【正文】 力。 Fa= N= 3. 導(dǎo)軌摩擦載荷 對于平導(dǎo)軌，機(jī)床工作部件對動力滑臺導(dǎo)軌的法向力 FN=1300N,取 fs=,fd=,則 靜摩擦阻力 Ffs= 1300N=260N 動摩擦阻力 Ffd= 1300N=130N 4. 液壓缸運(yùn)動循環(huán)各個(gè)階段的總負(fù)載力 表 31 負(fù)載表 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 循環(huán)動作 計(jì)算公式 液壓缸總負(fù)載力（ N） 啟 動 Ffs 260 加速 Ffd+Fa 快進(jìn) Ffd 130 工進(jìn) Ffd+Fg 5130 反響啟動 Ffs 260 快退 Ffd 130 停止 FfdFfa 5. 鋸片工進(jìn)速度和快進(jìn)、工進(jìn)、快退時(shí)間 表 32 速度時(shí)間表 工進(jìn)速度 快進(jìn)速度 50mm/s 快進(jìn)時(shí)間 t1=s=2s 工進(jìn)時(shí)間 t2=s= 快退時(shí)間 t2=s= 6. 繪制液壓缸 FL和 VL圖 綜合上述計(jì)算結(jié)果，以行程為橫坐標(biāo)，分別以受力和速度為縱坐標(biāo)繪制 FL和 VL武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖。130mm 最大切削負(fù)載 500N； 運(yùn)動部件總質(zhì)量 1300N； 快進(jìn)行程 100 mm； 工進(jìn)行程 135mm； 快進(jìn)行程速度 50mm/s； 工進(jìn)行程速度 2mm/s； 夾緊力 130N； 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 動 力分析和負(fù)載圖 動力分析是確定液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)的基本依據(jù)，包括液壓執(zhí)行元件的動力分析，目的是便于了解運(yùn)動過程的本質(zhì)，查明每個(gè)執(zhí)行元件在其工作中的負(fù)載，位移及速度的變化規(guī)律，并找出最大負(fù)載點(diǎn)和最大速度點(diǎn)。通過對執(zhí)行元件的受力分析和計(jì)算可以確定液壓缸的尺寸和液壓系統(tǒng)的其它重要性能參數(shù)。本章主要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)中所給出的主要設(shè)計(jì)參數(shù)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括負(fù)載力的分析與計(jì)逄。 快時(shí)時(shí)采用關(guān)動迦接，并使液壓缸的大小腔面積比為 2,充分利用回油流量對無腔的補(bǔ)油作用，不便可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)快退速度相等，而且可使泵的總流量減少一半，減小泵的流量規(guī)格，降低能耗，減少成本，提高效率 。 此時(shí)一個(gè)完整的工作循環(huán)完成，當(dāng)下一個(gè)鋼材安裝好以后，再次啟動開關(guān)，重新開始以上各個(gè)步驟的循環(huán)。 快退 當(dāng)工作臺到達(dá)預(yù)定位置，切斷鋼管后，工作臺碰觸行程開關(guān) 2XK 并發(fā)出訊號，使電磁換向閥 7 的 2YA 失電，其右位接入回路，其此時(shí)的油路： 進(jìn)油路：油泵 2→單向閥 4→電磁換向閥 7 的右位→單向閥 9→電磁換向閥 11 的右位→缸 12 的右位 回油路：缸 12 的左位 →電磁換向閥 7 的右位→油箱 夾緊裝置松開 當(dāng)鋸片退回來原來位置，碰觸 3XK 時(shí)，發(fā)現(xiàn)永嘉與使電磁換向閥的 2YA 失電，此時(shí)油路中斷，停止運(yùn)動。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 回油路：泵 13 的右腔→抽象向閥 12 的左們→缸 13 的左腔 工進(jìn) 當(dāng)鋸片快進(jìn)到指定位置時(shí)觸碰行程開關(guān) 1XK，由 1XK 發(fā)出訊差換向閥 12 的 2YA 得電。由于快進(jìn)時(shí)滑臺負(fù)載較小，工作壓力不高，變理泵 2 以最大流量輸入，此時(shí)進(jìn)給缸以差動連接。 表 5 1 電磁鐵動作順序 動作 1ya 2ya 動作 1ya 2ya 快進(jìn) + 快退 + 工進(jìn) + + 停止 夾緊 夾緊油路需要的壓力一般小于主油路，因而在夾緊油路上裝有溢流閥 7,以減低夾緊缸的壓力，按下啟動按鈕，電磁鐵 15 的 3YA 得電，安裝并定位元件。二們?nèi)姶艙Q向閥用于實(shí)現(xiàn)液壓缸 13 的爬行，在調(diào)速閥之前設(shè)置一支精濾器。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 系統(tǒng)原理圖的初步推論 初定系統(tǒng)原理圖如下 ： 1— 濾油器 2— 變量泵 3— 定量泵 4— 單向閥 5— 單向閥 6— 先導(dǎo)式溢流閥 7 二位四通電磁換向閥 8— 調(diào)速閥 9— 單向閥 10— 精濾油器 11— 二位三通電磁換向閥 12— 油缸 13— 減壓閥 14— 二位四通電磁換向閥 15— 油缸 16— 壓力繼電器 17— 溢流閥 18— 油箱 19— 油箱 20— 壓力表 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 控制系統(tǒng)工作原理剖析 系統(tǒng)采用雙泵供油，帶動快進(jìn)的串聯(lián)調(diào)速閥 9 回油調(diào)速回路。當(dāng)被控制壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電器微動開關(guān)動作，從而發(fā) 出斷電的電信號來控制系統(tǒng)的有關(guān)動作。 PLC 主要由中央處理單元 CPU、存儲器、輸入、輸出等部分組成， CPU 的應(yīng)用靈活，擴(kuò)展性好，操作方便，標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)、體積小、性價(jià)比也高、省電。電動機(jī)在系統(tǒng)中的工作時(shí)間較長，不經(jīng)常啟停，可設(shè)置成簡單的停止開關(guān)控制，主液控回路的控制則由主要由 PLC 完成?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)主要依據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)各節(jié)拍或不同工作狀態(tài)下的電磁鐵動作順序。在本次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)用溢流閥起過載保護(hù)作用，在夾緊回路中用減壓閥得到恒定壓力。此外，溢流閥不可在背壓閥、卸荷閥、制動閥、平衡閥和限速閥等使用。按其功能和用途可分為益流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等，它們的共同特點(diǎn)是利用閥芯上的液壓作用力與彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)在于流量穩(wěn)定性好，但是由于液流經(jīng)過調(diào)速閥時(shí)，多經(jīng)過一個(gè) 液陰，壓力損失比較大，常用于負(fù)載變化大而對速度控制精度要求高的定量泵供油節(jié)流調(diào)整速液壓系統(tǒng)。 調(diào)速 閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償節(jié)流閥。 液壓控制閥 流量控制是通過改變閥口通流面積的大小或通道長短來改變局部陰力，從而實(shí)現(xiàn)對流量的控制。按照結(jié)構(gòu)形式，換向閥可分為滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式和錐閥式。液控單向閥具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要長時(shí)間保壓、緊鎖等情況，也用于防止立式壓缸停止時(shí)自動下滑及速度換接等回路中。單向閥有著通單向閥和液控單向閥兩類。 本系統(tǒng)調(diào)車了溢流閥和背壓閥來維持系統(tǒng)的工作壓力，保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 液壓閥按用途可分為壓力閥、流量閥、方向閥；按閥的管路連接方式可分為螺紋連接、板式連接、法蘭連接；按壓力級別分為中低壓閥系列 (63 105Pa)、中高系列 (210武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 105Pa)、高壓系列 (320 105Pa)；按操縱方法可分為手動式、機(jī)動式、電動式、液壓式和電液式。推力及運(yùn)動速度等，滿足不同的動作要求。綜合所述，此次設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件采用直線往復(fù)、雙作用單活塞桿式液壓缸。由于設(shè)計(jì)中的活塞桿相連的鋸片在單側(cè)進(jìn)行運(yùn)動，所以采用單活塞桿式。 活塞式液壓缸主要由缸筒、活塞、活塞桿、密封件等零件組成。雙作用液壓缸有兩個(gè)工作油口，活塞的往復(fù)運(yùn)動都是壓力油的作用下實(shí)現(xiàn)的。單作用液壓缸只有一個(gè)工作油口。由于本系統(tǒng)中的液壓缸是用作推動工作臺上的圓形鋸片作往復(fù)直線運(yùn)動，所以采用液壓缸。液壓缸一般用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)或擺運(yùn)動等。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 液壓執(zhí)行元件的方案論證 將液壓介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置叫做液壓執(zhí)行元件 .它依靠壓力油液驅(qū)動與其外伸桿或相連的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動而做功 .按輸出運(yùn)動形式的不同 ,液壓執(zhí)行元件可分為液壓缸、液壓馬在和擺液壓馬達(dá)三類。 液壓管道和管接頭時(shí)連接液壓元件、輸送壓力油的裝置，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)需 要選擇正確的管道和管接頭。在液壓系統(tǒng)中一般采用過濾器來除去外部混入或系統(tǒng)工作中內(nèi)部產(chǎn)生在油液中的固體雜質(zhì)，保持液壓油的清潔，延長液壓油的使用壽命，保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性。一般來說，輔助元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，可以直接選用。 本次設(shè)計(jì) 采用的是分離式的下置油箱。而閉式油箱則是油箱液面與大氣隔絕。 整體式油箱是利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，會使主機(jī)產(chǎn)生熱變形；分離式油箱單獨(dú)設(shè)置，與主機(jī)分離，減少了油箱發(fā)熱和液壓泵的震動對主機(jī)工作精度的影響，應(yīng)用較為廣泛。 油箱 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 油箱在液壓系統(tǒng)中作用主要是： a) 貯存系統(tǒng)循環(huán)所需的油液； b) 釋放系統(tǒng)工作時(shí)所釋放的熱能； c) 釋放混入油液中 的氣體 雜質(zhì)。葉片泵有單作用和雙作用兩大類。 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是針對鋼管自動切斷系統(tǒng)使用的液壓夾緊及傳動系統(tǒng)，它的工作環(huán)境，要求動力轉(zhuǎn)化裝置的輸出動力穩(wěn)定，傳動速度可調(diào)，維護(hù)修理方便，有人 性化的工作環(huán)境，在技術(shù)條件允許的情況下，應(yīng)盡量選擇噪音污染低的液壓泵。 液壓泵的種類很多。它的工作原理是依靠液壓泵密封工作腔容積大小交替改變來實(shí)現(xiàn) 的。它的工作原理是 :電機(jī)帶動油泵轉(zhuǎn)動 ,油泵從油箱中吸油 ,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能 ,液壓油通過集成塊被液壓閥實(shí)現(xiàn)壓力、方向、流量的改變。因?yàn)?比較復(fù)雜，不做詳細(xì)介紹。 由上可見，開式液壓系統(tǒng)使用于功率較小的機(jī)構(gòu)，而閉式液壓系統(tǒng)則適用于液壓泵由電動機(jī)帶動的下述機(jī)構(gòu)：外負(fù)載大且換向頻繁的機(jī)構(gòu)，重力下降機(jī)構(gòu)，外負(fù)載大的重力下降機(jī)構(gòu)。 閉式液壓系統(tǒng)制動 過程可通過操縱泵 a的變量機(jī)構(gòu)使排量逐漸為零二實(shí)現(xiàn)的。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 閉式液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但油箱的容積小、結(jié)構(gòu)緊湊，馬達(dá)背壓接供入泵的吸油口，降低對泵自吸能力的要求。閥 1 至 5 組成雙向安全閥 ,防止管 A、 B內(nèi)的油壓超過單向閥 3的調(diào)定值。 2) 閉式液壓系統(tǒng) 圖 1— 3— 2所示為一典型的閉式液壓系統(tǒng)。 按循環(huán)方式分類 按介質(zhì)的循環(huán)方式可分為開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)下面簡單的列舉兩個(gè)例子以作說明，如下圖所示： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 1) 開式液壓系統(tǒng) 如圖 1— 3— 1 所示，液壓泵自油箱吸油，供給液壓缸或液壓馬達(dá)作功，而液壓缸或液壓馬達(dá)回 油則流回油箱。 液壓系統(tǒng)的分類及液壓功能回路的作用 按液壓系統(tǒng)的應(yīng)用場合分類 這是最簡單的分類方法，如農(nóng)業(yè)用液壓系統(tǒng) 、船舶用液壓系統(tǒng)等。 5) 礦物油與空氣接觸會發(fā)生氧化，使油變質(zhì)。 3) 空氣滲入液壓油后會引起爬行 、振動、噪聲，空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)后，由于氣體的壓縮性大，所以低壓到高壓或從高壓到底壓，就會產(chǎn)生較大的體積變化、噪聲和爬行等。 2) 有的黏度隨溫度變化，引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動不穩(wěn)定。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1) 容易出現(xiàn)泄露。各種液壓系統(tǒng)都是由液壓元件組成，因此對液壓元件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。液壓傳動中使用的介質(zhì)大都為礦物油，它對液壓部件產(chǎn)生潤滑作用，因此液壓元件有自潤滑作用，其壽命就較長。故在液壓傳動中可以方便地使用液壓閥來控制系統(tǒng)的壓力，從而防止過載，避免事故的 發(fā)生，而且可以通過安裝在系統(tǒng)中的壓力計(jì)來了解各處的工作情況和壓力大小，而在機(jī)械傳動中各處的負(fù)載大小就不易觀測。 7) 與機(jī)械傳動相比易于布局和操縱，液壓傳動部件由管道相連，故安裝在位置上有很大的自由度，各部件可以安裝在我們希望的位子上。例如，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動慣量不超過同功率電機(jī)的 10％，故啟動中等功率的電動機(jī)需要 1— 2s，而同等功率的液壓機(jī)械的啟動時(shí)間不超過 。 6) 可以實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊的變速和換向。 5) 傳遞運(yùn)動平穩(wěn)，由于液壓流體的控制可以在非常小的流量時(shí)仍然很均勻，所以設(shè)備的運(yùn)動速度可以很平穩(wěn)。液壓傳動通過調(diào)節(jié)液體流量就可以方便地實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍大。 3) 易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，液壓缸對實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動是最容易的，而電動機(jī)則須通過齒輪或癡齒條等機(jī)構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動。功率重量比大的設(shè)備即重量和體積較小而能輸出較大的功率。例如，一個(gè) 30㎝ 直徑的液壓缸，當(dāng)壓力為 21Mpa 時(shí)，可以獲得 106的推力，因此被廣泛應(yīng)用于需要很大力或力矩的重型機(jī)械上。 液壓傳動是用液體作為介質(zhì)來傳遞能力的，液壓傳動與上述三種傳動比較有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1) 易于獲得較大的力或力矩， 液壓傳動是利用液體的壓力來傳遞力或力矩的。機(jī)床行業(yè)是最多使用液壓技術(shù)的行業(yè)之一，雖然目前由于電動機(jī)傳動技術(shù)中的交流變頻技術(shù)的發(fā)展是電動機(jī)驅(qū)動奪回不少液壓驅(qū)動的范圍，但在大功率或往復(fù)運(yùn)動的場合，液壓系統(tǒng)還是被廣泛使用。其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航天、汽車等行業(yè)，液壓系 統(tǒng)也是重要的組成部分。 在造紙、紡織 、 塑料 、 橡膠等輕工業(yè)，造紙機(jī) 、 紡織機(jī) 、 注塑機(jī) 等機(jī)械設(shè)備上都有大量使用著液壓系統(tǒng)，在礦山、石油、冶金、加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量而設(shè)備的重量相對其他傳動方式具有較小的重量，所以，具有更廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 : 鋼管； 切斷； 液壓 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV Abstract The hydraulic system has been in various industrial sectors and in many sectors such as agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries are more widely used, and the more advanced equipment, its application is al