哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 摘 要 本設(shè)計(jì)為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是根據(jù)工作的需求以及工作的環(huán)境，對(duì)鉆孔組合機(jī)床進(jìn)行一些改進(jìn)，使其能夠達(dá)到組合機(jī)床液壓系統(tǒng)自動(dòng)化控制，由此減輕工作量，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，故設(shè)計(jì)了本套設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)從實(shí)際情況考慮，采用的是液壓系統(tǒng)的自動(dòng)化控制來(lái)作為控制方式自動(dòng)控制組合機(jī)床鉆孔的完成，然后在根據(jù)實(shí)際要求鉆孔的數(shù)目以及大小來(lái)確定液壓系統(tǒng)的各種參數(shù)，最后完成本此設(shè)計(jì)。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： (1). 液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，擬定液壓系統(tǒng)圖 (2). 液壓缸及其主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算 (3). 液壓系統(tǒng)的主要部件的選 取與設(shè)計(jì) (4). 驗(yàn)算其液壓系統(tǒng)的性能 并且，在整個(gè)設(shè)計(jì)中引用了 AutoCAD2010 作為繪圖工具，提高了繪圖過(guò)程的速度，精度。該工具完成了主要部件的繪圖。 關(guān)鍵詞 ： 組合機(jī)床；液壓系統(tǒng)； 自動(dòng)化控制 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) Abstract The design for the design of the combined machine tool of hydraulic system according to the need and environment of the work, hinder drill hole of the combined machine tool minor some changes achieving combined machine tool of hydraulic system automatic control, lessening workloads increasing production efficiency of the product so the design of the set design. Design from the actual situation ,using hydraulic system automatic control as combined machine tool automatic control drill hole completed. Then according to the actual required for the number and big or small of the drill holes , determining the various parameters of the hydraulic system at last ,completed the design. Mainly relates to the content including: (1).Machine tool of hydraulic system overall program to determine , draw up the hydraulic system schematic diagram. (2).Hydraulic cylinder and the main parts of the design calculation and checking . (3).Selection and design of the main parts of the design of hydraulic system. (4).Check the performance of the hydraulic system And reference throughout the design AutoCAD2010 as drawing tools to improve the speed ,accuracy of the drawing process .It drawing of the main components. Key words： combined machine tools ； hydraulic system； automatic control 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 目 錄 第 1 章 緒論 . 3 1.1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的來(lái)源 . 3 1.2 設(shè)計(jì)的性質(zhì) . 4 1.3 設(shè)計(jì)的基本任務(wù) . 4 1.4 設(shè)計(jì)的可行性估計(jì) . 5 1.5 液壓傳動(dòng)的工作原理和組成 . 5 1.6 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) . 6 第 2 章 原始資料分析 . 8 2.1 技術(shù)要求 . 8 2.2 配置執(zhí)行元件 . 8 2.3 運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析 . 8 2.4 本章小結(jié) . 11 第 3 章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算和工況圖的編制 . 12 3.1 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力 . 12 3.2 計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 . 12 3.3 編制液壓缸的工況圖 . 13 3.4 本章小結(jié) . 14 第 4 章 制定液壓 回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 . 15 4.1 制定液壓回路方案 . 15 4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 . 15 4.3 本章小結(jié) . 17 第 5 章 計(jì)算和選擇液壓元件 . 18 5.1 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定 . 18 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 5.2 液壓控制閥和液壓輔助元件 . 19 5.3 密封件的選擇 . 22 5.4 本章小結(jié) . 22 第 6 章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 . 23 6.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 . 23 6.2 液壓泵工作壓力的估算 . 24 6.3 估算系統(tǒng)效率，發(fā)熱，和溫升 . 24 6.4 本章小結(jié) . 25 結(jié) 論 . 26 參考文獻(xiàn) . 27 致 謝 . 28 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 第 1 章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的來(lái)源 本次設(shè)計(jì)為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選這個(gè)題目為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的時(shí)候經(jīng)過(guò)多方面的考慮。 (1) 相對(duì)于我們學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的學(xué)生而言，我們所學(xué)的知識(shí)比較的多，有廣泛的題目來(lái)源。比如在我們所學(xué)習(xí)的課程里面可以選擇機(jī)床的設(shè)計(jì)，在機(jī)床的設(shè)計(jì)中我們也有兩個(gè)可以選則。我們學(xué)的是普通大機(jī)械項(xiàng)目，在金屬切削中學(xué)過(guò)各種機(jī)床的作用以及同行們的一些參數(shù)，所以在金屬切削機(jī)床的設(shè)計(jì)是可以選擇的。 (2) 對(duì)于我們學(xué)機(jī)械專業(yè)的來(lái)說(shuō)，所學(xué)比較多，比如比 較重要的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們?cè)趯W(xué)液壓與氣壓傳動(dòng)的時(shí)候，袁劍雄老師的悉心教導(dǎo)，雖然不能精通，在瞬間就能夠了解到液壓的各種參數(shù)，但能夠在普通的設(shè)計(jì)能夠完成。而我們的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)水平上是最初的嘗試階段，所以在這方面我們完全可以值得嘗試一下。 (3) 我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的情況下得到指導(dǎo)老師的建議，在確定自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的前提下，先要閱讀至少二十篇的別人設(shè)計(jì)的東西從而加深對(duì)自己想要設(shè)計(jì)題目的深入了解。著重兩個(gè)方面可以得到我們的捷徑，從而避免自己少走彎路。首先我們可以確定我們?cè)O(shè)計(jì)的題目是不是有很大的重合率，再者 我們可以把它們作為自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 (4) 我在確定本設(shè)計(jì)的來(lái)源就是網(wǎng)絡(luò)，我在上網(wǎng)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的廣告比較多，什么液壓原件，發(fā)現(xiàn)液壓是一個(gè)市場(chǎng)需求比較大的東西。我的設(shè)計(jì)出于對(duì)市場(chǎng)的需求，以及參考自己所學(xué)。 (5) 在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中提到與自己以后畢業(yè)后所從事工作有一定的所用之處。我畢業(yè)后所從事的工作與自己的專業(yè)有很大的關(guān)系，雖然名字為“中國(guó)兵器”。但是在現(xiàn)的和平年代，兵工廠并不是單一制造兵器。比如我所在工廠就有制造汽車(chē)相關(guān)的項(xiàng)目，為中國(guó)二汽提供很多的汽車(chē)原件。我們廠有四個(gè)關(guān)于制造汽車(chē)的分廠，有齒輪加工 廠，汽車(chē)減速箱制造廠，軸的加工廠以及液壓機(jī)床廠。我們有兩個(gè)選擇，一個(gè)工作是選擇走軍用路線，我們?nèi)娜鉃閲?guó)家制造武器 ；另外一個(gè)方向就是我們走民用路線，最大限度的，合理的使用資源。雖然現(xiàn)在還不能完全確定我以后走的路線，但是選擇組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合我們以后工作的要求。 綜上所訴，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終確定為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣我對(duì)于哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 以后的工作中打下一定的基礎(chǔ)。另外，對(duì)于實(shí)用性，在這方面液壓系統(tǒng)為一發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的傳動(dòng)在自動(dòng)化控制的完成一些列的任務(wù)。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)會(huì)在很大程度上彌補(bǔ) 現(xiàn)在很多的不足，進(jìn)而完善液壓系統(tǒng)。 1.2 設(shè)計(jì)的性質(zhì) 我們學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的本科設(shè)計(jì)為機(jī)械裝備設(shè)計(jì)，此題目在此范圍內(nèi)，為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中可以完成體現(xiàn)我們?cè)诒究扑鶎W(xué)到的知識(shí)，在一方面是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在各個(gè)元件以及我們的傳動(dòng)原理是液壓性質(zhì)的，但是在各個(gè)零件的設(shè)計(jì)以及計(jì)算和校核是我們所學(xué)的其他的知識(shí)，比如為機(jī)械制造工藝學(xué)，材料力學(xué)以及工藝學(xué)。在零件圖的畫(huà)法以及技術(shù)要求就牽涉到我們學(xué)過(guò)的機(jī)械制圖，以及機(jī)械精度設(shè)計(jì) (精度設(shè)計(jì)與互換性 )等。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既是結(jié)合自己所學(xué)有聯(lián)系著社會(huì)實(shí)際。我們所學(xué)得知識(shí)并 不是很專業(yè)，但是對(duì)于我們這些本科設(shè)計(jì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)也已經(jīng)可以適應(yīng)啦。再者，我這個(gè)設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)用上也是越來(lái)越常見(jiàn)，雖然我們社會(huì)發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)自動(dòng)化和高的社會(huì)，但是在工廠中的機(jī)床設(shè)備還是很落后的手工操作，液壓系統(tǒng)的到來(lái)可以在很大的程度上改變這種落后的局面。液壓系統(tǒng)的使用可以實(shí)現(xiàn)在一定程度上的自動(dòng)化，減輕工人的勞動(dòng)量以及提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。 1.3 設(shè)計(jì)的基本任務(wù) 本設(shè)計(jì)為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其目的是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)為一組合機(jī)床鉆孔所用，所鉆孔為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體孔。其中大孔為 9 個(gè)，小孔為 2 個(gè)。液壓系統(tǒng)要完成的動(dòng)作有：定 位 (插定位銷(xiāo) )，夾緊，快進(jìn)，工進(jìn)，快退，原位停止，夾具松開(kāi)，拔定位銷(xiāo)。 具體的任務(wù)有： (1) 動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)其進(jìn)行分析，得到其負(fù)載以及編制工作臺(tái)液壓缸的各種負(fù)載循環(huán)圖。 (2) 計(jì)算液壓缸的主要尺寸，本設(shè)計(jì)在選擇工作腔上使用無(wú)桿腔作為主要的工作腔，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要是活塞桿的直徑和液壓缸的內(nèi)徑設(shè)計(jì)。 (3) 液壓部件以及元件的選擇，在此選擇上根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)的工況，算出液壓缸各階段的的運(yùn)動(dòng)速度以及持續(xù)時(shí)間來(lái)選擇相應(yīng)的原件和部件，大部分液壓元件都是標(biāo)準(zhǔn)化，選擇相應(yīng)的就可以啦。 (4) 在電機(jī)的選擇上，按照液壓系統(tǒng)的工況可以得到相應(yīng)電機(jī)要求，然后在與實(shí)際的工作情況以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇相近的電機(jī)。 (5) 驗(yàn)算各種液壓系統(tǒng)性能，主要包括系統(tǒng)壓力損失以及溫升以及油箱散熱哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 情況的核算。 1.4 設(shè)計(jì)的可行性估計(jì) 本設(shè)計(jì)為組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中的要求而言并不是很高，比較適合我們本科設(shè)計(jì)初學(xué)者的嘗試。 學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)說(shuō)，我們?yōu)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，在自動(dòng)控制以及液壓與氣壓知識(shí)方面也還是可以完成本次設(shè)計(jì)的。再者我們學(xué)校在這方面的老師以及師資力量和各種的硬件設(shè)施都能夠滿足我們初學(xué)者的設(shè)計(jì)。 實(shí)用性方面，液壓系統(tǒng)的實(shí)用性在各個(gè)機(jī)械工廠都是比較常見(jiàn)的，它能夠代替人同時(shí)完成幾個(gè)任務(wù)，而且是自動(dòng)化控制。在提高生產(chǎn)效率方面是大有好處的。 所以本次設(shè)計(jì)在一定程度上是可行的，我能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間順利完成設(shè)計(jì)要求，最大程度的達(dá)到設(shè)計(jì)的完美性，最終順利的畢業(yè)。 1.5 液壓傳動(dòng)的工作原理和組成 液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件 (缸或馬達(dá) )把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)是由郵箱、過(guò)濾器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸和連接這些元件的油管，接頭等組成 1.5.1 工作原理 (1) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵經(jīng)泵過(guò)濾郵箱中吸油，油液被加壓后，從泵的輸出口輸入管路。油液經(jīng)開(kāi)停閥，節(jié)流閥，換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。 (2)工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥 關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減少。由此可見(jiàn)，速度是由油量決定的。 1.5.2 液壓系統(tǒng)的基本組成 (1) 能源裝置 液壓泵。它將動(dòng)力部分 (電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī) )所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 (2) 控制裝置 液壓機(jī) (液壓缸，液壓馬達(dá) )。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。 (3) 控制裝置 液壓閥。通過(guò)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，根據(jù)控制功能的哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制 閥。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集閥等。方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 (4) 輔助裝置 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等。通過(guò)這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，以實(shí)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(lái)傳遞能量或信息。 1.6 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) (1) 在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝 置產(chǎn)生山更大的動(dòng)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(dá)的體積重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)自線運(yùn)動(dòng)時(shí)可選每分鐘 1000次。 (3) 液壓傳動(dòng)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 (調(diào)速比可達(dá) 1： 2000)，并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 (4) 液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍?duì)液體的壓力、 流量和流動(dòng)方向進(jìn)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功控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜制順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。 (5) 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。 (6) 液壓元件已實(shí)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(jì)、制造和使用都比較方便。 1.6.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)是以液體為作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間小可避免地要有泄露，同時(shí)，液體又不是絕對(duì)不可壓縮的，因此不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合采用，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。 (1) 傳動(dòng)在工作過(guò)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(yuǎn)距離傳動(dòng)。 (2) 液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)有一定的困難。 (3) 為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求苛刻，因此，液壓元件的制造成本高，而且對(duì)油液的污染比較敏感。 (4) 液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對(duì)維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 (5) 隨著高壓、高速、高效和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問(wèn)題。 總而 言之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 的缺點(diǎn)將得到克服，液壓傳動(dòng)將日益完善，液壓技術(shù)與電了技術(shù)及其它傳動(dòng)方式的結(jié)合更是前途無(wú)量。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 第 2 章 原始資料分析 2.1 技術(shù)要求 某型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體加工自動(dòng)線上的一臺(tái)單面多軸鉆孔組合機(jī)床，其臥式動(dòng)力滑臺(tái) (導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，靜摩擦因數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.1 )擬采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，以完成工件鉆削加工時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；工件的定位和夾緊均采用液壓方式，以保證自動(dòng)化要求。液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)為：定位 (插定位銷(xiāo) )，夾緊，快進(jìn)，工進(jìn)，快退，原位停止，夾具松 開(kāi)，拔定位銷(xiāo)。工件部件終點(diǎn)定位精度無(wú)特殊要求。工件情況及動(dòng)力滑臺(tái)的已知參數(shù)見(jiàn)表 2-1. 表 2-1 工件情況及動(dòng)力滑臺(tái)的已知參數(shù) 工件情況 動(dòng)力滑臺(tái) 鉆孔直徑 數(shù)量 D/mm 切削用量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給量 n/(r/min) S/(mm/r) 工況 行程 速度 L/mm v/(m/s) 快進(jìn) L1： 300 v1 待定 工進(jìn) L2： 100 v2 待 定 快退 L3： 400 v3 待定 1D ： 13.9 14 1n ： 450 1S :0.147 運(yùn)動(dòng)部件重量 G/N9800 2D ： 3.5 2 n2； 550 S2: 0.096 啟動(dòng) 制動(dòng)時(shí)間 0.2s 2.2 配置執(zhí)行元件 根據(jù)上述技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿活塞缸作為驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件；定位和夾緊控制則選擇缸筒固定的單桿活塞缸作為液壓執(zhí)行元件。 2.3 運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析 以下著重對(duì)動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸進(jìn)行分析計(jì)算。 2.3.1 運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)分析 與相近金屬切削機(jī)床相類比，確定滑臺(tái)液壓缸的快進(jìn)，快退的速度相等，且 12v = v = 0 .1m / s。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 -32 1 1v = n 4 5 0 0 . 1 4 7 / 6 0 m m / s = 1 . 1 0 2 5 1 0 m / sS . (2-1) 各工況的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間 由行程和運(yùn)動(dòng)速度算得各工況的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間為 快進(jìn) -31 1 1t = / v = 3 0 0 1 0 / 0 . 1 = 3 sL （ ） (2-2) 工進(jìn) )(7.90)101 0 2 5.1/(10100/ 3322 svLt (2-3) 快退 -33 3 3t = / v = 4 0 0 1 0 / 0 . 1 = 4 sL （ ） (2-4) 由表 2-1 及上述分 析計(jì)算結(jié)果可畫(huà)出滑臺(tái)液壓缸的行程 -時(shí)間循環(huán)圖 (L-t 圖 )和速度循環(huán)圖 (v-t 圖 )，如圖 2-1 所示。 圖 2-1 行程 -時(shí)間循環(huán)圖 (L-t 圖 )和速度循環(huán)圖 (v-t 圖 ) 2.3.2 動(dòng)力分析 動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸在快速進(jìn)，退階段，啟動(dòng)時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時(shí)的外負(fù)載是導(dǎo)軌動(dòng)摩擦阻力和慣性力，恒速時(shí)是動(dòng)摩擦阻力；在工進(jìn)階段，外負(fù)載是工作負(fù)載即鉆削阻力負(fù)載及動(dòng)摩擦阻力。 靜摩擦負(fù)載 ( ) 0 . 2 ( 9 8 0 0 0 ) 1 9 6 0 ( )f s s nF G F N (2-5) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 動(dòng)摩擦負(fù)載 ( ) 0 . 1 ( 9 8 0 0 0 ) 9 8 0 ( )f d d nF G F N (2-6) 慣性負(fù)載 9 8 0 0 0 . 1 5 0 0 ( )9 . 8 1 0 . 2iGvFNgt (2-7) 利用鑄鐵工件鉆孔的軸向鉆削阻力經(jīng)驗(yàn)公式 0 . 8 0 . 62 5 . 5eF D S H B (2-8) 算得工作負(fù)載 0 . 8 0 . 6 0 . 8 0 . 61 1 2 20 . 8 0 . 6 0 . 8 0 . 61 4 2 5 . 5 2 2 5 . 51 4 2 5 . 5 1 3 . 9 0 . 1 4 7 2 4 0 2 2 5 . 5 0 . 0 9 6 2 4 0 3 0 4 6 8 ( )eeF D S H B D S H B 式中 eF 軸向鉆削阻力， N； D 鉆孔孔徑， mm； S 進(jìn)給量， mm/r； HB 鑄件硬度。 滑臺(tái)液壓缸各工況下的外負(fù)載計(jì) 算結(jié)果列于表 2-2. 表 2-2 動(dòng)力滑臺(tái)液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況 外 負(fù)載 F/N 結(jié)果 啟動(dòng) fsFF 1960 快進(jìn) 加速 v+ gtfdGFF 1480 恒速 fdFF 980 工進(jìn) +fdF F F 啟動(dòng) sfFF 1960 快退 加速 fdv+ gtGFF 1480 恒速 fdFF 980 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 圖 2-2 組合機(jī)床液 壓缸的工況圖 2.4 本章小結(jié) 本章 節(jié)主要講述 選擇桿固定的單桿活塞缸作為驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行 元件；定位和夾緊控制則選擇缸筒固定的單桿活塞缸作為液壓執(zhí)行元件， 和相關(guān) 技術(shù)要求 。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 第 3 章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算和工況圖的編制 3.1 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力 本鉆孔組合機(jī)床屬于半精加工機(jī)床，載荷最大時(shí)為慢速工進(jìn)階段，其他工況時(shí)載荷都不大，參考預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力 1 4aP MP 3.2 計(jì)算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為了滿足滑臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸無(wú)桿腔作為主工作腔，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無(wú)桿腔 與有桿腔的有效面積 1A 與 2A因滿足 12=2AA,即活塞桿直徑 d 和液壓缸內(nèi)徑 D 關(guān)系應(yīng)為 d=0.71D . 為防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需要保持一定的回油背壓。參考得暫取背壓 0.6MPa，并取液壓缸機(jī)械效率 cm=0.9 ，則可算得液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 4212c m 131448 9 4 1 0 ( m )0 . 60 . 9 ( 4 )22FAP （ P (3-1) 液壓缸內(nèi)徑 414 4 9 4 1 0 0 . 1 0 9 mAD （ ） (3-2) 按 GB/T2348-1993,將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=100mm=10cm 因?yàn)?122AA , 故活塞桿直徑為 d = 0 . 7 1 = 0 . 7 1 1 0 0 = 7 1 m m )D （ 按 GB/T2348-1993，將活塞桿直徑圓整為 d=70mm=7cm。 則液壓缸實(shí)際有效面積為 222110 7 8 . 5 ( )44A D c m (3-3) 222 2 22( 1 0 7 )( ) 4 0 . 0 5 ( )44A D d c m (3-4) 212 3 8 . 4 5 ( )A A A c m 差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力 P2 必須大于無(wú)桿腔壓力 P1，其差值估取 21 0 . 5 ( )P P P M P a ， 并 注 意 到 啟 動(dòng) 瞬 間 液 壓 缸 尚 未 移 動(dòng) ， 此 時(shí) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 0P ；另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為 0.7MPa。 3.3 編制液壓缸的工況圖 工況分析 根據(jù)上述設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算該機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)在各個(gè)動(dòng)作循環(huán)下的速度以及負(fù)載， 并繪制出圖 1 和圖 2 的速度和負(fù)載循環(huán)圖。 圖 3-1 速度循環(huán)圖 圖 3-2 負(fù)債循環(huán)圖 根據(jù)上述條件計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力，流量和功率 (見(jiàn)表3-3)，并可編制其工況圖 (見(jiàn)圖 3-3) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 圖 3-3 組合機(jī)床液壓缸的工況圖 表 3-3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和功率 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 F/N 回油腔壓力2p / aMP 工作腔壓力 1p / aMP 輸入流量 -3 3q / 10 m / s（ ） 輸入功率 P/W 啟動(dòng) 2cm1+pp=F AA 1960 - 0.48 - - 快進(jìn) 加速 11q= v ；A P p q 1480 1.27 0.77 - - 恒速 980 1.16 0.66 0.5 330 工進(jìn) 1 2 1q= v ；A P p q22cm11+pp=F AA 31448 0.6 3.96 20.83 10 33 啟動(dòng) 211 2cmF pAp A 1960 - 0.48 - - 快退 加速 2 1 1；q A v P p q 1480 0.7 1.86 - - 恒速 980 0.7 1.73 0.45 780 3.4 本章小結(jié) 總結(jié)本章 根據(jù)上述條件計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力，流量和功率，為防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需要保持一定的回油背壓。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 第 4 章 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 4.1 制定液壓回路方案 (1) 調(diào)速回路 工況圖表明，液壓系統(tǒng)功率小，負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為防止在孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失引起滑臺(tái)前沖，回油設(shè)置背壓閥。由于已選用節(jié)流調(diào)速回路，故系統(tǒng)必然為開(kāi)式循環(huán)。 (2) 油源型式 工況圖表明， 系統(tǒng)在快速進(jìn)，快速退階段為低壓，大流 量的工況且時(shí)間持續(xù)較短，而工進(jìn)階段為高壓，小流量的工況且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，兩種工況的最大流量與最小流量之比約達(dá) 60，從提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度，宜選用高低壓雙泵組合供油或采用限壓式變量泵供油。兩者各有利弊，現(xiàn)決定采用變量軸向柱塞泵， (3) 換向與速度換接回路 系統(tǒng)已選定差動(dòng)回路做快速回路，同時(shí)考慮到工進(jìn)到快退時(shí)回油流量較大，為保證換向平穩(wěn)，故采用三位五通， Y 型中位機(jī)能電液動(dòng)換向閥作為主要換向閥并實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。由于本機(jī)床工作部件終點(diǎn)的定位精度無(wú)特殊要求，故采用行程控制方式即活動(dòng)擋塊壓下電氣行程開(kāi)關(guān)，控制換 向閥電磁鐵的通斷電即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。 (4) 壓力控制回路 在高壓泵出口并聯(lián)一溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溢流定壓；在低壓泵出口并聯(lián)一外控順序閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高壓工作階段的卸荷。 (5) 定位夾緊回路 為了保證工件的夾緊力可靠且能單獨(dú)調(diào)節(jié)，在該回路上串聯(lián)減壓閥和單向閥；為保證定位到夾緊的順序動(dòng)作，采用壓力控制方式，即在后動(dòng)作的加緊缸進(jìn)油路上串聯(lián)單向順序閥，當(dāng)定位缸達(dá)到順序閥的調(diào)壓值時(shí)，夾緊缸才動(dòng)作；為保證工件確已夾緊后滑臺(tái)液壓缸才能動(dòng)作，在夾緊缸進(jìn)油口處裝一壓力繼電器。 (6) 輔助回路 在液壓泵進(jìn)口設(shè)置 一過(guò)濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一壓力表及其開(kāi)關(guān)，以便各壓力控制元件的調(diào)壓和觀測(cè)。 4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 在制定個(gè)液壓回路方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)整理分析所組成的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 4-1 所示，圖中附表是電磁鐵及行程閥的動(dòng)作順序表。結(jié)合附表 1 看系統(tǒng)在各哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 工況下的油液流動(dòng)路線。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 附表 1 系統(tǒng)的電磁鐵和行程閥動(dòng)作順序表 工況 電磁鐵 及行程閥狀態(tài) 1YA 2YA 3YA 行程閥 定位 + 夾緊 + 工況 電磁鐵 及行程閥狀態(tài) 快進(jìn) + 下位 工進(jìn) + 上位 快退 + 上位 滑臺(tái)原位停止 + 下位 松開(kāi) 拔銷(xiāo) 1-柱塞泵； 2-三位五通電液動(dòng)換向閥； 3-二位二通機(jī)動(dòng)換向閥 (行程閥 )； 4- 調(diào)速閥； 5 6 10 13 16- 單向閥； 7-外控順序閥； 8 9-溢流閥； 11-過(guò)濾器； 12 - 壓力表開(kāi)關(guān)； 14 19 20 -壓力繼電器； 15-減壓閥； 17-二位四通電磁換向閥； 18 - 單項(xiàng)順序閥； 21-定位缸； 23- 進(jìn)給缸； 24-壓力表 圖 4-1 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖 4.3 本章小結(jié) 總結(jié)本章 在制定個(gè)液壓回路方案的基礎(chǔ)上， 在液壓泵進(jìn)口設(shè)置一過(guò)濾器以保證吸入液壓泵的油液清潔；出口設(shè)一壓力表及其開(kāi)關(guān)，以便各壓力控制元件的調(diào)壓和觀測(cè)。 在高壓泵出口并聯(lián)一溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溢流定壓；在低壓泵出口并聯(lián)一外控順序閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高壓工作階段的卸荷。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 第 5 章 計(jì)算和選擇液壓元件 5.1 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定 (1) 液壓泵的最高工作壓力計(jì)算 由工況圖 3-1 可以查出液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即 p=3.96MPa，而壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)該比液壓缸最高工作壓力大 0.5MPa。此時(shí) 缸的輸入量比較而言相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，且進(jìn)油原件也表較少，故泵到缸之間的進(jìn)油路壓力損失估計(jì)取值為 p=0.7 aMP 。此時(shí)泵的最高工作壓力 1pP 為 1p = 3 . 9 6 0 . 5 0 . 7 5 . 1 6 ( )P M P a ( 5-1) 泵在快速進(jìn)退時(shí)向液壓缸供油，由圖 3-1 可以知道，快退的時(shí)候液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時(shí)候的壓力大，取進(jìn)油壓力損失為 0 .3P M Pa ，則最高工作壓力2Pp 為 2 1 . 8 8 6 0 . 3 2 . 1 6 ( )P p M P a (2) 液壓泵的流量計(jì)算泵的最小供油 qP 按液壓缸的最大輸入流量331 m a x 0 . 5 1 0 /q m s 進(jìn)行估 算。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取泄露系數(shù) K=1.2，柱塞泵最小供油量應(yīng)該為 3 3 3 31 m a x 1 . 2 0 . 5 1 0 / 0 . 6 1 0 /q P q v K q m s m s (5-2) 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為 3 / minqL ，工進(jìn)時(shí)候的流量為 530 . 8 3 1 0 / 0 . 5 / m i nq m s L 泵所需要最小流量為 31 3 6 1 . 2 0 . 5 3 3 2 . 4 ( / m i n )q p q v q p K q q L (5-3) (3) 確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)的流量，擬定初選柱塞泵的轉(zhuǎn)速為1 1 0 0 0 / m innr ，泵的容積效率 0.9v ，可以計(jì)算泵的流量參考值為 11 0 0 0 1 0 0 0 3 2 . 43 6 ( / )1 0 0 0 0 . 9gqvV m L rnv (5-4) 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣 本，選用規(guī)格相近的 1 0 1 4 1YC YY B 型變量柱 塞 泵， 泵 的額 定壓 力 為 7MPa ， 排量 為 40 /V mL r ； 泵 的額 定轉(zhuǎn) 速n=960r/min，容積效率 v=0.95 ，總效率 p=0.90 。倒推泵的額定流量為 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 vq p = V n = 4 0 9 6 0 0 . 9 5 = 3 6 . 4 8 / m i n )L （ (5-5) 經(jīng)驗(yàn)算可得與系統(tǒng)所需流量相符合。 (4) 確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電機(jī)的規(guī)格，型號(hào)。由工況圖可以得知，最大功率住現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為 0.90，則液壓泵快退所需要的驅(qū)動(dòng)功率為 6332 . 1 6 1 0 3 6 . 4 8 1 0 1 . 4 5 9 ( )0 . 9 0 6 0 1 0ppp pPqP k W (5-6) 查表可以得知，選用 Y 系列中規(guī)格相近的 Y112M-6-B3 型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 2.2kW ，其轉(zhuǎn)速為 940r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)液壓泵時(shí)，泵的實(shí)際輸出流量為 33.84L/min，工進(jìn)是的流量為 4.83L/min，仍能滿足系統(tǒng)各工況對(duì)流量的要求。 5.2 液壓控制閥和液壓輔助元件 首先根據(jù)液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工況，算出液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間見(jiàn)表 5-1 ，這些計(jì)算為其他液壓控制閥及輔助的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定基礎(chǔ)。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 表 5-1 液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間 功進(jìn)階段 流量 /(L/min) 無(wú)桿腔 有桿腔 速度 /(m/s) 時(shí)間 /s 快進(jìn) 1 1 2( q p + q p= Aq A進(jìn) ） 7 8 .5 3 3 .8 4= = 6 9 .0 83 8 .4 5 21q =q AA出 進(jìn) 4 0 .0 56 9 .0 8 7 8 .5 35.244 1 qpv=A 343 3 . 8 4 1 06 0 3 8 . 4 5 1 0 0.14 111t=vL -3300 10=0.14 =2.14 工進(jìn) q =0.5進(jìn) 21q =q AA出 進(jìn) 40.05= 0.5 78.5 =0.25 2 1qv=A進(jìn) 340 . 5 1 06 0 7 8 . 5 1 0 31.06 10 222t=vL -3-3100 10= 1.06 10 =94.3 快退 12=q Aq A出 進(jìn) 7 8 .53 3 .8 4 4 0 .0 5 66.33 q =33.84進(jìn) 3 2qv=A進(jìn) 343 3 . 8 4 1 06 0 4 0 . 0 5 1 0 0.14 333t=vL -3400 10=0.14 =2.85 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力與通過(guò)的個(gè)液壓控制閥幾部分輔助原件的最大流量，進(jìn)過(guò)查表以及產(chǎn)品樣本選擇原件型號(hào)規(guī)格見(jiàn)表 5-2 油箱容量的計(jì)算與選擇 油箱的主要作用儲(chǔ)存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀有中的污物等作用。液壓系統(tǒng)中 的油箱有總體式和分離式兩種?？傮w式是利用機(jī)器設(shè)備機(jī)身內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，各處漏油易于回收，但維修不便，散熱條件不好。分離式是設(shè)置一個(gè)單獨(dú)油箱，與主機(jī)分開(kāi)，減少了油箱的發(fā)熱和液壓源震動(dòng)對(duì)工作精度的影響。因此得到廣范的運(yùn)用，特別在組合機(jī)床，自動(dòng)線和精密機(jī)械設(shè)備上大多采用分離式油箱。本次設(shè)計(jì)為組合機(jī)床，所以選分離式油箱。 油箱的容量計(jì)算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，但考慮到要將泵組和閥組裝在郵箱頂蓋上，估取經(jīng)驗(yàn)系數(shù) =10 ，得油箱容量為 q p = 1 0 3 3 . 8 4 = 3 3 8 . 4VL 為了更好地完成任務(wù)取值 V=400L哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 表 5-2 鉆孔組合機(jī)床 液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助原件的型號(hào)規(guī)格 序號(hào) 名稱 通過(guò)流量 (L/min) 額定流量 (L/min) 額定壓力 MPa 額定壓降 MPa 型號(hào) 1 柱塞泵 - 36/6.3 7 - 10YCYY14-1B 2 三位五通電液動(dòng)換向閥 73.98 100 7 0.3 35DY-100BY 3 行程閥 73.98 100 7 0.3 22C-100BY 4 調(diào)速閥 1 6 7 0.3 Q-6B 5 單向閥 83.24 100 7 I-100B 6 單向閥 34.81 63 7 0.2 I-63B 7 順序閥 33.84 63 7 XY-63B 8 背壓閥 1 10 7 B-10B 9 溢流閥 4.83 10 7 Y-10B 10 單向閥 33.84 63 7 0.2 I-63B 11 過(guò)濾器 39.17 50 7 XU-50 12 壓力表開(kāi)關(guān) - - - - K-6B 13 單向閥 83.24 100 7 0.2 I-100B 14 壓力繼電器 - - 7 - DP-63B 15 單向閥 33.84 63 7 0.2 I-63B 16 減壓閥 33.84 63 7 J-63B 17 二位四通電磁換向閥 33.84 40 7 0.3 24D-40B 18 單向順序閥 33.84 63 7 0.2 I-63B 19 壓力繼電器 - - 7 - DP-63B 20 壓力繼電器 - - 7 - DP-63B 說(shuō)明 管件尺寸有選定的標(biāo)準(zhǔn)原件油口尺寸確定。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 5.3 密封件的選擇 液壓系統(tǒng)中密封件的作用是防止工作介質(zhì)的內(nèi)外泄漏，以及防止灰塵，金屬屑等異物侵入液壓系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)上述作用的裝置稱為密封裝置，其中起密封作用的關(guān)鍵元件密封元件，簡(jiǎn)稱密封件。系 統(tǒng)的內(nèi)外泄漏均會(huì)使液壓系統(tǒng)容積效率下降，或達(dá)不到要求的工作壓力，甚至使液壓系統(tǒng)不能正常工作。外泄漏還會(huì)造成工作介質(zhì)的浪費(fèi)，污染環(huán)境。異物的侵入會(huì)加劇液壓元件的磨損，或使液壓元件堵塞，卡死甚至損壞，造成系統(tǒng)失靈。一般的液壓系統(tǒng)對(duì)密封件的主要要求是： (1) 在一定的壓力，溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能； (2) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因密封件引起的摩擦應(yīng)盡量小，摩擦系數(shù)應(yīng)盡量穩(wěn)定； (3) 耐腐蝕、耐摩性能好，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，磨損后能在一定程度上自動(dòng)補(bǔ)償； (4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，成本低廉。 5.4 本章小結(jié) 總結(jié)本章 液壓泵的最高工作壓力計(jì)算，確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)的流量，系統(tǒng)的內(nèi)外泄漏均會(huì)使液壓系統(tǒng)容積效率下降，或達(dá)不到要求的工作壓力，甚至使液壓系統(tǒng)不能正常工作。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 第 6 章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 6.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 按選定的液壓元件接口尺寸確定管道直徑為 d=18 mm，進(jìn)油管和回油管長(zhǎng)度均取為 l=2m ；取油液運(yùn)動(dòng)粘度 -4 2v=1 1 0 m / s ，油液密度 33= 0 . 9 1 7 4 1 0 k g / m 。由表 5-2 查得工作循環(huán)中進(jìn)，回油管道中通過(guò)的流量 q=83.24L/min 發(fā)生在快退階段，由此計(jì)算的得到液流雷諾系數(shù) Re 小于臨界雷諾數(shù) Rec=2300，所以能夠推論出，各工況下的進(jìn)回油路中的液流 均為層流。 -3- 3 - 4v d 4 q 4 8 3 . 2 4 1 0R e = = = = 9 8 1d 6 0 1 8 1 0 1 0 (6-1) 將適用于層流的沿程阻力系數(shù) = 7 5 / R e = 7 5 d v / 4 q ) （和管道中液體流速 24 / ( )v q d 代入沿程壓力損失計(jì)算公式得 34 84 3 44 7 5 4 7 5 0 . 9 1 7 4 1 0 1 1 0 2 0 . 8 3 5 1 02 2 ( 1 8 1 0 )vlp q q qd (6-2) 在管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失 p 常按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即 0.1pp 各工況下的閥類元件的局部壓力損失按以下公式計(jì)算，即 2( / )v s sp p q q (6-3) 根據(jù)以上三個(gè)計(jì)算式計(jì)算出的各工況的進(jìn)回油 管道的沿程，局部和閥類元件的壓力損失見(jiàn)表 6-1 將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，可求得總的壓力損失，快進(jìn)工況下的總壓力損失為 5 5 54 0 . 0 53 . 2 4 1 1 0 1 . 1 9 7 1 0 3 . 8 5 1 0 0 . 3 8 57 8 . 5p P a M P a 其余工況以此類推，在計(jì)算結(jié)果和估取值不同，但不會(huì)使系統(tǒng)工作壓力超過(guò)能達(dá)到的最高壓力。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 表 6-1 各工況下的進(jìn)回油管道的沿程，局部和閥類元件的壓力損失 管道 壓力損失 Pa 快進(jìn) 工況 工進(jìn) 快退 p 51.105 10 50.00696 10 50.545 10 進(jìn)油管道 p 50.111 10 50 .0 0 0 6 9 6 1 0 50.0545 10 p 52.101 10 55 10 50.460 10 p 53.241 10 55 10 51.0596 10 p 50.484 10 50.00348 10 51.1584 10 回油管道 p 50.0484 10 50 .0 0 0 3 4 8 1 0 50.11584 10 p 50.665 10 56 10 54.85 10 p 51.197 10 56 10 56.1242 10 6.2 液壓泵工作壓力的估算 流量泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力加上進(jìn)油路上的壓力損失及壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所大的壓力值，即 6 5 51 3 . 9 6 1 0 5 1 0 + 5 1 0 a = 4 . 9 6 app P M P 此值為調(diào)整溢流閥 9 的調(diào)壓力時(shí)的主要參考依據(jù)。 在快退時(shí)的工作壓力最高，其數(shù)值為 6 5 5p2 1 . 8 6 1 0 1 . 0 5 9 1 0 = 1 9 . 6 6 1 0 a = 1 . 9 6 6 M P apP 此值為調(diào)整順序閥 7 的調(diào)整壓力的主要參考值。 6.3 估算系統(tǒng)效率，發(fā)熱，和溫升 由表 5-1 可看到，本液壓系統(tǒng)的進(jìn)給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時(shí)間中，快速進(jìn)退僅占很少一部分時(shí)間，而工作進(jìn)給占有絕大部分時(shí)間，所以系統(tǒng)效率，發(fā)熱和溫升可概略用工進(jìn)時(shí)的數(shù)值來(lái)代表。 (1) 計(jì) 算系統(tǒng)效率 根據(jù)計(jì)算公式可得工進(jìn)階段的回路效率 6 - 511- 3 - 366p 1 p 1 p 2 p 2q 3 . 9 6 1 0 0 . 8 3 1 0= = 0 . 0 6 75 . 3 3 1 0 3 3 . 8 4 1 0p q + q p 4 . 9 6 1 0 + 0 . 0 8 7 1 06 0 6 0PC (6-4) 其中，流量泵的工壓力就是此泵通過(guò)順序閥 7 卸荷時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失，因此其數(shù)值為 : 6 2 6p2p = 0 . 3 1 0 3 3 . 8 4 / 6 3 = 0 . 0 8 7 1 0 aMP （ ） （ ） 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 前面已經(jīng)取得泵的總效率為 0.90 ，現(xiàn)取液壓缸 總效率 cm = = 0.95A ，則按照計(jì)算式即可算得本液壓系統(tǒng)的效率 = 0 . 9 0 0 . 0 6 7 0 . 9 5 = 0 . 0 5 7 足以見(jiàn)到工進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)效率極低，這主要是因?yàn)橐缌鲹p失和節(jié)流損失造成的。 工進(jìn)工況液壓泵輸入功率為 - 3 - 366p 1 p 1 p 2 p 2p15 . 3 3 1 0 3 3 . 8 4 1 04 . 9 6 1 0 + 0 . 0 8 7 1 0p q + p q6 0 6 0= = = 5 4 3 . 4p 0 . 9 0P (6-5) (2) 計(jì) 算系統(tǒng)發(fā)熱功率 根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱功率計(jì)算公式可以計(jì)算得到工進(jìn)階段的發(fā)熱功率 h p i= 1 ) 5 4 3 . 4 ( 1 0 . 0 5 7 ) 5 1 2 . 4 ( )P P W （ (6-6) (3) 計(jì)算 系統(tǒng)散熱功率 前面已經(jīng)初步求得油箱的有效容積為 400L= 30.4m ，按照計(jì)算式 0.8V abh 求得油箱各邊之積為 3/ 0 . 8 0 . 4 / 0 . 8 0 . 5 ( )a b h V m (6-5) 取油箱三邊之比為 : : 1 : 1 : 1a b h ，則計(jì)算得到 0 . 7 9 4 ( )a b h m 為了方便取值取整為 0.8m 按照計(jì)算式算得油箱散熱面積為 1 . 8 ( ) 1 . 5 1 . 8 ( 0 . 8 0 . 8 ) 0 . 8 1 . 5 0 . 8 0 . 8A a b h a b (6-6) 23 .2 6 4 ( )Am 有計(jì)算公式知油箱的散熱功率為 hoP KA t 取油箱散熱系數(shù) 01 5 / ( * )K W m C ,油溫與環(huán)境之差 025tC 。算得 散熱功率為 1 5 3 . 2 6 4 2 5 1 2 2 4 5 1 2 . 4hoP K A t W W （ ） 6.4 本章小結(jié) 總結(jié)本章 根據(jù)以上計(jì)算式計(jì)算出的各工況的進(jìn)回油 管道的沿程，局部和閥類元件的壓力損失。 本液壓系統(tǒng)的進(jìn)給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時(shí)間中，快速進(jìn)退僅占很少一部分時(shí)間，而工作進(jìn)給占有絕大部分時(shí)間，所以系統(tǒng)效率，發(fā)熱和溫升可概略用工進(jìn)時(shí)的數(shù)值來(lái)代表。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)為組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是以速度為變換而設(shè)計(jì)的，經(jīng)過(guò)以上的設(shè)計(jì)基本滿足其要求 (1) 能夠?qū)崿F(xiàn)工作部件的自動(dòng)工作循環(huán)，生產(chǎn)率比較高。 (2) 快進(jìn)與工進(jìn)的速度和負(fù)載相差比較大。 (3) 進(jìn)給速度比較平穩(wěn)，剛性 良好，有比較大的調(diào)速范圍。 (4) 此機(jī)床沒(méi)有最終點(diǎn)的重復(fù)位子精度要求，但在設(shè)計(jì)中也是比較注意，