【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)滿載工作時 設(shè)補油泵的閉式系統(tǒng) ? 高壓系統(tǒng) 初算是可忽略不計 液壓執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計 算 Ⅰ工 位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 本設(shè)計將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)計取 ； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 1p —— 液壓缸工作腔壓力； 2p —— 系統(tǒng)的背壓，本設(shè)計取 。機(jī)床工位夾緊裝置的 運動參數(shù)和動力參數(shù)如表 21 所列。 從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點。液壓元件的排列布置也有很大的靈活性。因此，液壓傳動易于實現(xiàn)快速啟動、制動及頻繁幻想，每分鐘的換向次數(shù)可達(dá) 500 次（左右擺動）、1000 次（往復(fù)移動）； 3）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，特別是采用電液和氣液傳動時，可實現(xiàn)復(fù)雜的自動控制； 4）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)。它們各有優(yōu)缺。 近年來，由于世界能源的緊缺，各國都把液壓傳動的節(jié)能問題作為液壓技術(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、無錫氣動技術(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（擁有專利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥（已申請專利），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﹑特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)控銑床的液壓系統(tǒng)，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。北京華德液壓集團(tuán)公司的恒功率變量柱塞泵，填補了國內(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)對我國 飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì) 形勢，我國液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場競爭力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地為國 家重點工程和重點主機(jī)配套，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 20 世紀(jì) 70 年代后期，德、美等國相繼研制成功負(fù)載敏感泵及低功率電磁鐵等。 液壓傳動有以下一些優(yōu)點 1）液壓傳動可在運行過程中方便地實現(xiàn)大范圍的無級調(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，液壓油可以經(jīng)溢流閥排回油箱，系統(tǒng)得到過載保護(hù)； 5）易于設(shè)計、制造。 液壓傳動的 缺點 1） 不能保證嚴(yán)格的傳動比。采用液壓傳動符合本次 設(shè)計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動參數(shù)和動力參數(shù) 工況 行程 /mm 速度 1/v ms?? 時間 / 1ts? 運動部件重力 G/N 負(fù)載 eF /N 啟動、制動時間 t? /s Ⅰ工位夾緊缸 夾緊 35 1t 2450 5000 3 松開 2t — 1 Ⅱ工位夾緊缸 夾緊 25 3t 1500 2020 松開 4t — 工況分析 Ⅰ工位夾緊缸的負(fù)載計算 慣性負(fù)載 夾 緊： i GF gt??? ? =2450/ =59N 松開： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 i GF gt??? ? =2450/ =175N 靜摩擦負(fù)載 ? ?fs s nF G F??? =（ 2450+0） = 490N 動摩擦負(fù)載 ? ?fd d nF G F??? =（ 2450+0） =245N Ⅱ工位夾緊缸的負(fù)載計算 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 當(dāng)計算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑 的關(guān)系，以便在計算出液壓缸內(nèi)徑 D 時，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） 則液壓缸無桿腔實際有效面積為： 21 4AD?? ??? =? ?2cm 有桿腔實際有效面積為： ? ?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（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） 則液壓缸無桿腔實際有效面積為： 21 4AD?? ??? =? ?2cm 有桿腔實際有效面積為： ? ?222 4A D d??? ? ? ??? =? ?2cm 液壓缸工作循環(huán)中各階段的各項參數(shù) 根據(jù)上述假定條件經(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，如下表所示： 表 28 Ⅰ工位夾緊缸工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率 工作階段 計算公式 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 2112()cmF pAp A??? 21q Av? 1N pq? 490 — — — 加速 304 — — 夾緊 5245 70..96 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 反向啟動 2211()cmF pAp A??? 12q Av? 1N pq? 490 — — — 加速 420 — — 松開 245 表 29 Ⅱ工位夾緊缸工作循環(huán)各個階段的壓力、流量和功率 工作階段 計算公式 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 2211()cmF pAp A??? 11q Av? 1N pq? 300 — — — 加速 532 — — 夾緊 2150 反向啟動 2112()cmF pAp A??? 22q Av? 1N pq? 300 — — — 加速 915 — — 松開 150 畢業(yè)設(shè)計（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)方式分為開式和閉式兩種，他們各自的特點及相互比較見下表 表 31開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油液循 環(huán)方式 開式 閉式 散熱 條件 較方便 ，但是油箱較大 較復(fù)雜，需要用輔泵來換油冷卻 抗污 染性 較差，但可采用壓力油 箱或者油箱呼吸器來改善 較好，但是油液過濾要求較高 系統(tǒng) 效率 管路壓力損失較大，用節(jié) 流調(diào)速時效率低 管路腰里損失較小，容積調(diào)速時效率較高 限速 制動 形式 用平衡閥進(jìn)行能耗限速， 用制動閥進(jìn)行能耗制動， 引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動機(jī)拖動時，限速及制動 過程中拖動電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和再生制動 其他 對泵的自吸性能要求高 對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)點是沒有溢流損失和節(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，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。對長時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)時要注意以下幾點：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應(yīng)力求簡單，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；測壓點分布合理等。初算時按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵危苤辛魉俨淮髸r，取 p?? ＝ ～ ；管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時，取 p?? ＝ ～ 。電動機(jī)與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)。 選擇閥類元件應(yīng)注意的問題 1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時才自行設(shè)計專用件； 2)閥類元件的規(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選用 141（外徑 14mm，壁厚 1mm）的 10 號冷拔無縫鋼管。 確定油箱容積 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 油箱的作用是儲油，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，油液依次經(jīng)過單向閥，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（論文） 21 在油缸夾緊時，油液依次經(jīng)過單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單項節(jié)流閥?？砂聪率焦浪阆到y(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，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時： ?? ＝ H/KA 當(dāng)六面體油箱長、寬、高比例為 1： 1： 1－ 1： 2： 3 且液面高度是油箱高度的 倍時，其散熱面積的近似計算公式為： 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。通過對液壓系統(tǒng)的性能計算和校核使系統(tǒng)符合最初設(shè)計，能夠完成設(shè)計要求。使之更加完善，符合實際工程機(jī)械的要求。 在李老師艱辛教導(dǎo)下，經(jīng)過這短 短幾個月時間，我不僅學(xué)到了豐富的專業(yè)設(shè)計知識和技巧，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.