【正文】 回轉刀架 正轉 — + 反轉 + — 刀盤 松開 + 夾緊 — 尾座套筒 伸出 — + 返回 + — 無錫太湖學院學士學位論文 6 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設計 7 2 MJ50數(shù)控機床液壓系統(tǒng)工況分析 .對 . . .控 .機 .床 .液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .性 .能 .分 .析 .是 .對 .液 .壓 .執(zhí) .行 .機 .構 .的 .運 .動 .分 .析 .和 .受 .力 .分 .析 .，目的是找出每一個執(zhí)行流，壓力變化規(guī)律，在勞動過程中功率元件，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)。卡盤的高壓夾緊與低壓夾緊轉換，由二位四通電磁閥 2 控制。其運動循環(huán)圖如下。 當 4YA 通電時，刀盤松開；當 8YA 通電時，系統(tǒng)壓力油經(jīng)閥 3—— 調速閥 9—— 液壓馬達，刀架正轉。當 5YA 通電時，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。 .一些設備，如果負載的變化更為復雜，在條件許可時，應繪制負載循環(huán)圖， 確 .定 .工 .作 .壓 .力 .， .液 .壓 .執(zhí) .行 .機 .構 .為 .液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .制 .定 .提供 .依 .據(jù) .。金屬切削機床，工作負荷的工作部件的運動方向的切削力；對于提升機械，其重物的重量就是工作負載。 3. 慣性負載 iF慣性負載是工作部件在啟動加速和制動減速時的慣性力。 以上三種負載之和稱為液壓缸的外負載 F 在不同的工作階段外負載的負載的計算方法是不同的，具體公式如下面所列： a. 啟動階段： 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)上述各運動階段內的負載與相應的時間，可繪出液壓缸的負載循環(huán)圖，它清楚地表明了液壓缸在工作循環(huán)中負載的變化規(guī)律。 在本系統(tǒng)的各個液壓缸的工況大致相同，為啟動 快進 保持，或是啟動 快退 停止。 慣性負載 4 0 0 5 0 4 . 5 6 9 ( )9 . 8 0 . 0 5 6 0iF m a N?? ? ? ?? 摩擦負載 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載，液壓缸在各工作階段的負載 F 如表 21 所示 ： 表 21 工作負載表 工況 負載組成 負載值 F（ N） 啟動 f G iF F F F? ? ? 919 快進 fGF F F?? 650 保持 f G CF F F F? ? ? 8850 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設計 11 3 MJ50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設計 MJ50 數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的設計要求 1. 液 .壓 .系 .統(tǒng) .的 .設 .計 .要 .求 .是 .進 .行 .每 .項 .程 .序 .設 .計 .的 .依 .據(jù) .。 液壓系統(tǒng)作為 MJ50 數(shù)控機床 的傳動裝置， 應 .采 .用 .結 .構 .比 .較 .簡 .單 .， .設 .備 .外 .形 .尺 .寸 .小 .， .能 .遠 .距 .離 .傳 .遞 .大 .能 .量 .； .能 .承 .受 .較 .大 .的 .載 .荷 .；沒有復雜的傳動機構；在室內的空氣里能保證安全，動作迅速；操作、調節(jié)簡單；過載保護簡單可靠 。它的調節(jié)方法是壓力反饋式變量泵和流量控制閥聯(lián)合調節(jié)，調速范圍較大，速度負載特性較好，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 .的 .工 .作 .狀 .況 .， .及 .冬 .夏 .工 .作 .溫 .度 .變 .化 .較 .大 .的 .特 .點 .， .冬 .季 .選 .用 .. .液 .壓 .油 ., .夏 .季 .選 .用 .. .液 .壓 .油 .， .通 .過 .液 .位 .計 . . .觀 .察 .油 .位 .和 .油 .溫 .?？紤]到經(jīng)濟和重量的因素，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 .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 液壓缸以無桿腔作為主工作腔，且使無桿腔有效面積 1A和有桿腔有效面積 2A間有122AA?的關系。 則液壓缸實際有效面積為 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. 計算所需流量 2Q 油缸無桿腔充滿油液時油缸容積 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間為 3s 2Q=V60/3=60/33dm= 尾座液壓缸參數(shù)計算 液壓缸負載 F=700 kg? A. 計算油缸面積 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. 計算液壓缸直徑 同上 ,本液壓缸以無桿腔作為主工作腔，且使無桿腔有效面積 5A和有桿腔有效面積 6A間有 562AA?的關系。 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 .可 .知 .， .承 .受 .內 .壓 .力 .的 .圓 .筒 .， .其 .內 .應 .力 .分 .布 .規(guī) .律 .因 .壁 .厚 .的 .不 .同 .而 .各 .異 .。代入公式（ ） 得： 卡盤液壓缸壁厚： 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 (MPa)； 缸筒材料的屈服強度 sσ=285MPa，將 s?代入公式（ ），得； a. 對于卡盤部分液壓缸， 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缸筒內徑（ m）； np液壓缸的額定壓力 (MPa)； P?缸筒底部材料的許用應力 (MPa)，SP n?? ?，取 n=2， σs=285MPa， 算得 σp= MPa；代入公式（ ）得； 所以，卡 盤 液壓缸缸底的壁厚 ?≥=，取 6mm。 查 .參 .考 .文 .獻 .， .只 .受 .軸 .向 .推 .力 .的 .作 .用 .時 .， .則 .可 .以 .近 .似 .地 .用 .直 .桿 .承 .受 .的 .簡 .單 .強 .度 .計 .算 .公 .式 .進 .行 .計 .算 .： 62F 104Pd??????? （ ） 式中 F—— 活塞桿的作用力， N； d—— 活塞桿直徑， m； σp—— 材料的許用應力，無縫鋼管 σp=100110MPa； 液 .壓 .缸 .受 .軸 .向 .推 .力 .的 .作 .用 .， .F.， . .入 .公 .式 .（ ） ， .計 .算 .得 .： 卡盤液壓缸 F=800kg， d=56mm，所以 σ=32 10???? =＜ σp。 .主 .要 .包 .括 .缸 .體 .與 .缸 .蓋 .的 .連 .接 .結 .構 .、 .活 .塞 .桿 .與 .活 .塞 .的 .連 .接 .結 .構 .、 .活 .塞 .桿 .導 .向 .部 .分 .結 .構 .、 .密 .封 .裝 .置 .及 .液 .壓 .缸 .的 .安 .裝 .無錫太湖學院學士學位論文 18 連 .接 .結 .構 .等 .。 .缺 .點 .是 .： .端 .部 .工 .藝 .要 .求 .較 .高 .， .裝 .卸 .時 .要 .用 .專 .用 .工 .具 .。 （ 3） 活 .塞 .桿 .導 .向 .部 .分 .的 .結 .構 .活 .塞 .桿 .導 .向 .部 .分 .的 .結 .構 .， .包 .括 .活 .塞 .桿 .與 .端 .蓋 .、 .導 .向 .套 .的 .結 .構 .， .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 .密 .封 .兩 .種 .。 .活 .塞 .及 .活 .塞 .桿 .處 .的 .密 .封 .圈 .的 .選 .用 .， .應 .根 .據(jù) .密 .封 .的 .部 .位 .、 .使 .用 .的 .壓 .力 .、 .溫 .度 .、 .運 .動 .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 .液 .壓 .支 .架 .所 .需 .要 .的 .功 .率 .很 .大 .且 .電 .動 .機 .和 .泵 .的 .尺 .寸 .也 .很 .大 .時 .， .宜 .采 .用 .此 .種 .安 .裝 .方 .式 .。 選擇閥類元件時應注意以下問題： （ 1） 盡量選擇標準定型產(chǎn)品，特殊情況下才能自行設計專用件。 1. 電磁換向閥 電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。 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)行機構產(chǎn)生不同的工