【文章內(nèi)容簡介】 寸，使整個系統(tǒng)緊湊，重量輕，但是要用價格較貴的高壓泵，并使密封復雜化，而且會導致?lián)Q向沖擊大等缺點；若工作壓力選的過 小，就會增大液壓缸的內(nèi)徑和其它液壓元件的尺寸，但密封簡單。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫ΓO(shè)計時可用類比法來確定，參考下表 [6]。 為了滿足工作臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，這里的滑臺液壓缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接 ，最大負載為工進時 7260N。夾緊液壓缸的夾緊力為 N,則由下表 31 可初選滑臺液壓缸工作壓力為 2MPa，夾緊缸工作壓力為 。 表 31 按負載選擇系統(tǒng)工作壓力 負載 /KN ＜ 5 5～ 10 10～ 20 20～ 30 30～ 50 ＞ 50 系統(tǒng)壓力/MPa ＜ 0． 8～ 1 ～ 2 ～ 3 3～ 4 4～ 5 ＞ 5～ 7 表 32 按主機類型選擇系統(tǒng)工作壓 設(shè)備類型 機床 農(nóng)業(yè)機械、汽車工業(yè)、小型工程機械及輔助機械 工程機械 重型機械 鍛壓機械 液壓支架 船用機械 磨床 組合機床 牛頭刨床 插床 齒輪加工機床 車床 銑床 鏜床 機床 拉床 龍門刨床 壓力/MPa ＜ ＜ ～ ＜ 10 10～ 16 16～ 32 14～ 25 數(shù)據(jù)來源： 《液壓傳動》 ．確定液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 6 鑒于動力滑臺要完成的動作循環(huán)是快進 —— 工進 —— 快退，且要求快進和快退的速度相等，這里的液壓缸需選用單杠式的，并在快進時作差動連接。這種情況下的液壓缸無桿腔工作面積 A1取為有桿腔工作面積 A2的兩倍，即活塞桿直徑 d 與液壓缸缸筒直徑 D 的關(guān)系是 d=[10]。 在鉆孔加工時，液壓缸回油路上必須有背壓 p2，背壓的選取參照下表 ，取p2= Mpa，以防止被鉆孔時動力滑臺突然前沖。 表 33 執(zhí)行元件的回油背壓 系統(tǒng)類型 背壓 /Mpa 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) ~ 回油路 上有背壓閥或調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) ~ 采用輔助泵補油的閉式回路 ~ 回油路較短且直通油箱 約 0 數(shù)據(jù)來源：《 液壓氣動與液力 》 由工進時的推力，列出活塞的力平衡方程式，計算液壓缸面積： F/η m=A1p1A2p2=A1p1（ A1/2） p2 (31) 1 21()2mFA pp?? ? = 缸筒內(nèi)徑 D= 14A? (32) 則 缸筒內(nèi)徑 14 4 424 m m???? ? ? （ 33） 活塞桿直徑 d== 式中 p1—— 液壓缸的工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力為 2Mpa； p2—— 液壓缸回油腔背壓力，初算時無法準確計算，可先根據(jù)機械設(shè)計手冊減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 7 進行估計；（本設(shè)計可參考以下選擇： 在鉆孔加 工時，液壓缸回油路上必須有背壓 p2，取 p2= Mpa，以防止被鉆孔時動力滑臺突然前沖。 快進時液壓缸作差動連接，油管中有壓力損失，有桿腔的壓力應(yīng)略大于無桿腔，但其差值較小，可先按 考慮。快退時回油腔中是有背壓的，這時也可按 p2= MPa 考慮。） F—— 工作循環(huán)中的最大外負載； Fc—— 液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不易求出，常用液壓缸的機械效率 ηm進行估算， F+Fc=F/ηm； ηm—— 液壓缸的機械效率，一般 ηm=～ ，此處 ηm 取 。 由計算所得的液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d值應(yīng)按 GB2348— 1993圓整到相近的標準直徑，以便于采用標準的密封件。 按 GB2348— 1993,D 圓整后取 80mm， 按 GB2348— 1993 ,d=， d 圓整后取 56mm 。則 液壓缸無桿腔有效作用面積 1 5024A mm= 2 液壓缸無桿腔有效作用面積 2 2462A mm= 2 表 34 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（ GB23481993） 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 數(shù)據(jù)來源： 《機械設(shè)計手冊》 表 35 活塞桿直徑系列（ GB23481993） 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 數(shù)據(jù)來源： 《機械設(shè)計手冊》 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 8 液壓缸最小穩(wěn)定速度的驗算 對選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，進行最小穩(wěn)定速度的驗算，要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin，即 A＞ Amin。 Amin=qmin/vmin （ 34） 式中 qmin—— 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥 的產(chǎn)品樣本中查得 ,則由查詢可知， qmin= 3L/min ； vmin—— 液壓缸的最低速度，即 。 Amin=qmin/vmin ≈ 2220mm2 滿足要求。 液壓缸所需的最大穩(wěn)定流量 對選定后的液壓缸進行最大穩(wěn)定流量的驗算 ， qmax等于液壓缸有效面積 A 和液壓缸最大移動速度 vmax的乘積，即 qmax=Avmax，如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A不大于計算所得的最小有效面積 Amin，則說明液壓缸不能保證最 大穩(wěn)定流量，此時必須增大液壓缸內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。由以上計算可知： 液壓缸最大移動速度 vmax=6m/min； 液壓缸所需的最大流量 qmax=； 液壓缸有效面積 A= qmax/vmax= mm2。 液壓缸有效面積 A 大于計算所得的最小有效面積 Amin，滿足要求。 4. 繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖 液壓執(zhí)行元件的工況圖指的是壓力圖，流量圖和功率圖。 . 工況圖的繪制 按照上面所確定的液壓執(zhí)行元件的工作面積和工作循環(huán)中各階段的負載，即可繪制出壓力圖；根據(jù)執(zhí)行 元件的工作面積以及工作循環(huán)中各階段所要求的運動速度，即可繪制流量圖；根據(jù)所繪制的壓力圖和流量圖，即可計算出各階段所需的功率，繪制功率圖。則依據(jù)上面所做的計算，列出滑臺液壓缸工況表如下表： 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 9 表 41 組合機床滑臺液壓缸工況表 工況 推力 FN 回油腔壓力 2p Mpa 進 油 腔壓力1p Mpa 輸 入 流量 輸入功率PKw 計算公式 快 進 啟動 0 —— —— 2112F A pp AA??? ? 1 2 1()q A A v= 1P pq= 21p p p? ?? 快 速 21p p p? ?? 工 進 7260 2211()F p Ap A+= 12q Av= 1P pq= 快 退 啟 動 0 —— —— 2112()F p Ap A+= 13q Av= 1P pq= 快 速 再根據(jù)上表繪制出組合機床滑臺液壓缸工況圖如下圖： 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 10 圖 41 組合機床滑臺液壓缸工況圖 . 工況圖的作用 從工況圖上可以直觀的、方便的找出最大工作壓力、最大流量和最大功率，根據(jù)這些參數(shù)即可選擇液壓泵及其驅(qū)動電動機，同時是系統(tǒng)中所有液壓元件的選擇的依據(jù)，對擬定液壓基本回路也具有指導意義。 5. 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計 液壓系統(tǒng)原理圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣。擬定系統(tǒng)原理圖是設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵，它對系統(tǒng)的性能及沒計方案的合理性、經(jīng)濟性具有決定性的影響，也是整個設(shè)計中重要的一部分 [8]。 選擇基本回路 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)以及速度、負載循環(huán) 圖 ，可以針對不同的動作循環(huán)選擇相應(yīng)的基本回路，包括確定系統(tǒng)的供油方 式、調(diào)速方式、速度換接方式和夾緊回路的方式等。 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 11 確定供油方式 這里組合機床的液壓系統(tǒng)可以分為工件的夾緊和動力頭的運動兩部分。動力頭工作進給時需要高壓的油液，但流量較??；快速進給時需要大量的油液，但壓力較低。這時若選用一大流量的高壓泵雖可滿足要求，但工作進給時必然會有大部分高壓油經(jīng)過溢流閥流回油箱，不僅浪費大量功率，而且會引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱。決這個矛盾可采用雙泵供油回路，但這樣要多用一個泵，管路也較復雜。并且由工況圖可知系統(tǒng)最大流量與最小流量之比約為 15，快進工進時間之比約為 7，因此這里的設(shè)計采用 限壓式變量葉片泵，在低壓時 (快速行程 )能產(chǎn)生大流量，而高壓時（工作進給）流量能自動減小，以避免過多的損失。如圖 51 所示 圖 51 限壓式變量葉片泵供油 速度控制回路的選擇 在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。這里為使動力頭能向前向后運動，設(shè)有電磁閥 4來進行換向。動力頭的快速前進采用差動回路，用二位滑閥 5 控制；在快進時滑閥 5 的電磁鐵接通，油缸有桿腔的回油經(jīng)滑閥可以流到油缸的無桿腔實現(xiàn)差動連接，使移動速度加快。如下圖所示取活塞桿面積為油缸面積的一半左右，使 快進快退速度大致相等。 為使動力頭的工作進給速度比較穩(wěn)定，采用回油調(diào)速，并選用由減壓閥和節(jié)流閥共同組成的調(diào)速閥 9來控制工作進給速度。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負切削力的能力。 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 12 圖 52 速度控制回路 換向和速度換接回路的選擇 速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運動速度換到另一種運動速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括快速轉(zhuǎn)慢速的換接，也包括兩個慢速之間的換接。本系 統(tǒng)采用下圖兩種電磁閥的快慢速換接回路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。往復換直線運動向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機運動部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準確地變換運動方向。簡單的換向回路只需采用標準的普通換向閥即可 [9]。此次設(shè)計中換向與速度換接回路采用三位換向閥如下圖所示 圖 53 三位四通換向閥 圖 54 三位五通換向閥 減速器箱蓋鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)和主要元件設(shè)計 13 壓力控制回路的選擇 壓力回路是控制液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力，以使元件獲得所需的力或轉(zhuǎn)矩或保持受力狀態(tài)的回路。這類回路包括調(diào)壓、減壓、保壓、卸壓、平衡、卸荷等多種。現(xiàn)需要選用的是調(diào)壓回路。調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或某部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值 [10]。 現(xiàn)采用如下圖 55 所示的二位四通電磁閥 3 來控制夾緊、松開換向動作以及溢流閥與卸荷閥組成的調(diào)壓回路，為了避免工作時突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到當進油路壓力瞬時下降時仍能保持夾緊力，所以接入 溢流閥調(diào)壓和單向閥保壓。在該回路中還裝有定值減壓閥，用來保持夾緊力的穩(wěn)定。溢流閥進行減壓，防止壓力過大，減壓閥的最低調(diào)整壓力不應(yīng)小于 。 圖 55 壓力控制回路 確定輔助裝置 為避免鐵屑等物損壞油泵，在油泵的進油口處加一濾油器。且因為這個濾油器裝在油泵之前，所以不允許有較大的壓力損失，只起到粗濾作用。為減小壓力損失，選取濾油器時應(yīng)取額定流量較大的（例如加大一倍）。 . 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計