【正文】 的多少，壓力在調(diào)節(jié)、控制或切換方式上的差異，是這種回路出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)方案的原因，也是對(duì)它進(jìn)行評(píng)比、選擇時(shí)要考慮的因素。液壓基本回路就是由有關(guān)液壓元件組成，能夠完成某一特定功能的基本回路。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相通，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。 確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型 [6] 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型究竟采用開(kāi)式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 6 3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理的擬定 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來(lái)具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的各項(xiàng)要求，它包括三項(xiàng)內(nèi)容：確定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。 △ p作用在活塞上的有效壓力（ pa），當(dāng)無(wú)背壓時(shí)，△ p 為系統(tǒng)工作壓力；當(dāng)有背壓時(shí)，△ p 為系統(tǒng)工作壓力與背壓之差；該設(shè)計(jì)課題系統(tǒng)初選背壓取為 106Mpa。 工況 負(fù)載組成 推力 F/m? 啟動(dòng) 8080b fsF F F G N? ? ? ? 加速 8340b fd mF F F F G N? ? ? ? ? 快進(jìn) 7590b fdF F F G N? ? ? ? 工進(jìn) 1477590fd t bF F F F G N? ? ? ? ? 快退 5390fd bF G F F N? ? ? ? ： 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖： 確定液壓缸的主要參數(shù) [5] 1）初選液壓缸的工作壓力 根據(jù) 計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，并參考同類機(jī)床，取液 2)計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載 F=111547N，求得： 活塞腔工作時(shí) D=cmpFη△? 4 （ 21） 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 4 確定液壓缸的主要參數(shù) [5] 1）初選液壓缸的工作壓力 按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為 25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸。 液 壓系統(tǒng) 工 況 分析，確定主要 參數(shù) 在明確了液 壓系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 要求后， 針對(duì)設(shè)計(jì) 系 統(tǒng) 在性能和 動(dòng) 作方面的特性，確定 設(shè)計(jì)系 統(tǒng) 的工作 壓力 ，以及 計(jì) 算液 壓 缸的最大行程，工作速度，回程速度等等一些具體的系 統(tǒng)主參數(shù) 。液壓泵及疊加式液壓組件的選用，液壓缸采用雙作用液壓缸，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行組件安裝在機(jī)床 的床身上，與液壓供油裝置分開(kāi)布置，避開(kāi)兩者之間形成振動(dòng)干涉。隨著機(jī)械制造行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位的提高，液 壓技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，對(duì)其性能也提出了更高的要求，決定了它在技術(shù)方面的革新已迫在眉睫。組合機(jī)床加工范圍廣、自動(dòng)化程度高，在機(jī) 械制造業(yè)的成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 本文研究?jī)?nèi)容是 150T 四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程基本上體現(xiàn)了一個(gè)典型的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè) 備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，其發(fā)展速度僅次于電子技術(shù)，特別是近年來(lái)液壓與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使液壓技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。液壓技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中廣泛采用的技術(shù)方式。該技術(shù)采用液體作為工作介質(zhì)，通過(guò)動(dòng)力組件將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，在通過(guò)管道、控制組件，借助執(zhí)行組件將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，完成所需動(dòng)作。從 70 年代開(kāi)始，電子學(xué)和計(jì)算機(jī)進(jìn)入液壓技術(shù)領(lǐng)域，并獲得了重大的效益。液壓傳動(dòng)在金屬切削機(jī)床行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 疊加閥是在 60 年代由美國(guó)雙 A 公司等較早開(kāi)發(fā)的，但品種規(guī)格少，且都以小通經(jīng)為主。 由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性，設(shè)計(jì)中存在不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?jiān)u閱老師批評(píng)指正。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓機(jī)工作循環(huán)為：快進(jìn) —— 工進(jìn) —— 快退 —— 停止； 1） 滑塊最大行程： 200mm； 2） 滑塊行程速度：空程： 40mm/s，工作： 20— 22mm/s，回程為 50mm/s； 3） 滑塊下平面至工作臺(tái)面最大距離為 400mm，工作臺(tái) 440 380mm； 4） 采用疊加 閥 液 壓組 件； 工作 環(huán) 境和工作 條 件 本 課題 所 設(shè)計(jì) 液 壓 機(jī)在普 通車間 使用，工作 環(huán) 境要求不高， 對(duì)環(huán)境溫 度、 濕 度、 塵 埃情 況沒(méi) 有特殊的要求，液 壓 系 統(tǒng) 的安 裝必須穩(wěn) 定，避 免對(duì) 機(jī)床 產(chǎn) 生直接的 沖擊 振 動(dòng) ，影 響機(jī) 床加工精度及 壽命 。 分析液 壓系統(tǒng) 工 況 [3] 工 況 分析是確定液 壓系統(tǒng) 主要 參數(shù) 的 基本依據(jù)，包括液 壓執(zhí) 行 組 件的 動(dòng) 力分析和 運(yùn)動(dòng)分析。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無(wú)桿腔工作面積 1A 應(yīng)為有桿腔工作面積 2A 的 6 倍，即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 滿足56dD? 的關(guān)系。 η cm液壓缸的機(jī)械效率，一般取η cm=. 活塞腔工作時(shí) D=cmpFη△? 4 即 D= 因該設(shè)計(jì)對(duì)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比無(wú)要求時(shí) , 在這里取 . 55 0 . 2 9 0 4 0 . 2 6 566d D m? ? ? ? ? 根據(jù)液壓缸內(nèi) 外 徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，查表取 D=320mm. d=280mm 3)確定活塞桿的最大行程 本設(shè)計(jì)課題給定了活塞桿最大行程為 250mm。確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類 型就是根據(jù)課題提供的要求下，參照立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇適合的系統(tǒng)類型。一般的設(shè)計(jì)，凡具備較大的空間可以存 放油箱且不另設(shè)置熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積 節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開(kāi)式。閉式回路的特點(diǎn)是雙向液壓泵直接控制液壓泵的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但是閉式回路也有其特點(diǎn)，就是其回路的散熱條件較差，并且所有的雙向液壓泵比較復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補(bǔ)，排油裝置，成本較高，故應(yīng)用還不普遍。在本 設(shè)計(jì)中采用 5 種回路，分別為調(diào)壓回路、調(diào)速回路、平衡回路、換向回路和卸荷回路。該設(shè)計(jì)選擇溢流閥單極調(diào)壓回路，溢流閥開(kāi)啟壓力可通過(guò)調(diào)壓彈簧調(diào) 定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值，系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥處無(wú)溢流流量，此時(shí)溢流閥起安全閥的作用。 這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、使用維護(hù)方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)?；净芈啡缦聢D所示： 圖 調(diào)速回路 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 8 3）平衡回路 平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作 部件因自重而自行下落。這種回路在活塞下落快速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較大，鎖住時(shí)活塞和與之相連的工作部件會(huì)因單項(xiàng)順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落；因此它只使用于工作部件重量不大、活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場(chǎng)合。 5） 卸荷回路 卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零件或很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)液壓泵和電機(jī)的使用壽命 . 沈陽(yáng)化工大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 9 圖 卸荷回路 擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 [2] 一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由許多回路組合而成，所以將上面的幾個(gè)液壓回路組合在一起。 確定液壓油泵 [7] 液壓泵是系統(tǒng)的能源裝置，它給系統(tǒng)提供壓力油，在液壓系統(tǒng)中起心臟作用，液壓泵的選擇是否恰當(dāng)，直接影響系統(tǒng)的工作性能。柱塞變量 泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門(mén)刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)： 1） 工作壓力高。 3） 改變柱塞的行程就能改變流量 ，容易制成各種變量型。 根據(jù)以上算得的 pq 和 pP 在查閱相關(guān)手冊(cè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先 P20195 得：現(xiàn)選用63 14 1YCY B? ，排量 63ml/r，額定壓力 32Mpa，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率 ，容積效率 92%? ，重量 71kg，容積效率達(dá) 92%。 選用 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為3 ( 1 8 . 3 5 0 )1 8 . 3 7( 6 0 0 . 8 2 )( 1 0 )ppp pPqN K W?? ?? ? ??? 選擇電動(dòng)機(jī) 180 4YM? ，其額定功率為 。因此，由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，閥與閥 之間不需要另外的連接體，而是以疊加閥閥體作為連接體，直接疊合再用螺栓結(jié)合而成。通常一個(gè)液壓系統(tǒng)可以疊成一疊或多疊。 2） 疊加閥組成的液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： a. 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集成化程度高； b. 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、占地面積??； c. 設(shè)計(jì)、加工、裝配周期短； d. 液壓系統(tǒng)改變而需增減元件時(shí)，重新組裝方便迅速； e. 元件之間是無(wú)管連接，消除了因油管等引起的漏油、 振動(dòng)和噪聲； f. 配置形式靈活、使用安全可靠、外觀整齊美觀、維修保養(yǎng)容易； g. 采用我國(guó)疊加閥組成的集中供油系統(tǒng)節(jié)電效果顯著。通油板壽命長(zhǎng)，泄露少，不易出故障，維修方便，但要鉆孔深，液阻損失較大，占用面積也較大，追加元件較 困難；另一種方法是將液壓閥元件疊加起來(lái)安裝在底板上，在液壓閥和底板內(nèi)鉆孔作為回路的通油孔，稱為液壓疊加閥回路。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓系統(tǒng)中較為理想的管路連接件。 2） 確定油管的內(nèi)徑 油管的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過(guò)小，以免是管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大 或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響正常工作。 管道的內(nèi)徑 d=VQ?4 式中： Q—— 通過(guò)管道的流量； m3/s V—— 管內(nèi)允許流速 ； m/s 表 32 允許流速的推薦值 液體流經(jīng)的管道 推薦速度 m/s 液壓泵吸油管道 ，一般常取 1m/s 液壓系統(tǒng)壓油管道 36，壓力高，管道短，粘性小，取最大值 液壓系統(tǒng)回油管道 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取 v=4m/s 4Qdmv?? 沈陽(yáng)化工大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 15 34 4 5 0 1 0 1 6 . 36 0 3 . 1 4 4Qd m m mv????? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先 P20641 查得：取 d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm。 3） 管道壁厚 ? 的計(jì)算 2[ ]pd m? ?? 式中： p—— 管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d—— 管道內(nèi)徑 m []? —— 管道材料的許用應(yīng)力 Pa， []bn?? ? b? —— 管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n—— 安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)， 7p MPa? 時(shí)，取 n=8； MPa? 時(shí)， 取 n=6； MPa? 時(shí)，取 n=4。液壓缸在液壓系統(tǒng)中的 作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于 360176。液壓缸可分為推力液壓缸和擺動(dòng)液壓缸，推力液壓缸又可分為活塞缸、柱塞缸兩類，活塞缸和柱塞缸的輸入為 壓力和流量，輸出為推力和速度。綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、導(dǎo)向裝置和緩沖裝置等。該設(shè)計(jì)液壓缸筒采用 45 號(hào)鋼，缸筒和缸蓋之 間連接用螺栓連接，雖然外形尺寸較大，重量大，但結(jié)構(gòu)通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設(shè)計(jì)要求。 ds≥][ ??ZkF （ 42）