【正文】 加背壓，按《液壓與氣壓傳動(dòng)》表 83，初選背壓 PB=8 105Pa。 由表 1 可知最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載 F=16821N，按此計(jì)算則 A1=F/（ ） = ㎝ 2 液壓缸直徑 cmcmAD 1 ?????? 由 A1=2A2，可知活塞桿直徑 d== 7 ㎝ = ㎝ 按 GB234880 將所計(jì)算的 D 與 d 值分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。 圓整后，得 D=8 ㎝ d= ㎝ 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 A1=π D2/4=π 82/4 ㎝ = ㎝ 2 A2=π（ D2d2） =π（ ） = ㎝ 2 按最低工進(jìn)速度演算液壓缸尺寸，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量 qmin=，因工進(jìn)速度 v= 為最小速度，則 A1≥ qmin/vmin= 103/ 102㎝ 2=25 ㎝ 2 A1=50 ㎝ 2＞ 25 ㎝ 2 9 因此，滿(mǎn)足最低的速度要求。 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率 根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力、流量和功率。 在計(jì)算工進(jìn)時(shí)，按 pb=8 105Pa 代入，快進(jìn)時(shí)背壓按 pb=5 105Pa代入，計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果列于表 2 中。 表 2 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率 工作壓力 負(fù)載 進(jìn)油壓力 回油壓力 所需流量 輸入功率 F（ N） Pj（ Pa） Pn L/min P（ kw） 差動(dòng)快進(jìn) 1032 105 105 工進(jìn) 16821 105 8105 快退 1032 105 5 105 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 選擇液壓基本回路 （ 1）確定調(diào)速方式及供油形式 在液壓缸的初步計(jì)算前已確定 了采用高速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，因此相應(yīng)采用開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)。開(kāi)式系統(tǒng)可適應(yīng)多種工況，泵可以向多10 個(gè)液壓執(zhí)行元件供油，散熱方便。開(kāi)式系統(tǒng)的缺點(diǎn)是抗污染能力差，而且油箱較大。這種高速回路具有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性。由表 2 可知液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成。顯然采用單個(gè)定量泵供油功率損失較大，系統(tǒng)效率低，而選用雙泵或限壓式變量泵作為油源就比較合理，其中雙泵源的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、壽命長(zhǎng)、成本低。 經(jīng)比較選用雙泵供油形式更為合適。 （ 2）快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路 根據(jù)此機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式和要 求，采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大、小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)由小流量泵單獨(dú)供油，使活塞慢速移動(dòng)。這種回路的效率較高，且能實(shí)現(xiàn)比最大工進(jìn)速度大得多的快速運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。 采用用行程閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。與采用電磁閥相比，速度換接過(guò)程比較平穩(wěn)，換接點(diǎn)位置較易控制（換接精度高）；缺點(diǎn)是行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜。這種回路在機(jī)床液壓系統(tǒng)中較為常見(jiàn)。另外采用液控順序閥與單向閥來(lái)切斷差動(dòng)回路。因此速度換接回路為行程 與壓力聯(lián)合控制形式。見(jiàn)圖1 （ 3）換向回路的選擇 本系統(tǒng)中，液壓缸采用差動(dòng)連接，滑臺(tái)在由停止轉(zhuǎn)為快進(jìn)、工進(jìn)完畢轉(zhuǎn)為快退等換向中，速度變化較大。并且本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格的要求，由于電液換向閥價(jià)格比較貴，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此選用電磁換向閥的換向回路。由于液壓缸采用了差動(dòng)連接，電磁換向閥宜用三位五通電磁閥。為了保證機(jī)床調(diào)整時(shí)可停在任意位置上，現(xiàn)采用中位機(jī)能為 O 型。 快進(jìn)時(shí)，液壓缸的油路差動(dòng)連接，進(jìn)油路與回油路串通，且又不允許經(jīng)背壓閥流回油箱，故須在換向閥處，在進(jìn)、回路連通的油路上增加一單向閥，在背壓閥前加一 液控順序閥，其控制油與進(jìn)入換向閥11 的壓力油相連通，于是，快進(jìn)時(shí)，液壓缸的回油被液控順序閥切斷（快進(jìn)時(shí)油路中為低壓，液控順序閥打不開(kāi)），只有經(jīng)單向閥與進(jìn)油匯合，轉(zhuǎn)為工進(jìn)后（行程閥斷路），系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥才打開(kāi)，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時(shí)單向閥將回路切斷，確保系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。見(jiàn)圖 2 （ 4）壓力控制回路 高壓泵設(shè)一電磁溢流閥調(diào)壓，低壓泵設(shè)一卸荷閥調(diào)壓。工進(jìn)時(shí)只有高壓小流量泵供油，大泵可卸荷。見(jiàn)圖 3 （ 5） 定位、夾緊系統(tǒng)的減壓順序回路 因定位、夾緊系統(tǒng)的液壓缸的工作面積、行程 均不大，完全可由小泵對(duì)其單獨(dú)供油。為了保證工件的定位夾緊安全可靠，其換向閥采用帶定位裝置的電磁閥。加緊壓力比系統(tǒng)壓力低，且要求既穩(wěn)定又可調(diào)，故采用減壓閥減壓，減壓閥后設(shè)置一單向閥，這可增加加緊的可靠性和安全性。先定位后夾緊的順序動(dòng)作可由順序閥來(lái)完成。為了使松開(kāi)工件不受順序閥的影響，使單向閥與順序閥并聯(lián)。見(jiàn)圖 4 （ 6）行程終點(diǎn)的控制 由于機(jī)床加工通孔，工作部件對(duì)終點(diǎn)的位置精度要求不高，可采用行程開(kāi)關(guān)控制。 12 圖 1 圖 2 13 圖 3 圖 4 組成液壓系統(tǒng) 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖 5 所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 為便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀測(cè)各點(diǎn)的壓力。 圖 5 表 3 電磁鐵動(dòng)作順序表 工作循環(huán) 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 工件夾緊 ＋ ＋ 左右滑臺(tái)快進(jìn) ＋ ＋ 左右滑臺(tái)工進(jìn) ＋ ＋ 14 左滑臺(tái)快退、 右滑臺(tái)工進(jìn) ＋ ＋ 左滑臺(tái)停止、 右滑臺(tái)快退 ＋ ＋ 左右滑臺(tái)皆停止 ＋ ＋ 工件松開(kāi) ＋ ＋ ＋ 泵卸荷 ＋ ＋ ＋ 選擇液壓元件 液壓泵的選擇 先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定泵的類(lèi)型，然后確定泵的主要參數(shù)，即壓力和流量。 確定泵的的最大工作壓力 Pp Pp≥ P1＋∑Δ p （ 3） 式中 p1— 執(zhí)行元件的最高工作壓力； ∑Δ p— 執(zhí)行元件進(jìn)油路上壓力損失。 由表 3 可知工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，若取進(jìn)油路壓力損失∑Δ p=5 105Pa，則液壓泵調(diào)節(jié)工作壓力 Pp=p1+∑Δ p=（ +5） 105Pa= 105Pa 因此泵的額定壓力可取 Pr≥ 105Pa=53 105Pa 由表 3 可知，工進(jìn)時(shí)所需的最大流量是 ，設(shè)溢流閥最小溢流量為 ，加之減壓閥工作時(shí)的正常泄出（一般為），則小流量泵的流量應(yīng)為 qp1≥（ ＋ ） L/min=（ ） L/min= L/min 快進(jìn)快退時(shí)， 液壓缸所需的最大流量是 L/min，則泵總流15 量為 qp= L/min= L/min 即大流量泵的流量為 qp≥ qp=（ ） L/min 根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3059選用 YB110/10 型的雙聯(lián)葉片泵，該泵的額定壓力為 。 電動(dòng)機(jī)的選擇 本系統(tǒng)為雙聯(lián)泵供油系統(tǒng)。泵的流量為 q=（ 10 103/60） m3/s= 103 m3/s 差動(dòng)快進(jìn)、快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油；工進(jìn)時(shí)，泵 1 向系統(tǒng)供油 ，泵 2 卸載。下面分別計(jì)算三個(gè)階段電動(dòng)機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率 P。 （ 1） 差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，泵 2 的出口壓力油經(jīng)單向閥 8 后與泵 1 匯合，然后經(jīng)單向閥 18，三位五通閥 3，行程閥 5 進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力 p1=pj= 105Pa，泵 2 出口到泵 1 出口的壓力損失Δp2= 105Pa。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 301 泵總的η 1=η2= 效率，則可計(jì)算出泵 1 的出口壓力 Pp！ =（ +） 105Pa= 105Pa 泵 2 的出口壓力為 Pp2=（ +） 105Pa= 105Pa 則電動(dòng)機(jī)的功率為 P1=Pp1q1/η 1＋ Pp2q2/η 2=814W （ 2）工進(jìn) 則電動(dòng)機(jī)的功率為 P2= Pp1q1/η 1＋ Pp2q2/η 2=1201W （ 3）快退時(shí) 則電動(dòng)機(jī)的功率為 P3= Pp1q1/η 1＋ Pp2q2/η 2=997W 綜合比較，工進(jìn)時(shí)所需功率最大。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 401選取 Y100L6 異步電動(dòng)機(jī)，功率為 。額定轉(zhuǎn)速為 940r/min。 16 選擇液壓閥 根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與 通過(guò)的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。 （ 1）三位五通電磁閥： 最大通過(guò)流量 40L/min,所受壓力為 105Pa。查表《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 7157 選用 35E63B 型號(hào)電磁換向閥，額定壓力為，額定流量 83L/min。 （ 2）單向閥： 最大通過(guò)流量 20L/min，所受壓力為 105Pa。查表選用型號(hào) DFB10K1 單向閥。 （ 3）單向行程調(diào)速閥： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 37421 選用 QCI63 型號(hào)單向行程調(diào)速閥。額定壓力為 ,額定流量 63L/min. （ 4）液控順序閥： 最大通過(guò)流量 ，所受壓力為 105Pa,額定流量 20L/min。 （ 5）背壓閥： 最大通過(guò)流量 10L/min，所受壓力為低壓。查表《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3226 選用 X3FB10F 型號(hào)順序閥。調(diào)壓范圍 37Mpa，額定流量 20L/min。 （ 6）單向閥： 最大通過(guò)流量 10L/min,所受壓力為低壓。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》3251 選用 DFB10K1 型號(hào)單向閥。 （ 7）卸荷閥： 最大通過(guò)流量 10L/min,所受壓力為 105Pa。查表《 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3226 選用 X4FB10F 型號(hào)液控順序閥。調(diào)壓范圍 37Mpa,額定流量 20L/min。 （ 8）電磁溢流閥： 最大通過(guò)流量 10L/min,所受壓力為 105Pa。查表《機(jī)械17 零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3211 選用 YE12HD10B 型號(hào)電磁溢流閥。調(diào)范圍，額定流量 20L/min。 （ 9）減壓閥： 最大通過(guò)流量 10L/min,所受壓力為 105Pa。查表《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3217 選用 JFB10G 型號(hào)減壓閥。調(diào)壓范圍 37Mpa 額定流量 20L/min。 （ 10）單向閥： 最大通過(guò)流量 10L/min，所受壓力小于 105Pa。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3217 選用 DFB10K1 型號(hào)單向閥。 （ 11）二位五通電磁閥； 最大通過(guò)流量 10L/min 左右，所受壓力小于 105Pa。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 32321 選用 4WE5C600/OF 型號(hào)的濕式電磁換向閥。額定電流 15L/min。 （ 12）單向順流閥： 最大流量大于 10L/min,所受壓力為 2Mpa 左右。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 230 選 X2FB10F 型號(hào)單向順流閥 。調(diào)圍 13Mpa,定流量20min。 （ 13）壓力繼電器： 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 32157 選用型號(hào) HED20A20/63 的彈簧管式壓力繼電器。開(kāi)啟壓力為 。 （ 14）過(guò)濾器： 最大流量 40L/min 左右，所受壓力小于 105pa。查表《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 352選用型號(hào) WU40 180J型號(hào)的過(guò)濾器。公稱(chēng)通經(jīng) 20mm,額定流量 40min。 （ 15）壓力表開(kāi)關(guān)： 所受最大壓力為 105pa,測(cè)力點(diǎn) 3 個(gè)。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 7211 選用型號(hào) K3B 壓力表開(kāi)關(guān)。額定壓力 。 （ 16）單向閥 : 最大通過(guò)流量 20L/min,所受壓力為 105pa。查表《機(jī)械設(shè)18 計(jì)手冊(cè)》 3251 選用型號(hào) DFB10K1 單向閥，開(kāi)啟壓力為