【正文】 回轉(zhuǎn)刀架 正轉(zhuǎn) — + 反轉(zhuǎn) + — 刀盤(pán) 松開(kāi) + 夾緊 — 尾座套筒 伸出 — + 返回 + — 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 2 MJ50數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)工況分析 .對(duì) . . .控 .機(jī) .床 .液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .性 .能 .分 .析 .是 .對(duì) .液 .壓 .執(zhí) .行 .機(jī) .構(gòu) .的 .運(yùn) .動(dòng) .分 .析 .和 .受 .力 .分 .析 .，目的是找出每一個(gè)執(zhí)行流，壓力變化規(guī)律，在勞動(dòng)過(guò)程中功率元件，作為擬定液壓系統(tǒng)的方案，確定系統(tǒng)主要參數(shù)（壓力和流量）的依據(jù)。卡盤(pán)的高壓夾緊與低壓夾緊轉(zhuǎn)換，由二位四通電磁閥 2 控制。其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下。 當(dāng) 4YA 通電時(shí)，刀盤(pán)松開(kāi)；當(dāng) 8YA 通電時(shí)，系統(tǒng)壓力油經(jīng)閥 3—— 調(diào)速閥 9—— 液壓馬達(dá)，刀架正轉(zhuǎn)。當(dāng) 5YA 通電時(shí)，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥 8— 閥 5— 閥 11— 液壓缸右腔；液壓缸左腔油液 —— 閥 5—— 油箱，套筒伸出。 .一些設(shè)備，如果負(fù)載的變化更為復(fù)雜，在條件許可時(shí)，應(yīng)繪制負(fù)載循環(huán)圖， 確 .定 .工 .作 .壓 .力 .， .液 .壓 .執(zhí) .行 .機(jī) .構(gòu) .為 .液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .制 .定 .提供 .依 .據(jù) .。金屬切削機(jī)床，工作負(fù)荷的工作部件的運(yùn)動(dòng)方向的切削力；對(duì)于提升機(jī)械，其重物的重量就是工作負(fù)載。 3. 慣性負(fù)載 iF慣性負(fù)載是工作部件在啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速時(shí)的慣性力。 以上三種負(fù)載之和稱為液壓缸的外負(fù)載 F 在不同的工作階段外負(fù)載的負(fù)載的計(jì)算方法是不同的，具體公式如下面所列： a. 啟動(dòng)階段： f G iF F F F? ? ? b. 快速階段： fGF F F?? c. 保持階段： f G CF F F F? ? ? d. 停止階段： f G iF F F F? ? ? .根據(jù)上述各運(yùn)動(dòng)階段內(nèi)的負(fù)載與相應(yīng)的時(shí)間，可繪出液壓缸的負(fù)載循環(huán)圖，它清楚地表明了液壓缸在工作循環(huán)中負(fù)載的變化規(guī)律。 在本系統(tǒng)的各個(gè)液壓缸的工況大致相同，為啟動(dòng) 快進(jìn) 保持，或是啟動(dòng) 快退 停止。 慣性負(fù)載 4 0 0 5 0 4 . 5 6 9 ( )9 . 8 0 . 0 5 6 0iF m a N?? ? ? ?? 摩擦負(fù)載 0 .2 2 0 0 0 4 0 0fsF N N? ? ? 0 .1 2 0 0 0 2 0 0fdF N N? ? ? 重力 400 50 450GFN? ? ? 由此得出液壓缸在各工作階段的負(fù)載，液壓缸在各工作階段的負(fù)載 F 如表 21 所示 ： 表 21 工作負(fù)載表 工況 負(fù)載組成 負(fù)載值 F（ N） 啟動(dòng) f G iF F F F? ? ? 919 快進(jìn) fGF F F?? 650 保持 f G CF F F F? ? ? 8850 數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3 MJ50數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) MJ50 數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1. 液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .設(shè) .計(jì) .要 .求 .是 .進(jìn) .行 .每 .項(xiàng) .程 .序 .設(shè) .計(jì) .的 .依 .據(jù) .。 液壓系統(tǒng)作為 MJ50 數(shù)控機(jī)床 的傳動(dòng)裝置， 應(yīng) .采 .用 .結(jié) .構(gòu) .比 .較 .簡(jiǎn) .單 .， .設(shè) .備 .外 .形 .尺 .寸 .小 .， .能 .遠(yuǎn) .距 .離 .傳 .遞 .大 .能 .量 .； .能 .承 .受 .較 .大 .的 .載 .荷 .；沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；在室內(nèi)的空氣里能保證安全，動(dòng)作迅速；操作、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單；過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠 。它的調(diào)節(jié)方法是壓力反饋式變量泵和流量控制閥聯(lián)合調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍較大，速度負(fù)載特性較好，功率損失及發(fā)熱較小，適用工況為中等功率、要求溫升小、速度平穩(wěn)性要求高的系統(tǒng)。 .又 .根 .據(jù) .室 .內(nèi) .的 .工 .作 .狀 .況 .， .及 .冬 .夏 .工 .作 .溫 .度 .變 .化 .較 .大 .的 .特 .點(diǎn) .， .冬 .季 .選 .用 .. .液 .壓 .油 ., .夏 .季 .選 .用 .. .液 .壓 .油 .， .通 .過(guò) .液 .位 .計(jì) . . .觀 .察 .油 .位 .和 .油 .溫 .?？紤]到經(jīng)濟(jì)和重量的因素，壓力選的低一些，則元件尺寸大，重量重； 壓 .力 .選 .的 .高 .一 .些 .， .則 .元 .件 .尺 .寸 .小 .， .重 .量 .輕 .， .但 .對(duì) .元 .件 .的 .制 .造 .精 .度 .， .密 .封 .性 .能 .要 .求 .較 .高 .；因此要合理的選擇系統(tǒng)的壓力。 表 33 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（ GB2348 — 80） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 320 400 500 630 表 34 活塞桿直徑系列（ GB2348 — 80） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 液壓缸以無(wú)桿腔作為主工作腔，且使無(wú)桿腔有效面積 1A和有桿腔有效面積 2A間有122AA?的關(guān)系。 則液壓缸實(shí)際有效面積為 2223 80 5 0 . 2 444DA c m?? ?? ? ? 2 2 2 2 24 ( ) ( 8 0 5 6 ) 2 5 .6 244DdA c m? ? ?? ? ? 23 4 3 4 5 0 . 2 4 2 5 . 6 2 2 4 . 6 2A A A c m? ? ? ? ?（活塞桿面積） C. 計(jì)算所需流量 2Q 油缸無(wú)桿腔充滿油液時(shí)油缸容積 2V=24DL? 2 3 3 33 . 1 4 8 0 3 0 0 5 0 . 2 4 3 0 1 . 5 0 7 24 m m c m d m??? ? ? ? 假定刀架夾緊刀具所用的時(shí)間為 3s 2Q=V60/3=60/33dm= 尾座液壓缸參數(shù)計(jì)算 液壓缸負(fù)載 F=700 kg? A. 計(jì)算油缸面積 225 753 0 . 0 0 1 8 4 4 8 5 1 8 4 4 . 8 54F k gA m m mP M p a? ? ? ? B. 計(jì)算液壓缸直徑 同上 ,本液壓缸以無(wú)桿腔作為主工作腔，且使無(wú)桿腔有效面積 5A和有桿腔有效面積 6A間有 562AA?的關(guān)系。 表 35 液壓缸活塞行程參數(shù)系列（ GB2349 — 80） I 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 20xx 2500 3200 4000 II 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 III 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 注： 液壓缸活塞行程參數(shù)依 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 次序優(yōu)先選用。 .從 .材 .料 .力 .學(xué) .可 .知 .， .承 .受 .內(nèi) .壓 .力 .的 .圓 .筒 .， .其 .內(nèi) .應(yīng) .力 .分 .布 .規(guī) .律 .因 .壁 .厚 .的 .不 .同 .而 .各 .異 .。代入公式（ ） 得： 卡盤(pán)液壓缸壁厚： 2[ ]VpD?δ σ=6 ??==，故取其壁厚為 。 11220. 35 2DDPn D ????????σ s （ ） 式中 D 缸筒內(nèi)徑（ m）； 1 缸筒外徑 (m), 1D=D+2δ； nP 液壓缸的額定壓力 (MPa)； s? 缸筒材料的屈服點(diǎn) (MPa)； 缸筒材料的屈服強(qiáng)度 sσ=285MPa，將 s?代入公式（ ），得； a. 對(duì)于卡盤(pán)部分液壓缸， 2222 8 5 ( 0 . 0 9 5 0 . 0 8 )0 . 3 5 2 9 . 0 10 . 0 9 5nP M p a?? ? ? 液壓缸的額定壓力 nP=4MPa，所以卡盤(pán)液壓缸筒厚度合格。由公式 ： 33 npPD? ?? （ ） 式中 ?缸筒底部厚度（ m）； 0D缸筒內(nèi)徑（ m）； np液壓缸的額定壓力 (MPa)； P?缸筒底部材料的許用應(yīng)力 (MPa)，SP n?? ?，取 n=2， σs=285MPa， 算得 σp= MPa；代入公式（ ）得； 所以，卡 盤(pán) 液壓缸缸底的壁厚 ?≥=，取 6mm。 查 .參 .考 .文 .獻(xiàn) .， .只 .受 .軸 .向 .推 .力 .的 .作 .用 .時(shí) .， .則 .可 .以 .近 .似 .地 .用 .直 .桿 .承 .受 .的 .簡(jiǎn) .單 .強(qiáng) .度 .計(jì) .算 .公 .式 .進(jìn) .行 .計(jì) .算 .： 62F 104Pd??????? （ ） 式中 F—— 活塞桿的作用力， N； d—— 活塞桿直徑， m； σp—— 材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管 σp=100110MPa； 液 .壓 .缸 .受 .軸 .向 .推 .力 .的 .作 .用 .， .F.， . .入 .公 .式 .（ ） ， .計(jì) .算 .得 .： 卡盤(pán)液壓缸 F=800kg， d=56mm，所以 σ=32 10???? =＜ σp。 .主 .要 .包 .括 .缸 .體 .與 .缸 .蓋 .的 .連 .接 .結(jié) .構(gòu) .、 .活 .塞 .桿 .與 .活 .塞 .的 .連 .接 .結(jié) .構(gòu) .、 .活 .塞 .桿 .導(dǎo) .向 .部 .分 .結(jié) .構(gòu) .、 .密 .封 .裝 .置 .及 .液 .壓 .缸 .的 .安 .裝 .無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 連 .接 .結(jié) .構(gòu) .等 .。 .缺 .點(diǎn) .是 .： .端 .部 .工 .藝 .要 .求 .較 .高 .， .裝 .卸 .時(shí) .要 .用 .專 .用 .工 .具 .。 （ 3） 活 .塞 .桿 .導(dǎo) .向 .部 .分 .的 .結(jié) .構(gòu) .活 .塞 .桿 .導(dǎo) .向 .部 .分 .的 .結(jié) .構(gòu) .， .包 .括 .活 .塞 .桿 .與 .端 .蓋 .、 .導(dǎo) .向 .套 .的 .結(jié) .構(gòu) .， .以 .及 .密 .封 .、 .防 .塵 .和 .鎖 .緊 .裝 .置 .等 .。 （ 4） 密封圈選用 密 .封 .的 .分 .類 .： .可 .分 .為 .靜 .密 .封 .和 .動(dòng) .密 .封 .兩 .種 .。 .活 .塞 .及 .活 .塞 .桿 .處 .的 .密 .封 .圈 .的 .選 .用 .， .應(yīng) .根 .據(jù) .密 .封 .的 .部 .位 .、 .使 .用 .的 .壓 .力 .、 .溫 .度 .、 .運(yùn) .動(dòng) .速 .度 .的 .范 .圍 .不 .同 .而 .選 .擇 .不 .同 .類 .型 .的 .密 .封 .圈 .， .選 .用 . .圈 .加 .擋 .圈 .的 .形 .式 .。其安裝方式分為立式和臥式兩種。 2. 立 .式 .安 .裝 .： .當(dāng) .液 .壓 .支 .架 .所 .需 .要 .的 .功 .率 .很 .大 .且 .電 .動(dòng) .機(jī) .和 .泵 .的 .尺 .寸 .也 .很 .大 .時(shí) .， .宜 .采 .用 .此 .種 .安 .裝 .方 .式 .。 選擇閥類元件時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題： （ 1） 盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，特殊情況下才能自行設(shè)計(jì)專用件。 1. 電磁換向閥 電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓油路的換向、順序動(dòng)作及卸荷等。 2. 單向閥 單向閥起單向流通的作用?？蓪⒁簤合到y(tǒng)分為不同壓力的油路，使不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不同的工