【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。 （ 1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積 小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的 12%左右。 （ 2）液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應(yīng)快，所以易于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘 1000次。 （ 3）液壓傳動(dòng)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速比可達(dá) 1： 2021），并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 （ 4）液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍?duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣 控制或氣動(dòng)控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。 （ 5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。 （ 6）由于液壓元件已實(shí)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(jì)、制造和使用都比較方便。 （ 1）液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免地要有泄漏，同時(shí)，液體又不是絕對(duì)不可壓縮的，因此不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合采用，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。 （ 2）液壓傳動(dòng)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(yuǎn)距離傳動(dòng)。 （ 3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)有一定的困難。 （ 4）為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對(duì)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(duì)維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 （ 6）隨著高壓、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，這也是要解決的問題。 總而言之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的， 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)將得到克服，液壓傳動(dòng)將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動(dòng)方式的結(jié)合更是前途無量。 3液壓工況分析 系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊 → 工作臺(tái)快進(jìn) → 工作臺(tái)工進(jìn) → 工作臺(tái)快退 →工作臺(tái)松開。根據(jù)分析完成速度循環(huán)圖 3— 1，然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖 3— 2。 液壓缸所受外負(fù)載 F包括三種類型，即 式中 （ 3— 1） —— 為工作負(fù)載； —— 為摩擦阻力負(fù)載； —— 慣性負(fù)載。 FuFa （ 1）工作負(fù)載 工作負(fù)載為已知 FL=18000N （ 2）摩擦阻力負(fù)載 已知采用平導(dǎo)軌，且靜摩擦因數(shù) uj=,動(dòng)摩擦因數(shù) ud=,則： 靜摩擦阻力 Fuj=25000N=5000N 動(dòng)摩擦阻力 Fud=25000N=2500N (3— 2) （ 3）慣性負(fù)載 Fa=G/g Δu/Δt=25000/5/60=4230N （ 3— 3） 式中 g—— 重力加速度； △ t —— 加速或減速時(shí)間，一般取 ~； △ u—— △ t時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 工作循環(huán) 快進(jìn) 外負(fù)載 F（ N） 9230 2500 Fud 工作循環(huán) 工進(jìn) 快退 外負(fù)載 F（ N） FL— Fud Fud 20500 2500 啟動(dòng)、加速 Fuj+Fa ，速度循環(huán)圖 圖 3— 1速度循環(huán)圖 圖 3— 2各階段的外負(fù)載圖 4擬定液壓系統(tǒng)圖 由工況圖可知，系統(tǒng)循環(huán)主要由低壓大流量和高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段組成，而且是順序進(jìn)行的。從提高系統(tǒng)效率考慮，選用限壓式變量葉片或雙聯(lián)葉片泵教適宜。將兩者進(jìn)行比較（見表 4— 1）故采用雙聯(lián)葉片泵較好。 表 4— 1 雙聯(lián)葉片泵 限壓式變量葉片泵 1．流量突變時(shí)，液壓沖擊取決于溢流閥 1．流量突變時(shí)，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊的性能，一般沖擊較小 大 2內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪聲小， 2．內(nèi)部徑向力不平衡，軸 承較大，壓力波工作性能較好。 動(dòng)及噪聲較大，工作平衡性差 3．須配有溢流閥、卸載閥組，系統(tǒng)較復(fù) 3．系統(tǒng)較簡(jiǎn)單 雜 4．有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較 4．無溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低 高 擬定液壓回路 （ 1）選擇油源形式 考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給式負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。 （ 2） 調(diào)速方式的選擇 在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流 閥或者調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。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(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。 （ 3）選擇速度換接回路 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也比較容易，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。 （ 4）夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換 向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然斷電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。 將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖，如圖 4— 1所示?？紤]到這臺(tái)機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對(duì)位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個(gè)壓力繼電器 11。當(dāng)滑臺(tái)碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，它發(fā)出快退信號(hào)，操縱 電液換向閥換向。 圖 4— 1液壓系統(tǒng)回路圖 1— 濾油器； 2— 液壓泵； 3— 壓力開關(guān)表； 4— 三位四通換向閥； 5— 二位三通換向閥； 6— 單向調(diào)速閥； 7— 減壓閥； 8— 壓力表開關(guān)； 9— 單向閥； 10— 二位四通換向閥； 11— 壓力繼電器； 12— 單向節(jié)流閥 。13— 夾緊缸； 14— 溢流閥 表 4— 2電磁鐵動(dòng)作順序表 1YA 2YA 3YA 夾緊 快進(jìn) + 工進(jìn) + + + 快退 + + 原位停止 4YA + 5液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓 元件選擇 參考資料【 1】 ,初選液壓缸工作壓力 p1=3MPa 【 1】楊培元、朱福元 《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 . 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 .1994 計(jì)算液壓缸 由負(fù)載圖可以知道最大負(fù)載為 20500N，根據(jù)資料可以取 P2為 ， 考慮到快進(jìn)和快退速度相等，取 d/D為 。 D= m=102m （ 5— 1） 根據(jù)資料【 1】，將液壓缸的 （ 5— 2） 2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》液壓缸和活塞桿尺系列，取夾緊缸的 D和 d分別為 100mm和 70mm。 無桿腔面積 A1=πD2/4=1002/4 mm2=7850mm2 有桿腔面積 A2=π（ D2－ d2） /4=（ 1002－ 702） /4 mm2=4004 mm2 活塞桿面積 A3=πD2/4=702/4 mm2=3846 mm2 最低穩(wěn)定速度為工進(jìn)時(shí) u=100mm/min，工進(jìn)采用無桿腔進(jìn)油，單向行程調(diào)速閥調(diào)速，查得最小穩(wěn)定流量 qmin= A1≥qmin/umin= 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到多需低速。 q快進(jìn) 快進(jìn) （ ） q工進(jìn) 工進(jìn) （ ） m/min233 q快退 d） v快退 （ ） （ 5— 3） 23q夾 夾 v夾 一般承壓在 10MP以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)中，工作壓力為 3MP，因此緩沖機(jī)構(gòu)從略。 選用 O型密封圈，聚氨酯（ PU）和聚四氟乙烯（ PTFE）材料聯(lián)合使用，達(dá)到良好的密封效果。 因?yàn)楣ぷ髟诔叵?，所以選用普通的是油型液壓油即可。 部分材料的機(jī)械性能如下（表 5— 1）： 表 5— 1 缸筒常用無縫鋼管材料機(jī)械性能 材料 ≥/MPa 250 300 320 360 500 850 800 850