【正文】 (1)工作臺右行：如圖所示狀態(tài)，先導(dǎo)閥、換向閥閥芯均處于右端，開停閥處于右位。液壓油推液壓缸帶動工作臺向右運(yùn)動，其運(yùn)動速度由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)。先導(dǎo)閥閥芯左移過程中，其閥芯中段制動錐 A 的右邊逐漸將回油路上通向節(jié) 流閥 5 的通道 (D2→ T)關(guān)小，使工作臺逐漸減速制動，實(shí)現(xiàn)預(yù)制動；當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯繼續(xù)向左移動到先導(dǎo)閥芯右部環(huán)形槽，使 a2 點(diǎn)與高壓油路 a2′ 相通，先導(dǎo)閥芯左部環(huán)槽使 a1→ a1′ 接通油箱時，控制油路被切換。其油路是： 進(jìn)油路：泵 19→精濾油器 21→先導(dǎo)閥 1左位 (a2′ → a2)→抖動缸 6左端。 因?yàn)槎秳痈椎闹睆胶苄?，上述流量很小的壓力油足以使之快速右移，并通過杠桿使先導(dǎo)閥芯快跳到左端，從而使通過先導(dǎo)閥到達(dá)換向 閥右端的控制壓力油路迅速打通，同時又使換向閥左端的回油路也迅速打通 (暢通 )。 回油路：換向閥 2 左端回油路在換向閥芯左移過程中有三種變換。換向閥芯因回油暢通而迅速左移，實(shí)現(xiàn)第一次快跳。換向閥芯繼續(xù)迅速左移到中部臺階處于閥體中間沉割槽的中心處時，液壓缸 兩腔都通壓力油，工作臺便停止運(yùn)動。這時換向閥芯按節(jié)流閥 (停留閥 )J1調(diào)節(jié)的速度左移由于換向閥體中心沉割槽的寬度大于中部臺階的寬度，所以閥芯慢速左移的一定時間內(nèi)，液壓缸兩腔繼續(xù)保持互通，使工作臺在端點(diǎn)保持短暫的停留。 最后當(dāng)換向閥芯慢速左移到左部環(huán)形槽與油路 (b1→ b1′ )相通時，換向閥左端控制油的 回油路又變?yōu)閾Q向閥 2左端→油路 b1→換向閥 2左部環(huán)形槽→油 路 b1′ →先導(dǎo)閥 1左位→油箱。這時的主油路是： 進(jìn)油路：泵 19→換向閥 2左位 (P→ B)→液壓缸 22左腔。 當(dāng)工作臺左行 到位時，工作臺上的擋鐵又碰杠桿推動先導(dǎo)閥右移，重復(fù)上述換向過程，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 實(shí)現(xiàn)工作臺的自動換向。當(dāng)開停閥 3處于 圖 所示位置時，互鎖缸 4的活塞在壓力油的作用下壓縮彈簧并推動齒輪 Z1 和 Z2脫開，這樣，當(dāng)工作臺液動(往復(fù)運(yùn)動 )時，手輪不會轉(zhuǎn)動。 砂輪架的快速進(jìn)、退運(yùn)動 砂輪架的快速進(jìn)退運(yùn)動是由手動二位四通換向閥 12(快動閥 )來操縱，由快動缸來實(shí)現(xiàn)的。為防止砂輪架在快速運(yùn)動到達(dá)前后終點(diǎn)處產(chǎn)生沖擊，在快動缸兩端設(shè)緩沖裝置，并設(shè)有抵住砂輪架的閘缸 13，用以消除絲杠和螺母間的間隙。當(dāng)手動換向閥 12(快動閥 )處于右位使砂輪架處于快進(jìn)時，手動閥的手柄壓下行程開關(guān)，使頭架電動機(jī)和冷卻電動機(jī)啟動。 砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn) 動 砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn)動是由選擇閥 進(jìn)給閥 進(jìn)給缸 10 通過棘爪、棘輪、齒輪、絲杠來完成的。 圖 ，周期進(jìn)給油路：壓力油從 a1點(diǎn)→ J4→進(jìn)給閥 9右端；進(jìn)給閥 9左端→ I3→ a2→先導(dǎo)閥 1→油箱。當(dāng)工作臺開始換向時，先導(dǎo)閥換位 (左移 )使 a2 點(diǎn)變高壓、 a1點(diǎn)變?yōu)榈蛪?(回油箱 )；此時周期進(jìn)給油路為：壓力油從 a2點(diǎn)→ J3→進(jìn)給閥 9左端；進(jìn)給閥 9 右端→ I4→ a1點(diǎn)→先導(dǎo)閥 1→油箱，使進(jìn)給閥右移；與此同時，壓力油經(jīng) a2點(diǎn)→選擇閥 8→ c1→進(jìn)給閥 9→ d→進(jìn)給缸 10，推進(jìn)給缸柱塞左移，柱塞上的棘爪撥棘輪轉(zhuǎn)動一個角度，通過齒輪等推砂輪架進(jìn)給一次。當(dāng)工作臺再次 換向，再周期進(jìn)給一次。從上述周期進(jìn)給過程可知，每進(jìn)給一次是由一股壓力油 (壓力脈沖 )推進(jìn)給缸柱塞上的棘爪撥棘輪轉(zhuǎn)一角度。 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計(jì) 4 尾架頂尖的松開與夾緊 尾架頂尖只有在砂輪架處于后退位置時才允許松開。由圖可知，只有當(dāng)快動閥 12 處于左位、砂輪架處于后退位置，腳踏尾架 閥處于右位時，才能有壓力油通過尾架閥進(jìn)入尾架缸推杠桿撥尾頂尖松開工件。 抖動缸的功用 抖動缸 6的功用有兩個。 當(dāng)砂輪作切入磨削或磨削短圓槽時，為提高磨削表面質(zhì)量和磨削效率，需工作臺頻繁短距離換向 — 抖動。通過此很小開口的壓力油不可能使換向閥閥芯快速移動，這時，因?yàn)槎秳痈字睆胶苄?，所通過的壓力油足以使抖動缸快速移動。 本液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 由于機(jī)床加工工藝的要求， M1432A 型萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)是機(jī)床液壓系統(tǒng)中要求較高、較復(fù)雜的一種。 (2)工作臺采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證左、右往復(fù)運(yùn)動的速度一致，并使機(jī)床占地面積不大。使結(jié)構(gòu)緊湊、管路減短、操縱方便，又便于制造和裝配修理。 小結(jié) 本章主要講述了液壓系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展中了作用，液壓系統(tǒng)所面臨新技術(shù)的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展趨勢。 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 工況分析 通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。壓力決定于外載荷。 液壓缸的載荷組成與計(jì)算 1）工作載荷 15000 3000 18000gFN? ? ?。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [10]表 ： ?u ， ?u 。 3）慣性負(fù)載 .GVFagt?? ? （ 22） 將已知數(shù)據(jù)分別代入式 (22)得： 加速 1 1 8 0 0 0 0 .0 4 5. 1 6 5 .1 59 .8 1 0 .5GVF a Ngt?? ? ? ??； 減速 2 1 8 0 0 0 0 .0 4 5 0 .0 0 8. 1 3 5 .7 89 .8 1 0 .5GVF a Ngt??? ? ? ??； 制動 3 1 8 0 0 0 0 . 0 0 8. 2 9 . 3 79 . 8 1 0 . 5GVF a Ngt?? ? ? ??； 反向加速 4 1 8 0 0 0 0 .0 5 5. 2 0 1 .8 49 .8 1 0 .5GVF a Ngt?? ? ? ??； 反向制動 54 Fa N?? 。 因?yàn)橐簤焊椎臋C(jī)械效率為 ，所以作用于活塞上的載荷 ： F=m?WF （ 23） 將已知數(shù)據(jù)代入式（ 23）結(jié)果如表 21： 表 21 系統(tǒng)壓力表 工況 負(fù)載組成 推力 F=m?WF 快速上升 11w g f aF F F F? ? ? 慢速上升 22w g f aF F F F? ? ? 制動停留 32w g f aF F F F? ? ? 快速下降 41wfF F F?? 制動停留 5w g fF F F F? ? ? 5）繪制壓力工況圖 根據(jù)所得工作壓力，可畫得系統(tǒng)壓力工況圖如下： 圖 系統(tǒng)壓力工況圖 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 初步選定系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定，即由表 22和表 23選定： 表 22 按載荷選擇工作壓力 載荷 /kN 5? 5~10 10~20 20~30 30~50 50? 工作壓力 /Mpa ~1? ~2 ~3 3~4 4~5 5? 表 23 各種機(jī)床常用的工作壓力 機(jī)械類型 機(jī)床 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力 /Mpa ~2 3~5 2~8 8~10 由以上兩個表格 選得 ： ?F MPa ； ?F MPa ； ?F MPa ； ?F MPa ； ?F Mpa。 圖 液壓缸工作狀態(tài) 活塞桿受壓時 : 2211m APAPFF W ??? ? 活塞桿受拉時 : 1221m APAPFF W ??? ? 式 中 : 21 4DA ?? ； ）222 d(4 ?? DA ? 。 由張利平《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 [3]表 ， 取標(biāo)準(zhǔn)值 ： D=125mm。 由張利平 《液壓氣動技術(shù)速查手冊》 [3]表 ， 取標(biāo)準(zhǔn)值 ： d=90mm。 vq A? （ 26） 式中 ： A— 液壓缸有效作用面積 ； V— 活塞與缸體的相對速度 。 根據(jù)上述所得流量數(shù)據(jù)， 繪制流量循環(huán)圖如下： 圖 液壓缸流量循環(huán)圖 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 液壓系統(tǒng)方案的確定 1）制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和 運(yùn)動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動作。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 3）制定順序動作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同， 有的按固定程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)的或人為的。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。 另外還有時間控制、壓力控制等。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床、擠 壓機(jī)壓力機(jī)等場合。 4）選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。 液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要考慮以下幾個方面的問題： 1）供油方式 該系統(tǒng)在快上和 快下時做需流量較大，且比較接近。 2）調(diào)速回路 該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。 4） 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥；另一 方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。 萬能外圓磨床 液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。提高系統(tǒng)的工作效率。 繪制液壓系統(tǒng)圖，如圖 ： 圖 液壓系統(tǒng)圖 液壓元件的設(shè)計(jì) 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計(jì) 12 1）確定液壓泵的最大工作壓力 ???? PPPP 1 （ 27） 式中 ： 1P 液壓缸最大工作壓力 ； ??P 從液壓泵出口到液壓缸之間 的管路損失 。 將上述所得數(shù)據(jù)代入式 27得： ???? PPPP 1 =+= 。 將已得數(shù)據(jù)代入式 28得： ?? vmaxvp qq K = 60 / m i n / m i nLL? ? ?。 則驅(qū)動功率 ： pvpq?PPP? （ 29） 式中 ： P 液壓泵的額定壓力，為 ； vpq 液壓泵的流量，為 /minL ； p? 液壓泵的總效率，由表取 。 考慮到時間短，而電動機(jī)一般允許短時間超載 25%，這樣電動機(jī)