【正文】 計(jì)的工位夾緊裝置的工作條件。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)是完成某機(jī)床需要對(duì)零件進(jìn)行兩工位裝夾裝置（裝夾裝置靜動(dòng)摩擦因數(shù) ， ）的設(shè)計(jì)，擬采用缸筒固定的液壓缸驅(qū)動(dòng)夾緊裝置，??.1d成工件裝夾運(yùn)動(dòng)。夾緊裝置由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)要求為： Ⅰ工位夾緊缸夾緊→Ⅰ工位夾緊缸松開(kāi)→Ⅱ工位夾緊缸夾緊→Ⅱ工位夾緊缸松開(kāi)。機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)如表 21 所列。表 21 機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)工況 行程/mm速度 /vms??A時(shí)間/ 1t?運(yùn)動(dòng)部件重力G/N負(fù)載/NeF啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 t?/s1夾緊 350002tⅠ工位夾緊缸松開(kāi)3512450—夾緊 20224tⅡ工位夾緊缸松開(kāi)251500— 工況分析Ⅰ工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算慣性負(fù)載夾緊： iGFgt??? =2450/湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 =59N松開(kāi)： iGFgt??? =2450/ =175N靜摩擦負(fù)載 ??fsnFG??? =（2450+0） = 490N動(dòng)摩擦負(fù)載 ??fdnFG??? =（2450+0） =245N Ⅱ工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算慣性負(fù)載夾緊： iGFgt??? =1500/ =382N松開(kāi)： iGFgt??? =1500/ =765靜摩擦負(fù)載 ??fsnFG???湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5 =（1500+0） = 300N動(dòng)摩擦負(fù)載 ??fdnFG??? =（1500+0） =150N由此得Ⅰ工位夾緊缸和Ⅱ工位夾緊缸在工作的各個(gè)階段所受的負(fù)載，由表 22 所示表 22Ⅰ工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果Ⅰ工況 負(fù)載組成 外負(fù)載 F/N啟動(dòng) fsF490加速 fdGgt???304夾緊 efd5245反向啟動(dòng) fsF490加速 fdGgt???420松開(kāi) fd245表 23Ⅱ工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果工況 負(fù)載組成 外負(fù)載 F/N啟動(dòng) fsF300加速 fdGgt???532夾緊 efd2150工況 負(fù)載組成 外負(fù)載 F/N反向啟動(dòng) fsF300湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6加速 fdGFgt???915松開(kāi) fd150 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 系統(tǒng)工作壓力 的確定1p根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載表可以確定系統(tǒng)的最大負(fù)載數(shù)，在充分考慮系統(tǒng)所需的流量、性能等因素后，可參照表 24 或者 25 選擇系統(tǒng)的工作壓力表 24 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載 /kN 5 510 1020 2030 3050 50系統(tǒng)壓力/MPa 34 45 57表 25 按主機(jī)類(lèi)型選擇系統(tǒng)工作壓力主機(jī)類(lèi)型 設(shè)計(jì)壓力/MPa精加工機(jī)床 ～2半精加工機(jī)床 3～5龍門(mén)刨床 2～8機(jī)床拉床 8～10農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 10～16液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、中型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 20～32地質(zhì)機(jī)械、冶金機(jī)械、鐵道車(chē)輛維護(hù)機(jī)械、各類(lèi)液壓機(jī)具等 25～100本設(shè)計(jì)根據(jù)主機(jī)類(lèi)型是數(shù)控銑床，初步選擇系統(tǒng)壓力為 4MPa。為了防止夾緊時(shí)發(fā)生沖擊，液壓缸需保持一定回油背壓。參考表 26 液壓執(zhí)行器的背壓力取 表 26 液壓執(zhí)行器的背壓力系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力(MPa)簡(jiǎn)單系統(tǒng)和和一般輕栽節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ?回油帶背壓閥 調(diào)整壓力一般為 回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)給系統(tǒng)滿(mǎn)載工作時(shí) 設(shè)補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng) ?湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7高壓系統(tǒng) 初算是可忽略不計(jì) 液壓執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算Ⅰ工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定本設(shè)計(jì)將Ⅰ工位夾緊缸的有桿腔作為主工作腔，則有公式： 121maxcPAF???（2－1）公式中 ——液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ；214AD????2 ——液壓缸有桿腔的有效面積 ；??2d?——液壓缸的最大負(fù)載力 ；maxF??N——液壓缸的機(jī)械效率（一般取 ）本設(shè)計(jì)取 ；? ——液壓缸工作腔壓力；1p ——系統(tǒng)的背壓，本設(shè)計(jì)取 。2當(dāng)計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的關(guān)系，以便在計(jì)算出液壓缸內(nèi)徑 D 時(shí)，利用這一關(guān)系獲得活塞桿的直徑 d。通常是由液壓缸的往返速比 確定這一關(guān)系，即 ，按這一關(guān)系得到的 d???1d???的計(jì)算公式入如下表表 27 根據(jù)往返速度比 計(jì)算活塞桿直徑 d 的公式往返速度比 2活塞桿直徑 d 油缸的速比 ，可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得。本設(shè)計(jì)取 =。??則由上表查得 d=。??2 ?? ?????? ?得 D=（mm）按 GB/T23481980 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=50（mm）又 d=，得 d=25（mm） ，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=28（mm）則液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際有效面積為：湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8214AD?? ?=??2cm有桿腔實(shí)際有效面積為： 224ADd??? ?? = cm Ⅱ工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定Ⅱ工位夾緊缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，則有公式： 12maxcPAF???則有 ??? ????? ?得 D=（mm）按 GB/T2348—1980 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=32（mm）又 d=，得 d=16（mm） ，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=20（mm）則液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際有效面積為： 214AD?? 3.? =??2cm有桿腔實(shí)際有效面積為： 224ADd??? ?? = cm湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9 液壓缸工作循環(huán)中各階段的各項(xiàng)參數(shù)根據(jù)上述假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如下表所示： 表 28 Ⅰ工位夾緊缸工作循環(huán)個(gè)階段的壓力、流量和功率工作階段計(jì)算公式負(fù)載/N回油腔壓力/MPa2p工作腔壓力 /MPa1p輸入流量Q 1/minL?A輸入功率 /w啟動(dòng) 490 — — —加速 304 — —夾緊211()cmFpA???21qvNp?5245 70..96反向啟動(dòng)490 — — —加速 420 — —松開(kāi)211()cmFA??2qv?1Np245 表 29 Ⅱ工位夾緊缸工作循環(huán)各個(gè)階段的壓力、流量和功率工作階段計(jì)算公式負(fù)載/N回油腔壓力/MPa2p工作腔壓力 /MPa1p輸入流量Q 1/minL?A輸入功率 /w啟動(dòng) 300 — — —加速 532 — —夾緊211()cmFpA???qv1Np?2150 反向啟動(dòng)300 — — —加速211()cmFA??2qv?915 — —湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10松開(kāi) 1Npq?150 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）113 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定和方案論證 油路循環(huán)方式的分析和選擇液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開(kāi)式和閉式兩種，他們各自的特點(diǎn)及相互比較見(jiàn)下表表 31 開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較油液循環(huán)方式開(kāi)式 閉式散熱條件 較方便，但是油箱較大 較復(fù)雜，需要用輔泵來(lái)?yè)Q油冷卻抗污染性較差，但可采用壓力油箱或者油箱呼吸器來(lái)改善 較好，但是油液過(guò)濾要求較高系統(tǒng)效率管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速時(shí)效率低 管路腰里損失較小，容積調(diào)速時(shí)效率較高限速 制動(dòng)形式用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，引起油液發(fā)熱液壓泵由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，限速及制動(dòng)過(guò)程中拖動(dòng)電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和再生制動(dòng)其他 對(duì)泵的自吸性能要求高 對(duì)主泵的自吸性能要求低油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。一般來(lái)說(shuō)，凡是有較大空間可以存放油箱而且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，采用節(jié)流調(diào)速或者容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，均宜采用開(kāi)式系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，油泵向兩個(gè)液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，所以本設(shè)計(jì)采用開(kāi)式系統(tǒng)。 調(diào)速方案的分析和選擇調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起到?jīng)Q定性的作用。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合—容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開(kāi)式循環(huán)形式。在開(kāi)式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開(kāi)式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差?？紤]到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負(fù)載特性，本設(shè)計(jì)決定采用節(jié)流調(diào)速。 液壓動(dòng)力源的分析與選擇液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。本設(shè)計(jì)采用節(jié)流調(diào)速，所以使用定量泵供油 液壓回路的分析、選擇與合成 1）選擇系統(tǒng)一般都必須設(shè)置的基本回路，包括調(diào)壓回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。 2）根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載特性和特殊要求選擇基本回路，在本系統(tǒng)中考慮到安全的要求，設(shè)置了背壓回路，同時(shí)由于是兩個(gè)執(zhí)行元件先后動(dòng)作，且沒(méi)有順序聯(lián)動(dòng)關(guān)系，所以設(shè)置了互不干擾回路。 3）合成系統(tǒng) 選定液壓基本回路之后，配以輔助性回路，如控制油路，潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，可以組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。 在合成液壓系統(tǒng)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并將作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系統(tǒng)要安全可靠，力求控制油路可靠；組成系統(tǒng)的元件要盡量少，并應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件；組成系統(tǒng)時(shí)還要考慮節(jié)省能源，提高效率減少發(fā)熱，防止液壓沖擊；測(cè)壓點(diǎn)分布合理等。 液壓原理圖的擬定與設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，可以擬定整個(gè)液壓系統(tǒng)的原理圖如下：湖南理工學(xué)院畢