【正文】 40 倍，液壓傳動(dòng)裝置的體積和質(zhì)量只占相同功率電動(dòng)機(jī)的 12%左右。此外為減少泄漏，提高效率，氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力不能太高。 氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，可通過調(diào)節(jié)氣量很容易的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。但是對(duì)自動(dòng)控制的情況，單純靠機(jī)械傳動(dòng)來(lái)完成就顯得結(jié)構(gòu)復(fù)雜而笨重，而且遠(yuǎn)距離操縱困難、操作力度大、安裝位置變化的自由度 小等缺點(diǎn)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 工程機(jī)械廣泛應(yīng)用的傳動(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。由于對(duì)飛機(jī)、船舶、冶金等一些重要液壓系統(tǒng)采用多裕度設(shè)計(jì)，并在系統(tǒng)中設(shè)置旁路凈化回路及具有初級(jí)智能的自動(dòng)故障檢測(cè)儀表等，加強(qiáng)了油液的污染度控制。最近美國(guó)威克斯公司又研制成功用于功率匹配系統(tǒng)的 CMX 閥。 花小涵 : 銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 1 概述 液壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及展望 目前，液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)不僅用于傳統(tǒng)的機(jī)械操縱、助力裝置，也用于機(jī)械的模擬加工、轉(zhuǎn)速控制、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料進(jìn)給控制，以及車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向、主動(dòng)懸掛裝置和制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)也能夠擴(kuò)展到航空航天和海洋作業(yè)等領(lǐng)域 。有的設(shè)備是利用其能傳遞大的動(dòng)力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，如工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等；有的設(shè)備是利用它操縱控制方便，能較容易地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜工作循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，如各類金屬切削機(jī)床、輕工機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、軍工機(jī)械、各類裝載機(jī)等。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，它對(duì)加工精度和自動(dòng) 化都有嚴(yán)格的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來(lái)越高、更新?lián)Q代的周期也越來(lái)越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控車床上的工位夾緊裝置對(duì)于加工的精度有著直接的關(guān)系，以往的機(jī)床的工位夾緊裝置使用簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置，在加工時(shí)容易產(chǎn)生大的加工誤差。 所以研究液壓系 統(tǒng)有很好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。當(dāng)前液壓技術(shù)正在繼續(xù)向以下幾個(gè)方面發(fā)展。 2）液壓與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，逐步完善和普及的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和集成傳感技術(shù)為液壓技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合創(chuàng)造了條件。上述領(lǐng)域內(nèi)的一些重要成果，使液壓系統(tǒng)的可靠性逐年提高。它們各有優(yōu)缺。 電氣傳動(dòng)是通過電來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)和控制的，利用交流電機(jī)來(lái)傳動(dòng)，簡(jiǎn)單而且價(jià)廉，應(yīng)用最廣，也是各種傳動(dòng)的組成部分。同時(shí)有傳遞及變換信號(hào)方便、反應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。這使其不能用于大功率場(chǎng)合。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)過載保護(hù)。液壓元件的排列布置也有 很大的靈活性。 從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)大 于缺點(diǎn)。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。 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 ??? 則有 ? ?2 2 24 3 . 1 4 4 0 . 2 3 . 1 4 4 cmD 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） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 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)中各階段的壓力、流量和功率 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 The pressure, rate of flow and power of the clamping cylinderⅠ at different stage 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 反向啟動(dòng) 2211()cmF pAp A??? 12q Av? 1N pq? 490 — — — 加速 420 — — 松開 245 花小涵 : 銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 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 The pressure, rate of flow and power of the clamping cylinderⅡ at different stage 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 150 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定和方案論證 制定基本方案 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可 靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則。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)采用開式系統(tǒng)。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。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)。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。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 32各種調(diào)速方式的性能比較 various forms of Speed Performance Comparison 主要 性能 節(jié)流調(diào)速 容積調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路 簡(jiǎn)式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 帶壓力補(bǔ)償閥的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 變量泵 定量馬達(dá) 流量適應(yīng) 功率適應(yīng) 進(jìn)油節(jié)流及回油節(jié)流 旁路節(jié)流 調(diào)速閥在進(jìn)油路 調(diào)速閥在旁油路及溢流節(jié)流調(diào)速回路 負(fù)載 速度剛度 差 很差 好 較好 好 特性 承載能力 好 較差 好 較好 好 調(diào)速范圍 大 小 大 較大 大 功率特性 效率 低 較低 低 較低 最高 較高 高 發(fā)熱 大 較大 大 較大 最小 較小 小 成本 低 較低 高 最高 適用范圍 小功率 輕載或者低速的中 低壓系統(tǒng)及工程機(jī)械非經(jīng)常性調(diào)速的場(chǎng)合 大功率高速中高壓系統(tǒng) 負(fù)載變化小，速度剛度要大的中小功率，中壓系統(tǒng) 負(fù)載變化大速度剛度較大的中高壓系統(tǒng) 考慮到系統(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。 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。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。 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。 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： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 1－油箱 2－空氣濾清器 3－液位計(jì) 4－吸油過濾器 5－液壓泵 6－單 向閥 7－壓力表開關(guān) 8－壓力表 9－通道體 10－疊加式溢流閥 11－疊加式減壓閥 12－疊加式雙單向節(jié)流閥 13－電磁換向閥 14－疊加式雙液控單向閥 15－壓力繼電器 16－電動(dòng)機(jī) 圖 31 液壓系統(tǒng)的原理圖 Hydraulic system diagram 花小涵 : 銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 4 計(jì)算和選擇液壓元件 液壓元件的計(jì)算是指計(jì)算元件在工作中承受的壓力和流量，以便選擇零件的規(guī)格和型號(hào)，此外還要計(jì)算原動(dòng)機(jī)的功率和油箱的容量。液壓泵組由液壓泵，原動(dòng)機(jī)，連軸器及管路附件等組成。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(shí)才自行設(shè)計(jì)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(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 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。回油管口要斜切 45176。 Ⅰ工位夾緊缸的壓力損失驗(yàn)算 在油缸夾緊時(shí)，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 在油缸夾緊時(shí)，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(xiàng)節(jié)流閥。 Ⅰ工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代如公式（ 52）得： c? ＝ 10 1060 14 10 / 60? ?? ????? ? ?? ? ? ? ＝ Ⅱ工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代入公式（ 52）得： c? ＝ 10 1060 14 10 / 60? ?? ? ?? ? ? ? ＝ 系統(tǒng)在一個(gè)完整的循環(huán)周期內(nèi)的平均回路效率可按下式計(jì)算： c? ＝ icitT??? （ 5－ 3） 式中 c? —— 一個(gè)周期的平均回路效率； ic?—— 各工作階段的液 壓回路效率； it —— 各個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間； T—— 一個(gè)完整循環(huán)的時(shí)間。 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，是系統(tǒng)的油溫升高，產(chǎn)生一系列不良的影響。因?yàn)楣艿赖纳崦嫦鄬?duì)較小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般濾去不計(jì)。至此，系統(tǒng)校核完畢，從整個(gè)過程來(lái)看，此設(shè)計(jì)滿足使用需求。 液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式 液壓泵站上泵組的布置方式分成上置式和非上置式。當(dāng) 電動(dòng)機(jī)立式安裝，液壓泵置于油箱內(nèi)時(shí)，稱為立式液壓動(dòng)力源。當(dāng)采用臥式動(dòng)力源時(shí)，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵進(jìn)油口產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 液壓站按控制裝置位置和液壓站功能分為動(dòng)力型和復(fù)