【正文】 易影響工作性能 油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。 6）油液容易污染 油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。 7）發(fā)生故障不易檢查和排除。 擴(kuò)孔 運(yùn)動(dòng)分析 這臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，擴(kuò)孔時(shí)要求系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊 →（擴(kuò)孔） 工作臺(tái)快進(jìn) → 工作臺(tái)工進(jìn) → 工作臺(tái)快退 → 旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn) 180 176?！üソz）工作臺(tái)快進(jìn)→工作臺(tái)快退→ 工件松開(kāi)。 運(yùn)動(dòng)部件的重力為 25000N，快進(jìn)快退速度為 10m/min，工進(jìn)速度為 132mm/min，最大行程為 400mm，其中工進(jìn)行成為 47mm，最大切削力為 107N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為 20mm，夾緊力為 30000N，加緊時(shí)間為 1s。 24 擴(kuò)孔所用動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖 圖 動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖 擴(kuò)孔所用動(dòng)力滑臺(tái)的工況分析 首先繪出運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖如下 ， 圖 滑臺(tái) 速度循環(huán)圖 液壓缸所受外負(fù)載 F 包括三種類(lèi)型，即 F=Fw+Ff+Fa 式中 Fw—— 工作負(fù)載 ，即擴(kuò)孔切削力 為 107N； Fa—— 運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載； Ff—— 導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌可由下式求得 Ff = f(G+FRn)。 G 部件重力； FRn 垂直與導(dǎo)軌的工作負(fù)載，在此處等于零。 f 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為 ，動(dòng)摩擦系數(shù)為 。則求得 Ffs = 25000 = 5000N 25 Ffa = 25000 = 2500N 上式中 Ffs 為靜摩擦阻力， Ffa 為動(dòng)摩擦阻力。 Fa = Gg ΔvΔt = m ΔvΔt G 為重力加速度； ?t為加速或減速時(shí)間，一般 ?t = ~。 ?v 為 ?t 時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 Fa = 60 = 4230N 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各個(gè)工作階段所受的外負(fù)載（見(jiàn)下表）并畫(huà)出負(fù)載循環(huán)圖。 工作循環(huán) 外負(fù)載 F(N) 啟動(dòng)、加速 F=Ffs+Fa 9230 快進(jìn) F=Ffa 2500 工進(jìn) F=Ffa+Fw 2607 快退 F=Ffa 2500 表 圖 滑臺(tái) 負(fù)載循環(huán)圖 26 擴(kuò)孔液壓系統(tǒng)的計(jì)算 ： 初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為 9230N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低，參考 課本 第 10 章表 2 和表 3 按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力 p1=。 負(fù)載 F/kN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 工作壓力p/MPa ~ ~ ~ ~ ~ ~ 表 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力 設(shè)備類(lèi)型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械 液壓壓力機(jī)、重型機(jī)械、大中型挖掘機(jī)起重運(yùn)輸機(jī)械。 磨床 組合機(jī)床 龍門(mén)刨床 拉床 工作壓力p/MPa ~ ~ ≤ ~ ~ ~ 表 各類(lèi)液壓設(shè)別常用工作壓力 液壓缸主要尺寸的確定 圖 動(dòng)力滑臺(tái)缸的尺寸 由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差別較大，且快進(jìn)、快退速度要求相等，從降低總流量需求考慮，應(yīng)確定采用單 桿雙 作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。通常利用差27 動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件，最好采用活塞桿固定，而液壓缸缸體隨滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計(jì)成無(wú)桿腔工作面積 1A 是有桿腔工作面積 2A 兩倍的形式，即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑D 呈 d = 的關(guān)系。 工進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)孔被 擴(kuò) 通時(shí)，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會(huì)發(fā)生前沖的現(xiàn)象，因此液壓缸的回油腔應(yīng)設(shè)置一定的背壓 (通過(guò)設(shè)置背壓閥的方式 )，選取此背壓值為 p2=。 快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接（即有桿腔與無(wú)桿腔均與液壓泵的來(lái)油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降 p? ，且有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)取p??。快退時(shí)回油腔中也是有背壓的，這時(shí)選取被壓值 2p =。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為 1 1 2 2 1 1 1 2/ ( / 2)mF A p A p A p A p? ? ? ? ?， 式中 ： F ——負(fù)載力 ?m——液壓缸機(jī)械效率 A1——液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積 A2——液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1——液壓缸無(wú)桿腔壓力 p2——液壓有無(wú)桿腔壓力 因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積可計(jì)算為 ??1 = ??????(P1 ?P2) = 9032(? )106= 液壓缸缸筒直徑為 D = √(4A1)/π = √4106/π = 71 由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系， d = ，因此活塞桿直徑為 d=71=，根據(jù) GB/T2348—1993 對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為 D=70mm，活塞桿直徑為d=50mm。 此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： A1 = πD24 = 10?3m2 28 A2 = π(D2?d2)4 = 10?3m2 計(jì)算在個(gè)工作階段液壓缸所需的流量 工作臺(tái)在快進(jìn)過(guò)程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 q 快進(jìn) =（ A1A2） v1= L/min 工作臺(tái)在快退過(guò)程中所需要的流量為 q 快退 =A2v2=工作臺(tái)在工進(jìn)過(guò)程中所需要的流量為 q 工進(jìn) =A1v1= L/min 夾緊缸在夾緊過(guò)程中所需要的流量為 q 夾 =A 夾 v 夾 =（π /4） D夾2 v 夾 =（π /4） 2010?3 60= L/min 其中最大流量為快進(jìn)流量 為 。 攻絲 的運(yùn)動(dòng)分析 ： 和擴(kuò)孔不一樣，攻絲用的是攻絲動(dòng)力頭，動(dòng)力頭主軸箱帶有靠模，所以沒(méi)有工進(jìn)，只有快進(jìn)快退。 運(yùn)動(dòng)分析 繪制動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖 圖 動(dòng)力滑臺(tái)的工作循環(huán)圖 工況分析 繪出運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖如下， 29 圖 攻絲 速度循環(huán)圖 液壓缸所受外負(fù)載 F 包括三種類(lèi)型，即 F=Fw+Ff+Fa 式中 Fw—— 工作負(fù)載為零 N； Fa—— 運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載； Ff—— 導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌可由下式求得 Ff = f(G+FRn)。 G 部件重力； FRn 垂直與導(dǎo)軌的工作負(fù)載，在此處等于零。 f 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為 ，動(dòng)摩擦系數(shù)為 。則求得 Ffs = 25000 = 5000N Ffa = 25000 = 2500N 上式中 Ffs 為靜摩擦阻力， Ffa 為動(dòng)摩擦阻力。 Fa=Gg ΔvΔt=m ΔvΔt G 為重力加速度； ?t為加速或減速時(shí)間，一般 ?t = ~。 ?v 為 ?t 時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 Fa= 60 = 4230N 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各個(gè)工作階段所受的外負(fù)載（見(jiàn)下表）并畫(huà)出負(fù)載循環(huán)圖。 30 工作循環(huán) 外負(fù)載 F(N) 啟動(dòng)、加速 F=Ffs+Fa 9230 快進(jìn) F=Ffa 2500 快退 F=Ffa 2500 表 攻絲外負(fù)載圖 圖 攻絲循環(huán)圖 攻絲 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，其值為 9230N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低，參考 課本 第 10 章表 2 和表 3 按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力 p1=。 液壓缸主要尺寸的確定 31 圖 攻絲滑臺(tái)液壓缸圖 由于采用單 桿雙 作用液壓缸的差動(dòng)連接方式。 所選方式和前面選擇擴(kuò)孔液壓滑臺(tái)是一樣。所以在這里比在描述。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為 1 1 2 2 1 1 1 2/ ( / 2)mF A p A p A p A p? ? ? ? ?， 式中 ： F ——負(fù)載力 ?m——液壓缸機(jī)械效率 A1——液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積 A2——液壓缸有桿腔的有效作用面積 p1——液壓缸無(wú)桿腔壓力 p2——液壓有無(wú)桿腔壓力 因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無(wú)桿腔的有效作用面積可計(jì)算為 ??1 = ??????(P1 ?P2) = 9032(? )106= 液壓缸缸筒直徑為 D = √(4A1)/π = √4106/π = 71 由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系， d = ，因此活塞桿直徑為 d=71=，根據(jù) GB/T2348—1993 對(duì)液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定，圓整后取液壓缸缸筒直徑為 D=70mm，活塞桿直徑為d=50mm。 此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為： 32 A1 = πD24 = 10?3m2 A2 = π(D2?d2)4 = 10?3m2 計(jì)算在個(gè)工作階段液壓缸所需的流量 工作臺(tái)在快進(jìn)過(guò)程中，液壓缸采用差動(dòng)連接，此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為 q 快進(jìn) =（ A1A2） v1= L/min 工作臺(tái)在快退過(guò)程中所需要的流量為 q 快退 =A2v2=夾緊缸在夾緊過(guò)程中所需要的流量為 q 夾 =A 夾 v 夾 =（π /4） D夾2 v 夾 =（π /4） 2010?3 60= L/min 其中最大流量為快進(jìn)流量 為 。 上面計(jì)算的分別是一個(gè)擴(kuò)孔和攻絲的液壓系統(tǒng)，由前面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的描述可知，整個(gè)系統(tǒng)是有兩個(gè)擴(kuò)孔動(dòng)力頭和兩個(gè)攻絲動(dòng)力頭組成的，由于兩個(gè)擴(kuò)孔動(dòng)力頭是同時(shí)進(jìn)行的，快進(jìn)工進(jìn)快退基本上一樣，所以在這里不再單獨(dú)計(jì)算另外一個(gè)擴(kuò)孔滑臺(tái)；同樣兩攻絲的快進(jìn)快退也基本上一樣，所以也不單獨(dú)計(jì)算另外一個(gè)攻絲滑臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)除了有 兩個(gè)攻絲的和兩個(gè)擴(kuò)孔的油缸之外還有兩個(gè)位置的零件夾緊，還有旋轉(zhuǎn)臺(tái)的油缸系統(tǒng)，所以選泵的時(shí)候最大工作壓力按各油缸的最大壓力算，流量按各油缸最大流量和計(jì)算。下面來(lái)做泵和閥有關(guān)計(jì)算。 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力 由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式，大流量液壓泵只需在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，因此對(duì)大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。 Pp = P1 +∑?p 式中 Pp—— 液壓泵最大的工作壓力 P1—— 執(zhí)行元件最大的工作壓力 ∑?p—— 進(jìn)油管路中的壓力損失，復(fù)雜系統(tǒng)取 ~ 對(duì)于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓力損 p M Pa?? ? ，同33 時(shí)考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓力繼電器動(dòng)作壓力與最大工作壓力的壓差為，則小流量泵的最高工作壓力 可估算為 Pp1 = P1 +P損 +P繼電器 = 3++ = 大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，快退時(shí)液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為 ，則大流量泵的最高工作壓力為： Pp2 = (P1 +P損 ) = (3+) = 上述計(jì)算所得的 Pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 Pn應(yīng)滿足 Pn ≥ （ ~） PP。中低壓泵取最小值，高壓泵取最大值。 Pn1 = = Pn2 = = 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 確定供油方式的選擇 考慮到該機(jī)床速度較高，四個(gè)加工方位，兩個(gè)擴(kuò)孔動(dòng)力頭動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)工作，兩個(gè)攻絲動(dòng)力頭動(dòng)力滑臺(tái)也同時(shí)工作，考慮到同步性要求比較高。從節(jié)省能量減少