【正文】 The design of hydraulic system of modular machine tool [ Abstract ] This paper introduces the working principle of the hydraulic system, position, advantages and disadvantages and its application. First through the analysis to develop hydraulic system principle diagram. In the second preliminary calculation basis, determine the hydraulic cylinder structure parameters and putational analysis of hydraulic system supply mode, speed, speed switching mode. Again on the circulation of the element flow calculation, a reasonable choice of hydraulic ponents. Finally, based on the pressure loss and the system temperature checking, the hydraulic system performance analysis, so as to achieve the bination of hydraulic system design requirements. [ Key words] Operating condition analysis Schematic diagram of hydraulic system Hydraulic cylinder structure parameters Hydraulic system Hydraulic ponents XXXXXXXXXXXXXXXXXX 4 引言 組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效率專用機(jī)床。首先通過工況分析擬定液壓系統(tǒng)原理圖。其次在初步計算的基礎(chǔ)上，確定液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)并計算分析選擇液壓系 統(tǒng)供油方式、調(diào)速方式、速度換接 方式等。它能完成鉆、擴(kuò)、鉸、銑和工件的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等工序，可以用來組成加工自動線。自 1795 年制成第一臺水壓機(jī)起，液壓技術(shù)就進(jìn)入了工程領(lǐng)域， 1906 年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。近年來液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預(yù)測及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個嶄新的高度。解放后，我國經(jīng)濟(jì)獲得迅速發(fā)展，液壓工業(yè)也和其它工業(yè)一樣，發(fā)展很快。 現(xiàn)代機(jī)械一 般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個綜合體。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機(jī)械和自動控制的學(xué)科。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達(dá)到力的傳遞。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動使得液體進(jìn)行運(yùn)動。 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教育的重要階段，是畢業(yè)前重要的綜合教學(xué)過程 ,是對大學(xué)期間所XXXXXXXXXXXXXXXXXX 5 學(xué)專業(yè)知識的全面總 結(jié)。 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 6 1 液壓系統(tǒng)的原理、 組成 與結(jié)構(gòu) 液壓系統(tǒng)的原理 在一定的機(jī)械、電子系統(tǒng)內(nèi)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，借助于液壓執(zhí)行裝置 把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 則 ，小活塞對液體的壓強(qiáng)為 11 /SFP? ， 能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。 液壓系統(tǒng)的組成 與結(jié)構(gòu) 組成 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個 部分組成，即 動力裝置 、 執(zhí)行裝置 、 控制裝置 、 輔助裝置 和 工作介質(zhì) 。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現(xiàn)各種工作循環(huán)。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時可達(dá)到每分鐘 500 次，實現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動時可達(dá)每分鐘 1000 次。 （ 5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 （ 2）液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠(yuǎn)距離傳動。因此，使用液壓傳動的成本高。液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。極限負(fù)荷調(diào)節(jié)閉式回路，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制的恒壓，恒功率組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā)，給液壓傳動應(yīng)用于工程 機(jī)械行走系提供了廣闊的發(fā)展前景。 圖 3 液壓 壓鑄機(jī) 液壓系統(tǒng) 為壓鑄機(jī)的運(yùn)行提供足夠的動力和能量 。 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 11 3 設(shè)計要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，工作臺要求完成：工件夾緊 —— 快進(jìn) —— 工進(jìn) —— 快退 —— 原位停止、工件松開 —— 液壓泵卸荷。 圖 5 工況圖 負(fù)載計算 （ 1） 工作負(fù)載： 由已知條件知 切削力 10000NF? （ 2） 摩擦阻力負(fù)載： 已知采用平面導(dǎo)軌，且靜摩擦系數(shù)為 ? ，動摩擦系數(shù)為 ? 則： 靜摩擦阻力 NNF g ??? 動摩擦阻力 NNF d ??? (3)慣性負(fù)載： NgGF TVm ??????? 參考：機(jī)床快進(jìn)快退速度，取 smV /?? 往復(fù)運(yùn)動的加減速時間，取 sT ?? XXXXXXXXXXXXXXXXXX 13 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 選擇系統(tǒng)工作壓力 根據(jù)表 表 2 可知，當(dāng)組合機(jī)床在最大負(fù)載約為 10450N 時，取液壓系統(tǒng)工作壓力 aMPP 31 ? 表 1 按負(fù)載選擇系統(tǒng)工作壓力 負(fù)載 /KN 5 5～ 10 10～ 20 20～ 30 30～ 50 50 系統(tǒng)壓力/MPa ～ 1 ～ 2 ～ 3 3～ 4 4～ 5 5～ 7 圖 6 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 14 表 2 按主機(jī)類型選擇系統(tǒng)工作壓力 設(shè)備類型 機(jī) 床 農(nóng)用機(jī)械或中型工程 機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨 床 組 合 機(jī) 床 龍 門 刨 床 拉 床 工作壓力)/(MPap ～ 3～ 5 2～ 8 8～ 10 10～ 16 20～ 32 鑒于要求動力滑臺快進(jìn)、快退速度相等，液壓缸可選用雙作用單活塞桿式，并在快進(jìn)時作差動連接。 夾緊缸 由于結(jié)構(gòu)上的原因和為了有較大的有效工作面積， 采用單桿活塞液壓缸。 調(diào)速、卸荷 的選擇 在組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。為了安全和機(jī)器平穩(wěn)的工作，采用行程開關(guān)和加死擋塊控制。當(dāng) 壓力繼電器動作時，工作臺進(jìn)給。 表 5 泵的選擇 雙聯(lián)葉片泵 限壓式變量葉片泵 流量突變時，液壓沖擊取決于溢流閥的性能，一般沖擊較小 。 須 配有溢流閥、卸載閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜 。 綜上比較，采用雙聯(lián)葉片泵較好。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力 2p 與無桿腔壓力 1p 之差 ： 2 2 221 1 5 . 2 4 2 1 5 . 2 4 2 4 2 . 3 40 . 5 0 . 2 0 . 3 0 . 1 6 58 0 6 3 6 3p p p M P a? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 此值小于設(shè)計估計值 ，符合 要求。 回油路 上總壓降為： 2 2 22 7 5 . 2 8 7 5 . 2 8 7 5 . 2 80 . 2 0 . 5 0 . 2 0 . 1 0 1 46 3 8 0 6 3Vp M P a? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 所以，快退時液壓泵的工作壓力