1、 課程設(shè)計說明書鉆鏜兩用組合機(jī)床液壓系統(tǒng)學(xué) 院： 機(jī)械與車輛學(xué)院專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 機(jī)械工程及自動化專業(yè) 學(xué) 號： 職 稱： 中國·珠海二一二 年 五 月北京理工大學(xué)珠海學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 機(jī)械工程及自動化 指導(dǎo)教師： 工作部門： 機(jī)械與車輛學(xué)院 一、 課程設(shè)計題目 設(shè)計一臺鉆、鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，要求液壓系統(tǒng)完成“快進(jìn)工進(jìn)快退停止”的工作循環(huán)及工件的定位與夾緊。已知：最大切削力為12000N，運動部件自重為18000N，工作臺快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)行程為200mm，快進(jìn)、快退速度為5m/min，工進(jìn)速度為20100mm/min，加、減速時

2、間為0.2s，導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。工件所需夾緊力不得超過6000N，最小不低于3330N，由松開到夾緊的時間為1s，夾緊缸的行程為40mm。 二、 課程設(shè)計內(nèi)容液壓傳動課程設(shè)計一般包括以下內(nèi)容：(1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計算和選擇液壓元件；(5) 驗算液壓系統(tǒng)性能；(6) 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制零部件工作圖；(7) 編制技術(shù)文件。三、進(jìn)度安排階段主要內(nèi)容時間安排1設(shè)計準(zhǔn)備(1) 閱讀、研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2) 收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題。102液壓系統(tǒng)

3、設(shè)計計算(1) 明確設(shè)計要求進(jìn)行工況分析；(2) 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；(3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計算和選擇液壓件；(5) 驗算液壓系統(tǒng)性能；203繪制工作圖(1) 繪制零、部件圖；(2) 繪制正式的液壓原理圖。404編制技術(shù)文件(1) 編寫設(shè)計計算說明書；(2) 編寫零部件目錄表。205答辯整理資料，答辯10四、基本要求 (1) 液壓傳動課程設(shè)計是一項全面的設(shè)計訓(xùn)練，它不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識，也可以為以后的設(shè)計工作打好基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦鉆研，一絲不茍，精益求精。(2) 液壓傳動課程設(shè)計應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨立完成。教師的指導(dǎo)作用是指明設(shè)計思路，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，解答

4、疑難問題，按設(shè)計進(jìn)度進(jìn)行階段審查，學(xué)生必須發(fā)揮主觀能動性，積極思考問題，而不應(yīng)被動地依賴教師查資料、給數(shù)據(jù)、定方案。(3) 設(shè)計中要正確處理參考已有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計都不能憑空想象出來，利用已有資料可以避免許多重復(fù)工作，加快設(shè)計進(jìn)程，同時也是提高設(shè)計質(zhì)量的保證。另外任何新的設(shè)計任務(wù)又總有其特定的設(shè)計要求和具體工作條件，因而不能盲目地抄襲資料，必須具體分析，創(chuàng)造性地設(shè)計。(4) 學(xué)生應(yīng)按設(shè)計進(jìn)程要求保質(zhì)保量的完成設(shè)計任務(wù)。五、 課程設(shè)計內(nèi)容（含技術(shù)指標(biāo)）設(shè)計中等復(fù)雜程度的機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)，確定液壓傳動方案，選擇有關(guān)液壓元件，設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)，編寫技術(shù)文件并繪制有關(guān)圖紙。六、學(xué)生提交材料一

5、覽表序號材料名稱及順序規(guī)格單位數(shù)量1課程設(shè)計材料裝訂本課程設(shè)計任務(wù)書A4張2設(shè)計計算說明書A4份1345Pro/E三維造型份16液壓系統(tǒng)原理圖2#圖紙張17液壓缸的裝配圖1#圖紙張18零件圖4#圖紙張39課程設(shè)計檔案袋A4個110課程設(shè)計材料清單寫在檔案袋封面上七、工作要求1液壓系統(tǒng)的工況分析時，要作出負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。2擬訂液壓系統(tǒng)原理圖，采用合理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，確定正確的調(diào)速方案和速度換接方法，完善系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行元件的換向和安全互鎖等要求。3正確計算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量；正確計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率；合理選擇液壓泵和電動機(jī)的類型和規(guī)格；合理選擇閥類元件

6、和輔助元件的規(guī)格。4用CAD繪圖，圖紙應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。液壓系統(tǒng)原理圖中應(yīng)附有液壓元件明細(xì)表、各執(zhí)行元件的動作順序工作循環(huán)圖和電器元件動作順序表5設(shè)計計算說明書用A4紙打印。6. 用專用的本子做設(shè)計，每天由指導(dǎo)教師審閱簽字。7. 在指定的教室內(nèi)進(jìn)行設(shè)計。8. 作息時間：8：3011：30點，2：305：30執(zhí)筆者： （簽名） 指導(dǎo)老師： （簽名）2012年 5月 21日 目 錄緒論11 鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計21.1機(jī)床的設(shè)計要求21.2 機(jī)床的設(shè)計參數(shù)22 執(zhí)行元件的選擇32.1分析系統(tǒng)工況3工作負(fù)載3慣性負(fù)載3阻力負(fù)載32.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制32.3主要參數(shù)的確定52.3.1 初選液

7、壓缸工作壓力52.3.2 確定液壓缸主要尺寸52.3.3 計算最大流量需求73 擬定液壓系統(tǒng)原理圖83.1 速度控制回路的選擇83.2 換向和速度換接回路的選擇93.3 油源的選擇93.4 壓力控制回路的選擇104 液壓元件的選擇124.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格12計算液壓泵的最大工作壓力12計算總流量12電機(jī)的選擇134.2 閥類元件和輔助元件的選擇13閥類元件的選擇134.3油管的選擇144.4 油箱的設(shè)計15油箱長寬高的確定15各種油管的尺寸165 驗算液壓系統(tǒng)性能165.1驗算系統(tǒng)壓力損失165.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升186 設(shè)計總結(jié)207 參考文獻(xiàn)21緒論隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)

8、展，國民經(jīng)濟(jì)各個部門迫切需要各種各樣的質(zhì)量優(yōu)、性能好、能耗低、價格廉的液壓機(jī)床產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的設(shè)計包括液壓系統(tǒng)的功能分析、工作原理方案設(shè)計和液壓傳動方案設(shè)計等。這些設(shè)計內(nèi)容可作為液壓傳動課程設(shè)計的內(nèi)容。很明顯，液壓系統(tǒng)設(shè)計本身如果存在問題，常常屬于根本性的問題，可能造成液壓機(jī)床的災(zāi)難性的失誤。因此我們必須重視對學(xué)生進(jìn)行液壓傳動設(shè)計能力的培養(yǎng)。作為一種高效率的專用機(jī)床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次課程設(shè)計將以組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)設(shè)計為例，介紹該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計步驟，其中包括組合機(jī)床動力

9、滑臺液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及系統(tǒng)性能驗算等。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具而組成的半自動或自動專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床通常采用多軸、多刀、多面、多工位同時加工的方式，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻絲、車、銑、磨削及其他精加工工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。液壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活、操作方便、調(diào)速范圍大、可無

10、級連讀調(diào)節(jié)等優(yōu)點，在組合機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。1 鉆鏜液壓機(jī)床的設(shè)計1.1機(jī)床的設(shè)計要求設(shè)計一臺鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng),要求液壓系統(tǒng)完“快進(jìn)工進(jìn)快退停止”的工作循環(huán)及共建的定位與夾緊。已知：最大切削力12000N，移動部件總重量18000N；工作臺快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)行程為200mm，快進(jìn)、快退的速度為5m/min，工進(jìn)速度應(yīng)在（20100）mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速；加、減速時間為0.2s，導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)0.1。共建所需夾緊力不得超過6000N，最小不低于4000N，有松開到夾緊的時間為1s，夾緊缸的行程為40m。1.2 機(jī)床的設(shè)計參數(shù)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)如表1

11、所示，動力滑臺采用平面導(dǎo)軌，其靜、動摩擦系數(shù)分別為fs = 0.2、fd = 0.1。l1=200mm，l2=200mm，l3=400mm其主要設(shè)計參數(shù)如表1-1表1-1 設(shè)計參數(shù)參 數(shù)數(shù) 值切削阻力（N）12000滑臺自重 (N) 18000快進(jìn)、快退速度(m/min)5工進(jìn)速度(mm/min)20100最大行程(mm)400工進(jìn)行程(mm)200啟動換向時間（s）0.2液壓缸機(jī)械效率0.92 執(zhí)行元件的選擇 2.1分析系統(tǒng)工況2.1.1工作負(fù)載鉆鏜兩用組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，鉆鏜的軸向切削力為Ft。根據(jù)題意，最大切削力為12000N。2.1.2慣性負(fù)載慣性負(fù)載 2.1.3阻力負(fù)載靜摩擦阻力

12、動摩擦阻力 由此可得出液壓缸的在各工作階段的負(fù)載如表2-1表2-1液壓缸的在各工作階段的負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值F推力啟動3600N4000N加速2565N2850N快進(jìn)1800N2000N工進(jìn)13800N15333N快退1800N2000N2.2負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制根據(jù)表2-1中計算結(jié)果，繪制組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的負(fù)載循環(huán)圖如圖2-1所示。圖2-1圖2-1表明，當(dāng)組合機(jī)床動力滑臺處于工作進(jìn)給狀態(tài)時，負(fù)載力最大為15333N，其他工況下負(fù)載力相對較小。所設(shè)計組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度V1=V2=5m/min、快進(jìn)行程L1=20

13、0mm、工進(jìn)行程L2=200mm、快退行程L3=400mm，工進(jìn)速度V2=20100mm/min。根據(jù)上述已知數(shù)據(jù)繪制組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖如圖2-2所示。2-2組合機(jī)床液壓系統(tǒng)速度循環(huán)圖2.3主要參數(shù)的確定2.3.1 初選液壓缸工作壓力所設(shè)計的動力滑臺在工進(jìn)時負(fù)載最大，其值為15333N，其它工況時的負(fù)載都相對較低，參考表2-2和表2-3按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力p1=3MPa。表2-2 按負(fù)載選擇工作壓力負(fù)載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表

14、2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.823528810101820322.3.2 確定液壓缸主要尺寸由于工作進(jìn)給速度與快速運動速度差別較大，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連接方式。通常利用差動液壓缸活塞桿較粗、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運動的常用典型安裝形式。這種情況下，應(yīng)把液壓缸設(shè)計成無桿腔工作面積A1是有桿腔工作面積A2兩倍的形式，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d

15、= 0.707D的關(guān)系。工進(jìn)過程中，當(dāng)孔被鉆通時，由于負(fù)載突然消失，液壓缸有可能會發(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(通過設(shè)置背壓閥的方式)，執(zhí)行元件的背壓力如表2-4，從表中選取此背壓值為p2=0.8MPa。表2-4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計快進(jìn)時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），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桿腔

16、，估算時取P0.5MPa。快退時回油腔中也是有背壓的，這時選取被壓值=0.5MPa。工進(jìn)時液壓缸的推力計算公式為，因此，根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸無桿腔的有效作用面積可計算為液壓缸缸筒直徑為由于有前述差動液壓缸缸筒和活塞桿直徑之間的關(guān)系，d = 0.707D，因此活塞桿直徑為d=0.707×87=62mm，取整后取液壓缸缸筒直徑為D=90mm，活塞桿直徑為d=70mm。表2-5 按工作壓力選取d/D此時液壓缸兩腔的實際有效面積分別為：2.3.3 計算最大流量需求工作臺在快進(jìn)過程中，液壓缸采用差動連接，此時系統(tǒng)所需要的流量為q快進(jìn) =（A1-A2）×v1=14.14L/min工作臺

17、在快退過程中所需要的流量為q快退 =A2×v2=17.67L/min工作臺在工進(jìn)過程中所需要的流量為q工進(jìn) =A1×v1=0.130.64 L/min其中最大流量為快進(jìn)流量為17.67L/min。根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計算結(jié)果，進(jìn)一步計算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率值，如表3所示。表2-5 各工況下的主要參數(shù)值工況推力F/N回油腔壓力P2/MPa進(jìn)油腔壓力P1/MPa輸入流量q/L.min-1輸入功率P/Kw計算公式快進(jìn)啟動400001.41P1=q=(A1-A2)v1P=p1qp2=p1+p加速28502.131.63恒速20001.831.3314.140

18、.31工進(jìn)153330.82.850.130.640.060.31P1=(F+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退起動400001.13P1=(F+p2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速28500.51.71恒速20000.51.4717.670.49把表2-5中計算結(jié)果繪制成工況圖，如圖2-3所示。圖2-3 組合機(jī)床液壓缸工況圖3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和工況分析，所設(shè)計機(jī)床對調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求一樣，該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可

19、能結(jié)構(gòu)簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。3.1 速度控制回路的選擇工況圖2-3表明，所設(shè)計組合機(jī)床液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)過程中所需要的功率較小，系統(tǒng)的效率和發(fā)熱問題并不突出，因此考慮采用節(jié)流調(diào)速回路即可。雖然節(jié)流調(diào)速回路效率低，但適合于小功率場合，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。該機(jī)床的進(jìn)給運動要求有較好的低速穩(wěn)定性和速度-負(fù)載特性，因此有三種速度控制方案可以選擇，即進(jìn)口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速、限壓式變量泵加調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速。鉆鏜加工屬于連續(xù)切削加工，加工過程中切削力變化不大，因此鉆削過程中負(fù)載變化不大，采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路即可。但由于在鉆頭鉆入鑄件表面及孔被鉆通時的瞬間，存在負(fù)載突變的可能，因

20、此考慮在工作進(jìn)給過程中采用具有壓差補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)口調(diào)速閥的調(diào)速方式，且在回油路上設(shè)置背壓閥。由于選定了節(jié)流調(diào)速方案，所以油路采用開式循環(huán)回路，以提高散熱效率，防止油液溫升過高。3.2 換向和速度換接回路的選擇所設(shè)計多軸鉆床液壓系統(tǒng)對換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價格較低的電磁換向閥控制換向回路即可。為便于實現(xiàn)差動連接，選用三位五通電磁換向閥。為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路，應(yīng)考慮選用Y型中位機(jī)能。由前述計算可知，當(dāng)工作臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，進(jìn)入液壓缸的流量由14.14 L/min降為0.130.64 L/min，可選二位二通行程換向閥來進(jìn)行速度換接，以減少速度換接過程中的液壓沖

21、擊，如圖3-1所示。由于工作壓力較低，控制閥均用普通滑閥式結(jié)構(gòu)即可。由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時，在回路上并聯(lián)了一個單向閥以實現(xiàn)速度換接。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點轉(zhuǎn)換控制。 a.換向回路 b.速度換接回路圖3-1 換向和速度切換回路的選擇3.3 油源的選擇 最大流量與最小流量之比約為135，而快進(jìn)所需的時間比工進(jìn)所需的時間少得多，因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能量的角度來看，采用單個單個定量泵作為油源顯然不適合的，宜采用雙泵供油系統(tǒng)，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，最后確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案，

22、有利于降低能耗和生產(chǎn)成本，如圖3-2所示。圖3-2 雙泵供油油源3.4 壓力控制回路的選擇由于采用雙泵供油回路，故采用液控順序閥實現(xiàn)低壓大流量泵卸荷，用溢流閥調(diào)整高壓小流量泵的供油壓力。為了便于觀察和調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)測壓點。將上述所選定的液壓回路進(jìn)行整理歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖3-3所示。為了解決滑臺快進(jìn)時回油路接通油箱，無法實現(xiàn)液壓缸差動連接的問題，必須在回油路上串接一個液控順序閥7，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。同時閥8起背壓閥的作用。 為了避免機(jī)床停止工作時回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺運動的

23、平穩(wěn)性，圖中添置了一個單向閥13?？紤]到這臺機(jī)床用于鉆孔（通孔與不通孔）加工，對位置定位精度要求較高，圖中增設(shè)了一個壓力繼電器14。當(dāng)滑臺碰上死擋塊后，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出快退信號，操縱電液換向閥換向。在進(jìn)油路上設(shè)有壓力表開關(guān)和壓力表，鉆孔行程終點定位精度不高，采用行行程開關(guān)控制即可。 3-3(a)液壓工作循環(huán)圖3-3(b)電磁鐵和閥的動作圖圖3-3(c) 液壓系統(tǒng)原理圖1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電液閥 3行程閥4調(diào)速閥 5、6、10、13單向閥 7順序閥8背壓閥 9溢流閥 11過濾器12壓力開關(guān) 14壓力繼電器4 液壓元件的選擇本設(shè)計所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，因此只需確定各液壓元

24、件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可。4.1 確定液壓泵和電機(jī)規(guī)格4.1.1計算液壓泵的最大工作壓力由于本設(shè)計采用雙泵供油方式，根據(jù)圖2-3液壓系統(tǒng)的工況圖，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動和工進(jìn)時都向液壓缸供油，而液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，因此對大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計算。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計算方法，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。對于調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，選取進(jìn)油路上的總壓力損失，同時考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓力繼電器動作

25、壓力與最大工作壓力的壓差為0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力可估算為大流量泵只在快進(jìn)和快退時向液壓缸供油，圖2-3表明，快退時液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa，則大流量泵的最高工作壓力為：計算總流量表2-5表明，在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快退工作階段，為17.67 L/min，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計算，則液壓油源所需提供的總流量為：工作進(jìn)給時，液壓缸所需流量約為1.9 L/min，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量3 L/min，故小流量泵的供油量最少應(yīng)為4.9L/min。據(jù)據(jù)以上液壓油源最大工作

26、壓力和總流量的計算數(shù)值，查閱液壓設(shè)計手冊，確定PV2R型雙聯(lián)葉片泵能夠滿足上述設(shè)計要求，因此選取PV2R12-6/26型雙聯(lián)葉片泵，其中小泵的排量為6mL/r，大泵的排量為26mL/r，若取液壓泵的容積效率=0.9，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速=940r/min時，小泵的輸出流量為qp小=6´940´0.9/1000=5.076 L/min該流量能夠滿足液壓缸工進(jìn)速度的需要。大泵的輸出流量為qp大=26*940*0.9/1000=22.00L/min雙泵供油的實際輸出流量為該流量能夠滿足液壓缸快速動作的需要。液壓泵參數(shù)如表4-1所示。表4-1 液壓泵參數(shù)元件名稱估計流量規(guī)格額定流量額定壓力

27、MPa型號雙聯(lián)葉片泵(5.1+22)最高工作壓力為21 MPaPV2R12-6/26電機(jī)的選擇由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為2.39MPa，流量為27.1L/min。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)所需的功率為：根據(jù)上述功率計算數(shù)據(jù)，按JB/T9616-1999，此系統(tǒng)選取Y100L-6型電動機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。4.2 閥類元件和輔助元件的選擇圖3-3液壓系統(tǒng)原理圖中包括調(diào)速閥、換向閥、單項閥等閥類元件以及濾油器、空氣濾清器等輔助元件。4.2.1閥類元件的選擇根據(jù)上述流量及壓力計算結(jié)果，對圖3-3初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖中各種閥類元件及輔助元件進(jìn)行選擇。其中調(diào)速閥的

28、選擇應(yīng)考慮使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于液壓缸工進(jìn)所需流量。通過圖3-3中4個單向閥的額定流量是各不相同的，因此最好選用不同規(guī)格的單向閥。圖3-3中溢流閥9、背壓閥8和順序閥7的選擇可根據(jù)調(diào)定壓力和流經(jīng)閥的額定流量來選擇閥的型式和規(guī)格，其中溢流閥2的作用是調(diào)定工作進(jìn)給過程中小流量液壓泵的供油壓力，因此該閥應(yīng)選擇先導(dǎo)式溢流閥，連接在大流量液壓泵出口處的順序閥7用于使大流量液壓泵卸荷，因此應(yīng)選擇外控式。背壓閥8的作用是實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)和工進(jìn)的切換，同時在工進(jìn)過程中做背壓閥，因此采用內(nèi)控式順序閥。最后本設(shè)計所選擇方案如表4-2所示，表中給出了各種液壓閥的型號及技術(shù)參數(shù)。表4-2 閥類元件的選擇序號元件名

29、稱通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-6/265.1/22*162三位五通電液換向閥5035DYE10B8016<0.53行程閥60AXQF-E10B6316<0.34調(diào)速閥<1AXQF-E10B0.0750165單向閥60AXQF-E10B63160.26單向閥25AF3-Ea10B63160.27液控順序閥22YF3E10B63160.38背壓閥 0.3YF3E10B63169溢流閥 5.1YF3E10B631610單向閥 26AF3-Ea10B63160.211濾油器 30XU63

30、×80-J36160.0212壓力表開關(guān)KF3-E3B13單向閥60AF3-Ea10B63160.214壓力繼電器HED1KA/10104.3油管的選擇圖3-3中各元件間連接管道的規(guī)格可根據(jù)元件接口處尺寸來決定，液壓缸進(jìn)、出油管的規(guī)格可按照輸入、排出油液的最大流量進(jìn)行計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以應(yīng)對液壓缸進(jìn)油和出油連接管路重新進(jìn)行計算，如表4-3所示。表4-3 液壓缸的進(jìn)、出油流量和運動速度流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量排出流量運動速度根據(jù)表4-3中數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時，可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別

31、為： ， 因此與液壓缸相連的兩根油管可以按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2351-2005選用公稱通徑為和的無縫鋼管或高壓軟管。如果液壓缸采用缸筒固定式，則兩根連接管采用無縫鋼管連接在液壓缸缸筒上即可。如果液壓缸采用活塞桿固定式，則與液壓缸相連的兩根油管可以采用無縫鋼管連接在液壓缸活塞桿上或采用高壓軟管連接在缸筒上。4.4 油箱的設(shè)計油箱長寬高的確定油箱的主要用途是貯存油液，同時也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計資料，油箱的設(shè)計可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗計算方法計算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對油箱的容積進(jìn)行校核。油箱中能夠容納的油液容積按JB/T79381999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時，求得其容積為按JB/

32、T79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值V=250L。 依據(jù) 如果取油箱內(nèi)長l1、寬w1、高h(yuǎn)1比例為3：2：1，可得長為：=1107mm，寬=738mm，高為=369mm。對于分離式油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，隔板的厚度3mm,箱底厚度5mm，因為箱蓋上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。因此，油箱基體的總長總寬總高為：長為：寬為：高為：為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為。各種油管的尺寸油箱上回油管直徑可根據(jù)前述液壓缸進(jìn)、出油管直徑進(jìn)行選取，上述油管的最大內(nèi)徑為20mm，外徑

33、取為28mm。泄漏油管的尺寸遠(yuǎn)小于回油管尺寸，可按照各順序閥或液壓泵等元件上泄漏油口的尺寸進(jìn)行選取。油箱上吸油管的尺寸可根據(jù)液壓泵流量和管中允許的最大流速進(jìn)行計算。取吸油管中油液的流速為1m/s?？傻茫阂簤罕玫奈凸軓綉?yīng)盡可能選擇較大的尺寸，以防止液壓泵內(nèi)氣穴的發(fā)生。因此根據(jù)上述數(shù)據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)取公稱直徑為d=28mm，外徑為35mm。5 驗算液壓系統(tǒng)性能5.1驗算系統(tǒng)壓力損失滑臺在快進(jìn)、工進(jìn)和快退工況下的壓力損失計算如下：1快進(jìn)滑臺快進(jìn)時，液壓缸通過電液換向閥差動連接。由表8和表9可知，進(jìn)油路上油液通過單向閥10的流量是22L/min，通過電液換向閥2的流量是27.1L/min，然后與液壓缸有

34、桿腔的回油匯合，以流量51.24L/min通過行程閥3并進(jìn)入無桿腔。由此進(jìn)油路上的總壓降為：此值不大，不會使壓力閥開啟，幫能確保兩個泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。在回油路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥2和單向閥6的流量都是28.44L/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無桿腔。由此可算出快進(jìn)時有桿腔壓力與無桿腔壓力之差。 此值小于原估計值0.5MPa(見表2-5)，所以是安全的。2工進(jìn)滑臺工進(jìn)時，在進(jìn)油路上，油液通過電液換向閥2、調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無桿腔，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5MPa。在回油路上，油液通過電液換向閥2、背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥7返回油箱

35、，在背壓閥8處的壓力損失為0.5MPa。通過順序閥7的流量為（0.25+22）=22.25L/min，因此這時液壓缸回油腔的壓力為： 可見，此值略小于原估計值0.8MPa。故可按表2-5中公式重新計算工進(jìn)時液壓缸進(jìn)油腔壓力，即 此值與表2-5中數(shù)值 2.85MPa相近。考慮到壓力繼電器的可靠動作要求壓差Dpe=0.5MPa，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為： 3快退滑臺快退時，在進(jìn)油路上，油液通過單向閥10為22L/min電液換向閥2為27.1L/min進(jìn)入液壓缸有桿腔。在回油路上，油液通過單向閥5、電液換向閥2和單向閥13返回油箱，流量都為57.52L/min在進(jìn)油路上總的壓降為此值遠(yuǎn)小于估計值，因此液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)的功