液壓課程設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)abtd

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1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （機(jī)電一體化工程） 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、 課程設(shè)計(jì)題目 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 二、 課程設(shè)計(jì)工作自2011 年 4 月5 日起至 2011 年5 月 20 日止 三、 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求（1）制圖符合標(biāo)準(zhǔn) （2）方案設(shè)計(jì)合理有可行性（3）理論分析完整清楚（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明要。

2、 目 錄 一、 設(shè)計(jì)目的 4 二、 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 三、 負(fù)載的分析 4 四、 液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 7 五、 液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算 10 六、 液壓元件的選擇 15 七、 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 18 參考文獻(xiàn) 23 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 一、設(shè)計(jì)目的 機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的時(shí)間性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)

3、，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的： 1. 通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的基本組成及其想怪知識(shí)，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。 2. 通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用的方式。 3. 通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計(jì)算控制方法與控制驅(qū)動(dòng)方式。 4. 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹(shù)立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想。 5. 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫(xiě)科技論文的能力。 二、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。 （1）機(jī)床要求的工作循環(huán)是：要求實(shí)現(xiàn)工件快進(jìn)、工進(jìn)、

4、快退等過(guò)程，最后自動(dòng)停止；動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌。 （2）機(jī)床自動(dòng)化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，速度換接無(wú)沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負(fù)荷。 三、負(fù)載的分析 組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。它能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等加工工序。動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床的通用部件，它上面安裝著各種旋轉(zhuǎn)刀具，常用液壓或機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)按一定的動(dòng)作循環(huán)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 組合機(jī)床要求動(dòng)力滑臺(tái)空載時(shí)速度快、推力??；工進(jìn)時(shí)速度慢、推力大，速度穩(wěn)定；速度換接平穩(wěn)；功率利用合理、效率高、發(fā)熱少。 根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，要求設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系

5、統(tǒng)。機(jī)床要求的工作循環(huán)是：要求實(shí)現(xiàn)工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退過(guò)程，最后自動(dòng)停止；動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌。 機(jī)床自動(dòng)化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，速度換接無(wú)沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負(fù)載。液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件，

6、 經(jīng)濟(jì)性與成本等方面的要求。 負(fù)載特性分析是擬定液壓系統(tǒng)方案、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件的依據(jù)。負(fù)載特性分析包括動(dòng)力參數(shù)分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析兩部分。 通過(guò)計(jì)算確定液壓執(zhí)行元件的負(fù)載大小和方向，并分析執(zhí)行元件在工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的沖擊、振動(dòng)及過(guò)載等情況。 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因是平導(dǎo)軌，重力的水平分力為零，需要考慮的力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。 （一）、負(fù)載計(jì)算 1、工作負(fù)載 導(dǎo)軌的正壓力等于有動(dòng)力部件的重

7、力 運(yùn)動(dòng)部件總重力G=4000N 切削力Fw=9000N 2、摩擦負(fù)載 靜摩擦力 =fs= 動(dòng)摩擦力 =fd= 3、慣性負(fù)載 慣性力 =ma== 4、各工況負(fù)載 若忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率=0.95,則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，如下： 啟動(dòng) =1800/0.95=1894.7N 加速 =(900+61.2)/0.95=1011.8N 快進(jìn) =900/0.95=947.4N 工進(jìn) =(9000+900)/0.95=10421N 快退 =900/0.95=947.4N 表2.1 液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段

8、負(fù)載表 運(yùn)動(dòng)階段 計(jì)算公式 總機(jī)械負(fù)載F（N） 啟動(dòng) F=/ 1894.7 加速 F=(+)/ 1011.8 快進(jìn) F=/ 947.4 工進(jìn) F=(+)/ 10421 快退 F=/ 947.4 5、快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間和速度并繪制負(fù)載--時(shí)間圖和速度--時(shí)間圖 研究主機(jī)依據(jù)工藝要求應(yīng)以何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，即研究運(yùn)動(dòng)形式（是平移、回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)）、運(yùn)動(dòng)的速度大小和變化范圍、運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)短，運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律（循環(huán)過(guò)程與周期）等。 （二）、負(fù)載速度圖 根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪制出負(fù)載圖（F-l）和速度圖（v-l），見(jiàn)圖1（a）、（b）。橫

9、坐標(biāo)以上為液壓缸前進(jìn)時(shí)的曲線，以下為液壓缸活塞缸退回時(shí)的曲線。 （a）負(fù)載圖 （b）速度圖 圖2.1負(fù)載速度圖 四、液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)的工作情況、主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本，經(jīng)濟(jì)性、供貨情況等諸多因素，進(jìn)行全面、綜合的設(shè)計(jì)，從而擬定出一個(gè)各方面比較合理的、可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案來(lái)。其內(nèi)容包括：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析與選擇，液壓回路的分析、選擇與合成，液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、設(shè)計(jì)與分析。 （一）、方案的分析 選擇基本回路 （1）液壓泵種類的確定 參考

10、同類組合機(jī)床，選用雙作用葉片泵雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開(kāi)式回路，溢流閥作定壓閥。為防止鉆通時(shí)滑臺(tái)突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥（定壓式），初定背閥值Pb=1MPa.因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，方向快退，且快進(jìn)、快退速度相等，因此選用單桿活塞液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，無(wú)桿腔面積等于有桿腔面積的兩倍。工作臺(tái)要完成單向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，先采用固定的單活塞桿液壓缸。其動(dòng)作如上圖所示。 （2）快速、換向和速度換接回路確定 根據(jù)該設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。

11、該系統(tǒng)對(duì)換向要求平穩(wěn)較高，選用電液換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)，選用三位五通閥。為提高換向的位置精度，采用死擋鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)往返控制。 （3）調(diào)速回路與油路循環(huán)方式的確定 選定調(diào)速方案和液壓基本回路后，再增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制油路、潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，并對(duì)回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)。 a.快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1Y得電，先導(dǎo)閥7處于左位，在控制油路的驅(qū)動(dòng)下，液動(dòng)換向閥6切換至左位。主油路的進(jìn)油路：小泵1→單向閥2→順序閥5（預(yù)控壓力閥）→液動(dòng)閥6左位→行程閥11→液壓缸右腔。由于快進(jìn)時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)負(fù)載小，泵的出口壓力較低，液

12、控順序閥9關(guān)閉。所以液壓缸左腔回油→液動(dòng)閥6左位→單向閥8→行程閥11→液壓缸右腔。液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，且此時(shí)兩泵同時(shí)供量流量最大，滑臺(tái)右向快進(jìn)。 b.工進(jìn) 快進(jìn)到預(yù)定位置，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥11，切斷了原來(lái)進(jìn)入液壓缸右腔的油路。此時(shí)，從液動(dòng)閥6左位來(lái)的油液→調(diào)速閥12→液壓缸右腔。由于調(diào)速閥的接入使系統(tǒng)的壓力升高，達(dá)到或超過(guò)卸載閥3的調(diào)定壓力，大流量泵通過(guò)卸載閥3卸載，單向閥2自動(dòng)關(guān)閉，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，滑臺(tái)慢速向右工進(jìn)。 c.快退 當(dāng)滑臺(tái)碰到死擋鐵后停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，泵的壓力升高，流量減小，直至輸出流量?jī)H能補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)部泄漏為止。此時(shí)，液壓缸右腔壓力隨之升高，壓力繼電器動(dòng)

13、作并發(fā)出快退信號(hào)，1Y失電，2Y得電，電磁先導(dǎo)閥7、液動(dòng)換向閥6處于右位。主油路的進(jìn)油路：泵1→順序閥5→液動(dòng)閥6右位→液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪弧谐涕y11→液動(dòng)閥6右位→油箱。由于此時(shí)空載，泵的供油壓力低，輸出流量大，滑臺(tái)快速退回。 d.原位停止 當(dāng)滑臺(tái)快退到遠(yuǎn)位時(shí)，擋塊壓下行程閥開(kāi)關(guān)，使電磁鐵1Y，2Y失電，液動(dòng)閥6，電磁先導(dǎo)閥7處于中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，泵1通過(guò)液動(dòng)閥6中位卸載。為了使卸載狀態(tài)下控制油路保持一定預(yù)控壓力，泵1和液動(dòng)閥6之間裝有預(yù)控壓力閥5。 （二）、組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖 組成液壓系統(tǒng)原理圖、電磁鐵動(dòng)作順序表 圖3.2 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液

14、壓系統(tǒng)圖 1-葉片泵 2、8-單向閥 3外控內(nèi)泄式順序閥 4、10-溢流閥 5-內(nèi)控外泄式順序閥 6-電液換向閥的主閥 7電液換向閥的先導(dǎo)閥 9-外控外泄式順序閥 11兩位兩通行程閥 12-調(diào)速閥 13-過(guò)濾器 14-壓力表 15-壓力繼電器 表3.1為該滑臺(tái)的電磁鐵動(dòng)作順序表 1Y 2Y 壓力繼電器15 行程閥11 快進(jìn) + - 通 工進(jìn) + - 斷 快退 - + + 斷→通 原位停止 - - 通 五、液壓系統(tǒng)的參數(shù)的計(jì)算 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作

15、壓力和最大流量。液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇系統(tǒng)中其它液壓元件和液壓基本回路的依據(jù)，也是擬定液壓系統(tǒng)方案的依據(jù)。 液壓執(zhí)行元件的類型，根據(jù)主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式(移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng))和性質(zhì)(速度和負(fù)載的大小)而定。 （一）、液壓缸參數(shù)計(jì)算 1、初選液壓缸的工作壓力 按[3]（課本）中表8-1即表2，初定液壓缸的工作壓力為=30105Pa。 表4.1 液壓缸參考背壓 系統(tǒng)類型 背壓 /（1Pa） 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 2～5 回油路上有調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 5～8 回油路上裝有背壓閥 5～15 帶補(bǔ)油泵的閉式回路 8～15 2、計(jì)算液壓缸的主要

16、尺寸 該設(shè)計(jì)要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、快退速度相等，故采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并取無(wú)桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即=2。為了防止在鉆孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖，在回油路中安裝有背壓閥，按[3]（課本）中表8-2，初選背壓Pb=0.8Mpa。負(fù)載分析得最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F=10421N，按此計(jì)算，則 ===2.9 =29c 液壓缸直徑 D==6.08 cm 由=2可知活塞桿直徑 d=0.707D=0.7076.08=4.30cm 按GB/T2348-1993將所計(jì)算的 D與d值分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采

17、用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：D=6.3cm d=4.5cm 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量=0.05L/min，因工進(jìn)速度v=0.06m/min為最小速度，則有式得： 故滿足最低速度的要求。 3、計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各工作階段的工作壓力、流量和功率 根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力、流量和功率，在計(jì)算工進(jìn)時(shí)背壓按Pb=0.8Mpa代入計(jì)算公式，

18、 快退時(shí)背壓按Pb=0.5Mpa代入計(jì)算公式，如下： 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 計(jì)算結(jié)果列于表3中。 表4.2 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率 工作循環(huán) 負(fù)載 F(N) 進(jìn)油壓力Pj(bar) 回油壓力Pb(bar) 所需流量q(L/min) 輸入功率P(Kw) 差動(dòng) 快進(jìn) 947.4 10.7 15.7 7.15 0.128 工進(jìn) 10421 37.3 8 0.187 0.194 快退 947.4 11.2 5

19、 6.88 0.128 注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回路口到進(jìn)油口之間的壓力損失△P=0.5Mpa，而Pb=Pj+△P。 2. 快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為Pj，無(wú)桿腔回油，壓力為Pb。 液壓能源裝置是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。通常有兩種形式：一種是液壓裝置與主機(jī)分離的液壓泵站；一種是液壓裝置與主機(jī)合為一體的液壓泵組(包括單個(gè)液壓泵)。 （二）、液壓泵的參數(shù)的計(jì)算 1、選擇液壓泵 （1）液壓泵工作壓力的計(jì)算 由以上計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，工進(jìn)階段液壓缸的工作壓力最大，若取進(jìn)油壓力損失∑△P=0.5MPa,壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力0.5MPa，則液壓泵最高工作壓力可按

20、=++0.5MPa==4.73MPa 故泵的額定壓力可取Pr=1.254.73MPa=5.9Mpa （2）液壓泵流量的計(jì)算 工進(jìn)時(shí)所需最小流量是0.187L/min,設(shè)溢流閥最小溢流量為2.5L/min，小泵流量按≧(1.10.187+2.5)L/min=2.7 L/min，快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需要的最大流量是7.15 L/min，則泵的總流量為=1.17.15=7.865L/min 大泵流量=-=7.865-2.7=5.165L/min （3）液壓泵的確定 根據(jù)計(jì)算的壓力和流量查《袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè)》中的表10-16，選用 YB1型葉片泵，該泵的額定壓力6.3MPa ，轉(zhuǎn)速為960-

21、1450 r/min，公稱排量為2.5-100mL/r。大泵取6L/min,小泵取4L/min，轉(zhuǎn)速為960r/min。 電動(dòng)機(jī)的選擇 系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵1的流量 ,d 大泵流量 差動(dòng)快進(jìn)，快退時(shí)兩泵同時(shí)向系統(tǒng)供油；工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載。下面分別計(jì)算三個(gè)階段所需要的電動(dòng)機(jī)功率P。 （三）、電動(dòng)機(jī)的選擇 1. 快進(jìn)快退 差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵的出口壓力油經(jīng)單向閥2后與小泵匯合，然后經(jīng)順序閥5，三位五通電液換向閥6、7及行程閥11進(jìn)入液壓缸的大腔，大腔的壓力,查樣本可知，小泵的出口壓力損失，大泵出口的壓力損

22、失.于是計(jì)算可得小泵的出口壓力為(總效率為0.5)，大泵出口壓力為（總效率為0.5）。 電動(dòng)機(jī)的功率 =538W 2. 工進(jìn) 考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差。 因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力 而大泵的卸載壓力取=0.2Mpa。（小泵的總效率為0.565，大泵的總效率為0.3） 電動(dòng)機(jī)的功率 =628W 3. 快進(jìn) 類似差動(dòng)快進(jìn)分析知：小泵的出口壓力=1.5Mpa，（總效率為0.5）；大泵出口壓力為16.5Mpa。電動(dòng)機(jī)功率 =524W 由以上結(jié)果，快進(jìn)時(shí)的功率最大。據(jù)此可以選擇相應(yīng)的電動(dòng)

23、機(jī)為 Y90S1-6型，額定功率為0.75kW，滿載轉(zhuǎn)速960 r/min，同步轉(zhuǎn)速1000r/min。 六、液壓元件的選擇 （一）、液壓附件 （1）各元件和輔件列表 1) 過(guò)濾器的選擇 為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作和可靠性，必須對(duì)液壓油液污染進(jìn)行控制，因此就需要過(guò)濾油液。過(guò)濾的功用就是過(guò)濾掉油液中的雜質(zhì)，維護(hù)油液的清潔，防止油液污染，保證液壓系統(tǒng)正常工作。 選用的過(guò)濾器的精度應(yīng)滿足系統(tǒng)要求，要有足夠的通流能力，結(jié)合過(guò)濾裝置在液壓系統(tǒng)中的安裝位置，根據(jù)相關(guān)資料來(lái)選取。按表5所示，可知道系統(tǒng)的過(guò)濾精度，由此可查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到合適的過(guò)濾器，查得過(guò)濾器的型號(hào)為XU-C63100

24、。 表5.1 各種液壓系統(tǒng)的過(guò)濾精度要求 系統(tǒng)類型 潤(rùn)滑系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) 特殊要求系統(tǒng) 壓力/MPa 0~2.5 ≦7 >7 ≦35 ≦21 ≦35 顆粒度/mm ≦0.1 ≦0.05 ≦0.025 ≦0.005 ≦0.005 ≦0.001 該設(shè)計(jì)中，過(guò)濾器安裝在泵的吸油口，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)，同時(shí)有較大的通流能力，防止空穴現(xiàn)象。 2) 熱交換器的選用 熱交換器是冷卻器和加熱器的總稱。 液壓系統(tǒng)油液溫度一般控制在正常工作溫度范圍（20~65℃）內(nèi)。因此在過(guò)冷或過(guò)熱的環(huán)境中就需要加熱或冷卻，以控制油溫在合理范圍

25、內(nèi)。 a．冷卻器 對(duì)冷卻器基本要求是在保證散熱面積足夠大，散熱效率和壓力損失小的前提下，要求結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、體積小和重量輕，有自動(dòng)控溫裝置以保證油溫控制的準(zhǔn)確性。此處，采用最簡(jiǎn)單常用的方法是多管水冷式冷卻器。 b．加熱器 該設(shè)計(jì)選用電加熱器。電加熱器使用方便，易于自動(dòng)控制溫度，故采用電加熱器。發(fā)熱部分全部浸在油液流動(dòng)處，便于熱量交換，電加熱器表面溫度功率密度不得超過(guò)3W/ ，以免油液局部溫度過(guò)高而變質(zhì)。 3） 壓力表輔件 壓力表輔件主要包括壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)。 a．壓力表 液壓系統(tǒng)各工作點(diǎn)的壓力一般都用壓力表來(lái)觀測(cè)，以調(diào)整到要求的工作壓力。該設(shè)計(jì)采用最常用的彈簧管式壓力表，在

26、選用壓力表時(shí)，其量程比液壓系統(tǒng)壓力要高，應(yīng)為系統(tǒng)最高工作壓力的1.5倍左右。選用精度等級(jí)2.5的壓力表。 b．壓力表開(kāi)關(guān) 壓力表開(kāi)關(guān)用于切斷忽然接通壓力表與油路的通道，壓力表相當(dāng)于一個(gè)小型截止閥。該設(shè)計(jì)采用六點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)，型號(hào)為K-6，其中四點(diǎn)與四個(gè)測(cè)點(diǎn)油路相通，測(cè)得相應(yīng)的油液壓力。 （2）管路尺寸 a．油管的選擇 根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)出油管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。由于該系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)油管內(nèi)流量最大，其實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)20L/min，液壓缸進(jìn)出油管直徑d，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，選用內(nèi)徑為8mm，外徑為14mm,鋼管

27、接頭螺紋為M141.5，管子壁厚為2mm。 b．管接頭的選擇 管接頭用于管道與管道或管道與液壓元件之間的連接，必須在強(qiáng)度足夠的前提下，安裝、拆卸方便，抗振動(dòng)、沖擊，密封性能好，外形尺寸小、加工工藝性好。該液壓系統(tǒng)為不超過(guò)8MPa 的中低壓系統(tǒng)，可才用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能良好、體積小、加工方便、成本低和重復(fù)使用性好的擴(kuò)口式管接頭。 （3）油箱容量 油箱在液壓系統(tǒng)中主要功能是儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)所需要的足夠油液，散發(fā)油液的熱量，分離油液中氣體及沉淀物。 采用分離式油箱，它是一個(gè)單獨(dú)的與主機(jī)分開(kāi)的裝置，布置靈活，維修保養(yǎng)方便，減少油箱發(fā)熱和油液振動(dòng)對(duì)工作精度的影響，便于采用通用化、系列化的產(chǎn)品，得到廣泛

28、的應(yīng)用。 a．油箱容量的確定 油箱容積的確定，是油箱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。主要根據(jù)熱平衡來(lái)確定。通常油箱的容量去液壓泵額定流量5-7倍進(jìn)行估算，此處取7倍。此外，還要考慮到液壓系統(tǒng)回油到油箱不至于溢出來(lái)，油面高度一般不超過(guò)油箱高度的80%。 油箱的容積 V=7q=710=70L b．油箱中設(shè)有吸油過(guò)濾器，要有足夠的通流能力?？紤]到要經(jīng)常清洗過(guò)濾器，油箱結(jié)構(gòu)要便于拆卸。 c．油箱底部做成適當(dāng)斜度，并設(shè)有放油塞。油箱箱蓋上設(shè)有通氣孔，其大小在最大吸油量和回油量時(shí)能保證在正常氣壓下供油。在較臟的工作環(huán)境中。則加設(shè)空氣過(guò)濾器，其通氣量不小于泵流量的1.5倍，以保證具有良好的抗污能

29、力。 d．油箱側(cè)壁安裝油位指示器，用來(lái)指示最低、最高油位。主油器應(yīng)帶有濾網(wǎng)。油箱上裝設(shè)有溫度計(jì)。并在新油箱內(nèi)壁經(jīng)噴丸、酸洗和表面清洗后涂一層與工作油液相溶的塑料薄膜或耐油清漆，以防銹、防凝水。 e．吸油管和回油管要盡量離遠(yuǎn)些，增加油液循環(huán)的距離，使油液有足夠的時(shí)間分離氣泡、沉淀雜質(zhì)。吸油管理油箱底面距離H≥2D(D吸油管內(nèi)徑)，距離箱壁不小于3D，以利于吸油暢通。回油管插入最低油面以下，防止回油時(shí)帶入空氣，距離油箱底面h≥2d(d回油管內(nèi)徑)，回油管排油口應(yīng)面向箱壁，管端切成45，以增大通流面積。吸油側(cè)和回油側(cè)用隔板分開(kāi)，用來(lái)分離回油帶來(lái)的氣泡和臟物。隔板高度不低于油面到箱底高度的3/4。

30、 （二）、液壓主元件 根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。該設(shè)計(jì)中所有閥的額定壓力都為63kg/，額定流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，確定為10L/min，25 L/min和63 L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于表6中。表中的序號(hào)與系統(tǒng)原理圖中的序號(hào)一致。 表5.2 液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱 最大通過(guò)流量（L/min） 型號(hào) 1 葉片泵 4/6 YB1-4，YB1-6 2 單向閥 6 DF-B10K3 3 液控順序閥（卸載） 6 XY-10B 4 溢流閥 4 YF-B8B 5 預(yù)控壓力閥

31、 10 X-B25B 6 液動(dòng)閥 20 35Y-25B 7 電磁先導(dǎo)閥 0.2 35D-25B 8 單向閥 10 DF-B10K3 9 液控順序閥 0.093 XY-25B 10 背壓閥（定壓式） 0.093 B-10B 11 二位二通行程閥 20 22C-63B 12 調(diào)速閥 0.187 Q-10B 13 過(guò)濾器 20 XU-J2580 14 壓力表開(kāi)關(guān) K-6B 15 壓力繼電器 HED20A/10Z 七、液壓系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算 （一

32、）、液壓損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 1、系統(tǒng)壓力損失、效率的計(jì)算 （1）工進(jìn)時(shí)的壓力損失驗(yàn)算和小流量泵壓力的調(diào)整 工進(jìn)時(shí)管路中的最大流量?jī)H為0.187L/min，因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部壓力損失都非常小，可以忽略不計(jì)。這時(shí)進(jìn)油路上僅考慮調(diào)速閥的壓力損失= ，回油路上只有背壓閥的壓力損失，小流量泵的調(diào)整壓力等于工進(jìn)時(shí)液壓缸的工作壓力加上進(jìn)油路壓差，并考慮壓力繼電器動(dòng)作需要，則 =（37.3+5+5）=47.3 即小流量泵的溢流閥4應(yīng)按此壓力=47.3進(jìn)行調(diào)整。 （2） 快退時(shí)的壓力損失驗(yàn)算和大流量泵卸載壓力的調(diào)整 因快退時(shí)，液壓缸無(wú)桿腔的回油量是進(jìn)油的兩倍，其壓力損失比

33、快進(jìn)時(shí)要大，因此必須計(jì)算快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的卸載壓力。 已知：快退時(shí)進(jìn)油管和回油管長(zhǎng)度均按L=2.0m計(jì)算，油管直徑 d=，通過(guò)的流量為進(jìn)油路，回油路。液壓系統(tǒng)選用N32號(hào)液壓油，考慮最低工作溫度為15℃，由手冊(cè)查出此時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度υ=1.5st=1.5 ，油的密度ρ=900 ，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。 a．確定油液的流動(dòng)狀態(tài) 按式 式中 v—平均流速（m/s）； d—油管內(nèi)徑（m）； —油的運(yùn)動(dòng)粘度（）； q—通過(guò)的流量（）。 則進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為

34、回油路中液流的雷諾數(shù)為 由上可知，進(jìn)有路中的流動(dòng)都是層流。 b．沿程壓力損失 由式可算出進(jìn)油路和回油路的壓力損失。 在進(jìn)油路上，流速，則壓力損失為 在回油路上，流速為進(jìn)油流速的兩倍即v=6.64m/s，則壓力損失為 c．局部壓力損失 由于采用集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失按式計(jì)算 式中 q—通過(guò)閥的實(shí)際流量（L/min） —閥的額定流量(L/min) —閥在額定流量下的壓力損失。 計(jì)算結(jié)果列于表6.1中 表6.1 閥類元

35、件局部壓力損失 元件名稱 額定流量 實(shí)際通過(guò)的流量 額定壓力損失 實(shí)際壓力損失 單向閥2 30 6 2 0.08 順序閥5 25 20 2 1.28 三位五通電液換向閥6 25 10/20 4 0.64/2.56 二位二通行程閥11 25 20 4 2.56 注：快退與經(jīng)過(guò)三位五通液動(dòng)閥的兩油道流量不同，壓力損失也不同。 若取集成塊進(jìn)油路的壓力損失，回油路壓力損失為，則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失為 =（0.135+0.08+0.64+1.28+0.3） =2

36、.435 =（0.899+2.56+2.56+0.5）=6.52 由表1-1可知快退的液壓缸負(fù)載F=947.4N；快退時(shí)液壓缸的工作壓力為 =[（947.4+6.5231.2）/15.3]Pa =19.49 按式可算出快退時(shí)泵的工作壓力為 =（19.49+2.435）Pa=30Pa 因此，大流量泵卸載閥3的調(diào)整壓力應(yīng)大于30Pa。 從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出，各種工況下的實(shí)際壓力損失都小于初選的壓力損失值，說(shuō)明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。 （二）、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用的時(shí)間最長(zhǎng)，所以系統(tǒng)的發(fā)

37、熱主要是工進(jìn)階段造成的，因此按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率如前面計(jì)算 P1=628W 工進(jìn)時(shí)液壓缸的輸出功率 =（104210.06/60）W=10.421W 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率Φ為： =（628-10.421）W=617.6W 已知油箱容積V=70L=203.7，則按式，油箱近似散熱面積A為 假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)，則利用式，可得到油液溫升為 =37.4 設(shè)環(huán)境溫度=25℃，則熱平衡溫度為

38、 =25℃+37.4℃=62.4℃≦[]=65℃ 所以油箱散熱基本可達(dá)到要求。 參考文獻(xiàn) 1．姜培剛編 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社(2004年9月版) 2．黃筱調(diào)等編 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社(第一版) 3. 趙松年、張奇鵬主編《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社 4.張建民《機(jī)電一體化原理與應(yīng)用》北京：國(guó)防工業(yè)出版社 5.魏俊民《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》北京：中國(guó)防織出版社 6.周祖德《機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》華中理工大學(xué)出版社 7.胡泓，姚伯威主編《機(jī)電一體化原理及應(yīng)用》北京：國(guó)防工業(yè)出版社 8.梁景凱主編《機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社 9．華東紡織工學(xué)院主編 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 24