【文章內(nèi)容簡介】 （ 25） 當(dāng)液壓缸反向制動時(shí) ，將已知數(shù)據(jù)代入式 25得： 6195 10 100 0FA P? ? ??? 2mm ； 4 4 1 4 . 3 6 1 3 5 m m1000AD ???? ? ?。 由張利平《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 [3]表 ， 取標(biāo)準(zhǔn)值 ： D=125mm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [10]表 ： d ? , 則 ： d 0 .7 1 8 8 .7 m mD?? 。 由張利平 《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 [3]表 ， 取標(biāo)準(zhǔn)值 ： d=90mm。 將上述所得數(shù)據(jù)代入式 24得： 液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 ： 2 2 21 0 .1 2 5 1 2 2 .7 2 c m44AD??? ? ? ?； 有桿腔面積 : 2 2 2 2 22 d 0 . 1 2 5 0 . 0 9 5 9 . 1 0 c m44AD??? ? ? ? ? ?（ ） （ ）。 vq A? （ 26） 式中 ： A— 液壓缸有效作用面積 ； V— 活塞與缸體的相對速度 。 將已知數(shù)據(jù)代入式 26可得： 快速上升時(shí) 1 2 1q v / sAL? ? ? ?； 慢 速上升時(shí) 2 2 2q v 72 / s? ? ? ?； 快速下降時(shí) 3 1 3q v / s? ? ? ?。 根據(jù)上述所得流量數(shù)據(jù)， 繪制流量循環(huán)圖如下： 圖 液壓缸流量循環(huán)圖 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 液壓系統(tǒng)方案的確定 1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和 運(yùn)動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合 —— 容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須 用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流 常用于有負(fù)載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需 要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計(jì) 10 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 3）制定順序動作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同， 有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時(shí)，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時(shí)間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠 壓機(jī)壓力機(jī)等場合。當(dāng)某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個(gè)動作。 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流 量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要考慮以下幾個(gè)方面的問題： 1）供油方式 該系統(tǒng)在快上和 快下時(shí)做需流量較大，且比較接近。在慢上時(shí)所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，宜選用 限壓 式定量葉片泵作為油源。 2）調(diào)速回路 該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。 3） 速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。 4） 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥；另一 方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。 本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通 Y型中位機(jī)能的電磁換向閥。 萬能外圓磨床 液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。 繪制液壓系統(tǒng)圖，如圖 ： 圖 液壓系統(tǒng)圖 液壓元件的設(shè)計(jì) 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計(jì) 12 1）確定液壓泵的最大工作壓力 ???? PPPP 1 （ 27） 式中 ： 1P 液壓缸最大工作壓力 ； ??P 從液壓泵出口到液壓缸之間 的管路損失 。 而其中 ：1 42 1 7 6 5 .1 5 1 .7 80 .9 1 1 3 4 .3 0 1 0FP A ?? ? ???Mpa； 又因管路簡單，流速不大， 故由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 》 [10]取 得： ??P =。 將上述所得數(shù)據(jù)代入式 27得： ???? PPPP 1 =+= 。 2）確定液壓泵的流量 ?? vmaxvp qq K （ 28） 式中： K— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 K=； ?vmaxq 同時(shí)動作的液壓缸的最大總流量 。 將已得數(shù)據(jù)代入式 28得： ?? vmaxvp qq K = 60 / m i n / m i nLL? ? ?。 3）選擇泵的規(guī)格 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用 。 則驅(qū)動功率 ： pvpq?PPP? （ 29） 式中 ： P 液壓泵的額定壓力，為 ； vpq 液壓泵的流量，為 /minL ； p? 液壓泵的總效率，由表取 。 將以上數(shù)據(jù)代入式 29得： 63vppq 6 . 3 1 0 6 0 . 5 1 0 8 . 4 7 w0 . 7 5 6 0PPPk? ?? ? ?? ? ??。 考慮到時(shí)間短，而電動機(jī)一般允許短時(shí)間超載 25%，這樣電動機(jī)功率還可降低一些， 則： 1008 .4 7 6 .7 7 6125P kw? ? ? 。 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 根據(jù)上述所算， 由張利平《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 [3]表 Y160L8，功率為 ，額定轉(zhuǎn)速為 750r/min。 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表 24所示。 表 24 液壓元件型號及規(guī)格 序 號 名 稱 通過流量 型號及規(guī)格 1 吸油過濾器 WU16? 180 2 葉片泵 1 16YB? 3 電磁換向閥 34EYH10BT 4 電控溢流閥 BGM03 5 單向閥 DFB10K 6 疊加式減壓閥 MRP0130 7 疊加式夜控單向閥 DGMDC2YP 8 疊加式節(jié)流閥 DGMFN2XAB 9 冷卻器 FT20 10 液位液溫計(jì) CYW150 11 空氣過濾器 QUQ3 12 電動機(jī) Y160L8 13 壓力表開關(guān) KFL8/20E 14 耐震壓力表 YN100 15 測壓接頭 PT00 2A 16 測壓軟管 HEP1H23P1 1）管道內(nèi)徑的計(jì)算 （ 210） 式中 ： q— 通過管道的流量 ； V— 管內(nèi)允許流速 。 將已知數(shù)據(jù)代入式 210 得： 2）管道壁厚 ? 的計(jì)算 vq4d ??4 0 .8 4 7d 1 4 .6 9 m m5?????萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計(jì) 14 （ 211） 式中： p— 管內(nèi)最 高工作壓力，為 ； n— 安全系數(shù)， 由張利平《液壓氣動速查手冊》 [3]表 取得 ： n=8； b? 管材抗拉強(qiáng)度，選紫銅管，則為 10MPa。 將所得數(shù)據(jù)代入式 211得： 1）油箱容量的確定 可按液壓泵流量和系統(tǒng)壓力確定油箱容量 v 表 25 各種系統(tǒng)類型的經(jīng)驗(yàn)參數(shù) 系統(tǒng)類型 低壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中高壓或大功率系統(tǒng)（ MPa? ） ? 2～ 4 5～ 7 6～ 12 pqV ?? （ 212）式中 ： ? 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 可由表 25取為 3； pq 液壓泵的額定流量，為 。 將所得數(shù)據(jù)代入式 212得 :