0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)課 題 名 稱(chēng)：專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 年 月 日I摘 要本課題研究的主要內(nèi)容是臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的主要性能進(jìn)行驗(yàn)算。作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過(guò)載保護(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。關(guān)鍵字：滑臺(tái)液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；液壓元件; 性能IIABSTRACTAs an important technical means of modern machinery and equipment to achieve transmission and control of hydraulic technology in all areas of the national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology with high energy density configuration flexibility steady speed range, good work and quick and easy to control and overload protection easy to automate and integrate ﹑ hydraulic integrated system design and manufacturing and maintenance of a variety of significant technological advantage and convenient, thus making it essential technical elements constitute the basic technology and modern control engineering, modern mechanical engineering.The main contents of this research is two-sided hole drilled through the combination of horizontal hydraulic machine power sliding feed system design. The design of the hydraulic system is part of the machine design, and its mission is based on the use, characteristics and requirements of the machine, using the basic principles of hydraulic transmission, hydraulic system to work out a reasonable figure, and then after the necessary calculations to determine the parameters of the hydraulic system then follow these parameters to choose the specifications of hydraulic components and structural design of the system, and finally to the main performance hydraulic system checking.Keywords: hydraulic components;; slipway hydraulic system; hydraulic system performance1目錄摘 要 IABSTRACT .II1 緒論 11.1 課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài) .11.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 .21.3 液壓概況 .31.4 液壓工作原理 .41.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 52 方案討論及總體設(shè)計(jì) .63 液壓系統(tǒng)的功能原理計(jì)算 73.1 液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析 .73.2 負(fù)載分析 83.2.1 工作負(fù)載 83.2.2 摩擦負(fù)載 83.2.3 慣性負(fù)載 83.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值 83.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制 93.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 103.4 計(jì)算和確定 2 個(gè)液壓缸的主要尺寸 103.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 193.6 計(jì)算與選擇液壓元件 213.6.1 液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定 213.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定 223.6.3 油管的選擇 .233.6.4 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 .254 結(jié)論與展望 .294.1 結(jié)論 .294.2 不足之處及未來(lái)展望 .29致 謝 30參考文獻(xiàn) 3111 緒論1.1 課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的液壓產(chǎn)品盡管產(chǎn)值產(chǎn)量不低，但高端產(chǎn)品幾乎由國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)。我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)是液壓元件的大用戶(hù)，但工程機(jī)械中的高壓大流量柱塞泵和馬達(dá)主要依靠進(jìn)口，由于國(guó)外企業(yè)配額制度優(yōu)先歐美等原因，液壓元件的交貨期最長(zhǎng)達(dá)一年半，如此交貨期嚴(yán)重制約我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展。還有許多國(guó)外高端的液壓元件屬于軍事、航空航天等安全領(lǐng)域我國(guó)無(wú)法獲得。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)液壓行業(yè)存在閥體和泵體鑄造能力差、元器件材質(zhì)性能差、加工精度和穩(wěn)定性差、熱處理工藝差等問(wèn)題，我國(guó)液壓行業(yè)在技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距甚遠(yuǎn)，而且這一差距有增大的趨勢(shì)。因此我們應(yīng)該有危機(jī)感，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新趕超德國(guó)、美國(guó)、日本等液壓先進(jìn)國(guó)家。研究液壓行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的目的就是根據(jù)我國(guó)液壓行業(yè)的自身特點(diǎn)，應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新理論和原理，尋求我國(guó)液壓行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新策略和措施，從而推動(dòng)我國(guó)液壓行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展，設(shè)計(jì)和制造出高端液壓元件、液壓附件和液壓系統(tǒng)，更好地為主機(jī)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)從液壓大國(guó)到液壓強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱(chēng)為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、傳動(dòng)它是以液壓油為工作介質(zhì)，通過(guò)動(dòng)力元件將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤河偷膲毫︽湕l和齒輪等傳動(dòng)元件相類(lèi)似。液壓能，再通過(guò)控制元件，然后借助執(zhí)行元件將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且通過(guò)對(duì)控制元件擾動(dòng)時(shí)，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調(diào)定值，產(chǎn)生一定的誤差。液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵） 、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)） 、控制元件（各種閥） 、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛。未來(lái)社會(huì)是一個(gè)環(huán)保的，低污染，低消耗的社會(huì)，這就要求我們?cè)诟纳埔簤合?統(tǒng)的技術(shù)方面下功夫，作為即將走進(jìn)社會(huì)的我們更應(yīng)該關(guān)注新技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿(mǎn)足未來(lái)的要求。綜合國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的意見(jiàn)，其主要的發(fā)展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：1．減少能耗,充分利用能量液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個(gè)問(wèn)題：2．主動(dòng)維護(hù)液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過(guò)去簡(jiǎn)單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測(cè)，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前，憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)看、聽(tīng)、觸、測(cè)等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專(zhuān)家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專(zhuān)家的知識(shí),建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫(kù)中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。另外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3．機(jī)電一體化電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，3擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)。1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱(chēng)為流體傳動(dòng)，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液 體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。第一個(gè)使用液壓原理的是 1795 年英國(guó)約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用 于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油, 進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是 1920 年以后,發(fā) 展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間,才開(kāi)始進(jìn)入 正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)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(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦 丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910 年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域 得到了發(fā)展。 我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于 20 世紀(jì) 50 年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和 鍛壓設(shè)備。60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機(jī)床、工程 機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元 件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。1.3 液壓概況當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高4度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開(kāi)發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績(jī)。從 17 世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18 世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近 10 年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于本世紀(jì) 50 年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自 1964 年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80 年代起更加速了對(duì)西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。1.4 液壓工作原理驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開(kāi)停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過(guò)開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。為了克服移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對(duì)溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液才能頂開(kāi)溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動(dòng)力，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場(chǎng)中的磁力大出 30~40 倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積5小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的 12%左右。液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)500 次/min ，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá) 1000 次/min。液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá) 2000） ，它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。液壓傳動(dòng)易于自動(dòng)化，這是因?yàn)樗鼘?duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動(dòng)作，接受遠(yuǎn)程控制。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過(guò)熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法辦到的。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動(dòng)性。用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等） ，長(zhǎng)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源。液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。1.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。62 方案討論及總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床是由大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。它能對(duì)一種或幾種零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工，在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車(chē)削、銑削、磨削及滾壓等工序；生產(chǎn)效力高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。其組成是：床身（側(cè)底座） 、底座（中間底座、立柱底座） 、動(dòng)力滑臺(tái)、夾具、動(dòng)力箱、多軸箱、立拄、墊鐵、液壓裝置、電器控制設(shè)備、刀具等?？傮w方案設(shè)計(jì)主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具結(jié)構(gòu)形式、種類(lèi)及切削用量等） 、確定機(jī)床裝配形式、制定影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)題目要求，該組合機(jī)床采用液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)為鉆雙面孔，分析可知，其加工為單工位的平面加工，且其加工的精度要求不是不高，生產(chǎn)需要為大批大量生產(chǎn)，故該組合機(jī)床的通用部件使用大型部件。（1）由工序集中的原則考慮該工件加工孔間相對(duì)位置有嚴(yán)格的精度要求，所以應(yīng)該在一次工序中集中加工，以免 2 次安裝產(chǎn)生的誤差影響和便于機(jī)床精度調(diào)整與找正切削用量的確定切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大影響。由于鉆孔要求較高的切削速度和較小的進(jìn)給量，查表 7-19 高速鋼鉆頭切削用量 有刀具切削速度為 v=（10～18）m/min，進(jìn)給量為 f=(0.1～0.18)mm/r,現(xiàn)取 v=18m/min、f=0.15mm/r。確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f） ，確定進(jìn)給力作為選用動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩用以確定主軸及其他傳動(dòng)件的尺寸；確定切削功率用作選擇主傳動(dòng)電機(jī)功率。臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成工件的加進(jìn)——工作臺(tái)快進(jìn)——工作臺(tái)工進(jìn)——工作臺(tái)快退——工件松開(kāi)。機(jī)床的快進(jìn)速度為 6m/s，機(jī)床快進(jìn)速度與快退速度一樣。工進(jìn)要求是：速度在 80~~1200mm/s,最大行程為 50mm，其中7工進(jìn)行程為 200mm，最大切削力為 20000N，遠(yuǎn)動(dòng)部件自重 24000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為 25mm,夾緊力為 28000N，夾緊時(shí)間為 1s 的液壓系統(tǒng)。 本題目為新課題，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)踐知識(shí)，初步具有設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜液壓系統(tǒng)的能力。83 液壓系統(tǒng)的功能原理計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指組成一個(gè)新的能量傳遞系統(tǒng)，以完成一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)的任務(wù)。系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)的工藝目的或用途、工作循環(huán)、負(fù)載條件和主要技術(shù)要求，通過(guò)配置執(zhí)行元件，負(fù)載分析、運(yùn)動(dòng)分析及編制執(zhí)行元件的工況圖，對(duì)同類(lèi)主機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的分析比較，選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，確定液壓系統(tǒng)的工作壓力、流量和執(zhí)行元件主要幾何參數(shù)等，擬定液壓系統(tǒng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖，并對(duì)組成系統(tǒng)的各標(biāo)準(zhǔn)液壓元件輔件進(jìn)行選型，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的主要性能（壓力損失、發(fā)熱溫升等）進(jìn)行驗(yàn)算。3.1 液壓缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)工作循環(huán)為：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。1.已知參數(shù)設(shè)計(jì)一滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。根據(jù)前述說(shuō)明，假設(shè)主要性能參數(shù)與性能要求如下： 臥式單面鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成工件的加進(jìn)——工作臺(tái)快進(jìn)——工作臺(tái)工進(jìn)——工作臺(tái)快退——工件松開(kāi)。機(jī)床的快進(jìn)速度為 6m/s，機(jī)床快進(jìn)速度與快退速度一樣。工進(jìn)要求是：速度在 80~~1200mm/s,最大行程為 50mm，其中工進(jìn)行程為200mm，最大切削力為 20000N，遠(yuǎn)動(dòng)部件自重 24000N，采用平面導(dǎo)軌，夾緊缸的行程為 25mm,夾緊力為 28000N，夾緊時(shí)間為 1s 的液壓系統(tǒng)。 2 明確設(shè)計(jì)要求該液壓系統(tǒng)的功率較大，空行程和加壓行程速度差異較大，因此要求功率利用合理。且該系統(tǒng)的壓制力較大，因此對(duì)于工作的平穩(wěn)性、安全性要求較大。 3 設(shè)計(jì)方案根據(jù)已知參數(shù)和表 2-1 所示液壓系統(tǒng)工作臺(tái)的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，9活塞桿3.2 負(fù)載分析 3.2.1 工作負(fù)載工作負(fù)載 Fe 液壓缸的常見(jiàn)工作負(fù)載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負(fù)載為正，超越負(fù)載為負(fù)。 運(yùn)動(dòng)部件自重 24000N，最大切削力為 20000N3.2.2 摩擦負(fù)載假設(shè)靜摩擦系數(shù) fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù) fd=0.10.2480fjjFGN???12fd3.2.3 慣性負(fù)載慣性負(fù)載 Fi 慣性負(fù)載時(shí)運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，其平均值可按下式計(jì)算 Fi =G/g*?v/?t (N)式中 g=重力加速度， m/s2，g=9.8m/s 2?v=速度變化量， m/s2?t=啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間， s 一般機(jī)械?t =0.1~0.5s，3.2.4 液壓缸在各階段的負(fù)載值（1） 查液壓缸的機(jī)械效率 ，可計(jì)算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載0.cm??240.1())24.59.8gGvFNt???10情況，如下表表 1 所示：表 1 液壓缸各階段的負(fù)載情況工 況 負(fù)載計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載 /FN啟 動(dòng) fjF＝ 4800加 速 fdg?＝ 3624.5快 進(jìn) f＝ 2400工 進(jìn) fdLF＝ 22400快 退 f＝ 24003.2.5 負(fù)載圖與速度圖的繪制根據(jù)工況負(fù)載和以知速度 和 及行程 S，可繪制負(fù)載圖和速度圖，如下圖（圖1v21、圖 2）所示：圖 1(負(fù)載圖)11圖 2（速度圖）3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定（1）液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑表 3-1 按負(fù)載選擇工作壓力 [1]負(fù)載/ KN 50工作壓力/MPa 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5表 3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1]機(jī) 床機(jī)械類(lèi)型 磨床 銑床 龍門(mén)刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)滑臺(tái)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32①初選系統(tǒng)壓力 P=16Mpa3.4 計(jì)算和確定 2 個(gè)液壓缸的主要尺寸1 液壓缸缸徑的計(jì)算內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸的負(fù)載為推力 工進(jìn)油缸 式（3-1 ）6 63442010104.53.6.9FmP??? ???????12夾緊油缸 式（3-1）6 6344280101049.763.6.9FDmP??? ???????式中 F—液壓缸實(shí)際使用推力 22400（N）(最大負(fù)載的情況下)；—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）p本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =16MPa；p故根據(jù)實(shí)際需要，查缸筒內(nèi)徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為 50mm。液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)：GB/T 2348-1993表 GB/T 2348-1993 直徑系列直徑系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360④根據(jù)下表 3-1：由于快進(jìn)速度和快退速度相等，屬于差動(dòng)連接，可以得到 d=0.707D,代入計(jì)算并取標(biāo)準(zhǔn)直得 d=35mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列，取 d=35mm2 活塞寬度 的確定B活塞的寬度 一般取 =（0.6-1.0） D即 =（0.6-1.0）×50=（30-50）mm取 =40mm3 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 的D20-30 倍。即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度快進(jìn)行程 L1=50mm，工進(jìn)行程 L2=200mm 總行程 L= L1+ L2=250 mm4 缸筒壁厚的計(jì)算13在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng) 時(shí)，稱(chēng)為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式0.8D??為式（3-2） ??max2pD??式中， —缸筒內(nèi)最高壓力；maxp—缸筒材料的許用壓力。 = , 為材料的抗拉強(qiáng)度，n??????/bb為安全系數(shù)，當(dāng) 時(shí)，一般取 。0.8D?5n?當(dāng) 時(shí),按式（3-3）計(jì)算0.8.3?(該設(shè)計(jì)采用無(wú)縫鋼管) 式（3-3）??maxa2.p???根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取 =30此時(shí) 300.8.17.32D???最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據(jù)給定參數(shù) ，所以：16PMa?=16 1.5=24MPmaxP?[?]=100～110 M（無(wú)縫鋼管） ，取[ ?]=100 a，其壁厚按公式（3-3）計(jì)算為??maxa10.5362.392.32-4pDm??????滿(mǎn)足要求，就取壁厚為 5mm。5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算14活塞桿的直徑 按下式進(jìn)行校核d][4??Fd?式中， 為活塞桿上的作用力；F][?為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][= ,n 一般取 1.40。/bn滿(mǎn)足要求B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力 F不能超過(guò)使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 kF的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長(zhǎng)徑比 且桿件承受壓負(fù)載時(shí)，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核。/10ld?活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行 knF?式中， kn為安全系數(shù)，一般取 k=2~4。a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)/lrmi?2kEJFl??b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)/klri?21()kkfAalir??式中， l為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見(jiàn)表 1； kr為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見(jiàn)表 3-2； 為由液壓缸支撐方mi式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見(jiàn)表 1； E為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼取21/06.2NE??；為活塞桿橫截面慣性矩； A為活塞桿橫截面積； f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， ?為系數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)表 3-3。15表 3-2 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i支承方式 支承說(shuō)明末端系數(shù)i一端自由一端固定 1/4兩端鉸接 1一端鉸接一端固定 2兩端固定 4表 3-3 f、 ?、 的值m材料 28/10Nf?m鑄鐵 5.6 1/1600 80鍛鐵 2.5 1/9000 110鋼 4.9 1/5000 85c.當(dāng) 時(shí),缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。20lk?此設(shè)計(jì)安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。6 缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A 液壓缸的額定壓力 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：np式（3-4）21()0.35snD???(MPa根據(jù)式（3-4 ）得到：162235(045). 8.1()np Mpa????顯然，額定油壓 = =16MP，滿(mǎn)足條件；nB 為了避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 值應(yīng)與塑性np變形壓力有一定的比例范圍：式（3-5）(0.35~.42)nplp?式（3-6）1.logplsD?先根據(jù)式（3-6）得到：=41.2112.3logpls?()MPa顯然，滿(mǎn)足條件；C 耐壓試驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的TP時(shí)間內(nèi)，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。各國(guó)規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 當(dāng)額定壓力 時(shí)16npMPa?（MPa）1.5Tnp?D 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力 應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力 ：EpTp(MPa） 12.3logEbD??式（3-7）因?yàn)椴楸硪阎?=596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：b?89.72EPMa?至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為：171.50.TPMPa??因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿(mǎn)足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中: —缸筒內(nèi)徑（ ） ；Dm—缸筒外徑（ ） ；1—液壓缸的額定壓力（ ）npMPa—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ） ；l a—液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（ ） ；T—缸筒發(fā)生爆破時(shí)壓力（ ） ；EpP—缸筒材料抗拉強(qiáng)度（ ） ；b?Ma—缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ ；s—缸筒材料的彈性模量（ ） ；EP—缸筒材料的泊桑系數(shù)?鋼材： =0.37 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑 采用 H7 級(jí)配合，表面粗糙度 為 0.16，需要進(jìn)行研磨；DaR熱處理：調(diào)制，HB 240；?缸筒內(nèi)徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；剛通直線度不大于 0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。8 法蘭設(shè)計(jì)液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見(jiàn)的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：18式（3-8）??04(-) cpFDdh???式中， -法蘭厚度（m） ；—密封環(huán)內(nèi)經(jīng) d=40mm（m） ；d密封環(huán)外徑（m ） ； =50mmH?Hd系統(tǒng)工作壓力（pa） ； =7MPapp附加密封力（Pa） ； 值取其材料屈服點(diǎn) 353MPa；qq螺釘孔分布圓直徑（m） ； =55mm0D?0D密封環(huán)平均直徑（m） ； =45mmcpdcpd法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa） ；[ ]= /n=353/5=70.6MPa????s—法蘭受力總合力（ m）F22()98.564HFdpdqKN?????所以 =13.2mm??04(-) cpDdh???3689.5610.-7??為了安全取 =14mm9 缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：圖 3-1 缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋；2-缸筒螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：19螺紋處的拉應(yīng)力:(MPa) 式（3-9）6max2104kFdZ?????螺紋處的剪應(yīng)力(MPa) 式（3-10）61max03.2kd????合成應(yīng)力(MPa) 式（3-11）??2n?????式中, —液壓缸的最大負(fù)載， =A ，單桿時(shí) ，雙桿是maxFmaxFaxp2/4AD??2()/4ADd???—螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷 =1.25~1.5，變載荷 =2.5~4；kkk—液壓缸內(nèi)徑；—缸體螺紋外徑；0d—螺紋內(nèi)經(jīng)；1—螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取 =0.12;變載荷取 =2.5~4；k1k1k—材料許用應(yīng)力， , 為材料的屈服極限，n 為安全系數(shù)，?????/s??s一般取 n=1.2~1.5；Z—螺栓個(gè)數(shù)。最大推力為： 41.50FApXN?使用 4 個(gè)螺栓緊固缸蓋，即： =4Z螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm0d1d系數(shù)選擇：選取 =1.3 =0.12K根據(jù)式（3-9 ）得到螺紋處的拉應(yīng)力為：20=6max2104kFdZ?????462.31501209.38MPa???根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為： 4630.2.510.298.48Pa??????根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為：= =367.6MPan?2??由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為 12.9 級(jí)；查表的得：抗拉強(qiáng)度極限 =1220MP;屈服極限強(qiáng)度 =1100MP；b s?不妨取安全系數(shù) n=2可以得到許用應(yīng)力值：[ ]= /n=1100/2=550MP?s證明選用螺栓等級(jí)合適。10 密封件的選用A.對(duì)密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動(dòng)液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動(dòng)密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對(duì)溫度的適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動(dòng)補(bǔ)償磨損。密封件一般以斷面形狀分類(lèi)，有 O 形、Y 形、U 形、V 形和 Yx 形等。除 O 形外，其他都屬于唇形密封件。B. O 形密封圈的選用液壓缸的靜密封部位主要有活塞內(nèi)孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。C.動(dòng)密封部位密封圈的選用由于 O 型密封圈用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)存在起動(dòng)阻力大的缺點(diǎn)，所以用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封件一般不用 O 形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動(dòng)密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾取?1活塞環(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長(zhǎng)，但密封性能差，內(nèi)泄漏量大，而且工藝復(fù)雜，造價(jià)高。對(duì)內(nèi)泄漏量要求不嚴(yán)而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V 形圈的密封效果一般，密封壓力通過(guò)壓圈可以調(diào)節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴(yán)重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。U 形圈雖是唇形密封圈，但安裝時(shí)需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于 10MPa 時(shí)使用，對(duì)壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的密封圈就屬 Yx 型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設(shè)計(jì)選用 Yx 型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無(wú)爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)；c.安裝溝槽簡(jiǎn)單，拆裝簡(jiǎn)便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖 3-2 密封方式圖3.5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和22進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，該機(jī)床需要快進(jìn)、工進(jìn)和快退三步一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其工作過(guò)程由液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓滑臺(tái)是由滑臺(tái)、滑座及油缸三部分組成，液壓滑臺(tái)是通過(guò)電氣控制由夜壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；_(tái)的工進(jìn)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。電氣控制電路一般采用行程、時(shí)間原則及壓力控制方式。具有一次進(jìn)給的液壓動(dòng)力滑臺(tái)電氣控制電路如圖所示：電磁鐵 YA1 YA2 YA3 轉(zhuǎn)換主令快進(jìn) + - + SB5工進(jìn) + - - SB6快退 - + - SB7停止 - - - SB23.5.1 滑臺(tái)原位停止滑臺(tái)由油缸 YG 拖動(dòng)前后進(jìn)給，電磁鐵 YA1、YA2、YA3 均為斷電狀態(tài)，滑臺(tái)原位停止。3.5.2 滑臺(tái)快進(jìn)按下 SB0 按扭， YA1、YA3 電磁鐵得電，將電磁閥 1HF 及 2HF 推向右端，于是泵壓出的壓力油經(jīng) 1HF 流入滑臺(tái)油缸左腔，右腔流出的油經(jīng) 1HF、2HF 也流入左腔構(gòu)成差動(dòng)快速回路使滑臺(tái)快進(jìn)。3.5.3 滑臺(tái)工進(jìn)當(dāng)擋鐵壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān) SQ1， YA3 斷電，電磁閥 2HF 復(fù)位，滑臺(tái)右腔流出的油只能經(jīng)節(jié)流閥流入油箱，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。3.5.4 滑臺(tái)快退當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)， YA2 得電，使電磁閥 1HF 推向左，變量泵壓出的壓力油經(jīng) 1HF 流入滑臺(tái)油缸右腔，左腔流出的油經(jīng) 1HF 直接流入油箱，滑臺(tái)快退。在上述電路中，若需要使滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)，延時(shí)停留，即工作循環(huán)成為：快進(jìn) 工進(jìn) 延時(shí)停留 快退。? ?? ?? ? ??23圖 3-2 液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖3.6 計(jì)算與選擇液壓元件 3.6.1 液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)計(jì)算與選定 （1） 、液壓泵的選擇液壓泵的最高工作壓力計(jì)算由工況圖 4-1 可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，即由于進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為Mpa16?。則液壓泵的最高工作壓力 為5.0?PpMaPp5.160??24所需的液壓泵最大供油量 qp 按液壓缸的最大輸入流量估算。取泄漏系數(shù)K=1.1 則 qp=1.1* 18.4=20.24(L/min)暫取泵的容積效率 ?v=0.90 可算得泵的排量參考值為 Vg=1000qv/n?v=1000*20.24/1500*0.9=14.9mL/r根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的 25YCY14—1B 壓力補(bǔ)償變量型斜盤(pán)式軸向柱塞泵，其額定壓力 Pn=32Mpa，V=25mL/r，n=1500r/min，容積效率 ?v=0.92，q p=Vn?v=25*1500*0.92=34.5L/min，符合系統(tǒng)對(duì)流量的要求（2） 、電動(dòng)機(jī)的選擇固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)中選定其型號(hào)規(guī)格[額定功率、轉(zhuǎn)速、電源、結(jié)構(gòu)形式（立式、臥式，開(kāi)式、封閉式的等）]，并對(duì)其進(jìn)行核算，以保證每個(gè)工作階段電動(dòng)機(jī)的峰值超載量都低于25%。由于液壓泵通常在空載下啟動(dòng)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有過(guò)高的要求，負(fù)荷變化比較平穩(wěn)，啟動(dòng)次數(shù)不多，故可采用籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。但若液壓系統(tǒng)功率較大而電網(wǎng)容量不大時(shí)，可采用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于采用變頻調(diào)節(jié)流量方案的液壓泵，則應(yīng)采用變頻調(diào)速或電磁調(diào)速控制的交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵。由工況圖知，最大功率出現(xiàn)在終壓階段 t=0.395s 時(shí)，由此時(shí)的液壓缸工作壓力和流量可算得此時(shí)液壓泵的最大理論功率Pt=（p+?p）K q=（8+0.5）*（1.1*4.7 ）/60=0.73Kw取泵的總效率為 ?p=0.85，則算得液壓泵驅(qū)動(dòng)功率為Pp=Pt/?p=0.73/0.85=0.86Kw查手冊(cè)，選用規(guī)格相近的 Y90L1—4 型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定功率為 1.5Kw。按所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大實(shí)際流量為25min/12.39.02514LnVqt ???大于計(jì)算所需流量 20.24L/min,滿(mǎn)足使用要求。3.6.2 液壓控制閥和液壓輔助元件的選定根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格和系統(tǒng)的工作情況，容易選擇系統(tǒng)的其他液壓元件，一并列入表 8-1序號(hào) 元件名稱(chēng)估計(jì)通過(guò)流量 ()minL型號(hào) 規(guī)格1 斜盤(pán)式柱塞泵 25 25YCY14－1B 32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率24.6KN2 WU 網(wǎng)式濾油器 25 WU-25*180 15 通徑，壓力損失0.01MPa?3 直動(dòng)式溢流閥 12 YEF-10B 10 通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4 背壓閥 63 YF3-10B 10 通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5 二位二通手動(dòng)電磁閥80 22EF3-E10B6 三位四通電磁閥 60 34F3-Ea6B 6 通徑，壓力 31.5MPa7 液控單向閥 40 YAF3-Ea10B 32 通徑，32MPa8 調(diào)速閥 80 QFF3-E10B 10 通徑，16MPa9 調(diào)速閥 80 QF3-E10B 10 通徑，16MPa10 二位二通電磁閥 30 22EF3B-E10B 6 通徑，壓力 20 MPa11 壓力繼電器 － DP1-63B 8 通徑，10.5-35 MPa12 壓力表開(kāi)關(guān) － KF3-E3B 32Mpa，6 測(cè)點(diǎn)13 油箱14 液控單向閥 YAF3-Ea10B 32 通徑，32MPa15 上液壓缸16 下液壓缸