2207 Y3150E型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計,y3150e,精密,滾齒機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 xxxxx畢業(yè)設(shè)計說明書題 目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： xxxxx 姓 名： xxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxx 完成日期： 2012.5.30 xxxxx畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）題目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)號： xxxxx 姓名： xxxxx 專業(yè)： 機械 指導(dǎo)教師： xxxxx 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求主要設(shè)計內(nèi)容為機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計。在正常情況下，其加工精度要求達(dá)到 7級精度，表面粗糙度 Ra 達(dá) 3.2μm。設(shè)計的預(yù)期效果是機床應(yīng)能滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求且運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。 二、重點研究的問題針對自己設(shè)計的主要內(nèi)容，在了解滾齒機的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設(shè)計過程中，先對滾齒機進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)分析，再對滾齒機的液壓系統(tǒng)分析，并設(shè)計好液壓系統(tǒng)的各個回路。最后是設(shè)計冷卻裝置，主要滿足工作要求及工藝性就行了。 三、進(jìn)度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 查閱資料、調(diào)研 1————2 周2 開題報告、制訂設(shè)計方案 3————5 周3 實驗（設(shè)計） 6————7 周4 分析、調(diào)試等 8————9 周5 寫出初稿 10————11 周6 修改，寫出第二稿 12————13 周7 寫出正式稿 14 周8 答辯 2012 年 6 月四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)[l] 齒輪手冊編委會.齒輪手冊(上、下).北京;機械工業(yè)出版社，2000[2] 齒輪手冊編委會.齒輪制造手冊.北京;機械工業(yè)出版社，1998[3] 廖紹華，李先廣,曹華軍，何彥. 面向綠色制造的滾齒機研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢. 制造技術(shù)與機床，2004，(11);47-50[4] 何開明.YKS3120 六軸數(shù)控高速滾齒機.機械與電子，2001,(2);50[5] 莊磊，王瑯，左敦穩(wěn)，齒輪加工機床的發(fā)展特點及相關(guān)技術(shù)，江蘇機械制造與自動化，2000，(5)[6] 張利平.液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用,[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2005[7] 周恩濤.液壓系統(tǒng)設(shè)計元器件選型手冊,[M].機械工業(yè)出版社,2004[8] 成大先.機械設(shè)計手冊,[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2004[9] 姜繼海.液壓傳動,[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006[10] 雷天覺.液壓工程手冊,[M].機械工業(yè)出版社，1991[11] 吳曉鈴.潤滑設(shè)計手冊,[M ].化學(xué)工業(yè)出版社,2007xxxxx畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 xxxxx 姓名 xxxxx 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1 符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量適中；3.與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.有綜合運用知識的能力；3.具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；4.具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；5.工科有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)計）質(zhì)量1.立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗正確，設(shè)計、計算、分析處理科學(xué)；技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文規(guī)范；2.文字通順，有觀點提煉，綜合概括能力好；3.有理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有創(chuàng)新之處。 xxxxx畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號： xxxxx 姓名： xxxxx 專業(yè)： 機械 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 38 頁 圖 表 四 張論文（設(shè)計）題目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)容提要：本文講述了 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計過程。本論文首先概述了滾齒機的發(fā)展趨勢，了解了滾齒機的基本規(guī)格參數(shù)，然后明確技術(shù)要求對 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計，其中包括液壓系統(tǒng)各個回路的分析和元器件的選擇。同時，對滾齒機的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計。本課題研究的主要內(nèi)容包括對液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，完成液壓機構(gòu)裝置的裝綜合評價本設(shè)計選題綜合性較強，符合機械專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和要求；題目難度適中，與工業(yè)生產(chǎn)實際結(jié)合緊密。該生具有較強的查閱文獻(xiàn)和綜合歸納資料的能力，綜合應(yīng)用本科所學(xué)知識能力較強；計算機應(yīng)用能力較好，英文水平及應(yīng)用不錯。論文立論正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計與計算科學(xué)，技術(shù)用語準(zhǔn)確，圖紙完備，引文規(guī)范。論文文字通順，該設(shè)計具有一定的實際應(yīng)用價值。同意參加答辨。評閱人： 2012 年 月 日配圖以及完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算及結(jié)構(gòu)繪制。指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯小組組長： 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任： 年 月 日目錄摘要 ...........................................................................................................1第一章 概 述 ...........................................................................................31.1 滾齒機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢 .....................................................31.1.1 滾齒機國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ............................................................................31.1.2 滾齒機國外研究現(xiàn)狀 ............................................................................41.1.3 滾齒機研制技術(shù)發(fā)展趨勢 ...................................................................41.2 本文研究內(nèi)容 .................................................................................................5第二章 滾齒機的液壓系統(tǒng)分析 .............................................................62.1 滾齒機的總體結(jié)構(gòu) ..........................................................................................62.2 滾齒機的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù) ..........................................................................72.3 滾齒機液壓系統(tǒng)組成及工作原理 ..................................................................72.3.1 滾齒機液壓系統(tǒng)組成 ............................................................................72.3.2 滾齒機液壓系統(tǒng)工作原理 ....................................................................82.4 初擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................92.5 滾齒機液壓系統(tǒng)回路分析 ..............................................................................9第三章 液壓系統(tǒng)工作臺液壓回路設(shè)計 ............................................123.1 確定設(shè)計要求 ................................................................................................123.2 選擇執(zhí)行原件 ................................................................................................123.3 液壓系統(tǒng)分析以及主要參數(shù)計算 ................................................................123.4 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ................................................153.5 計算選擇液壓元件 ........................................................................................163.6 驗算液壓系統(tǒng)性能 ........................................................................................18第四章 液壓站的設(shè)計 .........................................................................214.1 液壓站簡介 ...................................................................................................214.2 油箱設(shè)計 .......................................................................................................214.2.1 油箱有效容積的確定 ..........................................................................214.2.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................234.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .....................................................................................254.3.1 液壓泵的安裝方式 ...........................................................................254.3.2 液壓泵與電動機的連接 ...................................................................264.4 輔助元件 ....................................................................................................................284.4.1 濾油器 .....................................................................................................................284.4.2 空氣濾清器 .........................................................................................284.4.3 液壓油 ...............................................................................................284.5 液壓系統(tǒng)清洗、使用與維護 .......................................................................294.5.1 清洗液壓系統(tǒng) .....................................................................................294.5.2 系統(tǒng)的使用和維護 ..............................................................................29第五章 冷卻裝置的設(shè)計 ...................................................................305.1 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................................................................305.2 冷卻液的選用 ................................................................................................315.3 冷卻裝置使用 ................................................................................................33第六章 結(jié) 束 語 ..........................................34參考文獻(xiàn) .................................................351Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計摘要本文講述了 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計過程。本論文首先概述了滾齒機的發(fā)展趨勢，了解了滾齒機的基本規(guī)格參數(shù)，然后明確技術(shù)要求對Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計，其中包括液壓系統(tǒng)各個回路的分析和元器件的選擇。同時，對滾齒機的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計。關(guān)鍵詞：Y3150E 滾齒機；液壓系統(tǒng)；傳動；冷卻；潤滑。2ABSTRACTThis paper introduced the Y3150E gear hobbing hydraulic system the basic principle and design process.This paper first outlines the development trend of gear hobbing. Understand the basic specifications the gear hobbing, and clarify the technical requirement of Y3150E gear hobbing hydraulic system is analyzed and design, including hydraulic system of each circuit analysis and components choice. Meanwhile, the lubrication system of gear hobbing and cooling system analysis and design.Keyword: Y3150E gear hobbing machine; Hydraulic system; Transmission system;Cooling system; Lubrication system.3第一章 概述1.1 滾齒機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢1.1.1 滾齒機國內(nèi)研究現(xiàn)狀齒輪加工機床是一種技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機床系統(tǒng)，由于齒輪使用的量大面廣，齒輪加工機床已成為汽車、摩托車、工程機械、船舶等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。特別是，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對齒輪的需求量日益增加:對齒輪加工的效率、質(zhì)量及加工成本的要求愈來愈高，使齒輪加工機床在汽車、摩托車等行業(yè)中占有越來越重要的作用，滾齒機是齒輪加工機床中的一種，占齒輪加工機床擁有量的 40%，它主要用來加工圓柱齒輪和蝸輪等 [1,2]。我國生產(chǎn)滾齒機的歷史始于 1953 年，經(jīng)過 30 年的努力，到 80 年代初，已進(jìn)入世界滾齒機主要生產(chǎn)國家行列。目前，國產(chǎn)滾齒機以傳統(tǒng)的機械傳動式為主，品種、系列齊全[1]。傳統(tǒng)滾齒機完全依靠機械內(nèi)聯(lián)傳動實現(xiàn)滾刀與工件的同步運動和差動運動，往往需要經(jīng)過多級齒輪傳動，并且引入蝸桿蝸輪機構(gòu)，使得機械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，調(diào)整維護非常困難，也降低了加工精度。近幾年，我國在滾齒機設(shè)計技術(shù)方面研究的主要經(jīng)歷了從傳統(tǒng)機械式滾齒機通過數(shù)控改造發(fā)展為 2 ～3 軸(直線運動軸)實用型數(shù)控高效滾齒機，到全新的六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機的開發(fā) [3]，最大主軸轉(zhuǎn)速一般為 1200轉(zhuǎn)/分。與發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品相比，我國仍然存在著不小的差距，究其原因，主要還是因為基礎(chǔ)研究差，整體設(shè)計能力不足，由此導(dǎo)致新技術(shù)應(yīng)用慢和仿制比重較大，如零傳動技術(shù)、干切技術(shù)在齒輪加工機床中的應(yīng)用一直處于落后狀態(tài)。目前國內(nèi)齒輪加工機床的最高水平如下:在工作臺直線移動方面，采用數(shù)控驅(qū)動系統(tǒng)代替普通滾齒機的各種交換掛輪，采用交流伺服電機通過多對降速齒輪副和一對滾珠絲杠副來驅(qū)動機床的運動部件;在滾刀回轉(zhuǎn)運動方面，采用交流伺服電機通過 2-3 對降速齒輪副來實現(xiàn);在工作臺回轉(zhuǎn)運動方面，絕大多數(shù)齒輪加工機床仍然需要采用多對高精度齒輪副和一對高精度蝸輪蝸桿副實現(xiàn)，由于存在著大量的機械傳動元件甲對機床的加工精度產(chǎn)生極大的影響甲也使得機械結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，調(diào)整維修也極不方便，例如，我國最大的齒輪加工機床生產(chǎn)廠——重慶機床廠于 2000 年通過鑒定的 YKS3120六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機曾被列入“國家重大技術(shù)裝備創(chuàng)新項目” ，被稱為是國產(chǎn)高檔數(shù)控滾齒機的里程碑 [4],但該機床仍然采用了滾珠絲杠副和齒輪傳動鏈，因此，迄今為止國內(nèi)在零傳動齒輪機床方面還是一個空白。41.1.2 滾齒機國外研究現(xiàn)狀國際上生產(chǎn)滾齒機的強國主要是美國、德國和日本。美國的 Gleason-Pfauter 公司，德國的 Liebherr 公司,日本的三菱重工公司、堅藤、清和公司和意大利的 SU 公司是國外最具實力的滾齒機制造商。這些公司目前生產(chǎn)的滾齒機均是全數(shù)控式滾齒機，中小規(guī)格滾齒機都在朝著高速方向發(fā)展，所有高效機床均采用了全密封護罩加油霧分離器及磁力排屑器的方式部分地解決了環(huán)保問題 [3]。國外滾齒機研制的熱點是干式切削滾齒機，Liebherr，Gleason-Pfauter,三菱重工、SU、堅藤以及清和均開發(fā)了適用于高速干式切削的滾齒機產(chǎn)品。國外制造商由于基礎(chǔ)研究厚實，積累了大量的經(jīng)驗，它們對滾齒機的研究已經(jīng)達(dá)到比較高的水準(zhǔn)，將滾刀軸驅(qū)動、工件軸驅(qū)動、各直線運動軸的驅(qū)動、控制以及控制軟件的開發(fā)等因素作為一體來考慮，將多個因素結(jié)合在一起進(jìn)行優(yōu)化 [5,6]。目前國外滾齒機研制水平如下 [5-10]:1) 為了適應(yīng)干式切削的需要，床身設(shè)計了大角度的斜坡，利于迅速將高溫切屑排出機床，同時在床身內(nèi)部采用循環(huán)水冷卻以保證熱穩(wěn)定性。2) 尾架采用電機驅(qū)動的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓方式，不用安裝限位裝置。3） 刀架和活動支承的軸承采用水冷，可以達(dá)到更高的速度和最大的熱穩(wěn)定性。4）標(biāo)準(zhǔn)的熱補償系統(tǒng)能夠根據(jù)機床溫度的變化自動調(diào)整零件的加工尺寸。5）刀架采用機械方式鎖緊，液壓方式松開。6）滾刀軸旋轉(zhuǎn)由電主軸直接驅(qū)動:工件軸旋轉(zhuǎn)由力矩電機直接驅(qū)動，極大提升了加工速度。1.1.3 滾齒機研制技術(shù)發(fā)展趨勢為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量及清潔生產(chǎn)的要求，滾齒機及滾齒加工技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢：a.全數(shù)控化所謂的全數(shù)控化，指不僅滾齒機的各軸進(jìn)給運動是數(shù)控的，而且機床的展成運動和差動運動也是數(shù)控的，即機床的各運動軸進(jìn)行 CNC 控制及軸間實現(xiàn)聯(lián)動。b.零傳動化“零傳動”即直接驅(qū)動，由電機直接驅(qū)動滾刀、回轉(zhuǎn)工作臺及直線進(jìn)給系統(tǒng)，完全取消所有機械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)動力源對機床工作部件的直接傳動，傳動鏈的長度為零。c.高速、高精度化5滾齒機的高速化，主要是指機床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速，它們是影響切削效率的主要指標(biāo)。提高加工精度的途徑可分為兩大類，一是提高機床本身的精度，二是通過誤差補償來減少加工誤差。由于采用了高精度、具有預(yù)加負(fù)荷的高剛性直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、滾動軸承、電主軸、大扭矩同步力矩伺服電動機，使齒輪加工機床在高速加工的條件下精度得到保證并有所提高。 d.環(huán)?；皇褂们邢饕旱母汕邢饕殉蔀楦纳粕鷳B(tài)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本的有效措施，也是實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一條重要途徑。國內(nèi)、外著名的齒輪加工機床制造商及齒輪刀具制造商，均把研制滿足環(huán)保要求的干式切削機床和刀具作為產(chǎn)品開發(fā)的一項首要任務(wù)。e.集成化齒輪機床（特別是大型齒輪機床）有集多種工藝于一體的趨勢。如 HURTI 公司的WF3500 滾齒機，將滾齒、插齒（包括插內(nèi)齒輪） 、磨齒和齒輪檢測集于一體，工件一次裝夾，只需更換切削頭，就可實現(xiàn)相應(yīng)的齒輪加工功能，同時還可以對加工過程中的齒輪進(jìn)行檢測，以決定加工用量。f.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)功能不斷加強。開放的 CNC 系統(tǒng)可以方便地進(jìn)入各級通用網(wǎng)絡(luò)，從而可以柔性地實現(xiàn) DNC、FMS、CIMS 和 FA（自動化工廠） 。g.智能化由于計算機技術(shù)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)也逐漸用于高性能數(shù)控齒輪機床中，具體表現(xiàn)在：a.完成加工質(zhì)量與加工過程智能控制。b.智能診斷。 1.2 本文研究內(nèi)容在本次畢業(yè)設(shè)計之前，本人對滾齒機進(jìn)行了大概的了解，總結(jié)了以前在工廠中實習(xí)的經(jīng)驗，對普通機床的結(jié)構(gòu)、造型有了總體的認(rèn)識，對滾齒機的工作原理也有了較深的了解。本人的主要設(shè)計內(nèi)容為機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計。在正常情況下，其加工精度要求達(dá)到 7 級精度，表面粗糙度 Ra 達(dá) 3.2μm。設(shè)計的預(yù)期效果是機床應(yīng)能滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求且運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。針對自己設(shè)計的主要內(nèi)容，在了解滾齒機的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設(shè)計過程中，先對滾齒機進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)分析，再對滾齒機的液壓系統(tǒng)分析，并設(shè)計好液壓系統(tǒng)的各個回路。最后是設(shè)計冷卻裝置，主要滿足工作要求及工藝性就行了。6第二章 滾齒機的液壓系統(tǒng)分析2.1 滾齒機的總體結(jié)構(gòu)工藝方法、刀具、工件的重量和尺寸對機床的結(jié)構(gòu)和性能影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機床的運行、傳動布局、結(jié)構(gòu)和性能的變化。一般情況下，運動件的重量和尺寸越小，則需要電動機功率和傳動件尺寸及慣性力也越小，機床的機構(gòu)也可簡化。根據(jù)這次設(shè)計的機床的設(shè)計依據(jù)及實際情況，選擇立式布局。根據(jù)機床的剛度要求，選擇了非封閉式的框架結(jié)構(gòu)。為減少機床振動，采用分離傳動，使主軸等工作部件與振動較大的部件分裝在兩個地方。為減少熱變形對機床加工精度的影響，進(jìn)行總體布局可用下述措施：a.采用分離傳動等隔離熱源；b.對熱源采取冷卻；c.熱源平衡布置，使熱傳遞和變形對稱均勻；d.恰當(dāng)布置熱源控制熱變形方向，使熱變形與機床受力變形相互補償，利用熱變形提高機床精度。本次設(shè)計的滾齒機主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工，所以對于機床的萬能性和調(diào)整方便性很重要。為適合右手操作的習(xí)慣和便于觀察測量，機床的主傳動箱設(shè)在右面，操縱機構(gòu)也設(shè)在右邊以便于操作。工作臺高度設(shè)在 1 米左右，以便于裝卸工件。圖 2-1 滾齒機外形圖72.2 滾齒機的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)最大工件直徑----------------------------- 550mm最大模數(shù)------------------------------------8mm最大加工螺旋角-----------------------------±45°最大安裝刀具直徑×長度----------------160×160mm工作臺直徑--------------------------------510mm刀具主軸軸線至工作臺距離：最大-------------------535mm最小-------------------235mm刀具主軸軸線至工作臺回轉(zhuǎn)軸線距離：最大-------------------330mm最小--------------------30mm外支架軸承孔下端面至工作臺面距離：最大-------------------630mm最小-------------------380mm工作臺液壓快速移動距離--------------------50mm刀具最大軸向串味距離----------------------55mm(手動)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)------------------------------9 級主軸轉(zhuǎn)速范圍------------------------------40-250r/min軸向進(jìn)給量范圍----------------------------0.4-4mm/r[6r/min]工作臺最高轉(zhuǎn)速----------------------------7.8r/min主電動機功率及同步轉(zhuǎn)速--------------------4KW 1500r/min軸向快速電動機功率及同步轉(zhuǎn)速--------------1.1KW 1500r/min液壓泵電動機功率及同步轉(zhuǎn)速----------------1.1KW 1000r/min冷卻泵電動機功率--------------------------0.25KW機床凈重----------------------------------4500㎏機床輪廓尺寸（長×寬×高）------------244×137×180㎝2.3 滾齒機液壓系統(tǒng)組成及工作原理2.3.1 滾齒機液壓系統(tǒng)組成滾齒機采用液壓傳動系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)若能正常工作必須由以下五部分組成：(1)動力裝置 它是把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，一8般由電動機和液壓系組成，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。(2)執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度(直線運動)，或力矩和轉(zhuǎn)速(回轉(zhuǎn)運動)。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達(dá)。(3)控制調(diào)節(jié)元件 它是能控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預(yù)期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。(4)輔助元件 輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力在以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分。(5)工作介質(zhì) 它在液壓傳功及控制今起傳遞運動、動力從信號的作用。工作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體。2.3.2 滾齒機液壓系統(tǒng)工作原理本機床液壓系統(tǒng)工作壓力油是由裝在床身上的液壓泵用電動機帶動葉片油泵供給、系統(tǒng)工作壓力為 1.8-2.5Mpa 中選擇理想的檔次試調(diào)合格為止。壓力的大小由裝在配油板上的中壓溢流閥調(diào)節(jié)。將壓力表開關(guān)的手柄推入，即可從安裝在它上面的壓力表看出系統(tǒng)壓力的大小。工作油液采用 HL46 普通液壓油。新安裝的機床若打不進(jìn)油就在泵的出油口加進(jìn)油液，并清洗濾油器。油液首先由吸油管上的網(wǎng)式濾油器凈化，流入油泵，再經(jīng)過線式濾油器進(jìn)一步將油液凈潔后，經(jīng)單向閥，通到配油板內(nèi)。經(jīng)配油板上的各電磁換向閥，然后分路通往各油缸。92.4 初擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 2-2——液壓系統(tǒng)原理圖1-油箱 2-線式過濾器 3-單向定量液壓泵 4-溢流閥 5-壓力表開關(guān) 6-壓力表 7-單向閥 8-手動三位轉(zhuǎn)閥 9-雙液控單向閥 10、11-三位四通電磁換向閥 12-溢流閥 13、14、15-油缸2.5 滾齒機液壓系統(tǒng)回路分析本機床液壓系統(tǒng)工作壓力油是由裝在床身上的液壓泵用電動機帶動葉片油泵供給、系統(tǒng)工作壓力為 1.8-2.5Mpa 中選擇理想的檔次試調(diào)合格為止。壓力的大小由裝在配油板上的溢流閥調(diào)節(jié)。將壓力表開關(guān)的手柄推入，即可從安裝在它上面的壓力表看出系統(tǒng)壓力的大小。新安裝的機床若打不進(jìn)油就在泵的出油口進(jìn)油液，并清洗濾油器。油液首先由吸油管上的網(wǎng)式濾油器凈化，流入油泵，再經(jīng)單向閥，通到配油板內(nèi)。經(jīng)配10油板上各電磁換向閥，然后通往各油缸。（1）工作臺快速移動油缸回路分析 圖 2-3 工作臺快速移動油缸回路當(dāng)電磁換向閥得電時，壓力油經(jīng)電磁換向閥，管路進(jìn)入油缸無活塞桿腔，推動活塞帶動工作臺向前快速移動。當(dāng)電磁閥失電時，壓力油經(jīng)電磁換向閥，管路進(jìn)入油缸有活塞桿腔，使工作臺快速向后移動，回油流回油池。為操作安全，每次初始開機前，工作臺進(jìn)退旋鈕，必需扳回退得位置。（2）刀架平衡移動油缸回路分析圖 2-4 刀架平衡移動油缸回路在刀架快速向上和軸向進(jìn)給式，電磁閥失電，系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥、管路進(jìn)入平衡油缸。只有當(dāng)?shù)都芸焖傧蛳聲r，電磁閥失電，壓力油不再進(jìn)入平衡油缸。此時，刀架平衡油缸向外排油經(jīng)管路，電磁閥，溢流閥流回油池。其回油背壓力由溢流閥調(diào)節(jié)，將壓力調(diào)整為 1.5-2Mpa。從裝在配油板上的壓力表可看出。11（3）小立柱油缸回路分析圖 2-5 小立柱油缸回路壓力油經(jīng)管路進(jìn)入手動三位轉(zhuǎn)閥后再經(jīng)雙液控單向閥進(jìn)入小立柱油缸，操縱轉(zhuǎn)閥在不同的三個位置可使壓力油路德方向改變，從而使小立柱外支架上升，下降，或停留在任何位置。雙液控單向閥使外支架在停留位置時不會自動爬向上或向下，可靠地保證停留在任何位置。12第三章 液壓系統(tǒng)工作臺液壓回路設(shè)計3.1 確定設(shè)計要求Y3150 滾齒機機床，其臥式動力滑臺（導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜摩擦因素 us=0.2，動摩擦因素 ud=0.1）擬采用液壓缸驅(qū)動，以完成工件加工時進(jìn)給運動；工件的夾緊采用液壓方式，以保證自動化要求。液壓實現(xiàn)自動循環(huán)為：定位——夾緊——快進(jìn)——工進(jìn)——快退——原位停止。工件部件終點定位精度無特殊要求。工件情況及動力滑臺的以知參數(shù)見表 3-1。表 3-1 工件情況及動力滑臺的已知參數(shù)動力滑臺工況 行程L/mm速度v/(m/s)運動部件重量G/N啟動、制動時間△t/s快速 L1:50 V1:待定快退 L2:50 V2:待定 9800 0.23.2 選擇執(zhí)行原件根據(jù)上述技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿活塞缸作為驅(qū)動滑臺實現(xiàn)切削進(jìn)給運動的液壓執(zhí)行元件；夾緊控制則選用缸筒固定的單桿活塞缸作為液壓執(zhí)行元件。3.3 液壓系統(tǒng)分析以及主要參數(shù)計算1、對動力滑臺液壓缸進(jìn)行分析計算（1） 運動分析a.速度分析 與相近金屬切削機床相類比，確定滑臺液壓缸的快速進(jìn)、退的速度相等，且 v1=v2=0.1m/sb.各工況的動作持續(xù)時間 由行程和運動速度算得各工況的動作持續(xù)時間為快進(jìn) t1=L1/v1=1(s)快退 t3=(L1+L2)/v3=1.5(s)(2)動力分析動力滑臺液壓缸在快速進(jìn)、退階段，啟動時的外負(fù)載時導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時的外13負(fù)載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和慣性力，恒速時是動摩擦阻力；由式算得靜摩擦負(fù)載Ffs=us(G+Fn)=1960(N)由式算得動摩擦負(fù)載Ffd=ud(G+Fn)=980(N)由式算得慣性負(fù)載Fi=G/g ×△v/△t=500(N)上述各式中 G——運動部件重力，N;Fn——工作負(fù)載在導(dǎo)軌上的垂直分力，N；μs 、μd——靜摩擦，動摩擦因素，根據(jù)摩擦表面的材料及性質(zhì)選定。表 3-2——動力滑臺液壓缸外負(fù)載計算結(jié)果外負(fù)載 F/N工況計算公式 結(jié)果啟動 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/g×△v/△t 1480快進(jìn)恒速 F=Ffd 980啟動 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/g×△v/△t 1480快退恒速 F=Ffd 9802、 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力本機床屬于精加工階段，載荷最大時為啟動階段，其它工況時載荷都不大，預(yù)選液壓缸設(shè)計壓力 P1=4MPa.3、 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸為了滿足滑臺快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸無桿腔作為主工作腔，并在快進(jìn)時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足A1=2A2，即活塞桿直徑 d 和液壓缸內(nèi)徑 D 的關(guān)系應(yīng)為 d=0.71D.為了防止工作臺發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓。暫取背壓 0.6MPa,并取液壓缸機械效率為 0.9，則可算得液壓缸無桿腔的有效面積14A1= =94×10-4（㎡）????????2pcmF?液壓缸內(nèi)徑D= =0.109（m）?14按 GB/T2348-1993,將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=110mm=11cm因 A 1=2A,故活塞桿的直徑為d=0.71D=78.1(mm)按 GB/T2348-1993,將活塞桿直徑圓整為 d=80mm則液壓缸實際有效面積為A1= D2= ×112/4=95(cm2)4??A2= (D2-d2) =44.7(cm2)A=A1-A2=50.3(㎝ 2)式中 p1——主工作腔壓力，PaP2——回油腔壓力，PaA1——無桿腔活塞的有效面積，㎡A2——液壓缸有桿腔活塞的有效面積，㎡D、d——液壓缸活塞內(nèi)徑、活塞桿直徑，mη ㎝ ——液壓缸機械效率，一般取 0.90 ~0.97差動連接快進(jìn)時，液壓缸有桿腔壓力 p2 必須大于無桿腔壓力 p1，其差值估取△p=p2-p1=0.5(Mpa),并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時△p=0，另外，取快退時的回油壓力損失為 0.7MPa。4、 計算液壓缸所需流量液壓缸的最大流量 q max=Avmax式中 A——液壓缸的有效面積，㎡Vmax——液壓缸的最大速度，m/s5、根據(jù)上述條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率。表 3-3——工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率15工作階段 計算公式 負(fù)載F/N回油腔壓力p2/Mpa工作腔壓力p1/Mpa輸入流量q/（10 -3m3/s）輸入功率P/W啟動 1960 - 0.48 - -加速 1480 1.27 0.77 - -快進(jìn)恒速P1=F/0.9+A2△p/A q=Av1;P=p1q980 1.16 0.66 0.5 330啟動 1960 - 0.48 - -加速 1480 0.7 1.86 - -快退恒速P1=F/0.9+p2A1/A2q=A2v1 P=p1q980 0.7 1.73 0.45 7803.4 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 3-1——液壓系統(tǒng)原理圖161-油箱 2-線式過濾器 3-單向定量液壓泵 4-溢流閥 5-壓力表開關(guān) 6-壓力表 7-單向閥 8-手動三位轉(zhuǎn)閥 9-雙液控單向閥 10、11-三位四通電磁換向閥 12-溢流閥 13、14、15-油缸3.5 計算選擇液壓元件a.液壓泵及其驅(qū)動電機計算與選定液壓泵最高工作壓力的計算 由工況圖可以查的液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在后退階段，即 p1=1.86Mpa,快退時液壓缸的工作壓力比快進(jìn)時大，取進(jìn)油路壓力損失為△p=0.4MPa,則流量泵的最高工作壓力 pP=1.86+0.4=2.26Mpa液壓泵的流量計算 泵的最小供油流量 qP 按液壓缸的最大輸入流量qmax=0.5×10-2m3/s 進(jìn)行估算，根據(jù)式取泄露系數(shù) K=1.2，泵最小供油流量 qP 應(yīng)為qP≥q v=Kqmax=0.016×10-3m3/s=16L/min式中 q V——系統(tǒng)所需流量；K——系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取 1.1 ~ 1.3確定液壓泵的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵為轉(zhuǎn)速為 n1=1000r/min,泵的容積效率 ηv=0.9， 根據(jù)式可算得泵的排量參考值為 Vg=1000q v/nηv =9.5ml/r根據(jù)以上計算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的 YB1-10 葉片油泵供給，泵額定壓力為 pn=6.3Mpa,泵排量為 V=10ml/r,轉(zhuǎn)速為 1450r/min,驅(qū)動功率為 2.2KW.容積效率為 ηv=0.90,總效率為 0.80。與系統(tǒng)所需流量相符合。確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號 由工況知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，以知泵的總功率為 ηp=0.80,則液壓泵快退所需的去驅(qū)動功率為Pp=pPqP/η P=0.883(KW)式中 p P、 qP為液壓泵的最大工作壓力和最大流量；η P為液壓泵的總效率查表得，選用 Y 系列（IP44）中規(guī)格相近的 Y90I－6 型臥式三相異步電動機，其額定功率 1.1KW,轉(zhuǎn)速為 1000r/min,用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。b.液壓控制閥和液壓輔助元件的選定首先根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工況，算出液壓缸在各階段的實際進(jìn)、出流量，運動速度和持續(xù)時間，以便為其他液壓控制閥及輔件的選擇的性能計算奠定基礎(chǔ)。17表 3-4-液壓缸在各階段的實際進(jìn)出流量，運動速度和持續(xù)時間流量/(L/min)工作階段無桿腔 有桿腔速度/(m/s) 時間/s快進(jìn)q 進(jìn) =A1(qp1+qp2)/A=73.98q 出 =q 進(jìn) A2/A1=34.81v1=qp1+qp2=0.13t1=L1/v1=0.77快退q 出 =q 進(jìn) A1/A2=83.24q 進(jìn) =qp1+qp2=39.17v2=q 進(jìn) /A2=0.15t3=L1/v3=1.0根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號規(guī)格見表表 3-5——機床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格序號 名稱通過流量/（L/min）額定流量/(L/min)額定壓力/MPa額定壓降/Mpa 型 號1 線式過濾器 39.17 50 6.3 - XU-50×2002 單向定量液壓泵 -- 25 6.3 -- YB1-253 溢流閥 4.83 10 6.3 - Y-10B4 壓力表開光 - - - - K-6B5 單向閥 33.84 63 6.3 0.2 I-63B6 手動三位轉(zhuǎn)閥 - 60 6.3 - DMT-03-3C7 雙液控單向閥 - 16 25 - C2G-8058 三位四通電磁換向閥閥- 15 25 - WE10E30/A189 溢流閥 4.83 10 6.3 - Y-10B管件尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件油口尺寸確定。油箱容量按式計算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，但考慮到要將泵組和閥組安裝在油箱頂蓋上，故取經(jīng)驗系數(shù) a=10,得油箱容量為V=aqP=10×16L=160≈200L3.6 驗算液壓系統(tǒng)性能A.驗算系統(tǒng)壓力損失油管和管接頭的確定d= ?vq4δ≥ bpdn?2式中 q——通過油管的最大流量，m 3/s;ν——油管中允許流速，m/sd——油管內(nèi)徑，mδ——油管壁厚，mp——管內(nèi)最高工作壓力，Mpaσb——管材抗拉強度，Mpan——安全系數(shù)按選定的液壓元件接口尺寸確定管道直徑為 d=12mm，進(jìn)、回油管道長度均取為ι=2m;取油液運動黏度 v=1×10-4㎡/s ,油液密度 ρ=0.9174×10 3kg/m3.由表查的工作循環(huán)中進(jìn)、回油管道中通過的最大流量 q=83.24L/min 發(fā)生在 快退階段，由此計算的液流雷諾數(shù) Re 小于臨界雷諾數(shù) Rec=2300,故可推論出，各工況下的進(jìn)回油中的液流均為層流。Re=vd/v=4q/3.14dv=981將適用于層流的沿程阻力系數(shù) λ=75/Re=75πdν/(4q)和管道中液體流速v=4q/(πd 2)代入沿程壓力損失計算公式得Δpλ=4×75ρνιq/2πd 4=0.835×108q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Δp ζ =0.1Δp λ各工況下的閥類元件的局部壓力損失按式計算，即Δp ν =Δp s(q/qs)219根據(jù)以上三式計算出的各工況下的進(jìn)回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失見表 3-6。表 3-6 壓力損失工況管道 壓力損失/Pa快進(jìn) 快退Δp λ 1.105×105 0.545×105Δp ζ 0.111×105 0.0545×105Δp ν 2.101×105 0.460×105進(jìn)油管道Δp 3.214×105 1.0596×105Δp λ 0.484×105 1.1584×105Δp ζ 0.0484×105 0.11584×105Δp ν 0.665×105 4.85×105回油管道Δp 1.197×105 6.1242×105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，例如快進(jìn)工況下的總的壓力損失為∑Δp=3.241×10 5+1.197×105×44.7/95Pa=0.3804Mpa式中 ∑Δp——系統(tǒng)進(jìn)油路上的總壓力損失，可按經(jīng)驗進(jìn)行估取其余工況以此類推。盡管上述計算結(jié)果與估取值不同，但不會使系統(tǒng)工作壓力超過其能達(dá)到的最高壓力。B.液壓泵工作壓力估算泵在工進(jìn)時的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力 p1加上進(jìn)油路上的壓力損失 Δp 1及壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所大的壓力值 Δp 2,即pP1=3.96×106+5×105+5×105Pa=4.96Mpa此值即為溢流閥的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。泵在快退時工作壓力最高，其數(shù)值為pP2=1.86×106+1.059×105Pa=1.966Mpa此值為順序閥的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。C.估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升20由表可看出，本液壓系統(tǒng)的進(jìn)給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時間中，主要是快進(jìn)和快退，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升可概略用后退時的數(shù)值來代表。a. 計算系統(tǒng)效率 根據(jù)式可算得快退時的回路效率η C=p1q1/(pP1qP1+pP2qP2)=0.067前已取液壓泵的總效率 η P=0.80，現(xiàn)取液壓缸的總效率 ηcm=0.95,則可算得本液壓系統(tǒng)的效率η=0.80×0.95×0.067=0.051足見共進(jìn)時液壓系統(tǒng)效率低，這主要是由于溢流損失造成的。b. 計算系統(tǒng)發(fā)熱功率 根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱功率計算公式可算得后退階段的發(fā)熱功率Ph=Pp(1-η)=580.16(W)c. 計算系統(tǒng)散熱功率 前已初步求得油箱有效容積為 200L=0.2m3,按式即 V=0.8abh求得油箱各邊之積為abh=V/0.8=0.2/0.8=0.25(m3)取油箱三邊之比為 a:b:h=1:1:1，則算得 a=b=h=0.347(m)按式算得油箱散熱面積為A=1.8(a+b)h+1.5ab=2.27+0.945=3.22(㎡)由式知油箱的散熱功率為Pho=KAΔt取油箱散熱系數(shù) K=15W/(m·℃),油溫與環(huán)境溫度之差 Δt=25℃。算得Pho=KAΔt=1207.5(W) ﹥Ph=580.16W可見油箱散熱能夠滿足液壓系統(tǒng)的散熱要求。21第四章 液壓站的設(shè)計4.1 液壓站簡介液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同同類型的液壓泵、驅(qū)動電機及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。機床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。(1)集中式 這種型式將機床按壓系統(tǒng)的供油裝置 , 控制調(diào)節(jié)裝置獨立于機床之外，單獨設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安裝維修方便，按壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隔開；缺點是液壓站增加了占地面積?？刂普{(diào)節(jié)裝置獨立于機床之卸，按壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隅(2)分散式 這種型式將機床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機床的各處。例如利用機床床身或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放任便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修不方使。同時供油裝置酌振動、液壓油的發(fā)熱都將對機床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。4.2 油箱設(shè)計在開式傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的，它的作用是，貯存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此，進(jìn)行油箱設(shè)計時候，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問題。4.2.1 油箱有效容積的確定（一）油箱的有效容積油箱應(yīng)貯存液壓裝置所需要的液壓油，液壓油的貯存量與液壓泵流量有直接關(guān)系，在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗公式確定：（ 4.1）1vkQ?式中， ——油箱的有效容積（L） ；22Q ——油泵額定流量（L/min ） ；K ——系數(shù)；查參考文獻(xiàn)[1]，P47，取 K=7，油泵額定流量 Q=41.76 L/min，代入公式 4.1，計算得：=6×41.76=292.32 L1v油箱有效容積確定后，還需要根據(jù)油溫升高的允許植，進(jìn)行油箱容積的驗算。（二） 油箱容積的驗算 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失轉(zhuǎn)化為熱