組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、- 液壓傳動大作業(yè)任務(wù)書 學(xué)生姓名班 號 設(shè)計題目 鉆鏜兩用臥式組合機(jī)床液壓動力滑臺 1. 液壓系統(tǒng)用途（包括工作環(huán)境和工作條件）及主要參數(shù)： 臥式組合機(jī)床液壓動力滑臺。切削阻力F=15kN，滑臺自重G=22kN，平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)0.1，快進(jìn)/退速度5m/min，工進(jìn)速度100mm/min，最大行程350mm，其中工進(jìn)行程200mm，啟動換向時間0.1s，液壓缸機(jī)械效率0.9。 2. 執(zhí)行元件類型：液壓缸 3. 液壓系統(tǒng)名稱： 鉆鏜兩用臥式組合機(jī)床液壓動力滑臺。 設(shè) 計 容 1. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖； 2. 選擇系統(tǒng)所選用的液

2、壓元件及輔件； 3. 設(shè)計液壓缸； 4. 驗算液壓系統(tǒng)性能； 5. 編寫上述1、2、3和4的計算說明書。 指導(dǎo)教師 簽 字 教研室主任 簽 字 年 月 日簽發(fā) （董諺良老師，手機(jī)，，辦公電話，86402748） 目錄 1 序言 1 2 設(shè)計的技術(shù)要求和設(shè)計參數(shù) 2 3 工況分析 2 3.1 確定執(zhí)行元件2 3.2 分析系統(tǒng)工況 2 3.3 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 4 3.4 確定系統(tǒng)主要參數(shù) 5 3.4.1 初選液

3、壓缸工作壓力 5 3.4.2 確定液壓缸主要尺寸 5 3.4.3 計算最大流量需求 7 3.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 8 3.5.1 速度控制回路的選擇 8 3.5.2 換向和速度換接回路的選擇 9 3.5.3 油源的選擇和能耗控制 10 3.5.4 壓力控制回路的選擇 11 3.6 液壓元件的選擇 12 3.6.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格13 3.6.2 閥類元件和輔助元件的選擇14 3.6.3 油管的選擇16 3.6.4 油箱的設(shè)計18 3.7 液壓系統(tǒng)性能的驗算19 3.7.1 回路壓力損失驗算19 3.7.2 油液溫升驗算20 .

4、 z. - 1 序言 作為一種高效率的專用機(jī)床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計將以組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計為例，介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計步驟，其中包括組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗算等。 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具而組成的半自動或自動專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到

5、廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無級連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。 液壓系統(tǒng)在組合機(jī)床上主要是用于實現(xiàn)工作臺的直線運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動，如圖1所示，如果動力滑臺要實現(xiàn)二次進(jìn)給，則動力滑臺要完成的動作循環(huán)通常包括：原位停止?快進(jìn)?I工進(jìn)?II工進(jìn)?死擋鐵停留?快退?原位停止。 圖1 組合機(jī)床動力滑臺工作循環(huán) 2設(shè)計的技術(shù)要求和設(shè)計參數(shù) 工作循環(huán)：快進(jìn)?工進(jìn)?快退?停止；

6、 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)如表1所示，動力滑臺采用平面導(dǎo)軌，其靜、動摩擦系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。 表1 設(shè)計參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 切削阻力（N） 15000 滑臺自重 (N) 22000 快進(jìn)、快退速度(m/min) 5 工進(jìn)速度(mm/min) 100 最大行程(mm) 350 工進(jìn)行程(mm) 200 啟動換向時間（s） 0.1 液壓缸機(jī)械效率 0.9 3工況分析 3.1 確定執(zhí)行元件 金屬切削機(jī)床的工作特點(diǎn)要求液壓系統(tǒng)完成的主要是直線運(yùn)動，因此液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件確定為液壓缸。 3.2 分析系統(tǒng)工況 在對液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析時，本設(shè)

7、計實例只考慮組合機(jī)床動力滑臺所受到的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和機(jī)械摩擦阻力負(fù)載，其他負(fù)載可忽略。 （1）工作負(fù)載FW 工作負(fù)載是在工作過程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載，對于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載，即 FW=15000N （2）慣性負(fù)載 最大慣性負(fù)載取決于移動部件的質(zhì)量和最大加速度，其中最大加速度可通過工作臺最大移動速度和加速時間進(jìn)行計算。已知啟動換向時間為0.1s，工作臺最大移動速度，即快進(jìn)、快退速度為5m/min，因此慣性負(fù)載可表示為 （3）阻力負(fù)載 阻力負(fù)載主要是工作臺的機(jī)械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動摩擦阻力兩部分。 靜摩擦阻力

8、Ffj = fj×N=N 動摩擦阻力 Ffd= fd×N =N 根據(jù)上述負(fù)載力計算結(jié)果，可得出液壓缸在各個工況下所受到的負(fù)載力和液壓缸所需推力情況，如表2所示。 表2 液壓缸在各工作階段的負(fù)載（單位：N） 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值F 液壓缸推力=F/ 起動 = 4400 N 4889 N 加速 =+ 4071 N 4523 N 快進(jìn) = 2200 N 2444 N 工進(jìn) =+ 17200 N 19111 N 反向起動 = 4400 N 4889 N 加速 =+ 4071 N 4523 N 快退 = 2200 N 2444 N

9、 注：此處未考慮滑臺上的顛覆力矩的影響。 3.3 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 根據(jù)表2中計算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2所示。 圖2 組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)負(fù)載循環(huán)圖 圖2表明，當(dāng)組合機(jī)床動力滑臺處于工作進(jìn)給狀態(tài)時，負(fù)載力最大為19111N，其他工況下負(fù)載力相對較小。 所設(shè)計組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度m/min、快進(jìn)行程mm、工進(jìn)行程mm、快退行程mm，工進(jìn)速度 mm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖3所示。 圖3組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖 3.4確定系統(tǒng)主要

10、參數(shù) 初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大，其值為19111N，其它工況時的負(fù)載都相對較低，參考第2章表3和表4按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=2.5MPa。 確定液壓缸主要尺寸 由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動連接方式。通常利用差動液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺運(yùn)動的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計成無桿腔工作面積是有桿腔工作面積兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸

11、筒直徑D呈d = 0.707D的關(guān)系。 工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓(通過設(shè)置背壓閥的方式)，選取此背壓值為p2=0.8MPa。 快進(jìn)時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時取0.5MPa?？焱藭r回油腔中也是有背壓的，這時選取被壓值=0.6MPa。 工進(jìn)時液壓缸的推力計算公式為 ， 式中：F——負(fù)載力 hm——液壓缸機(jī)械效率 A1——液壓缸無桿腔的有效作用面積 A2——液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1——

12、液壓缸無桿腔壓力 p2——液壓有無桿腔壓力 因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計算為 m2 液壓缸缸筒直徑為 mm 由于有前述差動液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.707D，因此活塞桿直徑為d=0.707×107.6=76.1mm，根據(jù)GB/T2348—1993對液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=110mm，活塞桿直徑為d=80mm。 此時液壓缸兩腔的實際有效面積分別為： m2 m2 計算最大流量需求 工作臺在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動連接，此時系統(tǒng)所需要的流量為 q快進(jìn) =（A1-A2）

13、×v1=25.1 L/min 工作臺在快退過程中所需要的流量為 q快退 =A2×v2=22.4/min 工作臺在工進(jìn)過程中所需要的流量為 q工進(jìn) =A1×v1’=0.95 L/min 其中最大流量為快進(jìn)流量為25.2L/min。 根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計算結(jié)果，進(jìn)一步計算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。 表3各工況下的主要參數(shù)值 工況 推力F’/N 回油腔壓力P2/MPa 進(jìn)油腔壓力P1/MPa 輸入流量q/L.min-1 輸入功率P/Kw 計算公式 快進(jìn) 啟動 4889 0 1.42 —— —— P1= q=(A1-A2

14、)v1 P=p1q p2=p1+Δp 加速 4523 1.85 1.35 —— —— 恒速 2444 1.43 0.93 25.1 0.39 工進(jìn) 19111 0.8 2.39 0.95 0.038 P1=(F’+p2A2)/A1 q=A1v2 P=p1q 快退 起動 4889 0 1.09 —— —— P1=(F’+p2A1)/A2 q=A2v3 P=p1q 加速 4523 0.6 2.28 —— —— 恒速 2444 0.6 1.82 22.4 0.679 把表3中計算結(jié)果繪制成工況圖，如圖4所示。

15、 圖4液壓系統(tǒng)工況圖 3.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和工況分析，所設(shè)計機(jī)床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。 速度控制回路的選擇 工況圖4表明，所設(shè)計組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速

16、度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 換向和速度換接回路的選擇 所設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥控制換向回路即

17、可。為便于實現(xiàn)差動連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。由前述計算可知，當(dāng)工作臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，進(jìn)入液壓缸的流量由25.1L/min降為0.95 L/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖5所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時，在回路上并聯(lián)了一個單向閥以實現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路 b.速度換接回路 圖5 換向和速度切換回路的選擇 油源的選擇和能耗控制 表

18、3表明，本設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)的供油工況主要為快進(jìn)、快退時的低壓大流量供油和工進(jìn)時的高壓小流量供油兩種工況，若采用單個定量泵供油，顯然系統(tǒng)的功率損失大、效率低。在液壓系統(tǒng)的流量、方向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完成系統(tǒng)的動作要求，以達(dá)到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本的目的。 在圖4工況圖的一個工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸在快進(jìn)和快退行程中要求油源以低壓大流量供油，工進(jìn)行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比，而快進(jìn)和快退所需的時間與工進(jìn)所需的時間分別為： s s 上述數(shù)據(jù)表明，在一個工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時間都處于高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時間工作在低壓

19、大流量供油狀態(tài)。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個定量泵作為整個系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會長時間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計顯然是不合理的。 如果采用單個定量泵供油方式，液壓泵所輸出的流量假設(shè)為液壓缸所需要的最大流量25.1L/min，假設(shè)忽略油路中的所有壓力和流量損失，液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為 快進(jìn)時 P=0.93′25.1=0.39Kw 工進(jìn)時P=p′qma*=2.39′25.1=1Kw 快退時 P=1.82′25.1=0.76Kw 如果采用一個大流量定量泵和一個小流量定量泵雙泵串聯(lián)的供油方式，由雙聯(lián)泵組成的油源在工進(jìn)和

20、快進(jìn)過程中所輸出的流量是不同的，此時液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要消耗的功率估算為 快進(jìn)時 P=0.93′25.1=0.39Kw 工進(jìn)時，大泵卸荷，大泵出口供油壓力幾近于零，因此 P=p′qma*=2.39′0.95=0.038Kw 快退時 P=1.82′25.1=0.76Kw 除采用雙聯(lián)泵作為油源外，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖6所示。 圖6雙泵供油油源 壓力控制回路的選擇 由于采用雙泵供油回路，故采用液控順序閥實現(xiàn)低壓大流量泵卸

21、荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測壓點(diǎn)。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖7所示。 為了解決滑臺快進(jìn)時回油路接通油箱，無法實現(xiàn)液壓缸差動連接的問題，必須在回油路上串接一個液控順序閥10，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時閥9起背壓閥的作用。 為了避免機(jī)床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺運(yùn)動的平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥11。 考慮到這臺機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器6。當(dāng)滑

22、臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。 在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點(diǎn)定位精度不高，采用行行程開關(guān)控制即可。 圖7液壓系統(tǒng)原理圖 3.6液壓元件的選擇 本設(shè)計所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格 （1）計算液壓泵的最大工作壓力 由于本設(shè)計采用雙泵供油方式，根據(jù)圖4液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運(yùn)動和工進(jìn)時都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，因此對

23、大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計算。 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。 對于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓力損失，同時考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓力繼電器動作壓力與最大工作壓力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為 大流量泵只在快進(jìn)和快退時向液壓缸供油，圖4表明，快退時液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為： （2）計算總流量 表3表明，在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)

24、在快進(jìn)工作階段，為25.1L/min，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計算，則液壓油源所需提供的總流量為： L/min 工作進(jìn)給時，液壓缸所需流量約為0.95 L/min，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量3 L/min，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為3.95 L/min。 據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作壓力和總流量的計算數(shù)值，上網(wǎng)或查閱有關(guān)樣本，例如YUKEN日本油研液壓泵樣本，確定PV2R型雙聯(lián)葉片泵能夠滿足上述設(shè)計要求，因此選取PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為33mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時

25、，小泵的輸出流量為 qp小=6′940′0.9/1000=5.076 L/min 該流量能夠滿足液壓缸工進(jìn)速度的需要。 大泵的輸出流量為 qp大=33*940*0.9/1000=27.918 L/min 雙泵供油的實際輸出流量為 該流量能夠滿足液壓缸快速動作的需要。 表4 液壓泵參數(shù) 元件名稱 估計流量 規(guī)格 額定流量 額定壓力MPa 型號 雙聯(lián)葉片泵 — (5.1+27.9) 最高工作壓力為21 MPa PV2R12—6/33 3．電機(jī)的選擇 由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為2.78MPa，流量為32.994L/min。取

26、泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)所需的功率為： 根據(jù)上述功率計算數(shù)據(jù)，此系統(tǒng)選取Y112M-6型電動機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。 閥類元件和輔助元件的選擇 圖7液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。 1．閥類元件的選擇 根據(jù)上述流量及壓力計算結(jié)果，對圖7初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量。通過圖7中5個單向閥的額定流量是各不相同的，因此最好選用不同規(guī)格的單向閥。 圖7中溢流閥2、背壓閥9和順序閥10的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型

27、式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力，因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥，連接在大流量液壓泵出口處的順序閥10用于使大流量液壓泵卸荷，因此應(yīng)選擇外控式。背壓閥9的作用是實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。最后本設(shè)計所選擇方案如表5所示，表中給出了各種液壓閥的型號及技術(shù)參數(shù)。 表5 閥類元件的選擇 序號 元件名稱 估計流量 規(guī)格 額定流量 額定壓力MPa 型號 1 三位五通電磁閥 66 100 6.3 35D-100B 2 行程閥 49.5 63 6.3 22C-63BH 3 調(diào)速閥

28、 <1 6 6.3 Q-6B 4 單向閥 66 100 6.3 I-100B 5 單向閥8 16.5 25 6.3 I-25B 6 背壓閥9 0.475 10 6.3 B-10B 7 溢流閥 4.13 10 6.3 Y-10B 8 單向閥11 66 100 6.3 I-100B 9 單向閥3 27.92 63 6.3 I-63B 10 單向閥4 5.1 10 6.3 I-10B 11 順序閥 28.4 63 6.3 *Y-63B 2．過濾器的選擇 按照過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的

29、原則，取過濾器的流量為泵流量的2.5倍。由于所設(shè)計組合機(jī)床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動系統(tǒng)，對油液的過濾精度要求不高，故有 因此系統(tǒng)選取通用型WU系列網(wǎng)式吸油過濾器，參數(shù)如表6所示。 表6 通用型WU系列網(wǎng)式吸油中過濾器參數(shù) 型號 通徑 mm 公稱流量 過濾精度 尺寸 M（d） H D WU—100100-J 32 100 100 153 — 3．空氣濾清器的選擇 按照空氣濾清器的流量至少為液壓泵額定流量2倍的原則，即有 選用EF系列液壓空氣濾清器，其主要參數(shù)如表7所示。 表7 液壓空氣濾清器 參數(shù) 型號

30、過濾注油口徑 mm 注油流量 L/min 空氣流量 L/min 油過濾面積 L/min A mm B mm a mm b mm c mm 四只螺釘均布 mm 空氣過濾精度 mm 油過濾精度 m E-32 32 14 105 120 100 50 47 59 64 M58 0.279 125 注：液壓油過濾精度可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。 油管的選擇 圖7中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計算。

31、由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計算，如表8所示。 表8液壓缸的進(jìn)、出油流量和運(yùn)動速度 流量、速度 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 輸入流量 排出流量 運(yùn)動速度 根據(jù)表8中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： ，取標(biāo)準(zhǔn)值20mm； ，取標(biāo)準(zhǔn)值15mm。 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)選用公稱通徑為和的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采

32、用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。 油箱的設(shè)計 1．油箱長寬高的確定 油箱的主要用途是貯存油液，同時也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計資料，油箱的設(shè)計可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗計算方法計算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對油箱的容積進(jìn)行校核。 油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938—1999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時，求得其容積為 按JB/T7938—1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 依據(jù) 如果取油箱內(nèi)長l1、寬w1、高h(yuǎn)1比例為3：2：1，可得長為：=1107mm，寬=738mm，高為=369mm。

33、 對于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因為箱蓋上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。因此，油箱基體的總長總寬總高為： 長為： 寬為： 高為： 為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為。 2．隔板尺寸的確定 為起到消除氣泡和使油液中雜質(zhì)有效沉淀的作用，油箱中應(yīng)采用隔板把油箱分成兩部分。根據(jù)經(jīng)驗，隔板高度取為箱內(nèi)油面高度的，根據(jù)上述計算結(jié)果，隔板的高度應(yīng)為： 隔板的厚度與箱壁厚度相同，取為3mm。 3．各種油管的尺寸 油箱上回油管直徑可根

34、據(jù)前述液壓缸進(jìn)、出油管直徑進(jìn)行選取，上述油管的最大內(nèi)徑為20mm，外徑取為28mm。泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管尺寸，可按照各順序閥或液壓泵等元件上泄漏油口的尺寸進(jìn)行選取。油箱上吸油管的尺寸可根據(jù)液壓泵流量和管中允許的最大流速進(jìn)行計算。 取吸油管中油液的流速為1m/s?？傻茫? 液壓泵的吸油管徑應(yīng)盡可能選擇較大的尺寸，以防止液壓泵內(nèi)氣穴的發(fā)生。因此根據(jù)上述數(shù)據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)取公稱直徑為d=32mm，外徑為42mm。 3.7液壓系統(tǒng)性能的驗算 本例所設(shè)計系統(tǒng)屬壓力不高的中低壓系統(tǒng)，無迅速起動、制動需求，而且設(shè)計中已考慮了防沖擊可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及相關(guān)防沖擊措施，因此不必進(jìn)行沖擊驗算。這里僅驗算系統(tǒng)的壓力

35、損失，并對系統(tǒng)油液的溫升進(jìn)行驗算。 回路壓力損失驗算 由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個回路的壓力損失無法估算，僅只閥類元件對壓力損失所造成的影響可以看得出來，供調(diào)定系統(tǒng)中*些壓力值時參考。 油液溫升驗算 液壓傳動系統(tǒng)在工作時，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等，影響正常工作。為此，必須控制溫升ΔT在允許的范圍內(nèi)，如一般機(jī)床DT= 25 ~ 30 ℃；數(shù)控機(jī)床DT≤ 25 ℃；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛DT= 35 ～ 40 ℃。 液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時間的發(fā)熱量f（k

36、W）可表示為 式中 —— 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）； —— 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。 若在一個工作循環(huán)中有幾個工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量 對于本次設(shè)計的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工進(jìn)過程在整個工作循環(huán)中所占時間比例為 因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時的發(fā)熱情況來計算。 工進(jìn)時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為 這時大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為： 由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為 即可得油液溫升近似值： ⊿T=Ф/（hA）=0.386/（9*10-3*6.5*10-2*2502/3）=15.6°C 溫升小于普通機(jī)床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 . z.