《專用銑床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《專用銑床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（54頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專用銑床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第1章 引言 液壓傳動(dòng)技術(shù)是一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由液壓泵、液壓閥、執(zhí)行器及其它輔助元件等組成，其原理是把液壓泵或原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，然后通過(guò)控制、調(diào)節(jié)閥和液壓執(zhí)行器，把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)完成所需求的各種動(dòng)作。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是各傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，其發(fā)展速度僅次于電子技術(shù)，特別是近年來(lái)液壓與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使液壓技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。從70年代開(kāi)始，電子學(xué)和計(jì)算機(jī)進(jìn)入了液壓技術(shù)領(lǐng)域，并獲得了重大的效益。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能仿真、

2、自動(dòng)繪圖以及數(shù)據(jù)的采取和處理，可大大提高液壓產(chǎn)品的質(zhì)量、降低其成本?？傊?，液壓技術(shù)在與微電子技術(shù)緊密結(jié)合后，在微計(jì)算機(jī)或微處理器的控制下，可以進(jìn)一步拓寬它的應(yīng)用領(lǐng)域，使得液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用。 隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，已研制出許多新的獨(dú)立產(chǎn)品，其中高技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展到把已經(jīng)編程的芯片和液壓控制件、液壓執(zhí)行件、能源件、檢測(cè)反饋裝置、數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置、集成電路等匯成一體。這種匯集在一起的聯(lián)結(jié)體只要一收到微處理器或微計(jì)算機(jī)處送來(lái)的信息，就能實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)，它實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)立的完整的智能單元。正是因?yàn)橐簤杭夹g(shù)

3、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用很大，它常作為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。目前機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地逐漸得到提高，這就對(duì)液壓機(jī)械的需求也越來(lái)越廣泛，對(duì)其性能也提出了更高的要求。在結(jié)構(gòu)方面，液壓機(jī)械正向著集成化方向發(fā)展，使機(jī)床體積越來(lái)越小，結(jié)構(gòu)更緊湊更優(yōu)化。正是這種美好的發(fā)展前景，決定了對(duì)液壓技術(shù)進(jìn)行革新已是刻不容緩。 本設(shè)計(jì)是專用銑床液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)思路基本上體現(xiàn)了典型的液壓傳動(dòng)的思路，液壓傳動(dòng)在各類金屬切削機(jī)車中廣泛的使用。如磨床、車床、銑床、鉆床以及組合機(jī)床等的進(jìn)給裝置多采用液壓傳動(dòng)，它可以在較大范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，有良好的換向性能，并易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)。本設(shè)計(jì)采用疊加閥元件進(jìn)行設(shè)計(jì)

4、，疊加閥組成的液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)很多，如結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、標(biāo)準(zhǔn)化等，因此，近年來(lái)疊加閥產(chǎn)品系列不斷增多，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。 由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性，設(shè)計(jì)中存在不少的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?jiān)u閱老師批評(píng)指正。 第2章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 2.1 用途及主要結(jié)構(gòu) 本專用銑床主要用于擴(kuò)孔、鉸孔等加工工藝，本課題設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)必需符合一般銑床的工作條件。 2.2 工作臺(tái)工作循環(huán)及其行程 機(jī)床的工作臺(tái)循環(huán)：?jiǎn)?dòng)--快進(jìn)--工進(jìn)--停留--快退。 作為液壓執(zhí)行元件的液壓缸在工作時(shí)執(zhí)行水平的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 液壓缸的快進(jìn)行程為300mm。 液壓缸的工進(jìn)行程為100mm。 2.3

5、 負(fù)載和速度參數(shù) 工作臺(tái)重量為400KG，工件和夾具重量為150KG 移動(dòng)部件的總重： G=550Kg10m/S2=5500 N(取g=10 m/S2) 銑削動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)功率為：7.5KW，銑刀直徑100mm,轉(zhuǎn)速300r/min 則切削力為：Ft===30000N 作為執(zhí)行元件的液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度大小為： 快進(jìn)速度： 1=2 m/min 工進(jìn)速度： 2=0.05 mm/min 加減速時(shí)間為： =0.5 s 靜摩擦系數(shù)： μs=0.2 動(dòng)摩擦系數(shù)： μd=0.1 2.4 工作環(huán)境和工作條件 本設(shè)計(jì)專用銑

6、床的液壓系統(tǒng)傳動(dòng)是在一般機(jī)械車間使用，對(duì)工作環(huán)境要求不高，對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、灰塵等情況沒(méi)有特殊的要求，但是整個(gè)的液壓系統(tǒng)的安裝必需穩(wěn)定，避免對(duì)其造成直接的沖擊振動(dòng)。 2.5 液壓系統(tǒng)的要求 本液壓系統(tǒng)裝置通過(guò)電磁節(jié)流閥來(lái)控制液壓系統(tǒng)流量的大小從而來(lái)控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)具體的工況要求。整個(gè)液壓系統(tǒng)應(yīng)具備調(diào)壓、調(diào)速、卸荷等特殊的要求，同時(shí)工作時(shí)必需平穩(wěn)可靠。本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)對(duì)重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有特殊的要求，但是必需符合一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則即要求重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)液壓閥類元件采用疊加閥元件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

7、 第3章 工況分析及系統(tǒng)參數(shù)的確定 本章在明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求后，針對(duì)液壓系統(tǒng)在性能和動(dòng)作方面的特性，要確定系統(tǒng)的工作壓力等一些具體的系統(tǒng)主參數(shù)。 本系統(tǒng)采用液壓缸筒固定，活塞動(dòng)作的方式。 3.1 系統(tǒng)工況分析 液壓系統(tǒng)的工況分析，就是要計(jì)算出它的每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中負(fù)載的變化規(guī)律。當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載時(shí)，就需要確定工作負(fù)載、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載等。 取液壓泵的機(jī)械效率為ηm=0.9，則 靜摩擦負(fù)載： Ffs=μsG= 動(dòng)摩擦負(fù)載： Ffd=μdG= 慣性負(fù)載： Fm= =

8、 液壓缸的負(fù)載情況： 1. 啟動(dòng) 負(fù)載： F= Ffs=1100N 液壓缸的推力： F0= =N=1222.2N 2. 加速 負(fù)載： F= Ffd+ F =550N+36.7N=586.7N 液壓缸的推力：F0= =N=659.1N 3． 快進(jìn) 負(fù)載： F= Ffd=550N 液壓缸的推力：F0= =N=611.1N 4． 工進(jìn) 負(fù)載： F=Ft +Ffd=(30000+550)N=30550N 液壓缸的推力： F0= =N=33944.4N 5． 快退 負(fù)載： F=Ffd=550N 液壓缸的推力： F0= ==61

9、1.1N 6． 原位停止 圖2-1 液壓缸的負(fù)載圖 圖2-2液壓缸的速度圖 3.2 確定主要參數(shù) 3.2.1 初選液壓缸的工作壓力 設(shè)計(jì)要求給定的銑床工進(jìn)負(fù)載為33944.4N,由GB/T2346-1988可初選工作壓力P1=4MPa。 3.2.2 確定液壓缸的主要尺寸 液壓缸內(nèi)徑： D1= = mm =117.1mm 由GB/T2348-1993可將其圓整為125mm,即液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑為D=125mm。 活塞桿的外徑可為活塞內(nèi)徑的1/3～1/5，由GB/T2348-1993可取為60mm則取活塞桿內(nèi)徑d=60mm 活塞桿的材料多為45號(hào)鋼，其材料屈服極限

10、為σs=335Mpa,取屈服全系數(shù)為ns=5，則 [σ]= =MPa =67MPa 校核活塞桿的強(qiáng)度： σ= =MPa =12.1MPa <67MPa 符合要求。即活塞桿的標(biāo)準(zhǔn)外徑為d=60mm。 由此得無(wú)桿腔的有效面積為： A1= =mm2=12265.6mm2 有桿腔的有效面積為： A2= =mm2 =9439.6mm2 3.2.3 確定各工況所需的壓力、流量及功率 液壓缸進(jìn)給時(shí)液壓缸輸出的推力為： F=(p1A1-p2A2)ηm 液壓缸退回原位時(shí)輸出的推力為： F1=(p1A2-p2A1)ηm 式中： p1——進(jìn)油腔壓力； p2

11、——出油腔壓力； 由以上公式可得進(jìn)給時(shí)進(jìn)油腔壓力為： p1=( + p2A2) /A1 退回原位時(shí)的進(jìn)油腔壓力為： p1=( + p2A1) /A2 則各階段油腔壓力、輸入流量、及輸入功率為：2 1. 快進(jìn)啟動(dòng) 回油腔壓力： p2=0.5 MPa 進(jìn)油腔壓力： p1=（1222.2+0.5 1069439.610-6）/(12265.610-6)MPa =0.4844Mpa 輸入流量： Q=A1ν=0 輸入功率： P= p1Q=0 2. 快進(jìn)加速： 回油腔壓力： p2=p1+Δp=(0.4844+0.5)MPa

12、=0.9844 MPa 進(jìn)油腔壓力： p1=（659.1+0.98441069439.610-6）/(12265.610-6)MPa =0.811Mpa 輸入流量： Q=A1ν=0 輸入功率： P= p1Q=0 3. 快進(jìn)恒速 回油腔壓力： p2=p1+Δp=(0.811+0.5)MPa=1.311 MPa 進(jìn)油腔壓力： p1=（611.1+1.3111069439.610-6）/(12265.610-6)MPa =1.068Mpa 輸入流量： Q=A1ν=12265.610-62 L/min =24.5L/min 輸入

13、功率： P= p1Q=1.068MPa24.5L/min=0.43KW 4. 工進(jìn) 回油腔壓力： p2=(1.068 +0.5)MPa=1.568 MPa 進(jìn)油腔壓力： p1=（33944.4+1.5681069439.610-6）/(12265.610-6)MPa =3.58Mpa 輸入流量: Q=A1ν=12265.610-60.05=0.0613L/min 輸入功率： P= p1Q=3.58MPa0.0613L/min=3.6610-3 KW 5. 快退啟動(dòng) 回油腔壓力： p2=0 進(jìn)油腔壓力： p1=（1222.2+0）/(9439.610-6)MPa

14、=0.13 MPa 輸入流量： Q=A2ν=0 輸入功率： P= p1Q=0 6. 快退加速 回油腔壓力：p2=0 進(jìn)油腔壓力： p1 =（659.1+0）/9439.610-6)MPa=0.0.075pa 輸入流量: Q=A2ν=0 輸入功率： P= p1Q=0 7. 快退恒速 回油腔壓力： p2=0 進(jìn)油腔壓力： p1=（611.1+0）/(9439.610-6)=0.065 Mpa 輸入流量: Q=A2ν=9439.61

15、0-62=18.88L/min 輸入功率： P= p1Q=0.6518.88=0.02 KW 第4章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)原理圖對(duì)提高系統(tǒng)的性能具有十分重要的作用。它的擬訂包含以下三步：確定系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定系統(tǒng)的類型就是根據(jù)課題提供的要求，參照專用銑床液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇合適的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是根據(jù)課題提供的要求和具體運(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)就是根據(jù)課題要求在確定各個(gè)液壓回路的基礎(chǔ)上，將各個(gè)液壓回路拼接

16、在一起，對(duì)草圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)，最后形成一個(gè)符合課題要求、合理有效的液壓系統(tǒng)原理圖。 4．1 系統(tǒng)類型的確定 液壓系統(tǒng)在類型上究竟采用開(kāi)式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般說(shuō)來(lái)，凡具有較大空間可以存放油箱且不另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)或采用節(jié)流調(diào)速或容積--節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開(kāi)式；凡容許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過(guò)換油來(lái)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。在開(kāi)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(kāi)式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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；在閉

17、式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路是采用雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但回路的散熱條件較差，所用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。依據(jù)上面的對(duì)比，本液壓系統(tǒng)采用開(kāi)式。 4．2 液壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì) 任何液壓系統(tǒng)都是由一個(gè)或多個(gè)基本液壓回路組成的。液壓回路是用于實(shí)現(xiàn)液體壓力、流量及方向等控制的典型回路。首先要確定基本回路，因?yàn)樗菦Q定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，然后在此回路的基礎(chǔ)上再增設(shè)其

18、它一些輔助回路及輔助元件，以便完整地實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求。 4.2.1 油源形式的確定 由工況分析可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由快進(jìn)、快退行程時(shí)的低壓大流量和工進(jìn)行程時(shí)的高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段所組成，其最大流量和最小流量之比很大。這表明，系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)處于工進(jìn)時(shí)的高壓小流量下工作。 從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，選用單個(gè)定量泵油源顯然是不合理的，為此可選限壓式變量泵或雙聯(lián)葉片泵作為油源。 下面將限壓式變量泵和雙聯(lián)葉片泵做以下比較： 1. 雙聯(lián)葉片泵有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高。限壓式變量泵沒(méi)有溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升比較小。 2. 雙聯(lián)葉片泵在流量突變時(shí)，液壓沖擊取決

19、于溢流閥的性能，一般沖擊較小。限壓式變量泵在流量突變時(shí)，由于定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊較大。 3. 雙聯(lián)葉片泵須配有溢流閥——卸荷閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜。限壓式變量泵系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。 從以上比較可看出，兩者各有利弊。這里選用限壓式變量葉片泵。它和調(diào)速閥組成的容積——節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路，一方面可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及速度的穩(wěn)定，另一方面可實(shí)現(xiàn)流量充足供應(yīng)，減小系統(tǒng)功率的損失和系統(tǒng)發(fā)熱。 4.2.2 壓力控制回路的確定 壓力控制回路是以控制回路壓力，使之完成特定功能的回路。壓力控制回路種類很多。例如液壓泵的輸出壓力控制有恒壓、多級(jí)、無(wú)級(jí)連續(xù)壓力控制及控制壓力上下限等回路。 液壓系統(tǒng)中壓力必須與載荷相適應(yīng)，

20、才能既滿足工作要求又減少動(dòng)力損耗。這就要通過(guò)調(diào)壓回路實(shí)現(xiàn)。調(diào)壓回路是指控制整個(gè)液壓系統(tǒng)或系統(tǒng)局部的油液壓力，使之保持恒定或限制其最高值。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。 這里選擇溢流閥單級(jí)調(diào)壓回路。溢流閥開(kāi)啟壓力可通過(guò)調(diào)壓彈簧調(diào)定，即設(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(wú)溢流流量，此時(shí)溢流閥起安全閥作用 為保證系統(tǒng)安全工作，除了在泵的出口并聯(lián)一溢流閥，以限定系統(tǒng)壓力；并在其遠(yuǎn)程控制端連一電磁換向閥，使系統(tǒng)卸荷，這樣變量泵可在空載下迅速啟動(dòng)，還可減少油液發(fā)熱。簡(jiǎn)圖如2-3所示：

21、 圖2-3 壓力控制回路原理圖 4.2.3 速度換向回路 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向均采用控制進(jìn)入執(zhí)行元件的液流通斷或改變方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)方向控制的基本方法有閥控、泵控和執(zhí)行元件控制。閥控主要是采用方向控制閥分配液壓系統(tǒng)中的能量；泵控是采用雙向定量泵和變量泵改變液流的方向和流量；執(zhí)行元件控制是采用雙向液壓馬達(dá)改變液流方向。除在換向要求高的主機(jī)（如各類磨床）上換向回路中換向閥需特殊設(shè)計(jì)外，簡(jiǎn)單的換向回路只需采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥。這類換向回路按換向要求的不同而分成時(shí)間控制制動(dòng)式和行程控制制動(dòng)式兩種。 為了滿足專用銑床工作臺(tái)在任意位置停留

22、，便于調(diào)整，本液壓系統(tǒng)采用一個(gè)三位四通“O”型機(jī)能的電磁換向閥實(shí)現(xiàn)換向。 簡(jiǎn)圖如2-4所示： 圖2-4 速度換向回路原理圖 4.2.4 確定調(diào)速回路及油液循環(huán)的形式 一般節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是通過(guò)改變回路中流量控制元件的通流截面積的大小或自執(zhí)行元件流出的流量以調(diào)節(jié)其速度，這種調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能獲得較大的調(diào)速范圍，但這種回路節(jié)流損失大、效率低、容易引起油液發(fā)熱。因此節(jié)流調(diào)速回路一般用于小功率（一般為P=2～5KW）及中壓（一般為在6.5Mpa以下）的場(chǎng)合，或系統(tǒng)功率較大但節(jié)流工作時(shí)間短暫的情況。 根據(jù)節(jié)流元件安放在油路上的位置的不同，節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)

23、速、旁路節(jié)流調(diào)速和雙向節(jié)流調(diào)速等幾種。 節(jié)流調(diào)速回路，無(wú)論采用進(jìn)口、出口或旁路節(jié)流調(diào)速，都是通過(guò)改變節(jié)流口的大小來(lái)控制進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，這樣就要產(chǎn)生能量損失。但旁路節(jié)流回路，外載荷壓力就是泵的工作壓力。外載荷變化，泵輸出功率也變化，所以旁路節(jié)流回路的效率高于進(jìn)口和出口節(jié)流調(diào)速回路。而旁路節(jié)流調(diào)速回路因?yàn)榈退俨环€(wěn)定，其調(diào)速比就比較小。 出口節(jié)流調(diào)速由于在回油路上有節(jié)流背壓，工作平穩(wěn)，在負(fù)的載荷下仍可工作。而進(jìn)口和旁路節(jié)流調(diào)速節(jié)流調(diào)速背壓為零，工作穩(wěn)定性差。由上面的工況分析可看出，本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)在快進(jìn)、快退階段，所需壓力較低、流量較大，且持續(xù)時(shí)間較短；而系統(tǒng)在工進(jìn)階段，所需壓力較高、

24、流量較小，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功率不大，工作負(fù)載為阻力負(fù)載，且工作過(guò)程中變化不大，依此選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。由于系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)中油液的循環(huán)必然是開(kāi)式的。 簡(jiǎn)圖如2-5所示： 圖2-5 調(diào)速回路原理圖 4.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 一個(gè)液壓系統(tǒng)都是由多個(gè)回路組成，所以將上面的幾個(gè)回路進(jìn)行拼搭，組合在一起，再添加幾個(gè)必要的輔助元件便可組成所需的完整液壓系統(tǒng)。經(jīng)整理所成的液壓系統(tǒng)原理圖如2-6所示： 圖2-6 液壓系統(tǒng)原理圖 圖2-7 用疊加閥組成的液壓系統(tǒng)原理圖

25、 第5章 液壓缸設(shè)計(jì) 液壓油缸在液壓系統(tǒng)中的作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360。的往復(fù)擺動(dòng)，是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。 5．1 確定液壓缸的類型 機(jī)床上用的液壓缸大致可分為三類：活塞式液壓缸，柱塞式液壓缸，擺動(dòng)式液壓缸。本課題所選用的是單桿雙作用活塞式液壓缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造便宜，容易操作，安裝面積小，可以滿足力和運(yùn)動(dòng)的要求。 5．2 液壓缸主要技術(shù)性能參數(shù) 液壓缸的主要技術(shù)性能參數(shù)有壓力、流量、活塞的運(yùn)動(dòng)速度、速比、行程時(shí)間、活塞的理論推力和拉力、活塞的最大允許行程、液壓缸的功和功、液壓缸的效率活塞作用力等。以上工況分析已經(jīng)算出。

26、由工況分析可知該液壓缸的最高驅(qū)動(dòng)力約為33944.4N，初選工作壓力為4Mpa，油缸行程最小行程應(yīng)為400㎜，油缸工作速度為0.05m/min到2m/min。 在確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)時(shí)已得出： 液壓缸內(nèi)徑 D=125mm； 活塞桿直徑 d=60mm。 5．3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可由缸筒和缸蓋，活塞和活塞桿，導(dǎo)向套，密封裝置，緩沖裝置等組成。 5.3.1 缸筒的設(shè)計(jì) 1、 對(duì)缸筒的要求 a．有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力，而不至于產(chǎn)生永久變形。 b．有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至于產(chǎn)生彎曲。 c．內(nèi)表面

27、與活塞密封件及導(dǎo)向套在摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少， 尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。 d．需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在法蘭式管接頭后不至于產(chǎn)生裂縫或過(guò)大的變形。 2、 缸筒的結(jié)構(gòu) 常用的缸筒結(jié)構(gòu)有法蘭、螺紋、焊接等結(jié)構(gòu)。通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。 由于工作壓力為4Mpa小于10Mpa， 本設(shè)計(jì)采用法蘭型液壓缸。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工、易裝卸，重量比螺紋連接的大，但比拉桿連接的小，外徑較大。 3、缸筒材料 缸筒材料的選擇有以下原則： a．一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊

28、接的缸筒還要求有良好的焊接性能。 b．對(duì)于工作溫度低于-50。C的缸筒，必須用35，45號(hào)鋼，且要調(diào)質(zhì)處理。 c．與端蓋焊接的缸筒，使用35號(hào)鋼，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。不與其他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的45號(hào)鋼。 d．較厚壁的毛坯仍用鑄件或鍛件，或用厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫需用X光射線或用磁力探傷檢查。 根據(jù)以上原則本設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼。 4、 缸筒壁厚的確定 擬選缸筒厚度為5mm,則外徑為135mm,下面對(duì)此進(jìn)行校驗(yàn)。 額定壓力Pn應(yīng)要低于一定極限值，以保證安全，即： Pn≤0.35× Mpa 式中： Pn——液壓缸額定工作壓力 1——缸外徑

29、 2——缸內(nèi)徑 δs——缸筒材料的屈服強(qiáng)度，這里取δs =335MPa 則 0.35××335Mpa=16.72MPa 本設(shè)計(jì)課題給定的Pn為4Mpa，小于18.72MPa,所以缸筒工作安全。 5、 缸筒制造加工要求 a．缸筒內(nèi)徑D采用H7或H8級(jí)配合，表面粗糙度Ra值一般為0.16～0.32μm,都需進(jìn)行研磨。 b．熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度HB≥241～285. c．缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半。 d．缸筒直線度公差在500mm長(zhǎng)度上不大于0.03mm。 e．缸筒端面T對(duì)內(nèi)徑的垂直度在

30、直徑100mm上不大于0.04mm. f．當(dāng)缸筒為尾部和中部耳軸型時(shí) (a) 孔d1的軸線對(duì)缸徑 D的偏移不大于0.03mm。 (b) 孔d1的軸線對(duì)缸徑D的垂直度在100mm長(zhǎng)度上不大于0.1mm。 (c) 軸徑d2對(duì)缸徑軸線的垂直度在100mm長(zhǎng)度上不大于0.1mm。 此外，還有通往油口、排氣閥的內(nèi)孔口必須倒角，不允許有飛邊、毛刺，以免劃傷密封件。為便于裝配和不損壞密封件，缸筒內(nèi)孔口應(yīng)倒角15度。需要在缸筒上焊接法蘭、油口、排氣閥座時(shí)，都必須在半精加工以前進(jìn)行，以免精加工后焊接而引起內(nèi)孔變形。如欲防止腐蝕生銹和提高使用壽命，在缸筒內(nèi)表面可以鍍鉻，再進(jìn)行研磨和拋光，在缸筒外表面涂耐

31、油油漆。總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封容腔，用與容納壓力油液，同時(shí)還是活塞的運(yùn)動(dòng)軌道。在設(shè)計(jì)液壓缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)，還必須具有一定的強(qiáng)度，能承受液壓力、負(fù)載力和意外的沖擊力，缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的配合公差等級(jí)、表面粗糙度和行位公差等級(jí)，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性。 其圖如下： 圖2-8 液壓缸圖 5.3.2 活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能有間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，

32、而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。 液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一致。所以設(shè)計(jì)活塞式的主要任務(wù)是確定活塞的結(jié)構(gòu)型式。 1、 活塞結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)密封裝置型式來(lái)選用活塞結(jié)構(gòu)型式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。 整體活塞在活塞四周上開(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)困難，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。 依據(jù)以上知識(shí),本設(shè)計(jì)采用整體式活塞。 2、 活塞的材料 無(wú)導(dǎo)向環(huán)活塞：用高強(qiáng)

33、度鑄鐵HT200～300或球墨鑄鐵。 有導(dǎo)向環(huán)活塞：用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)。 本設(shè)計(jì)采用含導(dǎo)向環(huán)的活塞，則采用35號(hào)鋼。 3、 活塞尺寸及加工公差 活塞寬度一般為活塞外徑的0.6～1.0倍，但也要根據(jù)密封件的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸而定。有時(shí)，可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞寬度。 活塞外徑的配合一般采用f9，外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)型式不同而各異。 依據(jù)以上知識(shí)及前面計(jì)算可確定活塞的尺寸為寬度80mm,外徑為mm。 4、 活塞的密封

34、 密封形式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸的不同作用和不同工作壓力來(lái)選擇。一般有密封圈密封、活塞環(huán)密封、間隙密封。這里采用O形密封圈密封。 5、 活塞的技術(shù)要求 a 活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。 b 端面對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)該按照7級(jí)精度選取。 c 外徑的圓柱度公差值，按9、10或者11級(jí)精度選取。 其圖如下： 圖2-9 活塞圖 5.3.3 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi)，以保持活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套同軸度，并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。 1、 導(dǎo)向環(huán)的型式 有嵌入型和浮動(dòng)型。 嵌入型

35、導(dǎo)向環(huán)：在活塞外圓加工出燕尾型截面溝槽，用QAL9-4或紫銅制的銅帶，表面加工成略帶拱形，用木槌鉚入溝槽內(nèi)，最后加工導(dǎo)向環(huán)外圓。導(dǎo)向環(huán)圓周切出一個(gè)45度斜口。 浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)：用高強(qiáng)度塑料等制的帶，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙，導(dǎo)向環(huán)可在溝槽內(nèi)移動(dòng)，并有一個(gè)45度斜開(kāi)口。也可在溝槽底用粘合劑固定導(dǎo)向環(huán)。 本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)。 2、 導(dǎo)向環(huán)的尺寸 采用不同的材料，導(dǎo)向環(huán)的尺寸也不同。 聚四氟乙烯（也有摻青銅粉）導(dǎo)向環(huán)：根據(jù)活塞外圓直徑或?qū)蛱變?nèi)圓直徑，導(dǎo)向環(huán)厚度可為1.5～2.5mm,寬度可為5.6～25mm。 纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂摻石墨導(dǎo)向環(huán)，厚度可為3～5mm，寬度

36、可為2.5～25mm。 基于此，本設(shè)計(jì)采用聚四氟乙烯導(dǎo)向環(huán)，其厚度為1.5mm，寬度為10mm。 5.3.4 活塞桿的設(shè)計(jì) 1、 活塞桿的結(jié)構(gòu)與材料 活塞桿的材料為45號(hào)鋼，采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，調(diào)質(zhì)處理，并對(duì)其淬火，淬火深度一般為0.5～1.0mm，或活塞桿直徑每毫米深0.03mm。兩個(gè)端部均采用螺紋連接，當(dāng)活塞桿的端部為螺紋連接時(shí)，其尺寸可依據(jù)GB2350-80液壓缸活塞桿螺紋尺寸系列查表求得。 2、活塞桿尺寸的確定 活塞桿的總長(zhǎng)要根據(jù)油缸的行程來(lái)確定，本課題的工作臺(tái)行程為400㎜，再綜合其它方面的要求，我選取活塞桿的總長(zhǎng)為500mm。 3、活塞桿的技術(shù)要求 a．活塞桿的熱處理：

37、粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229-285HB，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到HRC45-55。 b．活塞桿在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7或H8/f7配合。 c．圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。 d．安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm。 e．安裝活塞的軸肩端面與活塞桿的軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。 f．活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.1～0.3μm。 g．為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需鍍鉻處理，并進(jìn)行拋光或磨削加工。 h．活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心，特別是緩沖柱塞，最好與活塞桿做成一體。 5.3.5 活塞與

38、活塞桿的連接 活塞與活塞桿連接有多種型式，卡環(huán)型，軸套型，螺母型等。所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)。同時(shí)在活塞與活塞桿之間設(shè)置許靜密封。 本設(shè)計(jì)采用螺母型連接, 其圖如下： 圖2-10 活塞桿圖 5.3.6 缸蓋的設(shè)計(jì) 1、缸蓋的材料和結(jié)構(gòu) 缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋，其中一個(gè)油口位于左缸蓋之上。缸蓋的材料選擇45號(hào)鋼。 2、缸蓋的尺寸的確定 缸蓋的尺寸是由導(dǎo)向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來(lái)確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。缸蓋與缸筒內(nèi)壁的接觸面為其定位基準(zhǔn)。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，

39、其裝配面要經(jīng)過(guò)磨削加工。 3、缸蓋的技術(shù)要求 a．與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用h8，與活塞桿上的緩沖柱塞的配合的直徑采用H9。這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。 b．與缸筒接觸的端面和與活塞接觸的端面對(duì)軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不大于0.04mm。 c．導(dǎo)向孔的表面粗糙度應(yīng)不超過(guò)Ra=1.6μm。 圖2-11 左端蓋圖 圖2-12 右端蓋圖 5.3.7 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以

40、保證缸筒有桿腔密封。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿后退是把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處損壞密封裝置。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式有軸套式和端蓋式。由上面的計(jì)算可知，本系統(tǒng)為低壓、低速、小行程液壓缸，所以本設(shè)計(jì)采用端蓋式。 1、導(dǎo)向套的材料 端蓋式直接導(dǎo)向型的導(dǎo)向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等，本設(shè)計(jì)采用HT300 2、導(dǎo)向套長(zhǎng)度的確定 導(dǎo)向套長(zhǎng)度過(guò)短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大。影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足： H 式中： ——為液壓缸的最大行程，S=400㎜; ——為液壓缸筒內(nèi)徑,D=125㎜; H—

41、—為導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長(zhǎng)度； 則： H(+)mm=82.5mm 最終根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要，選擇導(dǎo)向套的長(zhǎng)度為85mm。 3、導(dǎo)向套的密封 導(dǎo)向套與活塞桿之間的密封采用O形密封圈。 并且采用防塵圈以防止活塞在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水份帶到密封裝置處。 4、導(dǎo)向套的加工技術(shù)要求 a．導(dǎo)向套外圓與端蓋的配合為H8/f7。 b．內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合為H9/f9。 c．外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑之半。 d．內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤(rùn)滑。 其圖如下：

42、圖2-13 導(dǎo)向套圖 5.3.8 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的終端和缸底部分市，匯引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，但沖擊力仍在，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常的工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 緩沖裝置的工作原理是使缸筒低壓腔內(nèi)油液（全部或部分）通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。在液壓缸中常用的緩沖裝置有恒節(jié)流型和

43、變節(jié)流型兩種。本設(shè)計(jì)采用變節(jié)流型。 5.3.9 油口的設(shè)計(jì) 油口包括油口孔和油口連接螺紋。液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上。本設(shè)計(jì)將油口布置在缸筒上和缸蓋上。 油口孔大多屬于薄壁孔（指孔的長(zhǎng)度與直徑之比l/d≥0.5的孔）。油口面積的計(jì)算公式為： 式中: ——油孔的截面積，m2； ——油孔的流量，m3/s； ——流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí)，C=0.6～62，小于7時(shí)，C=0.7～0.8； ρ——液壓油的密度，Kg/m3； 1——油孔前腔的壓力，Pa； 2——油孔后腔的壓力，Pa； 本系統(tǒng)采用YN32液壓油，其密度為0.87×103 Kg/

44、m3；流量系數(shù) 取0.7,則： 2.5×10-5 m2 由此可得油口直徑為d=,依此由GB/T2878-1993可取油口連接螺紋尺寸為M16×1.5。 5.3.10 液壓缸固定螺栓直徑校核 ds≥ 式中： —— 固定螺栓數(shù)； ——液壓缸負(fù)載； ——螺紋擰緊系數(shù)k=1.12——1.5，這里取1.3； [σ]——材料的許用應(yīng)力。Error! No bookmark name given. Z取較小值時(shí)，為滿足要求螺栓的直徑將取更大值，從而加大安裝空間，可能會(huì)發(fā)生安裝干涉的情況；如果Z值取得太大，則會(huì)加大調(diào)整時(shí)的難度，經(jīng)過(guò)綜合考慮，這

45、里取Z=6（均布）。 ,其中ns的值為1.2～2.5,這里取ns=1.5，則MPa 則 ds≥6.27mm 圓整8mm。根據(jù)實(shí)際情況，選取六角螺栓。由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》選取規(guī)格為直徑為12mm的螺栓。 第6章 液壓元件的選擇與傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 6．1液壓元件的選擇及安裝方式 根據(jù)液壓系統(tǒng)要求和設(shè)計(jì)方案，選擇合適的液壓元件，對(duì)液壓系統(tǒng)有決定作用，所以對(duì)液壓元件一定要有合理的選擇。 6.1.1 疊加閥簡(jiǎn)介及選擇 1、 概述 疊加閥是在板式閥集成化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件，但它在配置形式上和板式閥、插裝閥截然不同。疊加閥是

46、安裝在板式換向閥和底板之間，是由有關(guān)的壓力閥 、流量閥和單向控制閥等組成的一個(gè)集成化控制回路。每個(gè)疊加閥除了具有液壓閥功能外，還起油路通道的作用。因此，由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，閥與閥之間不需要另外的連接體，而是以疊加閥閥體作為連接體，直接疊合再用螺栓結(jié)合而成。 疊加閥與一般閥在工作原理上基本相同，但在具體結(jié)構(gòu)和連接方式上有其特點(diǎn)，因而它自成體系。每個(gè)疊加閥既起到控制元件功能作用，又起油路通道的作用。每種規(guī)格通徑的疊加閥主油路的位置和數(shù)量都與相應(yīng)通徑主換向閥相同。因此，同一通徑系列的疊加閥都可以疊加起來(lái)組成不同的系統(tǒng)。通常一個(gè)液壓系統(tǒng)可以疊成一疊或多疊。在每疊中，液壓系統(tǒng)的主換向閥安置在最上面

47、；與執(zhí)行部件連接用的底板塊放在最下面；疊加閥均安放在換向閥與底板塊之間，其順序按液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作要求而定。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的疊加閥通徑有ф6、ф10、ф16、ф20和ф32五個(gè)系列，公稱壓力系列為10、20和31.5Mpa，其中以20Mpa的產(chǎn)品產(chǎn)量較大，我國(guó)生產(chǎn)的疊加閥連接尺寸符合ISO4401國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)企業(yè)有大連組合機(jī)床研究所、江蘇海門液壓件廠、河北保定液壓件廠和浙江象山液壓件廠等。 2、 疊加閥組成的液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： a．標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集成化程度高； b．結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、占地面積?。? c．設(shè)計(jì)、加工、裝配周期短； d．液壓系統(tǒng)改變而需增減元件時(shí)，重新組裝方便迅速；

48、 e．元件之間是無(wú)管連接，消除了因油管、管接頭等引起的漏油、振動(dòng)和噪聲； f．配置形式靈活、使用安全可靠、外觀整齊美觀、維修保養(yǎng)容易； g．采用我國(guó)疊加閥組成的集中供油系統(tǒng)節(jié)電效果顯著。 3、 疊加閥的選用 用油管和管接件將液壓元件連接起來(lái)，是過(guò)去應(yīng)用最廣泛的一種連接形式。這種連接形式需要的油管和管接頭數(shù)量較多，裝拆困難，占用空間大，空氣容易進(jìn)入，目前已經(jīng)很少采用。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，目前多數(shù)采用無(wú)管連接。其中一種方法就是將液壓閥元件安裝在通用的底板上，在板內(nèi)鉆孔作為回路的通油孔。通油板壽命長(zhǎng)，泄露少，不易出故障，維修方便，但要鉆孔深，液阻損失較大，占用面積也較大，追加元件較困難

49、；另一種方法是將液壓閥元件疊加起來(lái)安裝在底板上，在液壓閥和底板內(nèi)鉆孔作為回路的通油孔，稱為液壓疊加閥回路。其通路不用管連接，目前已經(jīng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求，選出液壓元件的具體型號(hào)和規(guī)格，見(jiàn)下表 序號(hào) 名稱 通過(guò)流量 型號(hào) 規(guī)格 設(shè)計(jì)所 1 電磁溢流閥 40L/min Y1-F※10D-P/O-1 20Mpa 大 連 組 合 機(jī) 床 研 究 所 2 電磁節(jié)流閥 40L/min LE-F10D-B 20Mpa 3 壓力表開(kāi)關(guān) 4K-F10D-1 20Mpa 4 電

50、磁換向閥 40L/min 34DF3M-E10B-B 20Mpa 6.1.2 液壓泵的選擇 液壓泵是系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換裝置，它向系統(tǒng)提供一定壓力和流量的液體，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。由前面的分析和設(shè)計(jì)可知，液壓泵選用限壓式變量葉片泵。 1、確定液壓泵的最大工作壓力Pm PM≥P1+∑△P 式中： P1——液壓缸的最大工作壓力 ； ∑△P——從泵出口到缸的入口之間總的管路損失。 其中∑△P可以按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，管路簡(jiǎn)單，流速不大的取∑△P=（0.2～0.5）MPa,管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的取∑△P=（0.5～1.5 MPa）。由于工進(jìn)階段液壓缸輸入流量很小，進(jìn)油路中元

51、件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失選取∑△P=0.5MPa。 由工況分析可知，液壓缸的最大工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即： P1 =3.58MPa 所以： PM≥(3.58+0.5)MPa=4.08MPa 2、液壓泵的最大流量 液壓缸的輸出流量為： Qp≥k(∑ＱＭＡＸ) 式中： k——系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取k=1.1～ 1.3; ∑ＱＭＡＸ——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量，對(duì)于在工作過(guò)程用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥最小溢流量，一般取2L/min, 最大流出現(xiàn)在快進(jìn)階段，所以 Qp=1.3 (24.5+2) L/min =34.45 L/min 2、 選擇液壓泵和

52、電動(dòng)機(jī) 為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的選擇要與泵相配合，以滿足泵的要求。 液壓泵的額定壓力： 4.08/0.8 MPa =5.1 MPa 根據(jù)以上求得的Qp值，從手冊(cè)中查得相應(yīng)的液壓泵：YBX-A※N型,該泵的最大供油壓力為7MPa，能滿足上述估算出來(lái)的壓力要求。該泵容許的轉(zhuǎn)速范圍為n=(600～1800)r/min.當(dāng)轉(zhuǎn)速在該范圍內(nèi)時(shí)泵的流量能達(dá)到設(shè)計(jì)的最大流量34.45 L/min。 同時(shí)由資料查得此泵驅(qū)動(dòng)功率為3.5KW，能滿足系統(tǒng)需要。 選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為Y132M—4型，其額定功率為7.5K

53、W，轉(zhuǎn)速為1440r/min。 6.1.3 輔助元件的選擇 1、過(guò)濾器 過(guò)濾器的功用是在于過(guò)濾混在液壓油液中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)中去的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)的正常工作。 選擇過(guò)濾器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a、過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求； b、具有足夠大的過(guò)濾能力，壓力損失?。? c、濾芯及外殼要有足夠的強(qiáng)度，不因油壓的作用而損壞； d、有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染； e、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； f、清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、緊湊，價(jià)格低廉。 過(guò)濾器的工作能力，取決于濾芯的過(guò)濾面積，濾芯本身的性能、油的粘度與溫

54、度、過(guò)濾前后的壓力差以及油中固體顆粒的含量。過(guò)濾出入口的壓差越大，阻力越小時(shí)，過(guò)濾的出油能力越大。 根據(jù)上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號(hào): XU—40x200B其流量為40 L/min，額定壓力6.18MPa，過(guò)濾精度為200 2、空氣濾清器 一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過(guò)濾器，它包括空氣過(guò)濾器和注油過(guò)濾網(wǎng)。 選擇：QUQ2，技術(shù)參數(shù)：空氣阻力〈0.02Mpa，加油網(wǎng)孔0.5mm。 3、壓力表 選擇：Y-100T 4、油位指示器 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：YWZ-80T 5、壓力表開(kāi)關(guān) 壓力表開(kāi)關(guān)是小型截止

55、閥。主要用于切斷油路與壓力表的連接，或者調(diào)節(jié)其開(kāi)口大小起阻尼作用，減緩壓力表急劇抖動(dòng)，防止損壞。 選擇： 4K-F10D-1 6.2 管件、油箱的選擇設(shè)計(jì) 管件包括管道和管接頭。液壓系統(tǒng)中元件與元件之間的連接，液壓能量的輸送是借助于硬管、軟管、油路塊及連接板中的流道來(lái)實(shí)現(xiàn)的 6.2.1 管路 在液壓系統(tǒng)中常用的管子有鋼管、銅管、橡膠軟管以及尼龍管等。油管的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過(guò)小，以免管內(nèi)液體流速加大、系統(tǒng)壓力損失加大、產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，影響正常工作。同時(shí)，在保證強(qiáng)度的前提之下，管壁盡量選得薄些，這樣可減小系統(tǒng)的重量，也可以降低成本。 管道內(nèi)徑的計(jì)

56、算公式為： d= 式中： ——流經(jīng)油管的流量，m3/s ——油管內(nèi)的允許流速，m/s 對(duì)吸油管可取=0.5～1.5 m/s（一般常取1m/s以下），回油管可取=1.5～2.5 m/s。壓力油管，當(dāng)<2.5MPa時(shí)，取=2m/s；當(dāng)=2.5～16MPa時(shí)，取=3～4m/s；當(dāng)>14MPa時(shí)，≤5m/s。依此取吸油管=1m/s,回油管=2m/s,壓力油管=3m/s，則： 吸油管道： d1=mm=27.04mm 回油管道： d2=mm=19.1mm 壓油管道： d3=mm=15.6mm 由此查手冊(cè)選取管子外徑為： D1=28mm D2=20mm D3=16

57、mm 6.2.2 管接頭 管接頭是油管與油管，油管與液壓元件之間的可拆式連接件，它必須具有裝拆方便，連接牢固，密封可靠，外形尺寸小，通流能力大，壓降小，工藝性好等各項(xiàng)要求。 管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或O型密封圈進(jìn)行端面密封。 液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對(duì)接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)具體考慮。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用精密無(wú)縫鋼管（GB/T3639-1983），能承受高壓，價(jià)格

58、低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好；卡套式管接頭適用于油、氣及一般腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓系統(tǒng)中較為理想的管路連接件。因此鋼管的接頭采用卡套式錐螺紋直通管接頭，按（GB/T 3734.1-1983）選取，這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用，管道連接采用55º非密封管螺紋， 液壓元件及其連接板油口使用米制錐螺紋（ZM）連接。 6.2.3 油箱的設(shè)計(jì) 油箱在系統(tǒng)中的功能，主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀物的作用，有時(shí)也可當(dāng)作液壓元件和液壓閥等的安裝臺(tái)功能。 1、油箱的結(jié)構(gòu)形式 油箱有開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式油箱應(yīng)

59、用廣泛，箱內(nèi)液面與大氣相通，為防止油液被大氣污染，在油箱的頂部設(shè)置空氣濾清器，并兼做注油口用；閉式油箱一般指箱內(nèi)液面不直接與大氣相通，而將通氣孔與具有一定壓力的惰性氣體相接，充氣壓力可達(dá)0.05 Mpa.綜合上面的分析本系統(tǒng)采用開(kāi)式油箱。 2、確定油箱的外型尺寸 a、油箱有效容量的確定 式中：——油箱的有效容積(L)； ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；見(jiàn)下表 V——液壓泵的流量(L/min)； 下表經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε 由上表可取ε=5 L 由此查表可取油箱的公稱容量為250L， b、油箱相關(guān)厚度的確定 油箱一般用鋼板焊成。箱壁越薄越有利于散熱。而箱頂因?yàn)橐惭b電動(dòng)機(jī)、液壓泵及閥類元件

60、需要更厚。這里就取箱壁厚度為5mm,箱頂和箱蓋厚度為10mm。 c、液壓油箱的外形尺寸 上面已確定油箱的公稱容量為250L,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)》可確定油箱的外形尺寸長(zhǎng)、寬、高分別為：L=1010mm,B=620mm,H=670mm。 3、油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則 a、在液壓泵的吸油管路上，必須安裝網(wǎng)式過(guò)濾器，以清除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵。 b、液壓泵的吸油管和回油管的距離盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(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45度斜角，以增大吸油和回油截面，使油液流動(dòng)速度不至于變化過(guò)大。斜口應(yīng)面向箱壁。吸油管離油箱底距離H≥2D(D為管徑)

61、，距離箱邊不小于3D?；赜凸茈x箱底距離h≥3D。 c、設(shè)置隔板將吸油管和回油管隔開(kāi)，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜志分離和沉淀。隔板結(jié)構(gòu)有溢流式標(biāo)準(zhǔn)型、回流式及溢流式等幾種，還可以根據(jù)需要在隔板上安裝濾網(wǎng)。隔板下部應(yīng)開(kāi)有缺口，使吸油側(cè)的沉淀物經(jīng)此缺口至回油側(cè)，然后經(jīng)放油口排出。 d、放油孔應(yīng)設(shè)置在油箱底部最低位置，使換油時(shí)油液和污物能順利從放油孔排出。 e、容量較大的油箱應(yīng)在側(cè)壁上設(shè)置清洗孔。 f、系統(tǒng)的泄露油管應(yīng)盡量單獨(dú)接入油箱，其中，各類閥的泄露油管端應(yīng)在液面上，以免產(chǎn)生背壓；液壓泵和馬達(dá)的泄露油管應(yīng)引入液面以下，以免吸入空氣。 g、按GB3766-83規(guī)定，油箱底部應(yīng)離地面1

62、50mm以上，以便于搬移，放油和散熱。 h、當(dāng)油箱重量較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置吊環(huán)。 i、油箱應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，特別是上置泵組的油箱，應(yīng)防止產(chǎn)生大的振動(dòng)和噪聲。 j、為防止油液流到地面，應(yīng)在油箱下部或上蓋附近四周設(shè)置油盤。油盤應(yīng)有排油口，以便于油盤的清洗。 此外，為了防止油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁上涂耐油防銹涂料 6.3 液壓系統(tǒng)中液壓元件的配置 機(jī)床液壓系統(tǒng)中液壓元件的配置方式主要有三種：控制板式、液壓站式和集成化式。 6.3.1 控制板式 控制板式又稱操縱箱式。這種配置方式的特點(diǎn)是將液壓元件集中地配置于一個(gè)（或幾個(gè)）箱體上，并在箱體上鉆孔，作為連接管路。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊

63、、管路少、占地面積?。蝗秉c(diǎn)是箱體上鉆孔很多，容易出廢品，而且系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，不易排除，元件損壞后更換也不夠方便。為了避免這些缺點(diǎn)，可以采用由標(biāo)準(zhǔn)元件組成的控制板。 6.3.2 液壓站式 標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件及其底板用螺釘固定在垂直的立板上，底板之間用管路連接。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，可以根據(jù)工作需要組成最合理的系統(tǒng)，裝配、維修也比較方便。同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)化元件對(duì)提高元件的生產(chǎn)率、降低元件的成本、保證元件的質(zhì)量都有很大的意義。所以這種方式目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣。這種方式的缺點(diǎn)是需要單獨(dú)的油箱，占地面積大，同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)較復(fù)雜、管路較多時(shí)，油管的連接不夠方便。 圖2-14 立式液壓泵站

64、 圖 2-15 臥式液壓泵站 6.2.3 集成化式 近年來(lái)，液壓元件配置的集成化方式在國(guó)內(nèi)外已有較多的應(yīng)用。 集成化式的特點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)化的或通用化的液壓元件，通過(guò)一定的連接形式將這些元件組合在一起，以實(shí)現(xiàn)一定的控制、調(diào)節(jié)作用。 集成化主要有以下幾種型式： 箱體式——圖2-16所示為箱體式集成化配置形式。這種型式的特點(diǎn)是根據(jù)一定的工作需要，設(shè)計(jì)專用（或通用）的箱體，將標(biāo)準(zhǔn)元件固定在箱體上，各元件之間的油路的連接是通過(guò)在箱體上鉆孔實(shí)現(xiàn)的。 組合塊式——圖2-17所示為組合塊式集成化配置形式。這種型式的特點(diǎn)是采用通用化的集成塊，在集成塊上實(shí)現(xiàn)壓力油路、回油路、控制油路和泄油路等的連接。

65、這種型式一般用于由基本回路所組成的液壓系統(tǒng)。 疊加式——圖2-18所示為疊加式集成化配置形式。這種型式的特點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件或零件，通過(guò)螺釘將閥體連接起來(lái)，組成一個(gè)比較完整的回路或系統(tǒng)。 集成化式主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、采用標(biāo)準(zhǔn)化的元件，便于制造，性能可靠； 2、通過(guò)在閥體內(nèi)鉆的孔來(lái)實(shí)現(xiàn)油路的連接，節(jié)省了大量的油管和管接頭，并為裝配和拆卸提供了很大的方便； 3、結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。? 4、管路短，壓力損失小； 5可以根據(jù)工作需要配置于最方便的位置； 6、避免了外界干擾（如振動(dòng)）對(duì)液壓系統(tǒng)工作的影響。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，集成化式在液壓傳動(dòng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，許多國(guó)家已經(jīng)設(shè)計(jì)了

66、通用化部件，并形成了系列。 圖 2-16 箱體式集成化配置形式 圖 2-17 組合塊式集成化配置形式 圖 2-18 疊加式集成化配置形式 6.4 液壓裝置的總體設(shè)計(jì) 液壓裝置的總體設(shè)計(jì)就是完成油箱的設(shè)計(jì)以及所有閥類零件和輔助裝置的布局的設(shè)計(jì)，即系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)。 液壓裝置中各部分元件的布置要均勻，便于裝配，調(diào)整，維修和使用，并要適當(dāng)?shù)淖⒁庹w的整齊和美觀。 6.4.1液壓裝置的組成 液壓裝置是由液壓油箱，液壓泵及液壓控制元件等組成。 6.4.2液壓裝置的總體布置 液壓裝置的總體布置可分為集中式和分散式兩種。 1、集中式 集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站這種布置方式主要用于固定式液壓設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修方便，從根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)的影響，缺點(diǎn)是單獨(dú)設(shè)置液壓站，占地面積大。 2、分散式 分散式布置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置等分別布置在設(shè)備的適當(dāng)位置上。這種布置方式主要用于移動(dòng)式液壓設(shè)備，一些機(jī)床液壓系統(tǒng)也有采用分散式布置的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，缺點(diǎn)是安裝維護(hù)復(fù)雜。對(duì)機(jī)床來(lái)說(shuō)，動(dòng)力源的振動(dòng)及油溫對(duì)主機(jī)精度有影響。考慮到：系統(tǒng)對(duì)選用的各元件有較高的要