刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含5張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)】-jxsj71

刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)5張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)】-jxsj71

刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

摘   要

本次設(shè)計(jì)題目是刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)。即用液壓系統(tǒng)代替機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刨床的主運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：液壓系統(tǒng)方案的擬定，液壓油箱設(shè)計(jì)，液壓缸設(shè)計(jì)，液壓站設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路是從刨床的性能和動(dòng)作要求入手，并參照國(guó)內(nèi)刨床或和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，查閱相關(guān)技術(shù)文現(xiàn)和資料，提出了刨床液壓系統(tǒng)改造方案。圖紙采用Auto CAD 繪制。并經(jīng)過(guò)認(rèn)真地設(shè)計(jì)計(jì)算,查找資料撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。

液壓刨床的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)平穩(wěn)，由于采用液壓傳動(dòng)，滑枕的運(yùn)動(dòng)速度均勻，且可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；負(fù)荷能力比一般機(jī)械傳動(dòng)的牛頭刨床大；滑枕可以在任何位置上立刻停止或起動(dòng)；工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也采用液壓傳動(dòng)，進(jìn)給量可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整；機(jī)床由液壓安全閥做保護(hù)，過(guò)載時(shí)不容易損壞機(jī)床的零部件；零件在油里工作不易磨損，因而機(jī)床使用壽命長(zhǎng)；操縱簡(jiǎn)單，使用方便。改造出來(lái)的刨床液壓系統(tǒng)具有尺寸精確、生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：液壓牛頭刨床      液壓系統(tǒng)      液壓缸

提綱

一、緒　　論

（一）本課題研究的目的意義

（二）本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問(wèn)題

（三）本課題解決的主要問(wèn)題

二、牛頭刨床系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思想

（二）牛頭刨床系統(tǒng)分析

三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算

（一）牛頭刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（二）液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件

（三）液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算

四、液壓缸的設(shè)計(jì)

（一）選擇液壓缸類型安裝方式

（二）液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸

（三）液壓缸的參數(shù)計(jì)算

（四）活塞的設(shè)計(jì)

（五）活塞桿

（六）活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵

（七）液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)

五、液壓站的設(shè)計(jì)

（一）確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案

（二）液壓控制裝置（液壓閥站的集成）

（三）液壓動(dòng)力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì)

（四）液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（五）液壓站的結(jié)構(gòu)總成  

（六）液壓站總圖的設(shè)計(jì)與繪制

六、結(jié)    論

參 考 文 獻(xiàn)

【詳情如下】【需要咨詢購(gòu)買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】

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刨床裝配圖.dwg

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液壓工作站.dwg

液壓系統(tǒng)原理圖.DWG

液壓缸裝配圖.dwg

第 1 頁(yè) 共 3 頁(yè) 任務(wù)書(shū) 畢業(yè)論文題目 刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 職 稱 畢業(yè)論文研究的內(nèi)容 ： 刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)。即用液壓系統(tǒng)代替機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刨床的主運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 畢業(yè)論文研究的要求： 該液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：液壓系統(tǒng)方案的擬 定，液壓油箱設(shè)計(jì)，液壓缸設(shè)計(jì)，液壓站設(shè)計(jì)。從刨床的性能和動(dòng)作要求入手，并參照國(guó)內(nèi)刨床或和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，查閱相關(guān)技術(shù)文現(xiàn)和資料，提出了刨床液壓系統(tǒng)改造方案。圖紙采用 制。并經(jīng)過(guò)認(rèn)真地設(shè)計(jì)計(jì)算 ,查找資料撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 畢業(yè)論文寫(xiě)作進(jìn)度計(jì)劃： 1、期限：自 20 年 2 月 20 日起至 20 年 5 月 15 日 2、具體進(jìn)度安排： 時(shí) 間 完 成 內(nèi) 容 集相關(guān)資料并調(diào)研，完成調(diào)研數(shù)據(jù)。 行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，形成說(shuō)明書(shū)初稿。 1 制相關(guān)圖紙。 理畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并定稿。 第 2 頁(yè) 共 3 頁(yè) 教師指導(dǎo)記錄表 試點(diǎn)單位 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 第一次指導(dǎo) 指導(dǎo)時(shí)間： 20導(dǎo)內(nèi)容： 1．請(qǐng)將說(shuō)明書(shū)中的圖形和表格都編上號(hào)，并給出文字說(shuō)明，及說(shuō)明是什么圖形和什么表格。然后檢查文字中引用了哪個(gè)圖形和表格，不能說(shuō)如下表或如下圖形。 2．認(rèn)真檢查文章內(nèi)容，將錯(cuò)別字修改過(guò)來(lái)，將缺省的內(nèi)容補(bǔ)上。有些地方已用紅字標(biāo)出。 3．請(qǐng)你認(rèn)真按照發(fā)給你的排版要求進(jìn)行排版。 4．填上封面的各種表格。 5．你的目錄就不要了，就按封面中的材料目錄編上頁(yè)碼就行了。 6．在摘要之前加上一個(gè)寫(xiě)作提綱。 7．最好是將文中的掃描圖形重新畫(huà)出來(lái)更能說(shuō)明問(wèn)題。 第二次指導(dǎo) 指導(dǎo)時(shí)間： 20導(dǎo)內(nèi)容： 1．文中的掃描圖未加修改。 2．指導(dǎo)任務(wù)書(shū)和指導(dǎo)記錄表填完。 3．把頁(yè)眉修改好。 第二次指導(dǎo) 指導(dǎo)時(shí)間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第二次指導(dǎo) 指導(dǎo)時(shí)間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第五次指導(dǎo) 指導(dǎo)時(shí)間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 3 頁(yè) 共 3 頁(yè) 寫(xiě) 作 提 綱 一、緒 論 （一）本課題研究的目的意義 （二）本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 （三）本課題解決的主要問(wèn)題 二、牛頭刨床系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) （一） 設(shè)計(jì)思想 （二） 牛頭刨床 系統(tǒng)分析 三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算 （一）牛頭刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) （二） 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 （三）液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 四、液壓缸的設(shè)計(jì) （一）選擇液壓缸類型安裝方式 （二）液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 （三）液壓缸的參數(shù)計(jì)算 （四）活塞的設(shè)計(jì) （五）活塞桿 （六）活塞桿的導(dǎo)向 套、密封和防塵 （七）液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì) 五、液壓站的設(shè)計(jì) （一）確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案 （二）液壓控制裝置（液壓閥站的集成） （三）液壓動(dòng)力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì) （四）液壓泵組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （五）液壓站的結(jié)構(gòu)總成 （六）液壓站總圖的設(shè)計(jì)與繪制 六、結(jié) 論 參 考 文 獻(xiàn) 第 1 頁(yè) 共 50 頁(yè) 摘 要 本次設(shè)計(jì)題目是刨床液壓系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)。即用液壓系統(tǒng)代替機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刨床的主運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：液壓系統(tǒng)方案的擬定，液壓油箱設(shè)計(jì)，液壓缸設(shè)計(jì)，液壓站設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路是從刨床的性能和動(dòng)作要求入手，并參照國(guó)內(nèi)刨床或和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，查閱相關(guān)技術(shù)文現(xiàn)和資料，提出了刨床液壓系統(tǒng)改造方案。圖紙采用 制。并經(jīng)過(guò)認(rèn)真地設(shè)計(jì)計(jì)算 ,查找資料撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 液壓刨床的優(yōu)點(diǎn)是： 傳動(dòng)平穩(wěn)，由于采用液壓傳動(dòng)，滑枕的運(yùn)動(dòng)速度均勻，且可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；負(fù)荷能力比一般機(jī)械傳動(dòng)的牛頭刨床 大；滑枕可以在任何位置上立刻停止或起動(dòng)；工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也采用液壓傳動(dòng)，進(jìn)給量可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整；機(jī)床由液壓安全閥做保護(hù)，過(guò)載時(shí)不容易損壞機(jī)床的零部件；零件在油里工作不易磨損，因而機(jī)床使用壽命長(zhǎng)；操縱簡(jiǎn)單，使用方便 。 改造出來(lái)的刨床液壓系統(tǒng)具有尺寸精確、生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 液壓牛頭刨床 液壓系統(tǒng) 液壓缸 第 2 頁(yè) 共 50 頁(yè) 寫(xiě) 作 提 綱 一、緒 論 （一）本課題研究的目的意義 （二）本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 （三）本課題解決的主要問(wèn)題 二、牛頭刨床系 統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) （一） 設(shè)計(jì)思想 （二） 牛頭刨床 系統(tǒng)分析 三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算 （一）牛頭刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) （二） 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 （三）液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 四、液壓缸的設(shè)計(jì) （一）選擇液壓缸類型安裝方式 （二）液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 （三）液壓缸的參數(shù)計(jì)算 （四）活塞的設(shè)計(jì) （五）活塞桿 （六）活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵 （七）液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì) 五、液壓站的設(shè)計(jì) （一）確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案 （二）液壓控制裝置（液壓閥站的集成） （三）液壓動(dòng)力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì) （四）液壓泵組的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) （五）液壓站的結(jié)構(gòu)總成 （六）液壓站總圖的設(shè)計(jì)與繪制 六、結(jié) 論 參 考 文 獻(xiàn) 第 3 頁(yè) 共 50 頁(yè) 一、緒 論 （一）本課題研究的目的意義 機(jī)械式牛頭刨床是一種由機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)平面、臺(tái)階、曲面及各種溝槽等表面加工的機(jī)床。 隨著技術(shù)水平的提高，這些機(jī)械式牛頭刨床已越來(lái)越難以滿足生產(chǎn)的需要，然而國(guó)內(nèi)還有許多工廠擁有大量的機(jī)械式牛頭刨床，對(duì)牛頭刨床進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)勢(shì)在必行，而液壓傳動(dòng)的牛頭刨床有許多優(yōu)點(diǎn)，能滿足社會(huì)生產(chǎn)的需要。而且用液壓 傳動(dòng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)牛頭刨床運(yùn)動(dòng)的控制，在現(xiàn)有的技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條 件下是可行的，也是經(jīng)濟(jì)的。 （二）本課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 目前，機(jī)械式牛頭刨床已非常落后，按驅(qū)動(dòng)形式來(lái)分，牛頭刨床大體分為兩種方式：一、采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)。它是由機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)，采用機(jī)械傳動(dòng)形式的牛頭刨床叫機(jī)械式牛頭刨床，使用較為普遍。二、采用液壓驅(qū)動(dòng)。它是由液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)，這類牛頭刨床叫做液壓牛頭刨床，它是一種新型的牛頭刨床。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用機(jī)械式牛頭刨床來(lái)加工的占了大多數(shù)，使用液壓的相對(duì)較少。 在總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外牛頭刨床的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢(shì)的情況下，當(dāng)前牛頭刨床還有著 以下的幾點(diǎn)不足： 1、生產(chǎn)率較低。現(xiàn)在有的牛頭刨床不論是機(jī)械式的還是液壓式的，由于其主運(yùn)動(dòng)都是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在一次往復(fù)行程中只刨削一次。而且，機(jī)械方式的噪音較大，對(duì)工人及周邊的損害也嚴(yán)重，不人性化。 2、機(jī)械式牛頭刨床在刨削中的沖擊較大，因而限制了加工精度、表面質(zhì)量和切削速度的提高。 3、牛頭刨床只用于單件小批量生產(chǎn)和機(jī)修車間。 （三）本課題解決的主要問(wèn)題 由機(jī)械式的牛頭刨床改造出的液壓式牛頭刨床能滿足當(dāng)前市場(chǎng)的需要，有效地規(guī)避了當(dāng)前機(jī)械式牛頭刨床的不足。采用液壓傳動(dòng)來(lái)代替機(jī)械傳動(dòng)，能有效地克服上述不足，并且傳動(dòng) 平穩(wěn)，出力較大，從整體來(lái)看單位體積的出力比機(jī)械傳動(dòng)方式大得多。改造后的液壓系統(tǒng)具有尺寸精確，勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 4 頁(yè) 共 50 頁(yè) 二、牛頭刨床系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) （一） 設(shè)計(jì)思想 本課題是以機(jī)器使用功能多樣、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、壽命長(zhǎng)、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可維修性好為設(shè)計(jì)思想。 （二） 牛頭刨床 系統(tǒng)分析 在現(xiàn)有的機(jī)械式牛頭刨床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。根據(jù)機(jī)械式牛頭刨床的原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的液壓系統(tǒng)來(lái)代替機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)液壓式牛頭刨床的要求。 目前市場(chǎng)上常用的牛頭刨床可分為大、中、 小三種類型。小型刨削長(zhǎng)度在 400內(nèi)；中型刨削長(zhǎng)度為 400— 600削長(zhǎng)度超過(guò) 600665B 型牛頭刨床的技術(shù)參數(shù)如下：最大刨削長(zhǎng)度為 650滑枕行程為 95— 650復(fù)行程次數(shù)為 73 次 /分，底面到工作臺(tái)距離為 65— 370作臺(tái)上工作面尺寸（長(zhǎng) ? 寬）為 650? 450工作面中央 T 形槽寬度為 18大行程，水平為 605直為 305形尺寸為（長(zhǎng) ? 寬 ? 高） 2320? 1450? 1750 2 牛頭刨床 是 一種由機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)平面、臺(tái)階、曲面及各種溝槽等表面加工的機(jī)床。 通過(guò)分析機(jī)械式牛頭刨床 ，當(dāng)用液壓來(lái)代替時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)滑枕的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。即用液壓能來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出主運(yùn)動(dòng)。 統(tǒng)方案的比較與選用 用液壓能夠?qū)崿F(xiàn) 往 復(fù)直線 運(yùn)動(dòng)的有很多種方式，其中有 :是能夠?qū)崿F(xiàn) 往復(fù)直線 運(yùn)動(dòng)的方式。在此比較第一種和第二種這兩種情況。因?yàn)檫@兩種在工業(yè)上用的比較多，市場(chǎng)上有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，且實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)容易些。 用液壓馬達(dá)與液壓缸方案的比較： ⑴從執(zhí)行元件性能方面來(lái)比較 用液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的所能輸出轉(zhuǎn)矩較小，起始負(fù)載轉(zhuǎn)矩也不能太大。且有泄漏；液壓缸能輸出較大的推力（通過(guò)改變活塞的有效面積來(lái)實(shí)現(xiàn)），無(wú)泄漏，效率高于液壓馬達(dá)，無(wú)噪聲。液壓缸優(yōu)于液壓馬達(dá)。 ⑵從經(jīng)濟(jì)性方面比較 一般來(lái)說(shuō)，液壓馬達(dá)的價(jià)格比液壓缸的高 ，但它的壽命不如液壓缸長(zhǎng)，且液壓馬達(dá)的可維修性不如液壓缸，使用成本也較高。 ⑶從空間的占用方面比較 液壓缸的占用的空間較液壓馬達(dá)的小，液壓馬達(dá)可選用雙速馬達(dá)，分別實(shí)現(xiàn)工進(jìn)與快退。 ⑷從整體系統(tǒng)性能方面比較通過(guò)以上分析與比較，我們可以確定采用液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能比較適合本題要求，初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如下圖 1： 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 5 頁(yè) 共 50 頁(yè) 56824793p 1p 2p 1p 2104 刨床液壓系統(tǒng)原理圖 機(jī)械方面在此采用棘輪機(jī)構(gòu)，只是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由液壓和機(jī)械傳動(dòng)配合傳動(dòng)，因此進(jìn)給量可以在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí) 調(diào)速；主運(yùn)動(dòng)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)由以前的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)該為由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于采用液壓傳動(dòng)，所以滑枕運(yùn)動(dòng)速度的變化較均勻，不像機(jī)械傳動(dòng)的牛頭刨床那樣切削速度變化較大，且由于液壓傳動(dòng)具有緩沖吸振的作用，故滑枕在換向過(guò)程中沖擊和振動(dòng)也較小；同時(shí)，機(jī)床的工作壓力由安全閥控制，如遇有機(jī)床過(guò)載時(shí)，也不易損壞部件；另外，機(jī)床的操縱也變得方便、省力、加工精度高。 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 6 頁(yè) 共 50 頁(yè) 三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算 要進(jìn)行液壓系統(tǒng)計(jì)算，先應(yīng)計(jì)算工件刨削時(shí)所需的刨削力，即牛頭刨床刨刀所遇到的刨削阻力，這對(duì)后面計(jì)算與設(shè)計(jì)有著重要的意義。這也是決 定牛頭刨床功率的依據(jù)。但牛頭刨床刨削工件的過(guò)程是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，主要是工作阻力，還有摩擦力，慣性負(fù)載，重力負(fù)載，背壓阻力，并且在每一工況（啟動(dòng)、加速、快進(jìn)、工進(jìn)、制動(dòng)、快退、制動(dòng)）時(shí)的力是不同的。必須把這個(gè)過(guò)程的力分析清楚，并將每一工況下的力計(jì)算出來(lái)。為了便于計(jì)算， 應(yīng)估算出一個(gè)在啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間， 一般機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)取 給運(yùn)動(dòng)取 床取 作部件較輕或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)取小值。做這樣的估算，在這種類型的機(jī)床上是可行的，工業(yè)上也是允許的。 （一）牛 頭刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)加工的目的，完成的工作循環(huán)是：?jiǎn)?dòng) —— 加速 —— 快進(jìn) —— 工進(jìn) —— 制動(dòng) —— 快退—— 制動(dòng)。運(yùn)動(dòng)部件的重力為 6517N，工進(jìn)時(shí)，液壓缸負(fù)載為 8720N；快退時(shí) , 液壓缸負(fù)載為 665N。初選系統(tǒng)工作壓力。 ⑴計(jì)算外負(fù)載 當(dāng)機(jī)床上的液壓缸作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的外負(fù)載 ????（ 式 3 其中； 工作負(fù)載； 摩擦負(fù)載； 慣性負(fù)載； 重力負(fù)載； 背壓負(fù)載。 ⑵工作負(fù)載的計(jì)算 工作負(fù)載與機(jī)床的工作性質(zhì)有關(guān)，它可能是定值，也可能是變值。一般工作負(fù)載是時(shí)間的函數(shù)，即)(需根據(jù)具體情況分析決定。若負(fù)載方向與進(jìn)給方向相同稱正值負(fù)載，若負(fù)載方向與進(jìn)給方向相反稱負(fù)值負(fù)載?；硭艿墓ぷ髫?fù)載與進(jìn)給方向相同，其刨削阻力由切削力公式計(jì)算如下： 據(jù)公式：???（ 式 3 其中： ?， ??? 1875? 1? 故 ????????所以： 055??。 ⑶摩擦力的計(jì)算 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 7 頁(yè) 共 50 頁(yè) 液壓缸驅(qū)動(dòng)工作部件工作時(shí)要克服機(jī)床導(dǎo)軌處的摩擦力，它與導(dǎo)軌形狀、安放位置及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。一般機(jī)床上常見(jiàn)的有兩種導(dǎo)軌形式，其摩擦阻力的估算公式如下： 平導(dǎo)軌 )(（ 式 3 （ 式 3 其中： 移動(dòng)部件的重力： 切削力垂直于導(dǎo)軌上的正壓力： ? —— f —— 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，啟動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)余按動(dòng)摩擦系數(shù)考如下表 1： 表 1 導(dǎo)軌摩擦系數(shù)表 導(dǎo)軌種類 導(dǎo)軌材料 工作狀態(tài) 摩擦系數(shù) 滑動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)鑄鐵 啟動(dòng)時(shí) 低速（ ）時(shí) 高速（ ）時(shí) 潤(rùn)滑良好時(shí) ???滾動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵導(dǎo)軌對(duì)滾柱（珠） 啟動(dòng)時(shí)或運(yùn)動(dòng)時(shí) ??ds 鑄鐵對(duì)鑄鐵 啟動(dòng)時(shí)或運(yùn)動(dòng)時(shí) ds 忽略顛覆力矩的影響，則 靜摩擦阻力 3 1 0106 6 ?????動(dòng)摩擦 阻力 ?????⑷慣性負(fù)載的計(jì)算 工作部件在啟動(dòng)時(shí)和制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生慣性力，可按牛頓第二定律求出，即： m ?????式中 m —— 工作部件總重量； v? —— 加（減）速度時(shí)的變化量； t? —— 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)取 給運(yùn)動(dòng)取 作部件較輕或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)取小值。慣性阻力包括以下兩部分⑸、⑹。 ⑸滑枕快進(jìn)時(shí)慣性阻力向啟動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)的加速度相等，選取 ，由于滑枕啟動(dòng)加速、反向啟動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)這一階段為勻加速運(yùn)動(dòng)，所以 1025223 ?????? ?，故慣性阻力為： m ??????? 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 8 頁(yè) 共 50 頁(yè) ⑹滑枕工進(jìn)時(shí)慣性阻力 /進(jìn)轉(zhuǎn)換到制動(dòng)是減 速，取 1020 3???? ， ，故慣性阻 力為：m 0206 6 5 3 ?????????? ? ⑺重力負(fù)載的計(jì)算 當(dāng)工作部件垂直運(yùn)動(dòng)或傾斜放置時(shí)，它的自重也是一種負(fù)載，向上移動(dòng)時(shí)為正負(fù)載，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)為負(fù)負(fù)載。當(dāng)工作部件水平放置時(shí)， 0? 由于刨床滑枕為水平放置，所以負(fù)載不考慮重力。 以上為液壓缸所克服的外負(fù)載，實(shí)際上，液壓缸工作時(shí)還必須 克服其內(nèi)部密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力包括活塞及活塞桿處的摩擦力，其值與密封裝置的類型、液壓缸制造質(zhì)量和油液工作壓力有關(guān)，計(jì)算比較復(fù)雜。 此外，液壓缸還必須克服回油路上的阻力，稱為背壓阻力值為： ? （ 式 3 其中： A —— 回油腔工作面積 液壓缸背壓，在系統(tǒng)方案、結(jié)構(gòu)尚未確定之前，一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算一個(gè)數(shù)值，如進(jìn)油節(jié)流調(diào)速時(shí)取ab 10)5~2( ??；回油路上有背壓閥或調(diào)速閥時(shí)取ab 10)15~5( ??；對(duì)于閉式回路ab 10)15~8( ??。 根據(jù)以上分析，計(jì)算各工況負(fù)載，該刨床滑枕所受負(fù)載也為液壓缸所受負(fù)載，詳見(jiàn)下表 2。 表 2 液壓缸驅(qū)動(dòng)力和負(fù)載 注：取液壓機(jī)械效率m?= ⑻繪制負(fù)載圖和速度圖 根據(jù)已給的快進(jìn)、快退、工進(jìn)的行程和速度，配合表 2 中相應(yīng)負(fù)載的數(shù)值，可繪制液壓缸的 F— t與 v— 及近似計(jì)算快進(jìn)、快退、工進(jìn)的時(shí)間如下： 工況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載 F（ N） 液壓缸驅(qū)動(dòng)力?0（ N） 啟動(dòng) f F?1310 1456 加速 d G MF f F F??798 887 快進(jìn) f F?665 739 工進(jìn) d G LF f F F??8720 9689 制動(dòng) d G MF f F F ???638 7退 f F?665 739 制動(dòng) d G MF f F F??522 580 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 9 頁(yè) 共 50 頁(yè) ①快進(jìn) 111 ???? ? ②工進(jìn)所需時(shí)間 010201060033222 ????? ?? ③快退 106 50 3333 ???? ④繪制負(fù)載圖和速度圖 其中： 012 ?圖 2 圖 圖 3 圖 t F(N) 1456 887 739 9689 o t1 t2 t3 v× 310? m/s O t 100 20 t1 t2 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 10 頁(yè) 共 50 頁(yè) 液壓缸工作壓力的選擇是否合理，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，確定時(shí)不能只考慮滿足負(fù)載要求，應(yīng)全面考慮液壓裝置的性能要求和經(jīng)濟(jì)性。如果液壓缸的工作壓力選定較高，則泵、缸、閥和管道尺寸可選得小些，這樣結(jié)構(gòu)較為緊湊、輕巧，加速時(shí)慣性負(fù)載也小，易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的要求。但工作壓力太高，對(duì)系統(tǒng)的密封性能要求也相應(yīng)提高了，制造較困難，同時(shí)縮短了液壓裝置的使用壽命。此外，高壓會(huì)使構(gòu)件彈性變形增大，運(yùn)動(dòng)部件容易產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于各類機(jī)床的液壓系統(tǒng)，由于各自特 點(diǎn)和使用場(chǎng)合不同，其液壓缸的工作壓力亦不同，一般常用類比法。參考如下兩表（表 3、表 4）： 表 3 液壓缸負(fù)載工作壓力對(duì)應(yīng)表 負(fù)載 )(5000? 5000～ 10000 10000～ 20000 20000～ 30000 30000～ 50000 50000? 液壓缸工作壓力)(10 5 ＜ 8～ 10 15～ 20 25～ 30 30～ 40 40～ 50 ≥ 50～ 70 表 4 液壓缸機(jī)床類型工作壓力對(duì)應(yīng)表 機(jī)床類型 磨床 車鏜銑床 珩磨機(jī) 組合機(jī)床 齒輪加工機(jī)床 拉床、龍門刨床 液壓缸工作壓力 )(10 5 ≤ 20 20～ 40 20～ 50 30～ 50 ﹤ 63 ﹥ 100 由于液壓技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外許多人認(rèn)為，就目前材質(zhì)情況和生產(chǎn)水平，取液壓系統(tǒng)壓力為 左右為最經(jīng)濟(jì)，并有資料論證低壓系統(tǒng)的價(jià)格比高壓系統(tǒng)的價(jià)格高 2 倍。為此，國(guó)內(nèi)液壓行業(yè)正在研制高壓系列的泵、閥，以供各 種液壓系統(tǒng)使用。為此刨床液壓系統(tǒng)的工作壓力，一般為 (15～20)× 105照上表 3）本課題初選液壓缸工作壓力 0× 105防止刨削時(shí)滑枕發(fā)生前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，背壓 0× 105定快進(jìn)、快退回油壓力損失 2 103 ??? 。 液壓缸類型選雙作用差動(dòng)液壓缸，活塞行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。安裝方式選擇底座安裝2。 ⑴按最大負(fù)載初選液壓 缸的結(jié)構(gòu)尺寸 計(jì)算液壓缸的有效面積時(shí)，還要考慮往返行程的速比v?，活塞桿受拉或受壓的情況以及背壓力系統(tǒng)方案尚未擬定，回油路結(jié)構(gòu)尚未確定之前，背壓力是無(wú)法估算的。這里只能參考背壓力利用液壓相關(guān)知識(shí)和公式求出液壓缸左右有效工作面積 1A 及 2A 、直徑 D 和活塞桿直徑 d 等的值。 ⑵按液壓缸最低運(yùn)動(dòng)速度驗(yàn)算其有效工作面積 有效工作面積決定于負(fù)載和速度兩個(gè)因素。用負(fù)載和初選壓力計(jì)算出來(lái)的有效工作面積，還必須按下式進(jìn)行檢驗(yàn)： A ? （ 式 3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 11 頁(yè) 共 50 頁(yè) 式中： 液壓缸的最低工進(jìn)速度： A —— 液壓缸的有效工作面積： 液壓缸最小的穩(wěn)定流量。在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中， 定于調(diào)速閥或節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量，其值可在產(chǎn)品樣本性能表上查到。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，液壓缸的最小穩(wěn)定流量決定于變量泵的最小穩(wěn)定流量。 如果有效工作面積 A 不能滿足上式，則應(yīng)適當(dāng)加大液壓缸直徑。將確定的液壓缸直徑和活塞桿直徑圓整化為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值（見(jiàn)如下表 5，表 6），以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封件和標(biāo)準(zhǔn)的工藝裝備。 由于本題取液壓缸前、后腔有效面積之比 2： 1，因此得液壓缸無(wú)桿腔有效面積 1A 為： 2452101 2120(9689)21(????????表 5 液壓缸內(nèi)徑系列表 20 25 32 40 50 55 63 (65) 70 (75) 80 (85) 90 (95) 100 (105) 110 125 130 140 (150) 160 180 200 (220) 250 (280) 320 360 400 450 500 560 630 710 820 900 1000 表 6 活塞桿外徑系列表 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 40 45 50 55 60 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 125 130 140 150 160 180 200 220 250 260 280 320 360 380 400 420 450 500 注：括號(hào)內(nèi)的尺寸盡可能不用。 取 241 1055 ?? 故液壓缸內(nèi)徑 41 ? ?????? ?? 按上表取標(biāo)準(zhǔn)值 108 ??? 所以根據(jù)公式計(jì)算活塞桿直徑： ??? （標(biāo)準(zhǔn)直徑）； 液壓缸尺寸取標(biāo)準(zhǔn)值之后的有效工作面積為 無(wú)桿腔面積 242221 108(? ??????? ? 有桿腔面積 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 12 頁(yè) 共 50 頁(yè) 24422222 ( ? ???????? ? 活塞桿面積 244213 0( ? ??????? 根據(jù)資料 [3]中表 20壓缸活塞行程取 00? ，因行程與活塞桿直徑比 1555800 ??不需要做壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。 因工作速度低，需驗(yàn)算液壓缸尺寸，即要滿足如下式子，（參照資料 [6]） ? （ 式 3 其中，式中 液壓缸的最低工進(jìn)速度： A —— 液壓缸的有效工作面 積： 液壓缸最小的穩(wěn)定流量。在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中， 定于調(diào)速閥或節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量，其值可在產(chǎn)品樣本性能表上查到。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，液壓缸的最小穩(wěn)定流量決定于變量泵的最小穩(wěn)定流量。 本設(shè)計(jì)中為 s,而在本設(shè)計(jì)中，節(jié)流閥是安裝在進(jìn)油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)取液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際面積，即：2452101 2120(9689)21(????????比較可知： 2424 ? ?????，滿 足要求，液壓缸能達(dá)到所需低速。 q v=, 其中， 2m ）； m/s）。 快進(jìn)時(shí)的流量： 33411 102 3 ? ??????工進(jìn)快退時(shí)的流量： 33412 ? ??????快退有效作用面積： 342 ?? 繪制液壓 缸工況圖如下，工況圖包括壓力圖，流量循環(huán)圖，和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，選擇液壓泵，閥等元件的依據(jù)。工作循環(huán)中工作階段的液壓缸壓力和功率如表 7所示。 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 13 頁(yè) 共 50 頁(yè) 表 7 工作過(guò)程中的各參數(shù)表 注：取工進(jìn)時(shí)的最大速度 32 2 0 1 0 /v m s???。 以上在算反向壓力時(shí)，取背壓為 公式：2301 ?? 來(lái)計(jì)算；計(jì)算正向壓力時(shí)，背壓取為 0，由301 來(lái)計(jì)算。 工況圖的作用是：通過(guò)工況圖找出最大壓力、最大流量點(diǎn)和最大功率點(diǎn)，將各工作階段中壓力、流量變化的規(guī)律，作為選擇液壓泵和控制閥的依據(jù)。其中： 02 ? 由上表繪制出液壓缸工況圖如下所示： 工況 計(jì)算公式 0F（ N） 液壓缸 液壓缸工作壓力 流量 功率 52 10p ? （ 51 10p? （ 310??Q （ 2m /s） 310?P (W) 快 進(jìn) 啟動(dòng) 加速 快進(jìn) 2301 ?? 13 ?? 1 1456 887 739 02 ??p 32 ??p 32 ??p 進(jìn) 0 211 2F ?? 12Q P 689 5 退 啟動(dòng) 加速 快退 制動(dòng) 01222 21Q P 456 887 739 522 3 3 3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 14 頁(yè) 共 50 頁(yè) a )圖 ( b )圖 ( c )圖 4 液壓缸工況圖 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 15 頁(yè) 共 50 頁(yè) ⑴ 制定基本方案 ① 調(diào)速方式的選擇 刨床工作時(shí)，要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，速度負(fù)載特性好。由圖可知，液壓缸快速和工進(jìn)時(shí)功率都較小，負(fù)載變化也較小，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。為防止工作負(fù)載突然消失引起的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。 ②油 路循環(huán)方式： 本課題以選用差動(dòng)缸（ 21 2 ）實(shí)現(xiàn)“快、慢、快”的回路，即采用快進(jìn)和快退速度相等的差動(dòng)回路作為快退回路。工進(jìn)快退利用壓力繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由工 況圖可以清晰的看出，其系統(tǒng)特點(diǎn)是快速時(shí)低壓大流量時(shí)間短，工進(jìn)時(shí)高壓小流量時(shí)間長(zhǎng)。顯然選用定量泵效率底，系統(tǒng)發(fā)熱量大，故應(yīng)采用變量葉片泵或限壓式變量泵，兩者比較見(jiàn)下表 8。本機(jī)床要求系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，工作可靠，為此采用變量葉片泵。 表 8 變量葉片泵的比較表 變量葉片泵 限壓式變量葉片泵 1、流量突變時(shí)，液壓沖擊取決于溢流閥的性能，一般沖擊較小 1、流量突變時(shí)，定子反應(yīng)滯后，液壓沖擊較大 2、內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪聲小，工作性能好 2、內(nèi)部徑向力不平衡，軸承負(fù)載較大，壓力波動(dòng)及噪聲較大，工作 性能差 3、須配有溢流閥一卸荷閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜 3、系統(tǒng)較簡(jiǎn)單 4、有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高 4、沒(méi)溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低 ③液壓系統(tǒng)的組合 在所選擇基本回路的基礎(chǔ)上，再綜合考慮其它因素的影響和要求，便可組成完整的系統(tǒng)圖。在液壓系統(tǒng)圖中為了使液壓缸快退實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)單向閥 8 及液控順序閥 6；在液壓泵 1 和電磁換向閥 2 的出口處，分別增設(shè)單向閥 7 和 8，以免當(dāng)液壓系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間不工作時(shí)，在“油柱”的壓力下油液流回油箱，形成局部真空，由于系統(tǒng)不可能絕對(duì)密封，使空氣滲入系統(tǒng)，影響 系統(tǒng)工作平穩(wěn)性。單向閥7 的另一個(gè)作用是防止液壓系統(tǒng)在電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)。為了過(guò)載保護(hù)或行程終了利用壓力控制來(lái)實(shí)現(xiàn)切換油路，在系統(tǒng)中還裝有壓力繼電器 9，為觀察和調(diào)整系統(tǒng)壓力，應(yīng)在系統(tǒng)圖所示 3 處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，為減少壓力表，設(shè)置一個(gè)多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān) 10。 ④換 向回路： 綜上所述，本系統(tǒng)的主要液壓回路為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路。為實(shí)現(xiàn)這兩種回路的要求，可以有多種不同形式的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路的組合。本題擬采用兩個(gè)三位四通 電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換向功能。 ⑤壓力控制回路： 在泵出口并聯(lián)一溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流同 時(shí)在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個(gè) 三位四通 電磁換向閥，以便于通過(guò)電信號(hào)來(lái)控制刨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 ⑵確定液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)前面初步擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。經(jīng)過(guò)修改和更正后，使之更符合本設(shè)計(jì)的要求，再由上述計(jì)算結(jié)果 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 16 頁(yè) 共 50 頁(yè) 和技術(shù)要求，在主回路初步選定基礎(chǔ)上，只要再增加一些必要的輔助回路便可組成較完整的液壓系統(tǒng)了。所擬定 擬定的系統(tǒng)工作循環(huán)表（表 9）及液壓系統(tǒng)原理圖如圖 5 所 示。 表 9 系統(tǒng)工作循環(huán)表 電磁鐵動(dòng)作循環(huán) 1進(jìn) + - - - 工作進(jìn)給 + - - - 快退 - + - - 停止（中途停止） - - - - 工作臺(tái)橫向進(jìn)給 - - + - 返回 - - - + 56824793p 1p 2p 1p 2104 刨床液壓系統(tǒng)原理圖 （二） 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 力和選擇泵的規(guī)格 ⑴泵的最大工作壓力 執(zhí)行元件在工作行程終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)停止時(shí)才需要最大壓力，如液壓機(jī)的壓制、成形、校準(zhǔn)，機(jī)床的定位夾緊等。液壓泵的最大工作壓力等 于執(zhí)行元件的最大工作壓力。 對(duì)于執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要最大壓力，液壓缸的工作壓力為： ? ??? （ 式 3 其中 1P —— 執(zhí)行元件在穩(wěn)定工況下的最高工作壓力； ??P —— 進(jìn)油路上的沿程和局部損失。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，如管路簡(jiǎn)單的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 17 頁(yè) 共 50 頁(yè) ??P =(2～ 5)× 105路復(fù)雜，進(jìn)油路采用調(diào)速閥系統(tǒng)，取 ??P =(5～ 15)× 105可參照同類系統(tǒng)選取。 由工況圖和刨床液壓系統(tǒng)圖可知，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為 ?10系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管路壓力損失為 8× 510于采用壓力繼電器，溢流閥的調(diào)整壓力一般應(yīng)比 系統(tǒng)最高壓力大 5× 510泵的最高工作壓力為 551 ( 2 4 . 3 8 5 ) 1 0 3 7 . 3 1 0pP p a? ? ? ? ? ? 這是泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流閥的調(diào)整壓力。 前面計(jì)算的液壓泵壓力統(tǒng)工作時(shí)還存在有動(dòng)態(tài)超壓力，其值總是超過(guò)穩(wěn)態(tài)壓力。所以選擇液壓泵規(guī)格時(shí)，其公稱壓力應(yīng)比計(jì)算的最大壓力高 25%～ 60%，液壓泵的公稱工作壓力 5511 . 2 5 1 . 2 5 3 7 . 3 1 0 4 6 . 6 1 0p p a? ? ? ? ? ? ? 泵在快速時(shí)向液壓缸輸油，由前面分析可知，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)小，這時(shí)壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，進(jìn)油路較簡(jiǎn)單，但是流經(jīng)管道和閥的油流量較大，取進(jìn)油壓力損失為 5× 510快退時(shí)，泵的最高工作壓力為 p 552 ????? 這是泵的最高工作壓力，其值是液控順序閥 6調(diào)整時(shí)的參考數(shù)據(jù)。 ⑵泵的流量 單液壓泵供給多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)， 泵的流量要大于液壓執(zhí)行元件所需要最大流量的總和，并考慮系統(tǒng)泄露和液壓泵磨損后的容積效率下降等因素，即 m ?? p（ 式 3 其中： K —— 系統(tǒng)泄露的修正系數(shù)，一般取 ?Q—— 多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)所需最大流量。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的系統(tǒng)，將同時(shí)工作的執(zhí)行元件的流量循環(huán)圖組合在一起，從中求?Q，其中 Q? 為系統(tǒng)總泄漏量。 對(duì)于工作過(guò)程中采用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，確定液壓泵的流量時(shí)，還需要加溢流閥穩(wěn)定工作所需的最小溢流量 即 m m ? ?（ 式 3 采用差動(dòng)連接液壓缸時(shí)，液壓泵流量為 m a ( p ???（ 式 3 式中： 12, 分別為液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的有效工作面積； 活塞或液壓缸的最大移動(dòng)速度。 當(dāng)系統(tǒng)采用蓄能器存儲(chǔ)壓力油時(shí)，液壓泵的流量按系統(tǒng)在一個(gè)周期中的平均流量選擇 ??? ni （ 式 3 式中； T —— 主機(jī)工作周期； 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 18 頁(yè) 共 50 頁(yè) 各執(zhí)行元件在工作周期內(nèi)的耗油量； n —— 執(zhí)行元件的個(gè)數(shù)； 泵的公稱流量與系統(tǒng)計(jì)算的 由圖 (a)可知，最大流量在快進(jìn)時(shí)，其值為 3?? 。按上式可求的泵的最大流量， ,所以： p / 33 ?? ????? （ ） 最小流量在工 進(jìn)時(shí)，其值為 10100 3?? ，為保證工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，應(yīng)考慮溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為 1001 3? 。 ⑶選擇泵的規(guī)格 根根據(jù)以上數(shù)值，選用葉片泵型號(hào)為 25? ⑷確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 在工作循環(huán)中，當(dāng)泵的壓力和功率比較恒定時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率 ? （ 式 3 式中： 液壓泵的最高工作壓力； 液壓泵的流量； p?—— 液壓泵的總效率。各種泵在公稱壓力下的總效率可參考下表 10，液壓泵規(guī)格大時(shí)取大值，小時(shí)取小值。 表 10 各種泵在公稱壓力下的總效率對(duì)應(yīng)表 液壓泵名稱 齒輪泵 葉片泵 徑向柱塞泵 軸向柱塞泵 總效率 該指出，當(dāng)液壓泵的工作壓力只有公稱直徑的 10%，泵的總效率將顯著下降，有時(shí)只達(dá) 外，當(dāng)變量泵的流量為公稱流量的 1/4或 1/3以下時(shí)，容積效率和總效率都要下降很多，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意。 限量式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按流量特性曲線拐點(diǎn)處的流量、壓力值計(jì)算，一般拐點(diǎn)流量的壓力在泵最大壓力 80%處，即： ? ????? m a （ 式 3 式中 通常，限量式變量葉片泵在工作時(shí)， 流量很小，效率很低。可按下式粗略估算驅(qū)動(dòng)功率，即 ??? （ 式 3 式中： , 泵的實(shí)際工作壓力和流量； p? —— 般機(jī)床常用的限量式變量葉片泵在壓力 的功率損耗，可按下表 11 選取限量式變量葉片泵 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 19 頁(yè) 共 50 頁(yè) 表 11 限量式變量葉片泵壓力功率對(duì)應(yīng)表 液壓泵壓力10? 15 20 25 30 35 40 功率損耗10?? 工作循環(huán)過(guò)程中，液壓泵的工作壓力和流量變化較大時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)按各工作階段的功率進(jìn)行計(jì)算，然后取平均值： ??? ????2122121 （ 式 3 式中： 1, , , nt t t—— 在整個(gè)工作循環(huán)中各 階段對(duì)應(yīng)的時(shí)間； 12, , , np p p—— 在整個(gè)工作循環(huán)中各階段對(duì)應(yīng)的功率。 按上式算得的功率和液壓泵要求的工作轉(zhuǎn)速，可以從產(chǎn)品樣本中選取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，然后必須檢查每一階段電動(dòng)機(jī)的超載量是否都在允許范圍內(nèi)。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)可超載 25%，否則就按最大功率選取電動(dòng)機(jī)。 由液壓缸工況圖（ c） 可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按上式計(jì)算， 0) 35212 ??????? ?? 其中： 1Q 為大泵流量， 31 ??? ； 2Q 為小泵流量， 32 ??? ； p?為液壓泵總效率，取 按樣品本選用 4速為 1440r/112 ? 根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可算出液壓缸在各階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 壓輔助元件選擇 ⑴液壓閥的選擇 主要依據(jù)是根據(jù)閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其它還需考慮閥的動(dòng)作方式、安裝固定方式、壓力損失數(shù)值、工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格。 ⑵選擇控制閥應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題 ①應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，要求非標(biāo)準(zhǔn)元件盡量少，不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)制造專用閥或其它液壓元件。 ②選擇溢流閥時(shí)，按泵的最大流量選取，使泵的全部流量能回油箱，選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)第素性能的要求。 ③一般選擇控制閥的公稱流量比管路系統(tǒng)實(shí)際通過(guò)的流 量大一些。必要時(shí)允許通過(guò)閥的流量超過(guò)公稱 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 第 20 頁(yè) 共 50 頁(yè) 流量的 20%。 ④應(yīng)注意差動(dòng)液壓缸由于面積差形成不同回油量對(duì)控制閥的影響。 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。由于當(dāng)前液壓行業(yè)正在更新各種液壓元件，即將生產(chǎn)新型高壓規(guī)格的元件，以取代中、低液壓元件，現(xiàn)根據(jù)工作壓力及流經(jīng)各元件的實(shí)際流量逐一選定，列于下表 12中 表 12 液壓元件規(guī)格及型號(hào) 編號(hào) 元件名稱 技術(shù)數(shù)據(jù) 510P?Q× 310? /60( 3m /s 規(guī)格及型號(hào) 1 葉片泵 p=63 三位四通電磁換向閥 p=63； Q=25 行程流量控制閥 p=63； Q=25； Q ； p? =1 溢流閥 P=63；4； Q=10；卸荷壓力 ，滿足要求。 查 [1]表 23壓缸活塞第一行程系列選取活塞行程為 800 根據(jù)油缸的整體設(shè)計(jì)，將液壓缸進(jìn)、出 油口分別設(shè)計(jì)在缸底和缸頭上，同時(shí)進(jìn)、出口連接形式采用螺孔聯(lián)接。 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度 u 和油口最高液流速度0照資料 [1]中，由下式來(lái)計(jì)算： 00 13.0 （式 4 其中：0d—— 液壓缸油口直徑（ m）； D —— 液壓缸內(nèi) 徑（ m）； 液壓缸的設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 共 50 頁(yè) u —— 液壓缸最大輸出速度， .1 ； 0u—— 油口液流速度 ( ) 則； 000 . 1 3 2 4 m 查 [3]表 7及考慮到后面的油管所用的管接頭 ,選取油口安裝尺寸為 227?M 。 底厚度計(jì)算 一般液壓缸為平形缸底，在本設(shè)計(jì)中缸底有油孔，按 [1]來(lái)計(jì)算缸底蓋的厚度 h ： ? ?y )(??（式 4 式中 , h —— 缸底厚度（ m） D —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 試驗(yàn)壓力，由前面計(jì)算得 0d—— 缸底油孔直徑（ m），在此為 ??s —— 缸體的許用應(yīng)力（ 為 270底與缸筒的材料是相同的。代入數(shù)據(jù)，則： ? ?63336036 . 5 1 0 8 0 1 00 . 4 4 2 0 . 4 4 2 8 0 1 0( ) ( 8 0 2 4 ) 1 0 2 7 0 1 01 0 . 4 1 0 1 0 . 4d ??? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同。但考慮到缸頭端容腔所受的壓力比缸底端容腔的小得多，（在工進(jìn)時(shí)缸頭在液壓缸的回油腔）故在此為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取 缸頭的厚度與缸底相同 H= 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離 下圖。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的的穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 圖 6 液壓缸示意圖 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求 H≥ L/20+D/2 （式 4 式中， L —— 液壓缸的最大行程為 800 液壓缸的設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) 共 50 頁(yè) D —— 液壓缸的內(nèi)徑為 80 所以： 02802080 0220 ?????， 活塞寬度 B 一般取，Ｂ =（ =（ 80=48～ 80,根據(jù)活塞寬度范圍 ,適中取60B 。 缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 1l ，即導(dǎo)向套長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D 而定（參考資料 [6]），因 80 60D ??，取1 ( 0 . 6 1 . 0 ) 0 . 8 5 5 4 4l d m m? ? ? ?， d 為活塞桿直徑。 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 若過(guò)分增大 1l 和 B 都 是不適宜的。在此，用在活塞與導(dǎo)向?qū)еg的缸頭的厚度來(lái)保證。即缸頭的軸向長(zhǎng)度至少要達(dá)到 c ： 8)6044(2180)(21 1 ??????? 液壓缸缸體的內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程和活塞寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端蓋的厚度，同時(shí)液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20～ 30 倍。 缸筒長(zhǎng)度 S ： 6080060 ????? ； 缸筒外形長(zhǎng)度 8 9403044158 6 0121 ???????????總；（其中， 1K 為缸底總長(zhǎng)度 30 2K 為缸頭總長(zhǎng)度取 40一般應(yīng)小于 20D ，即 20? 80=1600 989<1600，所以滿足要求。 （四）活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既 不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。 根據(jù)密封裝置的形式來(lái)選用活塞的結(jié)構(gòu)形式（密封裝置則按工作條件選定）。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞周圍上下開(kāi)溝槽，安裝密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)難度，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。隨著耐磨 的導(dǎo)向套環(huán)的大量使用，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向套環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞的加工成本。所以在該設(shè)計(jì)中選用組合式活塞。 液壓缸的活塞與活塞桿的連接方式很多種型式，所有型式均需要鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)，同時(shí)在活塞與活塞桿之間需要設(shè)置靜密封。油缸在一般的工作條件下，活塞與活塞桿的連接采用螺紋連接，但當(dāng)油缸工作壓力較大、工作機(jī)械振動(dòng)較大時(shí)，采用半環(huán)連接。根據(jù)具體情況，也有把活塞與活塞桿做成一個(gè)整體。所以根據(jù)系統(tǒng)工作條件在本設(shè)計(jì)中選用螺紋連接?；钊嗖捎么朔N結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)用在機(jī)床 上，工程機(jī)械也廣泛采用。 連接方式分為 ⑴卡環(huán)型 液壓缸的設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 共 50 頁(yè) 圖 7 卡環(huán)型圖 兩半環(huán)卡入環(huán)槽后回松脫，需要套上卡環(huán)帽，再裝上彈性擋圈。裝拆方便，低速時(shí)使用廣泛。 ⑵螺母型 圖 8 螺母型圖 ⑶焊接型 圖 9 焊接型圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用螺母型連接方式，最適用本設(shè)計(jì)要求。 液壓缸是依靠密封的工作容積變化來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。因此要求兩個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間形成的空間應(yīng)是密封的。不使油液從進(jìn)油腔泄漏至回油腔，更不允許泄漏到缸體外面，若密封不良不僅使液壓缸的性能和效率降低，甚致失去工 作能力，因此，對(duì)液壓缸的密封提出以下要求： 在額定工作壓力下，保證良好的密封，使其減少泄漏。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件間，密封裝置引起的摩擦力要小，不允許有卡死或爬行現(xiàn)象。 密封元件的加工工藝和裝配簡(jiǎn)單。即制造容易，成本低，適于組織集中生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 耐磨性好，工作壽命長(zhǎng)，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償。 這些要求往往是有矛盾的，選擇哪一種密封裝置，要根據(jù)液壓缸的工作壓力、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、使用條件而定，液壓缸中的密封裝置類型很多主要有以下幾種 : ⑴間隙密封 間隙密封是依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件的配合表面間的微小縫隙來(lái)防 止泄漏，活塞上一般做出環(huán)槽，如下圖10