【文章內(nèi)容簡介】 機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計的周期也比較短。 近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優(yōu)點 ，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從 70 年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從 1970 年開始對這種閥進行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料 、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。 由于需要進行多種工藝，液壓機具有如下的特點： （ 1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求； （ 2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （ 3） 液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； （ 4） 液壓機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； （ 5） 液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 液壓系統(tǒng)的基本組成 1）能源 裝置 —— 液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2）執(zhí)行裝置 —— 液壓機（液壓缸、液壓馬達）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動負(fù)載做功。 3）控制裝置 —— 液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，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。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單 向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4）輔助裝置 —— 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等 .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)。 5）工作介質(zhì) —— 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。 液壓傳動的定義 一部完整的機器是由原動機、傳動機構(gòu)及控制部分、工作機 (含輔助裝置 )組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車 刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設(shè)置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。 傳動機構(gòu)通常分為機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量 。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動能得到如此迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動、氣壓傳動相比，具有以下優(yōu)點： 1）單位功率的重量輕，即在輸出同等功率的條件下，體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)特性好等。如軸向柱塞泵的重量只是同功率直流發(fā)電機重量的 10%～ 20%，前者的外形尺寸只有后者的 12% ～ 13%。 2）液壓傳動能方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，并且調(diào)速范圍大。 3）液壓傳動裝置工作平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小、能快速啟動制動和頻繁換向。 4）液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，易于實現(xiàn)自動化。當(dāng)機、電、液配合使用時，易實現(xiàn)較復(fù)雜的自動工作循環(huán)。 5）液壓傳動易獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，可以使傳動結(jié)構(gòu)簡單。 6）液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載保護，同時，因采用油液作為傳動介質(zhì)，相對運動表面鍵能自行潤滑，故元件的使用壽命長。 7） 由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便，液壓元件排列布置以具有較大的機動性。 液壓傳動的主要缺點 ： 1）液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，在相對運動表面間不可避免要有泄漏，同時，液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴(yán)格的場合采用。 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，故不宜于遠距離傳動。 3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。 4）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因此，液壓元件的制造成本較高，而且對油液的污染比較敏感。 5）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出更高的要求，即需要系統(tǒng)的掌握液壓傳動的理論知識，液壓具有一定的實踐經(jīng)驗。 6）隨之，高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是需要解決的問題。 總而言之，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，液壓傳動的缺點將得到克服，液壓傳動將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動方式的結(jié)合更是前途無量。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 第 2 章 設(shè)計任務(wù) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計室整個機器設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 要求 設(shè)計一臺雙面鉆、鏜專用機床的液壓系統(tǒng)。機床工作循環(huán)定位→夾緊→快進→工進→死擋鐵停留→快退→松開→拔銷→原位停止。已知參數(shù)為：運動部件總重為 10000N，最大切削力為 31000N，夾緊力為 1200N；快進行程為 400mm，工進行程為 180mm，快速進退速 度為 ,工進速度為 52mm/min；啟動加速時間為 。采用鑄鐵平導(dǎo)軌。要求速度換接平穩(wěn)，運行安全可靠；可實現(xiàn)手動和半自動控制。 功能分析、需求設(shè)計 1）設(shè)備用途、操作過程、周期時間、工作特點、性能指標(biāo)和作業(yè)環(huán)境的要求。 2）液壓系統(tǒng)必須完成的動作、運動形式、執(zhí)行元件的載荷特性、行程和對速度的要求。 3）動作的順序、控制精度、自動化程度和連鎖要求。 4）防塵、防寒、噪聲控制要求。 5）效率、成本、經(jīng)濟型和可靠性要求等。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 第 3 章 液壓系統(tǒng)的性能和參數(shù)的初步確定 首先，我們對液壓系統(tǒng)進行工況分析，工況分析是分析一部機器工作過程中的具體情況，其內(nèi)容包括對負(fù)載、速度和功率的變化規(guī)律的分析或確定這些參數(shù)的最大值，即分析負(fù)載的性質(zhì)和編制負(fù)載圖。在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，各個階段的負(fù)載是由不同的負(fù)載組成的。而各個階段都具有不同的速度，已知各階段的負(fù)載和速度，即可求出各階段功率的變化規(guī)律。 運動分析 根據(jù)任務(wù)要求，確定本液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為 快進→工進→死擋鐵停留→快退→原位停止卸荷，工作循環(huán)圖如下： 圖 31 工作循環(huán)圖 一個工作循環(huán)內(nèi)快進行程的時間： t1=L1/V1=40060247。5500= 工進行程的時間： t2=L2/V2=18060247。52=208s 快退的行程時間： t3=(L1+L2)/V1=(400+180)60247。5500= 畫出一個工作循環(huán)中的速度循環(huán)圖如下： 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 圖 32 速度循環(huán)圖 液壓缸的負(fù)載分析 動力滑臺液壓缸在快進、快退階段，啟動時的外負(fù)載是導(dǎo)軌的靜摩擦阻力和液壓缸的靜密封摩擦阻力，加速時的外負(fù)載是導(dǎo)軌的動摩擦阻力、液壓缸的動摩擦阻力和慣性力，恒速時的外負(fù)載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和液壓缸動密封摩擦阻力；在工進階段，外負(fù)載是工作負(fù)載即切削力、導(dǎo)軌動摩擦阻力和液壓缸動密封摩擦阻力。 切削力 Fe=31000N 導(dǎo)軌摩擦阻力計算 機床空載快速進 退階段啟動時，導(dǎo)軌受靜摩擦阻力 Ffs 作用，其中動摩擦系數(shù) μ d=，靜摩擦系數(shù)μ s=， G=10000N,算得 Ffs= 2Gs? =10000247。2=1000N 車床在加速和恒速階段的動摩擦阻力為 Ffd= 2Gd? =10000247。2=500N 慣性力計算 速度變化量 ΔV=≈， Δt=,算得慣性力 Fi 為 Fi= tvgG ??? =10000247。247。=255N V L 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 工作負(fù)載計算 液壓缸驅(qū)動動力頭進給時的工作負(fù)載為切削力 Fe，已知 Fe=31000N 重力 因為運動部件是水平位置，故重力在水平方向的分力為零。 液壓缸密封摩擦阻力計算 作用于液壓缸活塞上的密封摩擦阻力 Fm，用下式估算 Fm=（ 1－ η cm） Fe 式中，η cm— 液壓缸的機械效率η cm=~。 取η cm=，算得啟動時的靜密封摩擦阻力 Fms=(1－ ηcm)Fe=(1－ )x31000=3100N 恒速時的動密封摩擦阻力估取為靜密封摩擦阻力的 30％ ，即 Fmd=Fms30％=930 將上述計算過程綜合后得到的各個工作階段的液壓缸外負(fù)載結(jié)果于下 表 33 動力頭液壓缸外負(fù)載計算結(jié)果 工況 外負(fù)載 F/N 計算公式 結(jié)果 快進 啟動 F=Ffs+Fms 4100 加速 F=Ffd+Fi+Fmd 1685 恒速 F=Ffd+Fmd 1430 工進 F=Fe+Ffd+Fmd 32430 快退 啟動 F=Ffs+Fms 4100 加速 F=Ffd+Fi+Fmd 1685 恒速 F=Ffd+Fmd 1430 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 液壓缸的負(fù)載循環(huán)圖如下： 圖 34 液壓缸負(fù)載圖 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算和工況圖的編制 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力 本鉆鏜機床屬于半精加工機床，載荷最大時為慢速工進階段，其 他工況時載荷都不大，參考《液壓傳動設(shè)計指南》表 22 和表 23 表預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力p1=4Mpa。 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為了滿足滑臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積 A1與 A2 贏滿足 A1=2A2，即活塞桿的直徑 d 和液壓缸的內(nèi)徑 D 的關(guān)系為 d=。 為防止工進結(jié)束時發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定回油背壓，參考表暫取背壓成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 ，并取液壓缸機械效率 η cm=,則可算得液壓缸無桿腔的有效 面積 24211 1097)2 ( 3 2 4 3 0)2( mpp FA cm ???????? ? 液壓缸內(nèi)徑 mAD 10974π4 41 ????? ? 查表，將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=125mm=。 因 A1=2A2，故活塞桿直徑為 d==125= 查表，將活塞桿直徑圓整為 d=90mm=9cm。 則液壓缸實際有效面積為 2221 .5π4π cmDA ???? 222222 )(4π)(4π cmdDA ??????