【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 10 /LMb m mTVPPLr???????? ? ?? （ 3— 10） m axm ax5 0 0 0 .1 4 50 .9 08 0 .6 / m inMMmvnVqL????? （ 3— 11） 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 第四章 確定系統(tǒng)主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是選擇系統(tǒng)方案及選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外負(fù)載；流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié) 構(gòu)尺寸。通常，首先選擇執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)壓力，并按最大外負(fù)載和選定的設(shè)計(jì)壓力計(jì)算執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)尺寸，然后根據(jù)對(duì)執(zhí)行元件的速度（或轉(zhuǎn)速）要求，確定其輸入流量。壓力和流量一經(jīng)確定，即可確定其功率， 并做出液壓執(zhí)行元件的工況圖。 壓緊缸的主要參數(shù) 1）初選 壓緊缸的工作壓力 根據(jù)任務(wù)書(shū)，我選定壓緊缸的工作壓力為 8Mpa。 2）確定壓緊缸的主要尺寸 壓緊缸的最大工作負(fù)載 F=380KN，查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2033 可取液壓缸背壓 2 MPa? ，取 ? ? 。考慮到快進(jìn)、 快退速度相等，取d/D=。 1 1 2 2215622()2 101 0 ( 8 ) 102 10cmcmFP A P AFAPPm?????????? ? ???由 式 得 （ 4— 1） 則液壓缸內(nèi)徑 為： 214 4 5 .6 1 03 .1 4 1 5 92 6 7 .0 m mAD??????? （ 4— 2） 查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2016,，將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=320mm 又 d/D= （ 4— 3） 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 ? d== 查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2017 將活塞桿的直徑圓整為 d=250mm 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 2 2 4 212 2 2 2 4 2242120 .3 2 8 0 4 .2 1 044( ) ( 0 .3 2 0 .2 5 ) 3 1 3 .4 1 0444 9 0 .8 1 0A D m mA D d m mA A A m m???????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 4— 4） 3） 計(jì)算各個(gè)階段參數(shù) 根據(jù)計(jì)算出來(lái)的液壓缸的尺寸，可計(jì)算液壓缸在工作 循環(huán)中各個(gè)階段的壓力，流量和功率。 得出如表 41所示。 表 41 液壓缸在各個(gè)階段的壓力，流量和功率 工況 回油腔壓力p2/Mp 進(jìn)油腔壓力p1/Mp 輸入流量q*103/ m3/s 輸入功率P/KW 液壓缸推力F/N 啟動(dòng) 快進(jìn) 加速 恒速 ———— ———— ———— 84444 ———— ———— 59111 42222 工進(jìn) 464444 啟動(dòng) 快退 加速 恒速 —— —— ———— ———— 84444 ———— ———— 59111 42222 注： ，液壓缸有桿腔壓力 2p 必須大于無(wú)桿腔壓力 1p ，其差值為 21p p p? ? ? ，在液壓元件的規(guī)格和管道長(zhǎng)度，直徑未確定時(shí)，可初定簡(jiǎn)單液壓 系統(tǒng) 5( 2 5 ) 1 0p pa? ? ? ?,復(fù)雜液壓系統(tǒng) 5(5 1 0 ) 1 0p pa? ? ? ?。 故此時(shí)可取 Mpa?? 。 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 ，此時(shí) 0p??，另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為 。 ，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為 1p ，無(wú)桿腔回油，壓力為 2p 。 徑向缸的主要參數(shù) 1）初選徑向缸的工作壓力 根據(jù)任務(wù)書(shū)，我選定徑向缸的工作壓力為 8Mpa。 2）確定徑向缸的主要尺寸 徑向缸 的最大工作負(fù)載 F=125KN，查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2033 可取液壓缸背壓 2 MPa? ，取 ? ? ?？紤]到快進(jìn)，快退速度相等，取d/D=。 1 1 2 2215622()2 5 101 0 ( 8 ) 102 5 10cmcmFP A P AFAPPm?????????? ? ???由 式 得 （ 4— 5） 則液壓缸內(nèi)徑 為： 214 4 1 .8 5 1 03 .1 4 1 5 91 5 3 .5 m mAD??????? （ 4— 6） 查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2016,，將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=160mm 又 d/D= （ 4— 7） ? d== 查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2017 將活塞桿的直徑圓整為 d=125mm 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 ： 2 2 4 212 2 2 2 4 2242120 .1 6 2 0 0 .9 6 1 044( ) ( 0 .1 6 0 .1 2 5 ) 7 8 .3 0 1 0441 2 2 .6 6 1 0A D m mA D d m mA A A m m???????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 4— 8） 3） 計(jì)算各個(gè)階段參數(shù) 根據(jù)計(jì)算出來(lái)的液壓缸的尺寸，可計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力，流量和功率。 如表 42所示。 表 42 液壓缸在各個(gè)階段的壓力，流量和功率 工況 回油腔壓力p2/Mp 進(jìn)油腔壓力p1/Mp 輸入流量q*103/ m3/s 輸入功率P/KW 液壓缸推力F/N 啟動(dòng) 快進(jìn) 加速 恒速 ———— ———— ———— 27777 ———— ———— 21666 13888 工進(jìn) 152778 啟動(dòng) 快退 加速 恒速 ———— ———— ———— 27777 ———— ———— 21666 13888 注： ，液壓缸有桿腔壓力 2p 必須大于無(wú)桿腔壓力 1p ，其差值為 21p p p? ? ? ，在液壓元件的規(guī)格和管道長(zhǎng)度，直徑未確定時(shí)，可初定簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng) 5( 2 5 ) 1 0p p a? ? ? ?,復(fù)雜液壓系統(tǒng) 5( 5 1 0 ) 1 0p p a? ? ? ?。故此時(shí)可取 Mpa?? 。 ，此時(shí) 0p??，另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為 。 ，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為 1p ，無(wú)桿腔回油，壓力為 2p 。 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 頂出缸的主要參數(shù) 1）初選頂出缸的工作壓力 根據(jù)任務(wù)書(shū)，我選定頂出缸的工作壓力為 6Mpa。 2）確定頂出缸的主要尺寸 頂出 缸的最大工作負(fù)載 F=50KN，查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2033可取液壓缸背壓 2 MPa? ，取 ? ? ?？紤] 到快進(jìn)，快退速度相等，取d/D=。 1 1 2 2214642()25 101 0 ( 6 ) 10210 10cmcmFP A P AFAPPm?????????? ? ???由 式 得 （ 4— 9） 則液壓缸內(nèi)徑 為： 414 4 1 0 1 .0 1 03 .1 4 1 5 91 1 3 .4 m mAD??????? （ 4— 10） 查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2016,，將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=125mm 又 d/D= （ 4— 11） ? d== 查 《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 4 卷 表 2017 將活塞桿的直徑圓整為 d=90mm 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為 ： 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 2 2 4 212 2 2 2 4 2242120 .1 2 5 1 2 2 .7 1 044( ) ( 0 .1 2 5 0 .0 9 ) 5 9 .1 1 0446 3 .6 1 0A D m mA D d m mA A A m m???????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 4— 12） 3） 計(jì)算各個(gè)階段參數(shù) 根據(jù)計(jì)算出來(lái)的液壓缸的尺寸，可計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力，流量和功率。 如表 43所示 。 表 43 液壓缸在各個(gè)階段的壓力，流量和功率 注： ，液壓缸有桿腔壓力 2p 必須大于無(wú)桿腔壓力 1p ，其差值為 21p p p? ? ? ，在液壓元件的規(guī)格和管道長(zhǎng)度，直徑未確定時(shí)，可初定簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng) 5( 2 5 ) 1 0p p a? ? ? ?,復(fù)雜液壓系統(tǒng) 5( 5 1 0 ) 1 0p p a? ? ? ?。故此時(shí)可取 Mpa?? 。 ，此時(shí) 0p??，另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為 。 ，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為 1p ，無(wú)桿腔回油，壓力為 2p 。 工況 回油 腔壓力 p2/Mp 進(jìn)油 腔壓力 p1/Mp 輸入 流量q*103/ m3/s 輸入 功率P/KW 液壓 缸推力 F/N 啟動(dòng) 快進(jìn) 加速 恒速 ———— ———— ———— 11111 ———— ———— 8888 5556 啟動(dòng) 快退 加速 恒速 ———— ———— ———— 11111 ———— ———— 8888 5556 潘其望 30 噸旋壓機(jī)集成塊式液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 第五章 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 根據(jù) 旋壓 機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和工況分析，所設(shè)計(jì)機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問(wèn)題。速度的換接、穩(wěn)定性和 調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一樣，該機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。 速度控制回路的選擇 前部分分析的各缸工況及參數(shù)表明 ，所設(shè)計(jì) 機(jī) 床液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中所需要的功率 不大 ，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問(wèn)題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場(chǎng)合，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度 — 負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容 積節(jié)流調(diào)速。 旋壓 加工屬于連續(xù)切削加工，加工過(guò)程中切削力變化不大，因此 旋壓 過(guò)程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在 旋輪 表面 和毛坯 接觸 的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因此考慮在工作進(jìn)給過(guò)程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開(kāi)式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過(guò)高。 換向和速度換接回路的選擇 所設(shè)計(jì) 旋壓機(jī)床 液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向