【文章內(nèi)容簡介】 0 252 0 1 0Q c m A Av ??? ? ? ?? 能滿足低速穩(wěn)定性要求。 計算最大流量需求 大拖板 在快進過程中，液壓缸采用差動連接，此時系統(tǒng)所需要的流量為 q 快進 =（ A1A2） v1=大拖板 在快退過程中所需要的流量為 q 快退 =A2 v2=18L/min 大拖板 在工進過程中所需要的流量為 q 工進 =A1 v1=~ 其中最大流量為快進流量 為 18L/min。 根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計算結(jié)果，進一步計算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表 3 所示。 表 3 各工況下的主要參數(shù)值 工況 推力F’/N 回油腔 壓力 P2/MPa 進油腔壓力 P1/MPa 輸入流量q/ 輸入功率P/Kw 計算公式 快進 啟動 0 —— —— 39。 21 12F A Pp AA??? ? q=(A1A2)v1 P=p1q、 p2=p1+Δ p 加速 0 —— —— 恒速 2778 工進 0． 724 ~42 ~29 P1=(F‘ +p2A2)/A1 q=A1v P=p1q 快退 起動 0 —— —— P1=(F‘ +p2A1)/A2 q=A2v3 P=p1q 加速 —— —— 恒速 2778 12 把表 3 中計算結(jié)果繪制成工況圖，如圖 4 所示。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和工況分析，所設(shè)計機床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求一樣，該組合機床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。 速度控制回路的選擇 工況圖 4 表明，所設(shè)計 組合機 床液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，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，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機床的進給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度 負載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進口節(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。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表 13 面及孔被鉆通時的瞬間，存在負載突變的可能，因此考慮在工作進給過程中采用具有壓差補償?shù)倪M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，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。 換向和速度換接回路的選擇 所設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。 當(dāng)橫向液壓缸調(diào)整好刀具時，縱向液壓缸實現(xiàn)從快進、工進、快退的換向，快進時采用 差動連接，選用 二位 三 通電磁換向閥。 快退時選用三位四通 電磁換向閥。由前述計算可知，當(dāng)工作臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，進入液壓缸的流量由 L/min降為 ~ L/min，可選二位 三 通電磁換向閥來進行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖擊，如圖 5 所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進轉(zhuǎn)為快退時，在回路上并聯(lián)了一個單向閥以實現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采 用行程開關(guān)加電磁閥進行控制。 14 縱 向 缸b 1 b 2Y B 1Y B 0Y B 22367 a 0a 1a 2Y A 02 b..換向回路 圖 5 換向和速度切換回路的選擇 油源的選擇和能耗控制 表 3 表明，本設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)的供油工況主要為快進、快退時的低壓大流量供油和工進時的高壓小流量供油兩種工況，若采用單個定量泵供油，顯然 15 系統(tǒng)的功率損失大、效率低。在液壓系統(tǒng)的流量、方向和壓力等關(guān)鍵參數(shù)確定后，還要考慮能耗控制，用盡量少的能量來完成系統(tǒng)的動作要求，以達到節(jié)能和降低生產(chǎn)成本的目的。 在圖 4 工況圖的一個工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸在快進和快退行程中要求油源以低壓大流量供油，工進行程中油源以高壓小流量供油。其中最大流量與最小流量之比 m a x m i n/ 2 2 . 5 9 / 0 . 1 9 ~ 2 2 . 5 9 / 1 . 1 4 1 9 . 8 ~ 1 1 8 . 9qq ??，而快進和快退所需的時間1t 與工進所需的時間 2t 分別為： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 1 3 3/ / 6 0 2 2 0 / 4 . 5 1 0 0 0 6 0 4 0 0 / 4 . 5 1 0 0 0t l v l v? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2/ 6 0 1 8 0 / 0 .0 2 1 0 0 0 ~ 6 0 1 8 0 / 0 .1 2 1 0 0 0 9 0 ~ 5 4 0t l v s? ? ? ? ? ? ? 上述數(shù)據(jù)表明，在一個工作循環(huán)中，液壓油源在大部分時間都處于高壓小流量供油狀態(tài)，只有小部分時間工作在低壓大流量供油狀態(tài)。從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看，如果選用單個定量泵作為整個系統(tǒng)的油源，液壓系統(tǒng)會長時間處于大流量溢流狀態(tài)，從而造成能量的大量損失，這樣的設(shè)計顯然是不合理的。但系統(tǒng)需要兩個液壓缸，縱向液壓缸控制進給；橫向液壓缸控制刀具的調(diào)整，當(dāng)?shù)毒咴跈M向液壓缸作用下調(diào)整好后，縱向液壓缸從起始位 置從快進、工進、快退，的工況，橫向液壓缸所需的液壓力較少，橫向液壓缸固定在小拖板上，拖板的重力為 100N，啟動時只需以一定的速度調(diào)整就行，但難控制。必須啟動穩(wěn)定，換向平穩(wěn)?？紤]到后面需要用電氣進行控制方便，所以仍采用單個泵供油。在橫向液壓管路上安裝減壓閥對橫向液壓缸的壓力控制，在泵的出口處安裝溢流閥對系統(tǒng)流量控制加上選用 限壓式變量泵 對輸出液壓壓力進行控制，液壓能達到系統(tǒng)要求。如圖 6 所示 16 1Y D451 0 圖 6 油原的輸出 壓力控制回路的選擇 由于 系統(tǒng) 采用 單 泵 對兩個液壓缸進行供油 ，用溢流閥調(diào)整 泵出口處的液壓 壓力 ，為了先讓橫向液壓缸調(diào)整好刀具后縱向液壓缸才進給，在縱向液壓缸回路上設(shè)置順序閥，由于橫向液壓缸所需壓力較小，必須在橫向液壓回路上減壓故需用減壓閥 。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進口處設(shè)測壓點。 將上述所選定的液壓回路進行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 7 所示。 為了解決 橫向液壓缸調(diào)整刀具時順序閥控制液壓缸順序，但在縱向液壓缸卸荷時必須用單向閥與順序閥并聯(lián)，保證縱向液壓缸快退。為實現(xiàn)工 進時速度調(diào)節(jié)，速度從差動連接轉(zhuǎn)換為用調(diào)速閥調(diào)速的工進速度需用二位三通閥進行換向，但在快退時為了保證快退速度必須調(diào)速閥與單向閥并聯(lián)。 工進過程中，當(dāng)孔被鉆通時，由于負載突然消失，液壓缸有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓 (通過設(shè)置背壓閥的方式 )，選取此背壓值為 p2=。 在進油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點定位精度不高，采用行行程開關(guān) 與電磁閥配合 控制即可。 17 橫向缸縱向缸a 0a 2b 0 b 1 b 2YA 1YB 1YB 0YB 22YD345679110101212118a 11 3Y A 0 圖 7 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓元件的選擇 本設(shè)計所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進行選擇即可。 確定液壓泵和電機規(guī)格 18 （ 1） 計算液壓泵的最大工作壓力 由于本設(shè)計采用 單 泵供油方式，根據(jù)圖 4 液壓系統(tǒng)的工況圖， 橫向液壓缸 只需很小的工作壓力 ， 而縱向 液壓缸在工進時工作壓力最大，因此 只需計算出縱向液壓缸所需的最大壓力即可。 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。 對于調(diào)速閥進口節(jié)流調(diào)速回路，選取進油路上的總 壓力損失p 0. 5M Pa?? ? ，則小流量泵的最高工作壓力可估算為 1 m a x ( 0 .5 2 4 0 .5 ) M Pa 1 .0 2 4 M Papp p p? ? ? ? ?損 （ 2） 計算總流量 3 表明，在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源 向縱向 液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快 退 工作階段，為 18L/min，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計算，則液壓油源所需提供的總流量為： 1 .1 1 8 / m in 1 9 .8pqL? ? ?L/min 工作進給時，液壓缸所需流量約為 ~ L/min，但由于要考慮溢流閥