【正文】 ? 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) ? 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： 1 2 2 1 m a xcmP A P A F ??? （ 2－ 1） 公式中 21 4AD?? —— 液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ? ?2m ； ? ?222 4A D d???—— 液壓缸有桿腔的有效面積 ? ?2m ； maxF —— 液壓缸的最大負(fù)載力 ??N ； m? —— 液壓缸的機(jī)械效率（一般取 ）本設(shè)計(jì)取 ； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1p —— 液壓缸工作腔壓力； 2p —— 系統(tǒng)的背壓，本設(shè)計(jì)取 。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。 從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。液壓元件的排列布置也有很大的靈活性。因此，液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)及頻繁幻想，每分鐘的換向次數(shù)可達(dá) 500 次（左右擺動(dòng)）、1000 次（往復(fù)移動(dòng)）； 3）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是采用電液和氣液傳動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)控制； 4）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。它們各有優(yōu)缺。 近年來(lái)，由于世界能源的緊缺，各國(guó)都把液壓傳動(dòng)的節(jié)能問(wèn)題作為液壓技術(shù)發(fā)展的重要課題。另外，還有廣東廣液公司的高壓高性能葉片泵、寧波永華公司的超高壓軟管總成、無(wú)錫氣動(dòng)技術(shù)研究所有限公司為各種自控設(shè)備配套的 WPI 新型氣缸系列都是很有特色的新產(chǎn)品。北京機(jī)床所的直動(dòng)式電液伺服閥、杭州精工液壓機(jī)電公司的低噪聲比例溢流閥（擁有專(zhuān)利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥（已申請(qǐng)專(zhuān)利），均為機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，并已投入批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 本文根據(jù)數(shù)控銑床的用途﹑特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)控銑床的液壓系統(tǒng)，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。北京華德液壓集團(tuán)公司的恒功率變量柱塞泵，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大 排量柱塞泵的空白，適用于冶金、鍛壓、礦山等大型成套設(shè)備的配套。 為應(yīng)對(duì)我國(guó) 飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì) 形勢(shì)，我國(guó)液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地為國(guó) 家重點(diǎn)工程和重點(diǎn)主機(jī)配套，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 20 世紀(jì) 70 年代后期，德、美等國(guó)相繼研制成功負(fù)載敏感泵及低功率電磁鐵等。 液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn) 1）液壓傳動(dòng)可在運(yùn)行過(guò)程中方便地實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1000： 1。當(dāng)液壓系統(tǒng)超負(fù)荷（或系統(tǒng)承受液壓沖擊）時(shí)，液壓油可以經(jīng)溢流閥排回油箱，系統(tǒng)得到過(guò)載保護(hù)； 5）易于設(shè)計(jì)、制造。 液壓傳動(dòng)的 缺點(diǎn) 1） 不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。采用液壓傳動(dòng)符合本次 設(shè)計(jì)的工位夾緊裝置的工作條件。 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 1/v ms?? 時(shí)間 / 1ts? 運(yùn)動(dòng)部件重力 G/N 負(fù)載 eF /N 啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 t? /s Ⅰ工位夾緊缸 夾緊 35 1t 2450 5000 3 松開(kāi) 2t — 1 Ⅱ工位夾緊缸 夾緊 25 3t 1500 2020 松開(kāi) 4t — 工況分析 Ⅰ工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載 夾 緊： i GF gt??? ? =2450/ =59N 松開(kāi)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 i GF gt??? ? =2450/ =175N 靜摩擦負(fù)載 ? ?fs s nF G F??? =（ 2450+0） = 490N 動(dòng)摩擦負(fù)載 ? ?fd d nF G F??? =（ 2450+0） =245N Ⅱ工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 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。 ? ?2 2 24 3 . 1 4 4 0 . 2 3 . 1 4 4 cmD d D F???? ? ? ? ? ? ??? 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： 21 4AD?? ??? =? ?2cm 有桿腔實(shí)際有效面積為： ? ?222 4A D d??? ? ? ??? =? ?2cm 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： 1 1 2 2 m a x cmP A P A F ??? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 則有 ? ?2 2 24 3 . 1 4 4 0 . 2 3 . 1 4 4cmD D d F???? ? ? ? ? ? ??? 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： 21 4AD?? ??? =? ?2cm 有桿腔實(shí)際有效面積為： ? ?222 4A D d??? ? ? ??? =? ?2cm 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 2p /MPa 工作腔壓力 1p /MPa 輸入流量 Q 1/ minL ? 輸入功率 /w 啟動(dòng) 2112()cmF pAp A??? 21q Av? 1N pq? 490 — — — 加速 304 — — 夾緊 5245 70..96 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 反向啟動(dòng) 2211()cmF pAp A??? 12q Av? 1N pq? 490 — — — 加速 420 — — 松開(kāi) 245 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 2p /MPa 工作腔壓力 1p /MPa 輸入流量 Q 1/ minL ? 輸入功率 /w 啟動(dòng) 2211()cmF pAp A??? 11q Av? 1N pq? 300 — — — 加速 532 — — 夾緊 2150 反向啟動(dòng) 2112()cmF pAp A??? 22q Av? 1N pq? 300 — — — 加速 915 — — 松開(kāi) 150 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 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。 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。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。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)速一般采用開(kāi)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。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。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。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。 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。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，管中流速不大時(shí)，取 p?? ＝ ～ ；管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時(shí)，取 p?? ＝ ～ 。電動(dòng)機(jī)與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)。 選擇閥類(lèi)元件應(yīng)注意的問(wèn)題 1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專(zhuān)用件； 2)閥類(lèi)元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。Ⅱ工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用 141（外徑 14mm，壁厚 1mm）的 10 號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。 確定油箱容積 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 油箱的作用是儲(chǔ)油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。隔板高度為液面高度的2/3～ 3/4?；赜凸芸谝鼻?5176。 在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過(guò)單向閥，疊加式減壓閥，疊加式溢流閥，電磁換向閥，疊加式雙單向節(jié)流閥。如下所示 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過(guò)單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單項(xiàng)節(jié)流閥。可按下式估算系統(tǒng)的發(fā)熱能量： H＝ipN（ 1－ ? ） （ 5－ 5） 式中 H—— 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量； ipN—— 液壓泵的輸入功率。 當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 H 等于其散發(fā)出去的熱量時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時(shí)： ?? ＝ H/KA 當(dāng)六面體油箱長(zhǎng)、寬、高比例為 1： 1： 1－ 1： 2： 3 且液面高度是油箱高度的 倍時(shí)，其散熱面積的近似計(jì)算公式為： A= 3 2V 所以可以導(dǎo)出： ?? ＝3 H V （ 5－ 7）式中 V—— 油箱的有效容量。通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能計(jì)算和校核使系統(tǒng)符合最初設(shè)計(jì)，能夠完成設(shè)計(jì)要求。使之更加完善，符合實(shí)際工程機(jī)械的要求。 在李老師艱辛教導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)這短 短幾個(gè)月時(shí)間，我不僅學(xué)到了豐富的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)和技巧，更重要的是使我學(xué)到了科學(xué)研究的方法和態(tài)度。 Pneumatics, Oct, 2020.