1 1 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 臥式鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 2015 年 8 月 25 日 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 2 摘 要 液壓系統(tǒng)具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能、反應(yīng)快、輸出力 (或力矩 )大等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中被廣泛采用。 液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動(dòng)液壓油。通過(guò)控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動(dòng)液壓缸做出不同方向的動(dòng)作。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，特別是近年來(lái)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，使液壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新 的發(fā)展階段，機(jī)、電、液、氣一體是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。在 組合機(jī)床 設(shè)備中已經(jīng)廣泛引用液壓技術(shù)。作為 機(jī)電一體化 專業(yè)的學(xué)生初步學(xué)會(huì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(hù)與修理將是十分必要的。 本論文主要 介紹 了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (包括系統(tǒng)工況分析，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，液壓元件的計(jì)算和選擇以及液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算等 )、液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ： 液壓系統(tǒng) ； 液壓傳動(dòng) ；組合機(jī)床 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 3 a of or of is on to of by by is of is of in As of of of of is on of of of of so of of 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 4 目 錄 摘 要 . 錄 . 緒論 .課題的研究?jī)?nèi)容和意義 .內(nèi)外的發(fā)展概況 .課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定 .況分析和負(fù)載圖的編制 . 負(fù)載分析 . 液壓缸 負(fù)載圖 和速度圖的編制 .壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定 . 初選液壓缸的工作壓力 . 液壓缸主要結(jié)構(gòu) 尺寸的確定 . 液壓缸各參數(shù)確定及編制工況圖 . 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 .擇液壓回路 .訂液壓系統(tǒng)方案 . 液壓元件的計(jì)算和選擇 .定量泵式液壓系統(tǒng) . 確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 . 控制閥的選擇 . 管道尺寸 . 油箱容量及結(jié)構(gòu) .量式變量葉片泵的液壓系統(tǒng) . 液壓系統(tǒng)性能的估算 .壓系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的檢驗(yàn) . 回路中的壓力損失 . 液壓泵的工作壓力 .北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 5 壓回路和液壓系統(tǒng)的效率 . 26 態(tài)穩(wěn)定性的驗(yàn)算 . 27 壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 . 28 壓系統(tǒng)的工作可靠度估算 . 30 7 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 31 壓裝置結(jié)構(gòu)形式的選擇 . 31 壓元件的配置形式 . 31 壓裝置的布局 . 31 8 結(jié)論與展望 . 33 論 . 33 足之處及未來(lái)展望 . 33 致 謝 . 34 參考文獻(xiàn) . 35 附錄 . 36 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 6 1 緒論 課題的研究?jī)?nèi)容 和 意義 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 學(xué)會(huì)液壓 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(hù)與修理 。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程理學(xué)等課程中所學(xué)理論知識(shí)的能力；強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的獨(dú)創(chuàng)性和實(shí)用性，培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后適應(yīng)工作崗位和創(chuàng)造性地開(kāi)展工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 內(nèi)外的發(fā)展概況 (1)組合機(jī)床 組合機(jī)床 是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序 進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。 組合機(jī)床國(guó)內(nèi)外發(fā)展： 1908 年，美國(guó)福持汽車公司率先制造出第一臺(tái)組合機(jī)床，用于汽車零件的加工。 1928 年，前蘇聯(lián)開(kāi)始生產(chǎn)組合機(jī)床。我國(guó)的組合機(jī)床制造技術(shù)是從 “一五 ”計(jì)劃期間， “汽 ”、 洛拖 引進(jìn)組合機(jī)床開(kāi)始的。 1956 年 3 月，當(dāng)時(shí)的第一機(jī)械工業(yè)部第二機(jī)器管理局批準(zhǔn)成立了第一專業(yè)設(shè)計(jì)處 (即現(xiàn)大連組合機(jī)床研究所的前身 )，全面引進(jìn)了前蘇聯(lián)的組合機(jī)床通用部件和設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料，開(kāi)始了我國(guó)組 合機(jī)床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機(jī)床廠制造出我國(guó)的第一臺(tái)組合機(jī)床、 1961 年，又制造出我國(guó)第一條組合機(jī)床自動(dòng)線。組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造從 “一所一廠 ”起步已發(fā)展到如今 個(gè)獨(dú)立的配套齊全的行業(yè)。 組合機(jī)床的研制和推廣，是加速機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的有效途徑之一。它是機(jī)械工業(yè)，特別是汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、儀表以及軍工等生產(chǎn)部門進(jìn)行機(jī)床革新、推動(dòng)生產(chǎn)發(fā)展的重要設(shè)備。 (2)液壓技術(shù) 液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè) 機(jī)械及國(guó)際尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)基礎(chǔ)。是它們 向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都將液壓工業(yè)列為競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。 機(jī)械制造是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和自身技術(shù)改造提供先進(jìn)技術(shù)裝備的工業(yè)部門。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、及切削等是機(jī)械制造工業(yè)獲取毛坯、成形產(chǎn)品及提高零件機(jī)械性能西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論 文 7 的重要生產(chǎn)方法，在眾多金屬冷、熱加工機(jī)器設(shè)備中普遍使用液壓技術(shù)，其中壓力機(jī)和金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù)較早較廣的領(lǐng)域。 在車、銑、刨、磨、鉆各類液壓機(jī)床 中，主要利用液壓技術(shù)可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，具有良好的換向及換接性能，易于實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，完成工件及刀具的加緊、控制進(jìn)給速度和驅(qū)動(dòng)主軸作業(yè)，盡管現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備中采用離電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動(dòng)與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動(dòng)化的重要途徑。在鍛造機(jī)、液壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、剪切機(jī)等壓力加工設(shè)備中，主要利用液壓傳動(dòng)傳遞力較大、便于壓力調(diào)節(jié)控制和過(guò)載保護(hù)的特點(diǎn)，進(jìn)行下料、成形加工等作業(yè)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境極為惡劣，溫度高、粉塵多、濕度大、有腐蝕性氣體、振動(dòng)噪聲大 。因此要求機(jī)器要有良好的適應(yīng)性、可靠性和維護(hù)性。在造型機(jī)及澆鑄機(jī)、焊接機(jī)、淬火機(jī)等鑄造、焊接及熱處理機(jī)器設(shè)備中，主要利用液壓技術(shù)便于無(wú)級(jí)調(diào)速和遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)等特點(diǎn)，進(jìn)行造型及鑄型輸送與澆鑄、高溫零件抓取等作業(yè)，以減輕勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度、避免和減少熱輻射和有害氣體對(duì)人身的侵襲并提高生產(chǎn)率。 現(xiàn)代液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等為代表的新技術(shù)緊密結(jié)合，形成并發(fā)展成為一種包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。 綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開(kāi)展科技攻關(guān)，當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與 國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過(guò)我們的努力，使我國(guó)真正由制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)。 課題應(yīng)達(dá)到的要求 對(duì)臥式鉆孔組合機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì) ： (1)明確工作循環(huán)并做工況分析。 (2)明確主機(jī)的具體性能要求，進(jìn)行負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析。作出功率循環(huán)圖，協(xié)調(diào)各個(gè)元件的動(dòng)作時(shí)間和速度。 (3)確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)：壓力和流量，參照經(jīng)驗(yàn)選取。 (4)擬定液壓系統(tǒng)原理圖。確定系統(tǒng)的回路方式、液壓油類型、執(zhí) 行元件及液壓泵類型、調(diào)速、調(diào)壓及換向方式、“開(kāi)”或“閉”式確定。 (5)液壓元件選擇。 (6)液壓系統(tǒng)驗(yàn)算。壓力計(jì)算、系統(tǒng)容積效率計(jì)算和發(fā)熱估算。 通過(guò)本 畢業(yè) 設(shè)計(jì) ， 在以下幾方面得到鍛煉： (1)能正確地理解和應(yīng)用液壓知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)計(jì)算。 (2)學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖標(biāo)資料 。 掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱及用途 ， 做到熟練運(yùn)用。 (3)學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì) ，設(shè)計(jì)資料符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 8 2 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的 液壓系統(tǒng)，并分析其工作性能。要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn)快退停止 。 已知： (1)機(jī)床有 16 個(gè)主軸，加工 4 個(gè)， 孔 2 個(gè)； (2)工件材料為鑄鐵，硬度為 (3)工作部件重量估計(jì)為 180 ，快進(jìn)、快退速度為 7m/進(jìn)行程長(zhǎng)度為100進(jìn)行程長(zhǎng)度為 50 (4)動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)之值取 2.0 1.0往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間要求不大于 高速鋼鉆頭進(jìn)行加工。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 9 3 液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定 明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)之后，對(duì)機(jī)床的工作過(guò)程進(jìn)行分析，初步確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，計(jì)算液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，編制液壓執(zhí)行元件的工況圖。 液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇基本回路，擬訂液壓系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。 況分析和負(fù)載圖的 編制 工況分析即是分析機(jī)床工作過(guò)程的具體情況，其內(nèi)容包括對(duì)負(fù)載、速度和功率變化規(guī)律的分析或這些參數(shù)最大值的確定。工況分析的關(guān)鍵是分析負(fù)載性質(zhì)和編制負(fù)載圖。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，各個(gè)階段的負(fù)載是由各種性質(zhì)的負(fù)載組成的，而速度則是機(jī)床工作 部件在各該階段的速度；知道了負(fù)載和速度之后，功率的變化規(guī)律也就不難求出了。本設(shè)計(jì)實(shí)例中執(zhí)行元件采用液壓缸式。 載分析 (1)切削阻力 切削阻力是指機(jī)床上沿液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向的切削分力。此阻力可正可負(fù)：凡作用方向與液壓缸（或活塞）運(yùn)動(dòng)方向相反者為正，相同者為負(fù)。切 削阻力有基本上恒定不變的、有周期性變化的，須根據(jù)具體情況分析決定，其數(shù)值的大小則須由實(shí)驗(yàn)測(cè)出或按切削力公式估算。切削阻力是液壓缸負(fù)載中最主要的部分，占的比重很大，因此必須對(duì)它的性質(zhì)、大小分析清楚。 由切削原理可知，高速鋼鉆頭鉆鑄件時(shí)的軸向切削力計(jì)算公式為： (式中 鉆削力 N D 孔徑 S 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm/r 鑄件硬度 根據(jù)組合機(jī)床的加工特點(diǎn)， 選用的切削用量為： 鉆 1n =360r/1S =r 鉆 1n =550r/2S =r 代入上式求得： 4 00 9 01 4 (2)摩擦阻力 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 10 摩擦阻力是指機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌處的摩擦力，它與導(dǎo)軌形狀、放置情況以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，其估算公式可在機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)書(shū)籍、手冊(cè)中找到。 其摩擦阻力的 估算公式為： 平導(dǎo)軌 s i (由上式得： 9 6 29 1 8 (3)慣性阻力 慣性阻力是指工作部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，可按牛頓第二 定律求出： m (式中 g 重力加速度 t 起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)取 給運(yùn)動(dòng)取 磨床取 性阻力可正可負(fù)。 由 (得： 8 8 0 (4)重力 因工作部件是臥式安置，所以 0根據(jù)上述分析，可計(jì)算出液壓缸在各階段中的負(fù)載如下： 工 況 計(jì) 算 公 式 液壓缸負(fù)載 F N 液壓缸推力 N 啟 動(dòng) 加 速 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 1962 1564 981 31449 981 2180 1738 1090 34943 1090 注：這里取液壓缸的機(jī)械效率 9.0m 壓缸 負(fù)載圖 和速度圖的編制 (1)液壓缸在動(dòng)作循環(huán)中各個(gè)工作階段的負(fù)載按以下諸式計(jì)算： 1)啟動(dòng)階段 這時(shí)活塞或液壓缸處于剛未動(dòng)狀態(tài)，它的負(fù)載由下式表示： (2)加速階段 (根據(jù)工況負(fù)載繪制出來(lái)的負(fù)載圖 (圖 3a)所示。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 11 3)恒速階段 ( 4)制動(dòng)階段 ( 式 ( (，如工作部件水平放置，則 0 根據(jù)上述各個(gè)階段內(nèi)的負(fù)載和它所經(jīng)歷的工作時(shí)間 (或移動(dòng)的距離 )可繪出液壓缸的負(fù)載圖 (或 。該圖可以清楚地表明液壓缸在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的負(fù)載變化規(guī)律。圖上的最大負(fù)載值是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。 (2)已知快進(jìn)、快退的速度 m 21 ，其行程分別為 10050 工進(jìn)的速度按選定的鉆頭轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量求得為 ： m i n/530 9 0m i n/531 4 021 工進(jìn)行程是 50此可繪出液壓缸的速度圖 (圖 如圖 3b)所示。 圖 3壓缸的負(fù)載圖和速度圖 (a)負(fù)載圖 (b)速度圖 壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)有兩個(gè)：壓力和流量。系統(tǒng)的壓力和流量都由兩部分組成：一部分由液壓執(zhí)行元件的工作需要決定，另一部分由油液流過(guò)回路時(shí)的壓力損失和泄露損失決定；前者是主要的，占有很大的比重，后者是附加的，并應(yīng)設(shè)法盡可能使之減少 。因此，這里的所謂系統(tǒng)主要參數(shù)的確定，其實(shí)是確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，因?yàn)檫@時(shí)回路的西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 12 結(jié)構(gòu)尚未決定，其壓力損失和泄露損失都無(wú)法估計(jì)。確定液壓執(zhí)行元件主要參數(shù)時(shí)應(yīng)全盤考慮液壓裝置的性能要求、制造費(fèi)用等多方面的因素，不能只從承載能力單方面著眼。 選液壓缸的工作壓力 各類機(jī)床液壓系統(tǒng)由于各自特點(diǎn)和使用場(chǎng)合的不同，其液壓缸的工作壓力也不盡相同。例如，磨床類機(jī)床工作臺(tái)的液壓缸大都選用低壓，這是因?yàn)槟ハ髫?fù)載比較小，負(fù)載的變化也比較小，負(fù)載中占有主要比重的是工作部件的摩擦阻力和慣性阻力，而且磨床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、 換向精度、換向頻率以及系統(tǒng)溫升等都有較高的要求。相反地，普通組合機(jī)床液壓滑臺(tái)的液壓缸一般都選用中壓，因?yàn)樗那邢髯枇Ρ饶ゴ泊?，又是?fù)載的主要成分，而這類機(jī)床對(duì)工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度及系統(tǒng)溫升的要求都比磨床低，故可選用高一些的系統(tǒng)壓力；為了不使油液壓縮性造成過(guò)大的影響和液壓元件在制造質(zhì)量、密封等方面的要求過(guò)高起見(jiàn)，以選用中壓系統(tǒng)為宜?？傊?，初選液壓缸的工作壓力時(shí)，必須對(duì)機(jī)床工作性能的要求和液壓缸的負(fù)載情況進(jìn)行仔細(xì)分析，根據(jù)各自的特點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇。液壓缸工作壓力還可以參考同類型機(jī)床或按負(fù)載條件相當(dāng)?shù)那闆r來(lái)選擇， 見(jiàn)表 3示。 表 3負(fù)載選擇液壓缸的工作壓力 負(fù)載 F N 50000 液壓缸工作壓力 10 8 10 15 20 25 30 30 40 40 50 50 70 表 3機(jī)床類型選擇工作壓力 機(jī)床類型 磨床 車、鏜、銑 珩磨機(jī) 組合機(jī)床 齒輪加工機(jī)床 拉床 龍門刨床 工作壓力 10 20 20 40 20 50 30 50 63 100 由表 3表 3知，在組合機(jī)床上，對(duì)負(fù)載約為 35000N 的液缸來(lái) 說(shuō) 應(yīng)選取1 1040 壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 液壓缸的有效工作面積 1A 或 2A ，與其類型、作用方式、往返行程的速比 v 、背壓力 2前面三項(xiàng)確定之后，只要知道了 2p 就可以根據(jù)有關(guān)公式求出面積 1A 或 2A 、液壓缸直徑 D、活塞桿直徑 d 等的值。 但是，液壓缸回油腔中的背壓力在液壓系統(tǒng)尚未擬訂、回油路結(jié)構(gòu)尚未明確之前是無(wú)法估算的，因此這里只能先在表 3經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中暫選一個(gè)，到以后再進(jìn)行訂正。 表 3壓缸中的背壓力 系 統(tǒng) 類 型 背壓力 2 10 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 2 5 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 13 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥的進(jìn)給系統(tǒng) 5 15 采用輔助 泵補(bǔ)油的閉式回路（拉床、龍門刨床等） 10 15 液壓缸的有效工作面積對(duì)推力和速度兩方面都發(fā)生影響，因此根據(jù)負(fù)載算出來(lái)的有效工作面積，還必須在速度方面進(jìn)行驗(yàn)算，檢查一下該面積能否在節(jié)流閥或調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量下，滿足機(jī)床規(guī)定的最低工作進(jìn)給速度的要求。驗(yàn)算公式如下： ( 式中 國(guó)產(chǎn)節(jié)流閥或調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量 (由產(chǎn)品樣本查出 ) 機(jī)床規(guī)定的最低工進(jìn)速度 A 液壓缸的有效工作面積，調(diào)速閥或節(jié)流閥放在進(jìn)油路上時(shí) 1， 放在回油路 上時(shí) 2 驗(yàn)算結(jié)果如發(fā)現(xiàn)有效工作面積 A 不滿足機(jī)床最低工進(jìn)速度的要求時(shí)，則須重新修改液壓缸的直徑。此外，最后確定下來(lái)的液壓缸直徑和活塞桿直徑還必須就近圓化成 則設(shè)計(jì)出來(lái)的液壓缸將無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。 由于機(jī)床要求滑臺(tái)快進(jìn)與快退的速度相同，這里選用單桿式的液壓缸，使 21 2 ,于是 。 鉆孔加工中，液壓缸的回油路上必須加施背壓以防止鉆孔通過(guò)工作部件的突然前沖，根據(jù)表 3背壓力 2 108 。快進(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，由于管路中有壓力損失，這時(shí)液壓缸有桿腔中的壓力必須大于無(wú)桿腔；如這項(xiàng)損失 p 按 估計(jì)，則5112 快退時(shí)回油腔中是有背壓的，這時(shí) 2p 亦按 估計(jì)。 液壓缸大腔面積 1A 為： 2255211 840(3 4 9 4 321 (故得液壓缸的內(nèi)經(jīng) D 為： (按 183化成就近的標(biāo)準(zhǔn)值得 1 液壓缸活塞桿的直徑 d 為 : 2 (按 183化成就近的標(biāo)準(zhǔn)值得 由此求得液壓缸實(shí)際有效工作面積為 : 無(wú)桿腔面積 2221 (有桿腔面積 222222 11(4)(4 (西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 14 壓缸各參數(shù)確定及編制工況圖 液壓缸的最大流量，按其實(shí)際的有效工作面積和最大移動(dòng)速度求出。 ( 液壓缸工況圖的內(nèi)容包括壓力圖、流量圖和功率圖三 部分。 根據(jù)最后確定下來(lái)的液壓缸缸直徑、活塞桿直徑，算出液壓缸的實(shí)際有效工作面積，然后倒求出液壓缸在其動(dòng)作循環(huán)中各個(gè)階段內(nèi)的工作壓力 (這是液壓缸的實(shí)際應(yīng)用壓力 )，并把它們繪制成 圖 (或 圖 )即壓力圖。壓力圖在形狀上與負(fù)載圖很相似，它表示了整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中最大壓力出現(xiàn)的位置和壓力變化的規(guī)律。 根據(jù)液壓缸的實(shí)際有效工作面積計(jì)算出它在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中每一個(gè) 階段內(nèi)的實(shí)際流量，并把它們繪制成 圖 (或 圖 )即流量圖。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)液壓缸時(shí)，必須把這些液壓缸的流量圖按系統(tǒng)總的動(dòng)作循環(huán)組合成總流量圖。流量圖反映了流量在動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的變化規(guī)律，其中最大流量是選擇液壓泵的依據(jù)之一。 根據(jù)上述的壓力圖、流量圖，可以很方便地作出液壓缸的功率圖， 圖 (或 圖 )，它表明了液壓缸在動(dòng)作循環(huán)內(nèi)的功率變化規(guī)律。 液壓 缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值如下表所示。 工 況 負(fù)載 液 壓 缸 計(jì)算公式 回油腔壓力 2 10 輸入流量 進(jìn)油腔壓力 1 10 輸入功率 快 進(jìn)（差動(dòng)） 啟動(dòng) 2180 加速 1738 )5( 12 恒速 1090 進(jìn) 34943 8 快 退 啟動(dòng) 2180 1322121加速 1738 5 恒速 1090 啟動(dòng)瞬間活塞尚 未移動(dòng)， 0p 根據(jù)上表可繪制出液壓缸的工況圖 (見(jiàn)圖 3。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 15 圖 3合機(jī)床液壓缸的工況圖 4 液壓系統(tǒng)圖的擬訂 擬訂液壓系統(tǒng)圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一步。它是從油路結(jié)構(gòu)上來(lái)具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)性能要求的。 擬訂液壓系統(tǒng)圖包含兩項(xiàng)內(nèi)容：一是通過(guò)分析、對(duì)比選出合適的液壓回路，二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)。后面這一步可以采用經(jīng)驗(yàn)法 (憑設(shè)計(jì)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì) )，也可以采用邏輯法 (應(yīng)用邏輯 推理的方法尋找最佳方案 )；目前在不很復(fù)雜的液壓系統(tǒng)中經(jīng)驗(yàn)法仍使用得比較普遍。 擇液壓回路 (1)調(diào)速回路 與油路循環(huán)形式的確定 由液壓工況圖 (圖 3中的 臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，可以選用節(jié)流閥調(diào)速的形式。由于鉆孔工序切削力變化小而且是正負(fù)載，故以采用進(jìn)口節(jié)流閥調(diào)速為好。為了防止工件鉆通時(shí)工作部件突然前沖起見(jiàn)，在回油路上須加設(shè)背壓閥。這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)既選用了節(jié)流式的調(diào)速回路，油路的循環(huán)就應(yīng)該是開(kāi)式的。 (2)油源形式的確定 從液壓缸的工況圖中的 線得知，液壓系統(tǒng)的主要由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，在這種情況下，采用單個(gè)定量泵的油源顯然是不合理的，因?yàn)樗鼤?huì)使系統(tǒng)的效率極低，為此須采用兩個(gè)定量泵或變量泵的油源。雙定量泵在大、小流量的選擇上，往往不能匹配得很好，常造成較大的能量損失；限壓式變量葉片泵輸出流量能與調(diào)速閥的通過(guò)流量很好地適應(yīng)，但由于泵的供油壓力與輸出流量有關(guān)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的限壓式變量泵性能尚不夠完善，高壓時(shí)內(nèi)泄露很大，仍有一定的能量損失；因此這里把兩種油源形式都選出來(lái)，作為兩種對(duì)比方案。 (3)快速運(yùn)動(dòng)回路和速 度換接回路 液壓系統(tǒng)采用了節(jié)流調(diào)速回路后，不管使用什么油源形式都必須有單獨(dú)的油路通向液壓缸以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)機(jī)床快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 16 連接的方式，以使往復(fù)快動(dòng)的速度基本上相等。 由液壓缸工況圖中的 臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，液壓系統(tǒng)的流量從 l 降至 0.5 l ，速度變化較大，故宜選用行程閥以減小液壓沖擊。同時(shí)，從工進(jìn)轉(zhuǎn)快退時(shí)回路中 通過(guò)的流量很大 (進(jìn)油路為 l ，回油路為 l )，為了保證換向平穩(wěn)起見(jiàn)，決定采用有電液換向閥的換接回路。由于液壓系統(tǒng)中選用了差動(dòng)式液壓缸，電液換向閥要三位五通式的。 (4)壓力控制回路 調(diào)壓 (限壓 )和卸荷的問(wèn)題，無(wú)論在雙泵供油或限壓式變量葉片泵供油的油路中都已解決，這里只須使三位五通換向閥的中位為 Y 型就可以了。 (5)行程終點(diǎn)的控制方式 這臺(tái)機(jī)床由于加工通孔，工作部件終點(diǎn)位置的定位精度要求不高，因此采用行程控制 (由檔塊壓下電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào) )就可以了，不須采用定位精度較高的壓力控制 (滑臺(tái)碰上死檔塊后，系統(tǒng)壓力升高，由壓力繼電器發(fā)出信號(hào) )，以免結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 訂液壓系統(tǒng)方案 (1) 繪制回路圖 圖 4雙定量泵方案和限壓式變量葉片泵方案中所用的各個(gè)回路的結(jié)構(gòu)圖形。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 17 圖 4壓回路圖 (a)雙泵油源 (b)限壓式變量葉片泵油源 (c)速度換接回路 (d)換向回路 (2)組成系統(tǒng)圖 圖 4由上面一些回路組合成的雙定量泵方案的液壓系統(tǒng)和限壓式變量泵方案的液壓系統(tǒng)。把這兩個(gè)系統(tǒng)與上面的五點(diǎn)注意事項(xiàng)逐一對(duì)照進(jìn)行檢查，檢查的結(jié)果表明：循環(huán)中除了有二個(gè)動(dòng)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)必須給與解決之外，其余都是符合要求的；這兩個(gè)有問(wèn)題的動(dòng)作及其解決辦法是： 1)圖 4的滑臺(tái)在工作進(jìn)給時(shí)，進(jìn)油路與回油路串通，系統(tǒng)壓力無(wú)法升高。為此必須在系統(tǒng)中添入一個(gè)單向閥，將工進(jìn)時(shí)的進(jìn)油路和回油路隔開(kāi)，如圖中虛線的單向閥 6 所示。 2)滑臺(tái)快速 前進(jìn)時(shí)，液壓缸須作差動(dòng)連接，這時(shí)回油路應(yīng)不接通油箱。為此系統(tǒng)中須添入一個(gè) 順序 閥，在快進(jìn)時(shí)把回油路和油箱隔斷，如圖中虛線的 順序 閥 7 所示 (圖 4兩個(gè) 順序 閥合并了 )。經(jīng)過(guò)這樣的修正之后，機(jī)床的各個(gè)動(dòng)作要求就都得到滿足了。 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 18 圖 4壓系統(tǒng)圖 (a)雙定量泵方案 (b)變量泵方案 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 19 5 液壓元件的計(jì)算和選擇 液壓元件的計(jì)算主要是計(jì)算元件工作壓力和通過(guò)流量，此外還有電動(dòng)機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時(shí)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件，只有在特殊情況下，才設(shè)計(jì)專用元件。 定量 泵式液壓系統(tǒng) 定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 (1)液壓泵工作壓力的計(jì)算 液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來(lái)確定的：若執(zhí)行元件在工作行程終了、運(yùn)行停止時(shí)才需要最大壓力，例如，夾緊液壓缸的情況，則液壓泵的工作壓力就等于執(zhí)行元件的最大壓力。若執(zhí)行元件是在工作行程過(guò)程中需要最大壓力，則液壓泵的工作壓力應(yīng)為： 11 p (式中 p 執(zhí)行元件的最大工作壓力 1p 進(jìn)油路上的壓力損失。 系統(tǒng)管路未曾畫出，按經(jīng)驗(yàn)資料選取： 一般節(jié)流調(diào)速和管路簡(jiǎn)單的系統(tǒng)?。?51 102 p 進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng)?。?51 105 p 1)確定小流量液壓泵的工作壓力1圖 3見(jiàn)，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為 ，在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流式調(diào)速回路中，進(jìn)油路上的壓力損失如取 ，則小流量泵的最高工作壓力為： p 5551 2)確定大流量液壓泵的工作壓力2圖 3見(jiàn)，液壓缸快退時(shí)的最大工作 壓力為 ，這時(shí)壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，如取進(jìn)油路上的壓力損失為 ，則大流量泵的最高工作壓力為： p 5552 (2)液壓泵流量的計(jì)算 液壓泵的流量 執(zhí)行元件工況圖上的最大工作流量和回路的泄 露量的確定 1)單液壓泵供給多個(gè)同時(shí)工作的執(zhí)行元件時(shí) (西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 20 式中 K 回路泄露折算系數(shù)，其值常數(shù)