fù)載：靜摩擦阻力F0.292000N動(dòng)摩擦阻力FN（滑動(dòng)導(dǎo)軌：鑄鐵對(duì)鑄鐵—啟動(dòng)低速時(shí),v<0.16m/s）0.1~0.20表1液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載值其中

=0.9工況

負(fù)載組成

負(fù)載值（N

推力

F/

（N夾緊起動(dòng)

—F

fs

—18400

1877620444快

加速

Fm

27976

31084快進(jìn)

fd

920010222進(jìn)工工進(jìn)

t

8720096888進(jìn)快退

fd

9200102222.3負(fù)載圖和速度圖的繪制4/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，如圖2所示。速度圖按已知數(shù)值

v1

6m/min

，工進(jìn)的速度

50/

。3液壓缸尺寸和所需流量3.1液壓缸尺寸計(jì)算3.1.1作壓力的確定：工作壓力可根據(jù)負(fù)載和主機(jī)類型確定，由（書）表得出：3.1.2算液壓缸尺寸：

pMPa由于立式組合機(jī)床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸并使

AA12

,快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接因管路中有壓力損失快進(jìn)時(shí)回油路壓力損失取

5

Pa快退時(shí)回油路壓力損失亦取

5

Pa工進(jìn)時(shí)，為使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般為選取背壓Pa52根據(jù),可求出液壓缸大腔面積A為p1220

(5~10)

5

a

,5/44

13立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)13FA0P12

4

6

920000.5

5

0.025(m

2

)

4A

40.024865

0.178(m根據(jù)GB2348-80整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得D=180mm液壓缸活塞桿直徑

127.28mm2

據(jù)GB2348-80近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。3.1.3徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積：無桿腔有效面積

1

4

D

2

4

25447mm

2活塞桿面積有桿腔有效面積3.2確定液壓缸所需流量

d224A13273mm21快進(jìn)

/152.68/1快快退

V2快

79638

m

3

/min79.64L/min工進(jìn)

1工

25447

0.051272.35

3

/min1.27Lmin3.3夾緊缸的有效面積、工作壓力和流量確定3.3.1定夾緊缸的工作壓力：根據(jù)最大夾緊力，由《液壓傳動(dòng)》中的表11-2（書）取工作壓力P4MPa。夾計(jì)算夾緊缸有效面積、缸徑和桿徑：夾緊缸面積

AP46

m

夾緊缸直徑

D

A

23000

0.171mm取標(biāo)準(zhǔn)值D=180mm夾6/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)活塞桿直徑，一般取D。夾d0.50.5180夾夾

取標(biāo)準(zhǔn)值

=90mm夾3.3.2算夾緊缸的流量：QA23000夾夾夾

300.69L/1s液壓缸回油路上有背壓P，保證速度平穩(wěn)。根據(jù)《現(xiàn)代機(jī)械2設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》中推薦值，取P2=0.8MPa，快進(jìn)時(shí)液壓缸雖做差動(dòng)連接但油管中有壓降

取

=0.5MPa快退時(shí)油腔中有被壓，這時(shí)可取

=0.6MPa根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，可估算液壓缸在各個(gè)工作段中的壓力、流量和功率，如下表所示：表2推

進(jìn)油輸入流

輸入力

回油腔壓

腔工況

量

功率

計(jì)算式F/N

力

p/

壓力

q/min

/p/MPa180.04夾緊77

03.50.69

0

67/44

12立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)1220起

1.944

0

——?jiǎng)?/p>

99431快

加2.808

——

()/(A12進(jìn)

速

4

p2

00

qAAVPp10

恒

1.2152.6

3.1222速

298

7296工進(jìn)888

0.8

4.19

1.27

0.089

pF)qAVpq18起

1.577

0

——快

動(dòng)42631加3.8

FP2)/退

速

08

0.6

07

——

Av410

pp恒

2.0

2.7722

0.6

79.64速

94

928/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4

擬定液壓系統(tǒng)圖液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的各項(xiàng)要求，它包括三項(xiàng)內(nèi)容：確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型就是在根據(jù)課題提供的要求下，參照立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇適合的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是在根據(jù)課題提供的要求和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇適合本課題的液壓回路。組成液壓系統(tǒng)就是在確定各個(gè)液壓回路的基礎(chǔ)上，將各個(gè)液壓回路綜合在一起，根據(jù)課題的實(shí)際要求，對(duì)液壓系統(tǒng)草圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)，最終形成一個(gè)合理有效課題設(shè)計(jì)要求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。4.1

確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般的設(shè)計(jì)，凡具備較大空間可以存放油箱且不另設(shè)置散熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容---節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸送給執(zhí)行元件執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱開式回路結(jié)構(gòu)簡單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和贓物易進(jìn)入回路；凡容許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過換油來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，對(duì)工作穩(wěn)定和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接及執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接及液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點(diǎn)是雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但閉式回路也有其缺點(diǎn)，就是回路的散熱條件較差，并且所用9/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的雙向液壓泵比較復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補(bǔ)、排油裝置，成本較高，故應(yīng)用還不普遍。本課題設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)類型采用開式液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。4.2

液壓回路的選擇液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)雖然越來越復(fù)雜，但是一個(gè)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)往往是由一些基本回路組成的。液壓基本回路就是由有關(guān)液壓元件組成，能夠完成某一特定功能的基本回路。在本設(shè)計(jì)中選擇五種回路，分別為調(diào)壓回路、調(diào)速回路、平衡回路、換向回路和卸荷回路。4.2.1調(diào)壓回路調(diào)壓回路的功用在于調(diào)定或限制液壓源的最高工作壓力，也就是說能夠控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)階段具有不同的工作壓力。調(diào)壓控制回路包括連續(xù)調(diào)壓回路、多級(jí)調(diào)壓回路、恒壓控制回路等。液壓源工作壓力級(jí)的多少，壓力在調(diào)節(jié)、控制或切換方式上的差異種回路出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)方案的原因，也是對(duì)它進(jìn)行評(píng)比、選擇時(shí)要考慮的因素。該設(shè)計(jì)選擇溢流閥單級(jí)調(diào)壓回路，溢流閥開啟壓力可通過調(diào)壓彈簧調(diào)定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值。系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥處無溢流流量，此時(shí)溢流閥起安全閥作用。圖示4-1油路可靠，價(jià)格便宜。10/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4-1

調(diào)壓回路4.2.2調(diào)速回路調(diào)速閥調(diào)速回路由調(diào)速閥、溢流閥、液壓泵和執(zhí)行元件等組成。它通過改變調(diào)速閥的通流面積來控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、使用維護(hù)方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)。用流量控制閥實(shí)現(xiàn)速度控制的回路有三種基本方式，節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、旁通節(jié)流調(diào)速回路等。本設(shè)計(jì)選用單向進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。用溢流閥和串聯(lián)在執(zhí)行元件進(jìn)油路上的調(diào)速閥調(diào)節(jié)流入執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度。基本回路如圖4-2所示：11/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4-2

調(diào)速回路4.2.3平衡回路平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和及之相連的工作部件因自重而自行下落。下圖是一種使用單向順序閥的平衡回路。由圖可見，當(dāng)換向閥左位接入回路使活塞下行時(shí)，回油路上存在著一定的背壓；只要將這個(gè)背壓閥調(diào)得使液壓缸內(nèi)的背壓能支承得住活塞及之相連的工作部件，活塞就可以平穩(wěn)的下落。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，活塞就停止運(yùn)動(dòng)，不在繼續(xù)下移。這種回路在活塞向下快速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較大，鎖住時(shí)活塞和及之相連的工作部件會(huì)因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落；因此它只使用于工作部件重量不大、活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場合。12/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4-3

平衡回路4.2.4向回路往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)換向回路的功用是使液壓缸和及之相連的主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件在其行程終端處迅速平穩(wěn)確地變換運(yùn)動(dòng)方向。簡單的換向回路只須采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥。4.2.5卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵和電機(jī)的使用壽命。如圖4-4示。圖4-4

卸荷回路13/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由許多的回路組合而成，所以將上面的幾個(gè)液壓回路組合在一起.根據(jù)本設(shè)計(jì)課題的實(shí)際要求采用疊加閥技術(shù)，故將所選液壓元件轉(zhuǎn)換成疊加閥系列元件，并對(duì)液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖進(jìn)行必要的修改和整理，擬定出完整的符合要求的液壓系統(tǒng)原理圖。經(jīng)過修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖如圖所示，它在各方面都比較合理、完善了，能夠基本達(dá)到本課題的14/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)55.1選擇液壓泵

選擇液壓元件和確定輔助裝置取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K=1.1則液壓泵的最大流量K()imax

1.1167.95L/min

，即

QB

。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油路壓力損失選取

5

，故液壓泵工作壓力為：pP(20.941(5-1)考慮到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為：

B

0)

3.243MPa15/44

BPQ立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)BPQ(5-2)根據(jù)、和已選定的單向定量泵型式，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用YB-C194B型量葉片泵額定排量為200.9mL/r,額定轉(zhuǎn)速，其額定流量為。5.2電動(dòng)機(jī)的選擇最大功率在快退階段，如果取液壓泵的效率為為0.75，驅(qū)動(dòng)液壓泵最大輸入功率

P為：PB

3.243167.95600.75

kw《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本電機(jī)及電器選取15kw的電動(dòng)機(jī)YCT225-4B。5.3選擇閥類元件各類閥可通過最大流量和實(shí)際工作壓力選擇，閥的規(guī)格如下表所示：表3估計(jì)額定通過

額定

額定序元件名

流量流量

壓力

壓降

型號(hào)、規(guī)格號(hào)

稱

L/miL/mi

MPaMPann<0.01

過濾器150180

25

XU-160X80-J2變量葉

10～2—

6.3—YBP3

片泵160單向閥6016025<0.216/44

AF3-Ea10B

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)45

單向閥溢流閥

253

160160

25<0.225—

AF3-Ea10BYF3-Ea10B17/44

697

二位五通電磁換向閥蓄能器液控順

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5016025<0.525E-25BNXQA-L2.5/10-————H8

60

160

25

—

XF3-E10B序閥9

背壓閥

6

160

25

—

YF3-E10B1

壓力繼—

—

—

—

DP1-6301

電器單向閥

3016025<0.2AF3-Ea10B1三位五1通電液

6016025<0.535DYF3Y-E10B2換向閥1單向閥

6016025<0.2AF3-Ea10B31行程閥41160

25<0.3AXQF-E10B40.071

調(diào)速閥35～

250.5QCI-63B5

116018/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)0.071

調(diào)速閥35～

250.5QCI-63B6

2160二位二1通手動(dòng)

————2WMM10AB7換向閥1油箱—————85.4確定油管尺寸5.4.1管內(nèi)徑的確定可按下式計(jì)算：

Q泵的總流量為1.29L/min但快速時(shí)，部分回油管流量可達(dá)120.6L/min按120.6L/min計(jì)算取d

4.68660

取標(biāo)準(zhǔn)值，外徑、內(nèi)徑25的紫銅6

油箱的設(shè)計(jì)6.1油箱容量的確定中壓系統(tǒng)中，油箱有效容積可按泵每分鐘內(nèi)公稱流量的5～倍確，即油箱的容V=（57）Q167.95LB

查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得油箱的標(biāo)準(zhǔn)值為19/44

mm液面液面立式組合機(jī)床液壓系mm液面液面1000L6.2估算油箱的長、寬、高設(shè)油箱的長、寬、高比值范圍為1：1：1：2，則根據(jù)油箱的容量可算出油箱的長、寬、高分別為a=b=c=1077mm,由在選擇油箱的容量時(shí)系數(shù)選的較大，在此就不在考慮油箱的壁厚，即油箱的壁厚包括在上面計(jì)算的長、寬、高中。6.3確定油箱壁厚800上容量的油箱箱壁厚取箱底厚度應(yīng)大于箱壁取箱底厚度為6mm箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的3倍，取箱蓋厚度為12mm。6.4確定液位計(jì)的安裝尺寸在設(shè)計(jì)液位計(jì)時(shí)要考慮液位計(jì)的顯示最大刻度及最小刻度之間的差值和油箱的高度。油箱內(nèi)的液面高度為油箱高度的80%所以：0800選擇液位計(jì)—1000最大刻度及最小刻度之間為700mm安裝時(shí)液位計(jì)的中心位置及上述的液面高度在同一水平面。6.5隔板的尺寸計(jì)算隔板的長度由油箱的內(nèi)部尺寸可以確定，主要計(jì)算隔板的高度隔板的高度一般為油箱內(nèi)液面高度的3/4但是也要考慮到當(dāng)油箱內(nèi)的油液降到最低位置時(shí)液壓油也能流入到吸油腔，避免液壓系統(tǒng)吸入空氣。所以隔板的高度為755回油腔一側(cè)的隔板要考慮吸油腔快速吸油時(shí)，油箱底部的沉淀雜質(zhì)不能流入吸油腔中再此取隔板離油箱底的尺寸為300mm。6.6油箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使油箱實(shí)現(xiàn)存油、散熱和分離污物及防止20/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)污染的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1)開式油箱液面應(yīng)和大氣連通。為防止空氣中的污物進(jìn)入油箱，油箱上部的通氣孔上必須配置空氣過濾器。一般通氣孔兼作注油孔用。2)在液壓泵的吸油管路上必須安裝網(wǎng)式過濾器清除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵。過濾器的安裝方式應(yīng)能便于取出過濾器。3)液壓泵的吸入油管和回油管的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些口都應(yīng)插入最低液面以下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口制成45o斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流動(dòng)速度變化不致過大，斜口應(yīng)面向箱壁。兩管件之間要用隔板隔開，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜質(zhì)分離和沉淀。為了充分發(fā)揮隔板的作用，要設(shè)計(jì)兩塊隔板，上面一塊隔板隔氣泡，下面一塊隔板隔雜質(zhì)。管端及箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍；粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。4)為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。選擇合理的密封方式進(jìn)行有效密封。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按GB3766-83規(guī)定，箱底離地至少在以上箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜在最低部位處設(shè)置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱蓋上焊接四個(gè)吊鉤，油箱上焊兩個(gè)提手，以便于油箱的搬移。為了防止油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂上耐油防銹的涂料。油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后應(yīng)布置好箱蓋上電機(jī)、泵、疊加閥的位置，疊加閥應(yīng)放在一端，這樣不僅有利于回油而且有利于給液壓缸供油，電機(jī)和泵的位置的確定要考慮為其他輔助元件留下合理的空間。其次，布置其他輔助元件的位置，為保證箱蓋的強(qiáng)度，要加厚箱蓋的尺寸，確定采用10mm厚的箱蓋鋼板。6.7輔助元件的選擇1)過濾器的選擇過濾器的功用是在于過濾混在液壓油液中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)21/44

立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中去的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)的正常工作。過濾器按過濾方式分，有表面型過過濾器、深度型過濾器和中間型過濾器三種。選擇過濾器的基本要求：a.濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求；b.有足夠大的過濾能力，壓力損失小；c.濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不致因油壓而損壞；d.良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染；e.清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易；f.在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性；g.構(gòu)盡量簡單、緊湊、價(jià)格低廉。根據(jù)上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號(hào):XU-50×2002空氣濾清器的選擇一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過濾器，它包括空氣過濾器和注油過濾網(wǎng)。選擇：QUQ，技術(shù)參數(shù)：空氣阻力〈0.02Mpa加油網(wǎng)孔20.5mm3)選擇壓力表選擇：Y-100T4)選擇液位計(jì)一般在油箱側(cè)壁上設(shè)置液位計(jì)，以指示液面位置。液位計(jì)應(yīng)設(shè)置在加油時(shí)容易看到的地方。這里選擇：6.8油箱其它附件的選擇油箱的其它附件可根據(jù)《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》上選擇。77.1回路中壓力損失

液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算回路壓力損失計(jì)算應(yīng)在管道布置圖完成后進(jìn)行，必須知道管道的長度和直徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即22/44

eVVn‘立式組合機(jī)eVVn‘d=25mm,度在管道布置圖未完成前暫按進(jìn)油管、回油管均為L==4m估。油液運(yùn)動(dòng)粘度取

/s

，在此設(shè)計(jì)中主要驗(yàn)算工進(jìn)和快退工況時(shí)的壓力損失。7.1.1工進(jìn)時(shí)壓力損失進(jìn)油管路壓力損失：首先判別進(jìn)油管液流狀態(tài)，由于雷諾數(shù)4152.68故為層流。管路沿程壓力損失：

8642320

414112d

0.096

5

pa取管道局部損失

5

Pa油液流經(jīng)單向閥和三位五通換向閥的壓力損失按下面公式計(jì)

算

，

有

關(guān)

數(shù)

據(jù)30VMPaVn工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路總壓力損失：

0.453MPa

此值小于0.5MPa,所以是安全的工進(jìn)時(shí)回油路壓力損失：因回油管路流量

為Q2

Q152.6812

3

/s23/44

eVVn立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液流狀態(tài)經(jīng)判斷eVVn76.3失：

431

（于是沿程壓力損

4141d425

12

5

pa(6-6)局部壓力損失：

5

Pa回油路中油液流經(jīng)調(diào)速閥和三位五通換向閥時(shí)的壓力損失計(jì)算方法同上，即VMPaVn工進(jìn)時(shí)回油路總壓力損失

將回油路中壓力損失折算到進(jìn)油路上，就可求出工進(jìn)時(shí)回路中整個(gè)壓力損失

”

A1217420.632MPaA17.1.2快退時(shí)壓力損失快退時(shí)進(jìn)油路和回油路中經(jīng)檢查都是層流，進(jìn)油路壓力損失為：

41

4112d

pa0.15進(jìn)油路中油液流經(jīng)單向閥、三位五通換向閥、單向調(diào)時(shí)壓24/44

VVV“VVV“”力

損

失

計(jì)

算

方

法

同

前30VMPaQVn快退時(shí)進(jìn)油路總壓力損失：

MPa快退時(shí)回油路中壓力損失：由于Q152.68Q1m/s22液流狀態(tài)經(jīng)判斷為層流

Q12

,則有e

476.3

431

4141d425

12

5

pa

(6-14)0.1

5Vn回油路總壓力損失：

0.374MPaV將回油路中的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，可得到快推時(shí)回油路中的整個(gè)壓力損失：A20.3740.556MPaA1這個(gè)數(shù)值比原來估計(jì)的數(shù)值大因此系統(tǒng)中元件規(guī)格和管道直徑不宜再減小。25/44

L1gjLL2LC立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)L1gjLL2LC7.2確定液壓泵工作壓力工進(jìn)時(shí)，負(fù)載壓力F92000MPa25447液壓泵工作壓力P3.60快退時(shí)，負(fù)載壓力：F1022212174

6

液壓泵的工作壓力：0.3751.215根據(jù)

，則溢流閥調(diào)整壓力取5MPagj7.3液壓系統(tǒng)的效率由于在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)占用時(shí)間最長，因此，系統(tǒng)的效率以用工進(jìn)時(shí)的情況來計(jì)。工進(jìn)速度為0.014m/s

，則液壓缸的輸出功率為92()液壓泵的輸出功率：PQ

0.632

6

60

1.77KW工進(jìn)時(shí)液壓回路效率：N92C~0.468N17701770液壓系統(tǒng)效率

Y

,液壓泵效率

B

，液壓缸效率取

，于是26/44

1立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)