【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 外負(fù)載 F（ N） 啟動(dòng)、加速 Fuj+Fa 9230 工進(jìn) FL— Fud 20500 快進(jìn) Fud 2500 快退 Fud 2500 繪制動(dòng)力滑臺(tái)負(fù)載循環(huán)圖， 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 液壓泵型式的選擇 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(jiàn)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的性能，一般沖擊較小 1．流量突變時(shí)，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊大 2 內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪 聲小，工作性能較好。 2．內(nèi)部徑向力不平衡，軸承較大，壓力波動(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)雜 3．系統(tǒng)較簡(jiǎn)單 4．有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高 4．無(wú)溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低 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。現(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(zhuān)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(lèi)專(zhuān)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(lái)控制夾緊、松開(kāi)換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然斷電而松開(kāi)，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]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(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。 組成液壓系統(tǒng)和 電磁鐵動(dòng)作順序 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(kāi)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(kāi)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 4YA 夾緊 + 快進(jìn) + 工進(jìn) + + + 快退 + + 原位停止 5 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件選擇 液壓缸主要尺寸和相關(guān)設(shè)計(jì) 確定液壓缸的工作壓力 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)算液壓缸內(nèi)徑 D，活塞桿直徑 d 由負(fù)載圖可以知道最大負(fù)載為 20500N，根據(jù)資料 【 1】 可以取 P2為 ， cm? 為 ，考慮到快進(jìn)和快退速度相等，取 d/D 為 。 D=? ??????? ????????25 302 0 5 0 04m= 102m （ 5— 1） 根據(jù)資料 【 1】 ，將液壓缸的內(nèi)徑選取為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑 D=100mm；活塞桿直徑系列取d=70mm。 按工作要求夾緊力由兩個(gè)夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)定，夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進(jìn)給液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為 ，回油背壓力為 0， cm? 為，則可得到 150004D 25 ????? ?? （ 5— 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。 液壓缸實(shí)際有效面積計(jì)算 無(wú)桿腔面積 A1=π D2/4= 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=π D2/4= 702/4 mm2=3846 mm2 最低穩(wěn)定速度驗(yàn)算 最低穩(wěn)定速度為工進(jìn)時(shí) u=100mm/min，工進(jìn)采用無(wú)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(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到多需低速。 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 m i n/ i n/m i n/m51074d4333222Lmvq?????????）（快進(jìn)快進(jìn) ?? m i n/m i n/ 3322?????? ）（工進(jìn)工進(jìn) ?? vqm i n/20m i n/m1020m i n/3332222Lv????????）（）（ 快退快退 ?? （ 5— 3） m i n/ i n/m i n/333222????????? ?? 夾夾夾 vq 緩沖機(jī)構(gòu)的選用 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。 密封裝置選用 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。 工作介質(zhì)的選用 因?yàn)楣ぷ髟诔叵?，所以選用普通的是油型液壓油即可。 缸筒材料的選取 及強(qiáng)度給定 部分材料的機(jī)械性能如下（表 5— 1）： 表 5— 1 缸筒常用無(wú)縫鋼管材料機(jī)械性能 材料 b? ≥ /MPa s? ≥ /MPa ? ≥ % 20 420 250 25 30 500 300 18 35 540 320 17 45 610 360 14 15MnVn 750 500 26 27SiMn 1000 850 12 30CrMo 950 800 12 35CrMo 1000 850 12 本次設(shè)計(jì)選取 45 號(hào) 鋼。 從表中可以得到：缸筒材料的屈服強(qiáng)度 ? s=360MP；缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 ? b =610MP?，F(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來(lái)引申出：缸筒材料的許用應(yīng)力 [? ]=? s/n=360/5=72MP。其中 n=5是選取的安全系數(shù)。 缸筒壁厚的計(jì)算和加工要求 由于本系統(tǒng)為中低壓系統(tǒng)，故無(wú)需校核。 缸筒內(nèi)徑 D 采用 H7級(jí)配合，表面粗糙度 為 ， 需要進(jìn)行研磨；熱處理：調(diào)制，HB 240；缸筒內(nèi)徑 D 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；剛通直線度不大于；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。 缸筒壁厚可以使用下式進(jìn)行計(jì)算： 當(dāng) ?D? 時(shí)， )(][2max mDP ?? ? （ 5— 4） 式中， maxP — 最高允許壓力（ MPa） 。 [? ]— 缸筒材料的許用應(yīng)力（ MPa） 根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取 ? =3,此時(shí) ? /D=3/100=? ,滿足使用薄壁缸筒計(jì)算式的要求，下面利用上式來(lái)計(jì)算： 最高允許壓力一般是額定壓力的 倍，根據(jù)給定參數(shù) P=3MP，所以： Pmax =，許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出： [ ? ]= ? s /n=360/5=72MP，則可以得到壁厚：? =，為保證安全，取壁厚為 5mm。 活塞設(shè)計(jì) 活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜，所以在此選用整體式活塞。此整體式活塞中，密封環(huán)和導(dǎo)向套是分槽安裝的。其圖形如下： 176。 圖 5— 1活塞示意圖 活塞的密封 選用 O 型圈，聚氨酯和 聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能： （ 1）、降低摩擦阻力，無(wú)爬行現(xiàn)象； （ 2）、具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)； （ 3）、安裝溝槽簡(jiǎn)單，拆裝簡(jiǎn)便。 這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求。 活塞的材料 選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵 QT6003 活塞的尺寸及加工公差 選擇活塞厚度為活塞桿直徑的 1倍，因?yàn)榛钊麠U直徑是 70mm（這個(gè)在后面的活塞桿設(shè)計(jì)中會(huì)給出解釋?zhuān)?，所以活塞的厚度?70mm。 活塞的 配合因?yàn)槭褂昧私M合形式的密封器件，所以要求不高。 活塞外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于 ，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。 活塞桿的設(shè)計(jì) 活塞桿桿體的選擇 此次設(shè)計(jì)選用的是實(shí)心桿件，形式如下圖： 圖 5— 2 活塞桿示意圖 活塞桿與活塞的連接形式 此次設(shè)計(jì)采用的是鎖緊螺母型連接。 活塞桿材料和技術(shù)要求 （ 1）、因?yàn)闆](méi)有特殊要求，所以選用 45 號(hào)鋼作為活塞桿的材料 ，本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進(jìn)行淬火處理是必要的，淬火深度可以在— 1mm 左右。 （ 2）、安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于 ，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。 （ 3）、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算 由于本系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，故不需要強(qiáng)度校核。 活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為 LB ，如果： LB ≤ 10d（顯然這個(gè)是成立的），就用下式計(jì)算活塞桿強(qiáng)度： )(102 6 mFndsc?? ?? （ 5— 5） 式中 F—— 因?yàn)橐簤焊椎淖畲笸屏Γ? s? —— 材料的屈服強(qiáng)度 。 —— 安全系數(shù)，一般取 =2~4 d—— 活塞桿直徑（ m） 實(shí)際上式中的 s? /n 就是材料的許用應(yīng)力 ，之前已經(jīng)給出了 45號(hào)鋼的許用應(yīng)力為： [? ]= s? /n=360/5=72MP，最大推力 F=20500N，于是根據(jù)式 — 28得到活塞桿的直徑： d≥ 19mm，可知強(qiáng)度符合要求。 液壓缸其他部位尺寸的確定 導(dǎo)向長(zhǎng)度 H≥ L/2+D/2（ L 為液壓缸最大行程），則 H的長(zhǎng)度為 H≥（ 400/2+100/2）mm=300mm?；钊麑挾?B=（ ~） D,取 B=D，則 B=100mm；導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A=(~)D，取 A=D=100mm。 圖 5— 3 單活塞桿液壓缸 1— 缸底； 2— 彈簧擋圈； 3— 套環(huán)； 4— 卡環(huán)； 5—