【正文】 負載變化大速度剛度較大的中高壓系統(tǒng)考慮到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負載特性，本設計決定采用節(jié)流調(diào)速。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。開式回路結(jié)構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構比較復雜。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。此種調(diào)速方式結(jié)構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用節(jié)流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。相應的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合—容積節(jié)流調(diào)速。在本設計中，油泵向兩個液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個系統(tǒng)的結(jié)構也比較簡單，所以本設計采用開式系統(tǒng)。步驟：1）確定系統(tǒng)類型 2）選擇回路 3）組成系統(tǒng) 供油方式的選擇液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩種，他們各自的特點及相互比較見下表表31開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較油液循環(huán)方式開式閉式散熱條件較方便，但是油箱較大較復雜，需要用輔泵來換油冷卻抗污染性較差，但可采用壓力油箱或者油箱呼吸器來改善較好，但是油液過濾要求較高系統(tǒng)效率管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速時效率低管路腰里損失較小，容積調(diào)速時效率較高限速 制動形式用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，引起油液發(fā)熱液壓泵由電動機拖動時，限速及制動過程中拖動電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和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油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。得D=（mm）按GB/T23481980 ,取標準值： D=50（mm）又d=，得d=25（mm），取標準值d=28（mm）則液壓缸無桿腔實際有效面積為： =有桿腔實際有效面積為： = Ⅱ工位液壓缸主要參數(shù)的確定Ⅱ工位夾緊缸的無桿腔作為主工作腔，則有公式：則有 得 D=（mm）按GB/T2348—1980 ,取標準值： D=32（mm）又 d=，得 d=16（mm），取標準值 d=20（mm）則液壓缸無桿腔實際有效面積為： =有桿腔實際有效面積為： =、流量和功率值 根據(jù)上述假定條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如下表所示： 表28 Ⅰ工位液壓缸工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率工作階段計算公式負載/N回油腔壓力/MPa工作腔壓力/MPa輸入流量Q輸入功率/w啟動490———加速304——夾緊524570..96反向啟動490———加速420——松開245 表29 Ⅱ工位夾緊缸工作循環(huán)各個階段的壓力、流量和功率工作階段計算公式負載/N回油腔壓力/MPa工作腔壓力/MPa輸入流量Q輸入功率/w啟動300———加速532——夾緊2150反向啟動300———加速915——松開150擬定系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設計中比較重要的一步，它是從工作原理和結(jié)構組成上來具體體現(xiàn)設計任務中的各項要求，不需精確計算和選擇元件規(guī)格，只需選擇功能合適的元件，原理合理的基本回路組合成系統(tǒng)。本設計取=。當計算液壓缸的結(jié)構參數(shù)時，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的關系，以便在計算出液壓缸內(nèi)徑D時，利用這一關系獲得活塞桿的直徑d。為了防止夾緊時發(fā)生沖擊，液壓缸需保持一定回油背壓。工作壓力過低，會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構變得龐大。在系統(tǒng)功率一定時，一般選用較高的工作壓力，使執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構緊湊、質(zhì)量輕、經(jīng)濟性好。要確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量，首先必須根據(jù)各液壓執(zhí)行元件的負載循環(huán)圖，選定系統(tǒng)工作壓力；再根據(jù)系統(tǒng)壓力，確定液壓缸有效工作面積A或液壓馬達的排量VM；最后，根據(jù)位移一時間循環(huán)圖(或速度一時間循環(huán)圖)確定其流量。 Ⅰ工位液壓缸的負載計算慣性負載夾緊： =2450/ =59N松開： =2450/ =175N靜摩擦負載 =（2450+0） = 490N動摩擦負載 =（2450+0） =245N Ⅱ工位液壓缸的負載計算慣性負載夾緊：=1500/ =382N松開： =1500/ =765N靜摩擦負載 =（1500+0） = 300N動摩擦負載 =（1500+0） =150N由此得Ⅰ工位夾緊缸和Ⅱ工位夾緊缸在工作的各個階段所受的負載，由表22所示表22Ⅰ工位夾緊缸的外負載計算結(jié)果工況負載組成外負載F/N啟動490加速304夾緊5245反向啟動490加速420松開245表23Ⅱ工位夾緊缸的外負載計算結(jié)果工況負載組成外負載F/N啟動300加速532夾緊2150反向啟動300加速915松開150 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 執(zhí)行元件的工作壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的兩個參數(shù)。 運動分析運動分析：就是研究工作機構根據(jù)工藝要求應以什么樣的運動規(guī)律完成工作循環(huán)、運動速度的大小、加速度是恒定的還是變化的、行程大小及循環(huán)時間長短等。液壓工作介質(zhì)——傳遞能量的介質(zhì)，同時起著潤滑、冷卻等作用。 輔助裝置——用來存放、提供、回收油液，濾除油液雜質(zhì)，給油液降溫；存儲、釋放液壓能或吸收液壓脈動、沖擊；顯示系統(tǒng)壓力、油溫等?？刂普{(diào)節(jié)裝置——控制液壓系統(tǒng)油液壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行器驅(qū)動的工作機構完成預期動作。執(zhí)行器——用來將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，來驅(qū)動工作機構帶動負載工作，可實現(xiàn)往復直線運動、連續(xù)回轉(zhuǎn)運動、擺動等。 以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞和控制的傳動形式稱為液壓傳動，與利用液體動能的液力傳動不同的是它以液體的壓力能來傳遞動力，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出液體靜壓力傳動原理來實現(xiàn)的。機床工位夾緊裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)如表21所列。 本設計是完成銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設計（裝夾裝置靜動摩擦因數(shù)，）的設計，擬采用缸筒固定的液壓缸驅(qū)動夾緊裝置，完成工件裝夾運動。由于液壓技術有許多突出的優(yōu)點，從民用到國防、由一般傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)，都得到了廣泛地應用。(4) 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感。(3) 由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。 液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點： (1) 液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油的可壓縮性泄漏造成的。(7) 既易實現(xiàn)機器的自動化，又易于實現(xiàn)過載保護，當采用電液聯(lián)合控制甚至計算機控制后，可實現(xiàn)大負載、高精度、遠程自動控制。(5) 一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。(3) 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應快、液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。例如同功率液壓馬達的重量約只有電動機的1/6左右。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。 隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發(fā)展和應用液壓傳動技術也在不斷創(chuàng)新。 如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。20世紀60年代以后，工藝水平有了很大的提高，液壓技術隨著電氣控制技術、傳感器技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術。1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻使這兩方面領域得到了發(fā)展[3]。1925年維克斯()發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。1905 年將工作介質(zhì)水改為油，進一步得到改善。與機械傳動相比，它是一門比較新興的技術。液壓傳動技術是根據(jù)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術。液壓傳動，是機械設備中發(fā)展速度最快的技術之一。銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設計 液壓傳動的概念與發(fā)展液壓傳動是以流體(液壓油液)為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。它們通過各種元件組成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有機地組合成具有一定控制功能的傳動系統(tǒng)。特別是近年來，隨著機電一體化技術的發(fā)展與微電子、計算機技術相結(jié)合，液壓傳動進入了一個新的發(fā)展階段。液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，依靠液體的壓力能來傳遞動力的一種傳動形式。從1795年英國制成世界上第一臺水壓機算起液壓傳動技術已有二三百年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動技術和液壓元件，且工藝水平低下，發(fā)展緩慢。第一次世界大戰(zhàn)(19141918)后液壓傳動廣泛應用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。20 世紀初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究。第二次世界大戰(zhàn)(19411945)期間,在美國機床中有30%應用了液壓傳動。在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。歷史的經(jīng)驗證明，流控學科技術的發(fā)展，僅有20%是靠本學科的科研成果推動，來源于其他領域發(fā)明的占50%移植，其他技術成果占30%，即大部分，來源于其他相關學科進步的推動。液壓傳動技術已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術。 液壓傳動的優(yōu)缺點及應用液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比有以下主要優(yōu)點: (1) 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構緊湊。 (2) 液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。(4) 操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速(調(diào)速范圍達2000：1)，它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。 (6) 容易實現(xiàn)直線運動。(8) 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。(2) 工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。如果處理不當，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災和爆炸事故。總的說來，液壓傳動的優(yōu)點最突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學技術的發(fā)展而進一步得到克服。液壓傳動與控制是現(xiàn)代機械工程的基礎技術，由于其在功率重量比、無級調(diào)速、自動控制、過載保護等方面的獨特技術優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟中各行業(yè)、各類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術手段。夾緊裝置由液壓與電氣配合實現(xiàn)的自動循環(huán)要求為：Ⅰ工位夾緊缸夾緊→Ⅰ工位夾緊缸松開→Ⅱ工位夾緊缸夾緊→Ⅱ工位夾緊缸松開。表21 機床工位夾緊裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)工況行程/mm速度時間/運動部件重力G/N負載/N啟動、制動時間Ⅰ工位夾緊缸夾緊35245050003松開—1Ⅱ工位夾緊缸夾緊2515002000松開— 設計原則：從實際出發(fā)，注重調(diào)查研究，吸收國內(nèi)外先進技術，采用現(xiàn)代設計思想，在滿足工作性能要求、工作可靠的前提下，力求使系統(tǒng)結(jié)構簡單、成本低、效率高、操作維護方便、使用壽命長。液壓系統(tǒng)一般是由以下5個部分組成：動力源——用來將原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，輸出有一定壓力的油液，最常見的形式就是液壓泵。有液壓缸、液壓馬達等。有各種液壓閥。有郵箱、管件、過濾器、熱交換器、蓄能器、各種指示儀表等。有各種液壓油。為此必須確定執(zhí)行元件的類型，并繪制位移一時間循環(huán)圖或速度一時間循環(huán)圖。 這兩個參數(shù)是計算和選擇元件、輔