【正文】 臺液壓傳動原理圖，液壓泵 3 由電動機(jī)帶動，從油箱 1 中吸油，然后將具有壓力能的油液輸送到管路，油液通過管路流至三位四通換向閥 5，換向閥有三個不同的工作位置，因此通路情況不同。 液壓系統(tǒng)合成 根據(jù)以上選擇的液壓基本回路，合成圖 55 所示的定量泵－節(jié)流調(diào)速液壓系焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 29 統(tǒng)。故選用內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵供油比較簡單，經(jīng)濟(jì)。由于滑閥內(nèi)部的泄露，再加上快退時受負(fù)的負(fù)載，故不能有效鎖緊，但可以用在這種鎖緊 要求不高的場合下，這種系統(tǒng)比較簡單和廉價。 換向回路和卸荷回路 多軸鉆床工作臺采用單活塞桿液壓缸驅(qū)動，由工況圖知，系統(tǒng)壓力和流量都不大，同時考慮工作臺工作一個循環(huán)后須換裝工件。 這種回路其他調(diào)速性能的分析方法與采用節(jié)流閥時基本相同。 所以調(diào)速閥的調(diào)節(jié)壓差比采用節(jié)流閥時要大， 取 Δp≥58 5Pa。 由于泄漏的影響，實(shí)際上隨負(fù)載 F 的增加，速度 v有所減小。 采用調(diào)速閥也可按其安裝位置不同，分為進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流、旁路節(jié)流三種基本調(diào)速回路。 選擇液壓回路 調(diào)速回路 由工況圖 4－ 1 可知，該多軸鉆床液壓系統(tǒng)功率小，因此選用節(jié)流調(diào)速方式，工進(jìn)時用進(jìn)油路節(jié)流閥來保證速度穩(wěn)定，快退時利用節(jié)流閥產(chǎn)生背壓，在回油路上產(chǎn)生阻尼作用。 這種連接方式的特點(diǎn)是多個液壓執(zhí)行元件同時動作時，負(fù)載小的液壓執(zhí)行元件的速度會增大，但液壓泵的壓力負(fù)擔(dān)輕，為任一液壓執(zhí)行遠(yuǎn)件的負(fù)載壓力與其相應(yīng)回路的壓力損失之和。 串聯(lián)連接方式適用于中小型工程機(jī)械液壓系統(tǒng)、單泵供油的工程機(jī)械的行走機(jī)構(gòu)，以保證行走的直線性。這種連接方式的特點(diǎn)是多個液壓執(zhí)行元件同時動作時，其運(yùn)動速度不隨外負(fù)載而變，故輕載時可多個液壓執(zhí)行遠(yuǎn)件同時動作；但液壓泵的壓力負(fù)擔(dān)重，受原動機(jī)功率限制，故重載時不宜多個液壓執(zhí)行元件同時動作。 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析與選擇： 當(dāng)系統(tǒng)有多個液壓執(zhí)行元件時，開式系統(tǒng)按油路的不同連接方式，又可分為串聯(lián)、并聯(lián)、獨(dú)聯(lián)以及它們的組合－復(fù)聯(lián)等。用節(jié)流調(diào)速時效率低 管路壓力損失較小，容積調(diào)速時，效率較高 限速、制動形式 用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動閥進(jìn)行能耗制動，引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動機(jī)拖動時限速及制動過程中拖動電機(jī)能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡閥）及再生制動 其他 對泵的自吸性能要求高 對主泵的自吸性能要求低 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 27 凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過換油來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定性和效率有較高要求的系統(tǒng)、采用容積調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用閉式系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定性大且換向頻繁的機(jī)構(gòu)（如一些起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)及龍門刨床，拉床的工作臺等）、重力下降機(jī)構(gòu)（如不平衡類型的起升、動臂擺動機(jī)構(gòu)等）、要求結(jié)構(gòu)特別緊湊的運(yùn)動式機(jī)械（如液壓汽車平板車、拖拉機(jī)、礦車及飛機(jī)等）。例如，泵向多個液 壓執(zhí)行元件供油且功率較小的機(jī)器（如組合機(jī)床、磨床等）、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的機(jī)器（如鏟車、高空作業(yè)車、液壓汽車起重機(jī)，裝載機(jī)及挖掘機(jī)等）以及固定式機(jī)械。 一般來說，凡備有較大空間可以存放油箱且不需另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)。（）（ ）（ ）（ ） 圖 44： Ｐ－Ｌ，Ｑ－Ｌ和Ｎ－Ｌ圖 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 確定液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計 油路循環(huán)方式的分析與選擇 液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩種，它們各自的特點(diǎn)及其相互比較見表 43。管路中有壓力損失，又因管路相對不復(fù)雜，快進(jìn)時回油路壓力損失取 aPp ??? ，快退時回油路壓力損失取 aPp 5101??? ，快退時，因工作臺的重力負(fù)載和慣性負(fù)載，在液壓缸進(jìn)油回路上加背壓閥，取背壓值為 aP5105? 。 （ 3） 慣性負(fù)載 mF 慣性負(fù)載是活塞，活塞桿，夾具和工件，工作臺在加速和制動的過程中的慣性力，其平均值： )(NtvgGFm ???? 式中： g —— 重力加速度 t?—— 啟動或制動時間 v? —— t? 時間內(nèi)的速度變化值 G—— 運(yùn)動部件的重量 則： NFm ???? （ 4） 重力負(fù)載 gF 工作臺及其上部件垂直作用在液壓缸活塞桿上的力， gGF ?? ??? （ 5） 彈簧壓力 kF 彈簧的壓力值界于零到最大值之間，計算其最大值， F xk?? N108186 ??? 式中： k —— 彈簧的彈性系數(shù) x—— 彈簧的最大壓縮 工作臺液壓缸在各工況階段的負(fù)載值列于表 4－１中 表 4－１ 各階段負(fù)載值 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 工況 負(fù)載計算公式 液壓缸負(fù)載 F（ N） 液壓缸推力 F0（ N） 啟動 fsFF? gF? 3956 4164 加速 gmfd FFFF ??? 3999 428 快進(jìn) gfd FFF ?? 3940 4147 工進(jìn) Ttgfd FFFFF ???? 6518 6861 反向啟動 tgfs FFFF ??? 4160 4227 反向加速 Tmgfd FFFFF ???? 3957 4165 快退 gds FFF ?? 3908 4114 負(fù)載循環(huán)圖如圖 4－ 2 所示： 圖 4－ 2： 負(fù)載循環(huán)圖 運(yùn)動分析 根據(jù)給定條件，快進(jìn)，快退速度為０ .０７２ sm/ ，其行程分別為：２１６ mm和２３６ mm ，工進(jìn)速度為 ?? sm/ ，給出速度循環(huán)圖如圖 5－２所示： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 （ ） 圖 4－ 3： 速度循環(huán)圖 液壓缸的設(shè)計計算與選定 初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)液壓缸推力為： 6865Ｎ，查機(jī)床設(shè)計手冊并參照同類機(jī)床，初選液壓缸的工作壓力為 aP51010? 。39。fsF fNF ifd ???39。fdF 和靜摩擦。 其中，滑塊與方形柱面間的摩擦力 39。 （ 1） 工作負(fù)載 pF 多軸鉆床的工作負(fù)載即為擴(kuò)削時鉆頭產(chǎn)生的軸向力，參 考同組同學(xué)的計算結(jié)果： NFF op 2 4 7 01024710 ????? 式中： oF —— 單個鉆頭擴(kuò)削時所受軸向力 （ 2）摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載 fF 主要包括兩個方面，一個是工作臺的 8 個滑塊與方形柱面之間產(chǎn)生的摩擦力 39。 負(fù)載分析 液壓缸推動工作臺做直線往復(fù)運(yùn)動，其克服的主要負(fù)載有：工作負(fù)載 pF ；摩擦負(fù)載 tF ；慣性負(fù)載 mF ；重力負(fù)載 gF ；彈簧壓力 fF 。多軸鉆床的液壓系統(tǒng)主要是在多軸鉆床工作時，活塞桿推動工作臺進(jìn)給和后退。其內(nèi)容包括：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析與選擇，液壓回路的分析、選擇與合成，液壓系統(tǒng) 原理圖的擬定、設(shè)計與分析。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)工廠的實(shí)際生產(chǎn)和加工情況，以及廠方提出的具體要求，在設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)的時候重點(diǎn)考慮以下技術(shù)要求： （ 1） 加工對象為 8 孔汽車輪輻； （ 2） 其為成批生產(chǎn)，為提高效率，系 統(tǒng)應(yīng)能滿足自動化要求； （ 3） 工作臺快進(jìn)速度為 ，工進(jìn)速度為 sm/103 3?? ； （ 4） 系統(tǒng)發(fā)熱量??； （ 5） 維修方便。 帶入數(shù)據(jù)得齒數(shù)和： 1z + 2z =112 大齒輪的轉(zhuǎn)速（經(jīng)過減速器） m in/7310730 rinn ???大 式中： 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n=730r/min 標(biāo)準(zhǔn)減速器的公稱傳動比 i=8 查閱手冊資料，擴(kuò)孔鉆的轉(zhuǎn)速一般在 200r/min 左右，不超過 28r/min，這也是小齒輪的轉(zhuǎn)速。 主軸箱里齒輪的分布簡圖如圖 32 所示： 123 圖 32： 主軸箱大小齒輪的分布 1 大齒輪分度圓直徑 1d ； 2 小齒輪分度圓直徑 2d ； 3 十個小齒輪的分布圓直徑 d 。 表 33： 減速器的主要外形和安裝尺寸 法蘭外徑 1D 430mm 法蘭內(nèi)徑 2D 330mm 法蘭上螺栓均布的圓周直徑 3D 380mm 法蘭上螺栓孔的直徑和 6? 18mm 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 個數(shù) n 1d 法蘭的厚度 6mm 減速器軸伸直徑 d 70mm 減速器軸伸長度 l 85mm 軸與鍵的總高度 t 鍵的寬度 b 20mm 減速器的重量 120kg 減速器的長度 L 按所配電機(jī)確定 齒輪齒數(shù)的確定 由被加工零件的工作圖可以看出：十根擴(kuò)孔鉆分布的圓周直徑為 mmd 336?‘ 。所以選擇單級減速器，另外如果降速比過小，減速器輸出的轉(zhuǎn)速將會比較高，這樣會使主軸箱的速比加大， 從而使大小齒輪的齒數(shù)比加大，這樣的話工作軸的轉(zhuǎn)速就會升高。其示意圖如圖 31 所示： 圖 31： 電動機(jī) 的安裝示意圖 主要安裝型式尺寸如下表 32 所示。 表 31： 電機(jī)的主要性能參數(shù) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 電動機(jī)的功率 P kw 電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n 730 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)的效率 電動機(jī)的重量 175kg 電動機(jī)的安裝型式 選用 5B 基本結(jié)構(gòu)型式，機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣。 查簡明機(jī)械設(shè)計手冊 925P 續(xù)表 選用三相異步電動機(jī)，型號為 Y160L8，其輸出功率 P= 但是，根據(jù)現(xiàn)場使用情況輸出功率 有點(diǎn)小，應(yīng)選用輸出功率為 11kw 的電動機(jī)，其型號為 Y180L8。因此，在確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)進(jìn)行分析比較，權(quán)衡利弊， 按最佳方案選擇。但是電動機(jī)轉(zhuǎn)速相對于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過高勢必使總傳動比加大，致使傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。 （ 2）電動機(jī)的功 率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。 計算所需電動機(jī)的輸出功率 減速器的輸出功率： kwP ?減 ； 單級標(biāo)準(zhǔn)件速器的效率為： ?? ； 則： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 kwPP ??? ?減電機(jī) —— 《新編機(jī)械設(shè)計師手冊》上 所需電動機(jī)的輸出功率為： KPPr ?? 電 （取工況系數(shù) ?K ） ?? ? 選擇電動機(jī)的型號 電動機(jī)選擇時要考慮的問題： （ 1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機(jī)。 （以上軸向力、力矩公式和數(shù)值來自 《專用機(jī)床設(shè)計與制造》 —— 黑龍江人民出版社 P679） pnK ??????? 756??料 ， ?pn 2/ mmMpb 公斤力??? ??????????????? pnK ??料 則： ???????? ????M 米）（公斤力 ?? ? ? )( ??????P 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 （公斤力）? 切削功率的計算： )(974 kwnMN ?? —— 《專用機(jī)床設(shè)計與制造》 m in)/(1000 rD vn ?? v —— 刀具轉(zhuǎn)速： min/18mv? D —— 刀具直徑 )(mm 。 )(mm d—— 為工件擴(kuò)孔前直徑?？傊?，選用合適的動力部件，使機(jī)床具有先進(jìn)的工藝水平和技術(shù)水平，以及良好的工藝效果。 選用何種動力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工工藝，機(jī)床型式，使用條件，生產(chǎn)條件來確定。 證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸、傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少，以減少各