【文章內(nèi)容簡介】 分為手動(dòng)變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補(bǔ)償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。 （ 4）按向執(zhí)行元件供油方式的不同，可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)中，上一個(gè)執(zhí)行元件的回油即為下一個(gè)執(zhí)行元件的進(jìn)油，每通過一個(gè)執(zhí)行元件壓力就要降低一次。在串聯(lián)系統(tǒng) 中，當(dāng)主泵向多路閥控制的各執(zhí)行元件供油時(shí)，只要液壓泵的出口壓力足夠，便可以實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)的復(fù)合。但由于執(zhí)行元件的壓力是疊加的，所以克服外載能力將隨執(zhí)行元件數(shù)量的增加而降低。 并聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)一臺液壓泵向一組執(zhí)行元件供油時(shí)，進(jìn)入各執(zhí)行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化，首先進(jìn)入外載荷較小的執(zhí)行元件，只有當(dāng)各執(zhí)行元件上外載荷相等時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作。 液壓系統(tǒng)的發(fā)展概況和應(yīng)用 液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是據(jù) 17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。當(dāng)今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 通過對通用機(jī)床的液壓系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，完成液壓系統(tǒng)的分析工作，加深對液壓系統(tǒng)的工作原理、工作性能、工作環(huán)境及機(jī)構(gòu)的認(rèn)識和了解。加深鞏固機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容，加深對專業(yè)課基礎(chǔ)理論力學(xué)和材料力學(xué)及專業(yè)課機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的理解，更好的認(rèn)識國內(nèi)外液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和發(fā)展存在的問題，從而為以后更深的了解和設(shè)計(jì)機(jī)床液壓系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。 現(xiàn)代社會(huì)對通用機(jī)床的液壓系 統(tǒng)提出了更高的要求，為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，我們應(yīng)立足改進(jìn)傳統(tǒng)的、僵化的、單純的液壓系統(tǒng)，主動(dòng)培養(yǎng)學(xué)習(xí)、提高創(chuàng)新能力、樹立團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、鍛煉解決實(shí)際工程問題能力。 液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力（能量）的，它又分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)兩種形式。液壓傳動(dòng)中心戶要是以液體壓力能來進(jìn)行傳遞動(dòng)力的，液力傳動(dòng)主要是以液體動(dòng)能來傳遞動(dòng)力。液 3 壓系統(tǒng)是利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能， g 經(jīng)各種控制閥、管路和液壓執(zhí)行元件將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和會(huì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。油箱液壓泵溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸及連接這些元件的油管、接頭等組成了驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺的液壓系統(tǒng)。 工程機(jī)械主要配套件有動(dòng)力元件、傳動(dòng)元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機(jī)械動(dòng)力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī) (簡稱柴油機(jī) )；傳動(dòng)分機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、靜液壓傳動(dòng)、電傳動(dòng)等。但目前工程機(jī)械用得最多、最普遍的為液力機(jī)械傳動(dòng)及靜液壓傳動(dòng)。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)還包括傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等。靜液壓傳動(dòng)有多種結(jié)構(gòu)形式，有的 有傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋，有的沒有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵 (主要是變量泵 )、馬達(dá) (變量與定量 )，以及相應(yīng)的減速機(jī)等；電氣元件以前對工程機(jī)械的影響還并不大，最早的工程機(jī)械電氣系統(tǒng)，主要是起動(dòng)電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非常簡單，起動(dòng)可以用拖起動(dòng)，白天干活不用照明，因此，這兩個(gè)電路系統(tǒng)出了故障也能勉強(qiáng)維持工作。但工程機(jī)械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機(jī)械一個(gè)非常關(guān)鍵的部分，可以說今天的絕大多數(shù)工程機(jī)械，電氣系統(tǒng)出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一 堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機(jī)械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制元件及微處理機(jī)等等。下面就國際上這些工程機(jī)械主要配套件的基本情況及發(fā)展趨勢談?wù)効捶ā? 目前國外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，同時(shí)配套件自身的發(fā)展反過來又促進(jìn)主機(jī)的發(fā)展。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢好過主機(jī)的發(fā)展形勢。目前國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢比較好。 在流體產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，目前世界上最大的 流體產(chǎn)品 (主要是液壓件、密封件及液壓附件等 )制造企業(yè)，美國的派克 (Parket)公司，成立于 1918 年，也有近 100 年歷史，可以提供品種齊全的、高技術(shù)水平的液壓件、密封件及所有的液壓附件。目前世界上最大的用于靜液壓系統(tǒng)的變量液壓元件制造企業(yè)，德國的博士――力士樂公司，已有 200 多年的歷史，從 1953 年開始全面制造液壓元件，也有 50 年以上歷史。其最具特色的產(chǎn)品是用于靜液壓傳動(dòng)的變量系統(tǒng)液壓元件，無論是斜盤式或斜軸式，閉式 (泵控 )或開式 (閥控 )系統(tǒng)液壓元件品種都非常齊全，能為各種需要靜液壓系統(tǒng)元件的工程機(jī)械整個(gè)系統(tǒng)成套配套。還有世界上最大的傳動(dòng)部件制造企業(yè)，德國的 ZF 公司，成立于 1915年，也有近 100年歷史，能為各種工程機(jī)械提供品種齊全的傳動(dòng)部件。在電氣配套件方面，世界最大的德國西門子電氣公司，以及日本的東芝公司、川崎公司、德國的博士 (Bose)公司等，都有 50 年以上，甚至 100 4 年以上的悠久歷史，能滿足工程機(jī)械各種高技術(shù)水平的電氣系統(tǒng)和電氣元件的要求。 20 世紀(jì) 50 年代我國的液壓工業(yè)才開始，液壓元件初用于鍛壓和機(jī)床設(shè)備上。六十年代有了進(jìn)一步的發(fā)展，滲透到了各個(gè)工業(yè)部門，在工程機(jī)械、冶金、機(jī)床、汽車等工業(yè)中得到廣 泛的應(yīng)用。如今的液壓系統(tǒng)技術(shù)向著高壓、高速、高效率、高集成等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)的仿真和優(yōu)化等工作，也取得了卓有的成效。 工程機(jī)械主要的配套件有動(dòng)力元件、傳動(dòng)元件、液壓元件及電器元件等。內(nèi)燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是目前工程機(jī)械動(dòng)力元件基本上都采用的；傳動(dòng)分為機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)等。液力機(jī)械傳動(dòng)時(shí)現(xiàn)在最普遍使用的。液壓元件主要有泵、缸、密封件和液壓附件等。 當(dāng)前，我國的液壓件也已從低壓到高壓形成系列。我國機(jī)械工業(yè)引進(jìn)并吸收新技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行研究，獲得了符合國際標(biāo)準(zhǔn)的液壓產(chǎn)品。并進(jìn)一步的優(yōu)化自己的產(chǎn)業(yè) 結(jié)構(gòu)，得到性能更好符合國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。國外的工程機(jī)械主要配套件的特點(diǎn)是生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、生產(chǎn)集中度高、品牌效應(yīng)突出。主機(jī)和配套件是互相影響、互相促進(jìn)的。當(dāng)下，國外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢較好。 最近，這些年國外的工程機(jī)械有一種趨勢，就是：主機(jī)的制造企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件由供應(yīng)商提供。美國的凱斯、卡特彼勒，瑞典的沃爾沃等是世界上實(shí)力最強(qiáng)的主機(jī)制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強(qiáng)的，數(shù)量上也是逐年大幅的增長，配套件主由零部件制造企業(yè)來提供。 在科技大爆炸的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù) 等現(xiàn)代信息技術(shù)對人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了前所未有的影響。這也為今后制造業(yè)的發(fā)展，設(shè)計(jì)方法與制造技術(shù)模式的改變指明了方向，為數(shù)字化的設(shè)計(jì)資源與制造資源的遠(yuǎn)程共享，提高產(chǎn)品效率奠定了基礎(chǔ)。目前，在液壓領(lǐng)域中，特別是中小企業(yè)在進(jìn)行液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，存在零部件種類繁多、系統(tǒng)集成復(fù)雜、參考資料缺乏等一系列困難，而遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)服務(wù)可以解決這些問題。 液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)之一，已成為工業(yè)機(jī)械、工程建設(shè)機(jī)械及國際尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)基礎(chǔ)。是它們向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā) 展的關(guān)鍵技術(shù)。世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家都將液壓工業(yè)列為競爭發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術(shù)。 機(jī)械制造是為國民經(jīng)濟(jì)各部門和自身技術(shù)改造提供先進(jìn)技術(shù)裝備的工業(yè)部門。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、及切削等是機(jī)械制造工業(yè)獲取毛坯、成形產(chǎn)品及提高零件機(jī)械性能的重要生產(chǎn)方法，在眾多金屬冷、熱加工機(jī)器設(shè)備中普遍使用液壓技術(shù)，其中壓力機(jī)和金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù) 5 較早較廣的領(lǐng)域。 在車、銑、刨、磨、鉆各類液壓機(jī)床中，主要利用液壓技術(shù)可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，具有良好的換向 及換接性能，易于實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，完成工件及刀具的加緊、控制進(jìn)給速度和驅(qū)動(dòng)主軸作業(yè)，盡管現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備中采用離電伺服系統(tǒng)，但采用液壓傳動(dòng)與控制仍然是現(xiàn)代金屬切削機(jī)床自動(dòng)化的重要途徑。在鍛造機(jī)、液壓機(jī)、折彎機(jī)、剪切機(jī)等壓力加工設(shè)備中，主要利用液壓傳動(dòng)傳遞力較大、便于壓力調(diào)節(jié)控制和過載保護(hù)的特點(diǎn)，進(jìn)行下料、成形加工等作業(yè)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境極為惡劣，溫度高、粉塵多、濕度大、有腐蝕性氣體、振動(dòng)噪聲大。因此要求機(jī)器要有良好的適應(yīng)性、可靠性和維護(hù)性。在造型機(jī)及澆鑄 機(jī)、焊接機(jī)、淬火機(jī)等鑄造、焊接及熱處理機(jī)器設(shè)備中，主要利用液壓技術(shù)便于無級調(diào)速和遠(yuǎn)距離遙控作業(yè)等特點(diǎn)，進(jìn)行造型及鑄型輸送與澆鑄、高溫零件抓取等作業(yè)，以減輕勞動(dòng)者勞動(dòng)強(qiáng)度、避免和減少熱輻射和有害氣體對人身的侵襲并提高生產(chǎn)率。 ： （ 1）單位功率的重量輕，即在相同功率輸出的條件下，體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)態(tài)特性好。 （ 2）可實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級調(diào)速。 （ 3）工作平穩(wěn)、沖擊小、能快速的啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向。 （ 4）獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩容易。 （ 5） 操作方便，調(diào)節(jié)簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （ 6）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，安全性好。 （ 7）液壓元件以實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用。 ： （ 1）液壓系統(tǒng)中存在著泄漏、油液的可壓縮性等，這些都影響運(yùn)動(dòng)的傳遞的準(zhǔn)確性，不宜用于對傳動(dòng)比要求精確地場合。 （ 2）液壓油對溫度敏感，因此它的性能會(huì)隨溫度的變化而改變。因此，不宜用于問短變化范圍大的場合。 （ 3）工作過程中存在多的能量損失，液壓傳動(dòng)的效率不高，不宜用于遠(yuǎn)距離傳送。 （ 4）液壓元件的制造精度要求較高，制造成本大，故液壓系統(tǒng)的故障較難診斷排除。 ： 6 工程機(jī)械 —— 裝載機(jī)、推土機(jī)等。 汽車工業(yè) —— 平板車、高空作業(yè)等。 機(jī)床工業(yè) —— 車床銑、床刨、床磨等。 冶金機(jī)械 —— 軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)、電爐控制系統(tǒng)等。 起重運(yùn)輸機(jī)械 —— 起重機(jī)、裝卸機(jī)械等。 鑄造機(jī)械 —— 加料機(jī)、壓鑄機(jī)等。 7 2 總體方案 設(shè)計(jì)原理 3 號閥站系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 工作原理 圖如圖 21，動(dòng)作執(zhí)行參考表 21。 剪切油缸 對焊前壓板油缸 對焊后壓板油缸 焊劑熱熱升降油缸 剪焊機(jī)后托輥升降油缸 前橋擺動(dòng)油缸 圖 21 3號閥站系統(tǒng) 表 21電磁鐵動(dòng)作順序表 22YT 23YT 24YT 25YT 26YT 27YT 28YT 29YT 30YT 31YT 32YT 33YT 剪切油缸 剪切 √ 抬起 √ 對焊前壓 頂起 √ 8 板油缸 落下 √ 對焊后壓板油缸 頂起 √ 落下 √ 焊劑墊 升降油缸 落下 √ 上升 √ 剪焊機(jī)后托輥升降油缸 升起 √ 落下 √ 前橋擺動(dòng)油缸 左擺 √ 右擺 √ 本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置采用油缸，通過控制閥分別實(shí)現(xiàn)剪切油缸的剪切、抬起；前后對焊壓板油缸的頂起、落下；焊劑墊升降油缸的落下、上升；后托輥升降油缸的升起，落下；前橋擺動(dòng)油缸的左擺、右擺。 剪切系統(tǒng)設(shè)計(jì) 剪切系統(tǒng) 工況 要求 工作負(fù)載 =400KN 液壓缸的工作行程 S=200mm 工進(jìn)速度 =系統(tǒng)工作壓力 P=12MPA 01Fmv 9 液壓缸 結(jié)構(gòu) 圖 22 單桿液壓缸結(jié)構(gòu) 1— 缸底； 2— 單向閥； 10— 法蘭； 15— 密封圈； 22— 導(dǎo)向環(huán)； 6— 緩沖套； 7— 缸筒； 8— 活塞 桿 ； 1 23— O型密封圈； 11— 緩沖節(jié)流閥； 12— 導(dǎo)向套； 14— 缸套； 16— 防塵圈； 17— Y型密封圈； 18— 缸頭； 19— 護(hù)環(huán)； 20— Y型密封圈； 21— 活塞； 24— 無桿端緩沖套； 25— 連接螺釘； 液壓缸的效率 油缸的效率 由以下三種效率組成： ，由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常可取 = ，由各密封件泄露所造成，通常容積效率 為： 裝彈性體密封圈時(shí) 1 裝活塞環(huán)時(shí) ，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。 一般取 = 所以 = =1 = ?m? m?v? v?v? ?v? ?d?d?m? v? d? 10 總效率為 。 液壓缸缸徑的計(jì)算 內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算： 液壓缸的負(fù)載為推力 式（ 21） 式中 — 液壓缸實(shí)際使用推力（ N）； — 液壓缸的負(fù)載效率，一般取 ～ 07； — 液壓缸的總效率，一般取 =07～ 09；計(jì)算 =； — 液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（ MPa） 本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =12MPa； 根據(jù)式 （ 21） 得到內(nèi)徑： = 查缸筒內(nèi)徑系列 /mm(GB/T 23481993)可以取為 280mm。 活塞桿外徑 ： 對于單桿活塞缸，其活塞桿的直徑可以根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比 來計(jì)算，計(jì)算公式為