液壓傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc

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液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 書(shū) 劉 輝等編 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)步驟 一、設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)的提出 1.根據(jù)生產(chǎn)或加工對(duì)象工作要求選擇液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格； 2.分析機(jī)床或設(shè)備的工作循環(huán)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作范圍； 3.對(duì)生產(chǎn)設(shè)備各種部件（電氣、機(jī)械、液壓）的工作順序、轉(zhuǎn)換方式和互鎖 要求等要詳細(xì)說(shuō)明或了解； 4.一些具體特殊要求的動(dòng)作（如高速、高壓、精度等）對(duì)液壓傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 特殊要求； 5.液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度、載荷及變化范圍（調(diào)節(jié)范圍）； 6.對(duì)工作的可靠性、平穩(wěn)性以及轉(zhuǎn)換精度的要求； 7.其它要求（如檢測(cè)、維修）。 二、負(fù)載分析 2.1負(fù)載特性 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)或加工的過(guò)程中所承受的負(fù)載有工作阻力、摩擦力、慣性力、重力，密封阻力和背壓力。但是從負(fù)載角度歸納為三種負(fù)載，即阻力負(fù)載、負(fù)值負(fù)載、慣性負(fù)載。 1. 阻力負(fù)載（或正值負(fù)載）——負(fù)載方向與進(jìn)給方向相反，即機(jī)床切削力（如：銑、鉆、鏜等），摩擦力，背壓力。 切削力+重力+慣性力 切削力+慣性力+摩擦力 圖 2-1 切削力分析圖 2.負(fù)值負(fù)載（或超越負(fù)載）——負(fù)載方向與執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向相同（如：順銑、重力下降，制動(dòng)減速等）。 3.慣性負(fù)載——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中由慣性所形成的負(fù)載（如前沖和后沖，系統(tǒng)的爬行）。 2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載分析 1.液壓缸機(jī)械負(fù)載計(jì)算 （1）液壓缸機(jī)械負(fù)載計(jì)算 在設(shè)計(jì)選取功率匹配時(shí)，一般主要考慮工進(jìn)階段的驅(qū)動(dòng)功率，即負(fù)載F為： （2-1） Ff—摩擦力 Ft—負(fù)載 Fg—慣性力 一般取0.9～0.95 （2）液壓缸的工作循環(huán)圖 負(fù)載圖(P-t) 圖 2-2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作負(fù)載循環(huán)圖 2.液壓馬達(dá)的負(fù)載 （2-2） 注意：液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性的問(wèn)題；即為非常重要的性能參數(shù) 三、系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 3.1 初定液壓缸工作壓力 1.液壓缸的工作壓力選擇因素 （1） 液壓缸的安裝布局；分析驅(qū)動(dòng)力的傳遞形式如壓下力，舉升力，斜推力(分力關(guān)系)等 （2） 系統(tǒng)效率 （3） 負(fù)載剛度和密封性能（活塞及液壓缸徑大，負(fù)載剛度性能好） 切削機(jī)床一般選用壓力在以下，小型機(jī)械在10-16MPa，大型重型機(jī)械在20-30MPa以下。 2.液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 （1）活塞桿與缸內(nèi)徑的選取 d——活塞桿直徑，D——液壓缸內(nèi)徑 注意：對(duì)于活塞桿 （2）液壓缸有效工作面積 液壓缸的工作面積有很大程度上決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的抗負(fù)載能力和工作的穩(wěn)定性及平穩(wěn)性，選取適中的活塞面積是至關(guān)重要的，從傳統(tǒng)的選取方法為； （3-1） 3.2 執(zhí)行元件的工況圖 圖 3-1執(zhí)行元件工況圖 四、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 4.1 開(kāi)式回路與閉式回路 1.開(kāi)式回路；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但體積大，空氣容易滲入介質(zhì)中，效率低，用于不受體積限制的中小型功率系統(tǒng)中多為定量泵系統(tǒng)。 2.閉式回路；效率高，空氣不易滲入系統(tǒng)中，用于功率較大且體積受限制（如行走機(jī)械）的液壓系統(tǒng)中，多為變量泵系統(tǒng)。 4.2 定量系統(tǒng)與變量系統(tǒng) 1. 定量系統(tǒng)；定量泵——節(jié)流閥——液壓缸或定量馬達(dá)，制造成本低，體積小，速度控制靈敏度高，但溢流及節(jié)流功率消耗大，發(fā)熱量大，宜用于小功率及要求控制靈敏度高的場(chǎng)合。 2. 變量系統(tǒng)； 調(diào)速范圍大，效率高，但造價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 4.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選取 液壓缸：直線(xiàn)往復(fù)或轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)（液壓缸與齒條組合） 液壓馬達(dá)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)換直線(xiàn)往復(fù)（液壓馬達(dá)與絲桿螺母） 4.4 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 1．盡可能減少液壓元件（否則會(huì)帶來(lái)壓力損失增加，發(fā)熱，故障環(huán)節(jié)增多） 2．減少液壓元件的品種規(guī)格（否則會(huì)使得安裝復(fù)雜，處理事故困難增大且備件繁多） 3．實(shí)現(xiàn)所要求的功能，且操作簡(jiǎn)單，工作可靠、維修方便 4．設(shè)置測(cè)試點(diǎn)（不宜拐角處，上游5d,下游10d,易觀查的地方） 五、液壓元件選擇 5.1 液壓泵選擇 1．液壓泵最大工作壓力 1 （5-1） p——執(zhí)行元件最高工作壓力 ——含油路沿程、局部損失等 簡(jiǎn)單系統(tǒng)1取（0.2～0.5） 復(fù)雜系統(tǒng)1?。?.5～1.5） 2．液壓泵最大工作流量 （5-2） ——同時(shí)作用的液壓缸或馬達(dá)的最大工作流量 注：在最大工作流量溢流時(shí)（定量系統(tǒng)）要求溢流量占系統(tǒng)供油總量的15％ K——油泵泄漏系數(shù)，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值。 3．液壓泵的規(guī)格選擇 除流量、壓力要滿(mǎn)足系統(tǒng)要求外，還需要考慮液壓泵的其它機(jī)械性能如 （1）容積效率 （2）抗污染能力 （3）性?xún)r(jià)比 4. 電機(jī)功率N （5-3） 5.2 液壓閥的選擇 （1）額定流量大于工作流量，但實(shí)際工作流量不應(yīng)小于20％額定流量 （2）調(diào)速閥、節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量要滿(mǎn)足系統(tǒng)最小穩(wěn)定速度 5.3 輔助元件的選擇 1.過(guò)濾器；精度適中，通過(guò)流量須大于泵額定流量，的2~2.5倍 2.蓄能器；注意用途如作為消除脈動(dòng)、緩沖、瞬時(shí)油源等 3.管道和管接頭選擇與布局 a.壓力油流速確定b.少?gòu)濐^ 4.油箱容積V 低壓2.5 V取（2～4） 中壓2.5～6.3 V?。?～7） 高壓 V?。?～12） 六、控制形式的選擇 6.1 控制關(guān)聯(lián)分析 1.動(dòng)作順序關(guān)系 2.機(jī)構(gòu)動(dòng)作互鎖 3.局部與整體 6.2 控制方式 1. 觸點(diǎn)控制 （1）手動(dòng)控制（啟動(dòng)液壓泵） （2）分開(kāi)控制與集中控制 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)與電器 動(dòng)作與延時(shí) 2. 程序控制（計(jì)算機(jī)控制） （1）設(shè)計(jì)控制程序須考慮機(jī)構(gòu)動(dòng)作及發(fā)訊裝置的 工作狀態(tài) （2）控制程序與敏感元件的物理量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 （3）控制邏輯關(guān)系；順序動(dòng)作，互鎖要求等 七、液壓系統(tǒng)壓力損失，發(fā)熱及溫升的驗(yàn)算（閱書(shū)） 八 繪制工作圖，編制技術(shù)文件（閱書(shū)） 九 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例 9.1 設(shè)計(jì)目的及參數(shù)的提出 9.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面鉆孔臥式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)。 9.1.2設(shè)計(jì)要求及參數(shù) (1) 設(shè)計(jì)要求 要求機(jī)床的工作循環(huán)為: ① 左，右動(dòng)力部件同時(shí)快進(jìn)——左，右動(dòng)力部件同時(shí)工進(jìn)——左，右動(dòng)力部件同時(shí)快退——左，右動(dòng)力部件原位停止，系統(tǒng)卸載； ② 左動(dòng)力部件快進(jìn)——Ⅰ工進(jìn)——Ⅱ工進(jìn)——右動(dòng)力部件快進(jìn)——Ⅰ工進(jìn)——Ⅱ工進(jìn)——左，右動(dòng)力部件同時(shí)快退，原位停止，系統(tǒng)卸載。 (2) 各循環(huán)工步的選擇要求 各循環(huán)工步的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度選擇要求： 快進(jìn) 205mm，Ⅰ工進(jìn) 35mm，Ⅱ工進(jìn) 10mm，快退 250mm。 (3) 鉆床工作參數(shù)及要求 鉆床要求用變量泵供油，加調(diào)速閥調(diào)速，用非差動(dòng)連接。 表9-1 鉆床要求的工作參數(shù) 動(dòng)力部件快進(jìn)，快退摩擦阻力（Ｎ） 動(dòng)力部件切削負(fù)載（Ｎ）（Ⅰ／Ⅱ） 快進(jìn)速度（m／min） （Ⅰ／Ⅱ）工進(jìn)速度 （m／min） 快退速度 （m／min） 900 8000／2500 5.8 0.1～0.5／0.05～0.1 10.4 其中：切削負(fù)載含摩擦阻力。 9.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 9.2.1 負(fù)載分析與計(jì)算 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓腔的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加 以考慮。因工作部件是臥式放置，忽略慣性力，則主要考慮摩擦阻力和切削負(fù)載即可。如果忽略切削力引起的顛覆力矩對(duì)導(dǎo)軌摩擦力的影響，并取液壓缸的機(jī)械效率為0.90，則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出，列表如下： 表9-2 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 工況 液壓缸負(fù)載F（N） 液壓缸驅(qū)動(dòng)力（N） 快進(jìn) 900 1000 Ⅰ工進(jìn) 8000 8889 Ⅱ工進(jìn) 2500 2778 快退 900 1000 按照要求，作出系統(tǒng)的工作循環(huán)圖如下： 圖9-1 工作循環(huán)圖 系統(tǒng)的總機(jī)械負(fù)載圖如下： 圖9-2 總機(jī)械負(fù)載圖 各工作循環(huán)中各工步的速度圖如下： 圖9-3 負(fù)載速度圖 9.2.2液壓缸參數(shù)計(jì)算 從表9-2中可以讀出，鉆床液壓系統(tǒng)在Ⅰ工進(jìn)時(shí)有最大負(fù)載約為8000N，則根據(jù)表22.4-2（參考文獻(xiàn)4，P65），選擇液壓缸的工作壓力為1.5MPa。液壓缸選用單桿式，并在快進(jìn)時(shí)選用非差動(dòng)連接。不考慮液壓缸的背壓，由Ⅰ工進(jìn)時(shí)的負(fù)載初步計(jì)算，即，推出，。 在鉆孔加工時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓，以防止孔被鉆通時(shí)滑臺(tái)突然前沖，可取，快進(jìn)時(shí)由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估算時(shí)可取?？焱藭r(shí)回油腔是有背壓的，此時(shí)可按0.5MPa估算。 由表9-2可知，Ⅰ工進(jìn)時(shí)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力是最大的，可據(jù)此計(jì)算液壓缸有桿腔的面積：，選擇，已知，，得，，。根據(jù)GB/T2348-1993（參考文獻(xiàn)4，P18）將這些直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，得：。由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：，。 9.2.3液壓缸各工作階段的壓力，流量和功率 根據(jù)2.計(jì)算得到的D與d值，可估算液壓缸在各工作階段中的壓力，流量和功率，如下表所示：（其中Ⅰ工進(jìn)和Ⅱ工進(jìn)的速度分別取。） 表9-3 液壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率 工況 計(jì)算公式 負(fù)載 回油腔壓力（MPa) 進(jìn)油腔壓力(MPa) 輸入流量Q() 功率 P(W) 快進(jìn) 1000 0.5 0.41 6.15 253.4 Ⅰ工進(jìn) 8889 0.8 1.81 0.11 （0.55） 19.18 （95.9） Ⅱ工進(jìn) 2778 0.8 0.85 0.053 （0.11） 4.48 （8.96） 快退 1000 0.5 1.29 5.62 725.1 按照最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸： ， 即液壓缸尺寸滿(mǎn)足要求。 液壓缸的進(jìn)油腔壓力，輸入流量和功率用圖示分別表示如下：（其中各工作階段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：，，，。） 圖9-4 進(jìn)油腔壓力圖 圖9-5 輸入流量圖 圖9-6 功率圖 9.2.4液壓系統(tǒng)圖的擬定 (1) 確定液壓泵類(lèi)型及調(diào)速方式 由功率圖，速度圖以及負(fù)載圖可知，這臺(tái)鉆床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，可采用進(jìn)口節(jié)流的調(diào)速方式。為防止鉆孔鉆通時(shí)滑臺(tái)突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值為。 由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中油液的循環(huán)必然是開(kāi)式的。 從流量圖可知，最大流量與最小流量的比值約為116，而快進(jìn)快退所需的時(shí)間比工進(jìn)所需時(shí)間少的多，因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)省能量的角度上來(lái)看，采用單個(gè)定量泵作為油源顯然是不合適的，宜采用雙泵供油系統(tǒng)，或者采用限壓式變量泵加調(diào)速閥組成容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。 綜上，選用雙作用變量葉片泵供油，調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開(kāi)式回路，溢流閥做定壓閥和安全閥，并在回油路上設(shè)置背壓閥。 (2) 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)動(dòng)作要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)快退速度較高，因此選用單活塞桿液壓缸，非差動(dòng)連接，無(wú)桿腔面積與有桿腔面積的比值根據(jù)Ⅰ工進(jìn)時(shí)的壓力與阻力的關(guān)系初算，再結(jié)合背壓計(jì)算。詳見(jiàn)2.2。 (3) 快速運(yùn)動(dòng)回路和速度切換回路的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動(dòng)方式，采用非差動(dòng)連接與雙作用變量葉片泵供油，調(diào)速閥調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)采用兩位兩通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。（與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)的行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程也容易調(diào)整。） (4) 換向回路的選擇 本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路，為方便實(shí)現(xiàn)非差動(dòng)連接，選用三位四通電磁換向閥。 (5) 組成液壓系統(tǒng) 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求和需要作必要的修改補(bǔ)充，及組成如圖所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察壓力，在液壓泵的出口處，液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油口處和有桿腔的出油口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)。若設(shè)置多點(diǎn)壓力表開(kāi)關(guān)，則只需要一個(gè)壓力表即能觀測(cè)多點(diǎn)壓力。 圖9-7 液壓系統(tǒng)原理圖 其中：圖中的 ＋或者⊥ 表示油路相通， 表示油路沒(méi)有相通。 9.2.5 液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選擇 (1) 液壓泵的選擇 由圖9-4可知，液壓系統(tǒng)在Ⅰ工進(jìn)階段液壓缸的工作壓力最大，整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為1.81MPa，系統(tǒng)采用溢流閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管壓力損失為0.5MPa，壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓力差為0.5MPa。則液壓泵最高工作壓力可按式，算出，，因此泵的額定工作壓力可取。由圖9-5可知，快進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量最大是： ，即。則液壓泵所需的最大流量為，其中K取1.1。 根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用YBP-100型的變量葉片油泵，該泵額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為1000，額定流量為100，額定功率為13Kw。 (2) 電動(dòng)機(jī)的選擇 取的泵的機(jī)械效率為，電機(jī)的機(jī)械效率為。 快進(jìn)時(shí)：電機(jī)所需功率為，其中=0.5MPa是進(jìn)油路壓力損失，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動(dòng)作需要的壓力差，，推出，； Ⅰ工進(jìn)時(shí)，電機(jī)所需功率為，其中=0.5MPa是調(diào)速閥所需最小壓力，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動(dòng)作需要的壓力差，，得，； Ⅱ工進(jìn)時(shí)，電機(jī)所需功率為，其中=0.5MPa是調(diào)速閥所需最小壓力，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動(dòng)作需要的壓力差，，得，； 快退時(shí)，電機(jī)所需功率為，其中=0.5MPa是回油路壓力損失，=0.5MPa是壓力繼電器可靠動(dòng)作需要的壓力差，，得，。 由以上計(jì)算可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，，則電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為。 據(jù)此查樣本選用Y160M-6三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定功率為7.5Kw，額定轉(zhuǎn)速為。 9.2.6液壓閥，過(guò)濾器，油管及油箱的選擇 (1) 液壓閥及過(guò)濾器的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件和輔助元件的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，列表如下： 表9-4 液壓元件明細(xì)表 編號(hào) 元件名稱(chēng) 估計(jì)通過(guò)流量(L/min) 元件型號(hào) 規(guī)格 1 XU線(xiàn)隙式濾油器 200 2.5MPa 2 變量葉片油泵 90 YBP-100 6.3MPa 3 三相異步電動(dòng)機(jī) — Y160M-6 7.5Kw 4 溢流閥 20 YF-L20B 5~70MPa 5 單向閥 80 I-100 6 彈簧管壓力表 — Y-100 10MPa 7 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 8 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 9 三位四通換向閥 34D-63B 6.3MPa 10 三位四通換向閥 34D-63B 6.3MPa 11 調(diào)速閥 0.6 Q-10B 12 調(diào)速閥 0.6 Q-10B 13 調(diào)速閥 0.6 Q-10B 14 調(diào)速閥 0.6 Q-10B 15 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 16 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 17 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 18 兩位兩通換向閥 22D-63B 6.3MPa 19 單向閥 33.7 I-40 20 單向閥 33.7 I-40 21 彈簧管壓力表 — Y-100 10MPa 22 彈簧管壓力表 — Y-100 10MPa 23 彈簧管壓力表 — Y-100 10MPa 24 彈簧管壓力表 — Y-100 10MPa 25 液壓缸 36.9 26 液壓缸 36.9 27 背壓閥 B-63B 6.3MPa 28 背壓閥 B-63B 6.3MPa 29 片式濾油器 70 5MPa 30 片式濾油器 70 5MPa (2) 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。由于系統(tǒng)在液壓缸快進(jìn)，快退時(shí)，流量最大，實(shí)際最大流量約為：，則泵的流量為額定流量100，連接液壓缸的進(jìn)出油路油管的直徑選擇公稱(chēng)通徑為20mm。所以，按產(chǎn)品樣本標(biāo)準(zhǔn)JB827-66，JB/Z95-67，選用公稱(chēng)通徑為20mm的管件。 2.6.3 油箱容積的選擇 中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的5~7倍，這里取6倍，即，其中為液壓泵每分鐘排出壓力油的體積。得，V=600L。 9.2.7 系統(tǒng)壓力損失，發(fā)熱及溫升的驗(yàn)算 (1 ) 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未清楚，整個(gè)回路的壓力損失無(wú)法估算，僅只有閥類(lèi)元件對(duì)壓力損失所造成的影響可以看得出來(lái)，供調(diào)定壓力值時(shí)參考。由于快進(jìn)時(shí)的油液流量比快退時(shí)的流量大，所以其壓力損失也就比快退時(shí)的大。因此必須計(jì)算快進(jìn)時(shí)進(jìn)油路與回油路的壓力損失。假定液壓系統(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，，油的密度，液壓元件采用集成塊式的配置形式，Q取36.9，即。 判定雷諾數(shù)：，此處d取20mm，即，代入數(shù)據(jù)，得，則進(jìn)油回路中的流動(dòng)為層流。 沿程壓力損失：選取進(jìn)油管長(zhǎng)度為，則進(jìn)油路上的流體速度為：，壓力損失為，。 局部壓力損失：由于采用集成塊式配置的液壓裝置，所以只考慮進(jìn)油路上的閥類(lèi)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 ，（參考文獻(xiàn)2，式1-39）計(jì)算，結(jié)果列表如下： 表9-5 各閥局部壓力損失 編號(hào) 元件名稱(chēng) 額定流量（） 實(shí)際流量（） 額定壓力損失（MPa） 實(shí)際壓力損失（MPa） 5 單向閥 100 80 0.2 0.128 7 兩位兩通換向閥 63 40 0.4 0.161 9 三位四通換向閥 63 40 0.4 0.161 15 兩位兩通換向閥 63 36.9 0.4 0.137 16 兩位兩通換向閥 63 36.9 0.4 0.137 若取集成塊進(jìn)油路的壓力損失，則進(jìn)油路的總壓力損失為： 即：。也就是說(shuō)，初選的進(jìn)油管壓力損失略大于實(shí)際油路壓力損失。這說(shuō)明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)以及元件的參數(shù)選擇是基本合理的，滿(mǎn)足要求。 (2) 系統(tǒng)發(fā)熱及溫升驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，Ⅰ工進(jìn)和Ⅱ工進(jìn)階段用的時(shí)間都較長(zhǎng)，而快進(jìn)快退時(shí)系統(tǒng)的功率較大，所以系統(tǒng)的發(fā)熱量大小無(wú)法判斷，故計(jì)算如下： 快進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率，而快進(jìn)時(shí)液壓缸的輸出功率： ，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率：，發(fā)熱量。 Ⅰ工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率，而Ⅰ工進(jìn)時(shí)液壓缸的輸出功率： ，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率：，發(fā)熱量。 Ⅱ工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率，而Ⅱ工進(jìn)時(shí)液壓缸的輸出功率： ，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率：，發(fā)熱量。 快退時(shí)液壓泵的輸入功率，而快退時(shí)液壓缸的輸出功率： ，系統(tǒng)的總發(fā)熱功率：，發(fā)熱量。 綜合以上可知，發(fā)熱量最大的階段是快退階段，即取。 假設(shè)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)的比例在1：1：1到1：2：3范圍內(nèi)，且油面高度為油箱高度的80%，其散熱面積近似為，得，假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)，則利用式，可得油液溫升為： 。設(shè)環(huán)境溫度為，則熱平衡溫度為：。。所以油箱散熱必須加裝專(zhuān)用冷卻器。 再驗(yàn)算，取，則利用式，可得油液溫升為： 。設(shè)環(huán)境溫度為，則熱平衡溫度為：。。所以加裝冷卻器后油箱工作溫度沒(méi)有超過(guò)最高允許油溫，散熱可以滿(mǎn)足要求。 9.2.8 電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（采用PLC控制方式） (1) 各電磁鐵動(dòng)作順序表 其中表中的符號(hào)含義： ON： 電磁鐵動(dòng)作 OFF：電磁鐵不動(dòng)作 工作階段 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 循環(huán)1 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 同時(shí)快進(jìn) OFF OFF ON OFF OFF ON ON ON ON ON 同時(shí)Ⅰ工進(jìn) OFF OFF ON OFF OFF ON OFF ON OFF ON 同時(shí)Ⅱ工進(jìn) OFF OFF ON OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF 同時(shí)快退 OFF OFF OFF ON ON OFF OFF OFF OFF OFF 系統(tǒng)卸載 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 循環(huán)2 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 左快進(jìn) OFF ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF OFF 左Ⅰ工進(jìn) OFF ON ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF 左Ⅱ工進(jìn) OFF ON ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 右快進(jìn) ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF ON ON 右Ⅰ工進(jìn) ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON 右Ⅱ工進(jìn) ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF 同時(shí)快退 OFF OFF OFF ON ON OFF OFF OFF OFF OFF 系統(tǒng)卸載 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF 表6 各電磁鐵動(dòng)作順序表 (2) PLC控制連接圖 圖中各符號(hào)的含義：1SB：?jiǎn)?dòng)/復(fù)位按鈕 KM：中間繼電器 2SB：?jiǎn)?dòng)循環(huán)1按鈕 1Y~10Y：各電磁閥 3SB：?jiǎn)?dòng)循環(huán)2按鈕 4SB：急停按鈕 1x~8x：位置開(kāi)關(guān) 圖9-8 PLC控制接線(xiàn)電路圖 (3) 繼電器-接觸器控制梯形圖 圖11 PLC控制梯形圖 圖9-9 繼電器-接觸器控制梯形圖 (4) PLC控制梯形圖 圖9-10 PLC控制梯形圖 (5) 指令語(yǔ)句表 表9-7 指令語(yǔ)句表 1 LDI 413 急停 43 OUT 436 2 LD 400 啟動(dòng) 44 OUT 442 3 OR 430 45 LD 403 同時(shí)Ⅱ工進(jìn) 4 ANI FR 46 OR 433 5 OUT 430 47 ANI 404 6 LDI 431 確定原位 48 OUT 433 7 ANI 435 49 LD 407 8 AND 430 50 OR 436 9 OUT 100 51 ANI 408 10 OUT 101 52 OUT 436 11 MC 100 53 LD 404 同時(shí)快退 12 AND 411 啟動(dòng)循環(huán)1 54 OR 434 13 LDI 401 同時(shí)快進(jìn) 55 ANI 401 14 LD 433 56 OUT 434 15 AND 437 57 LD 408 16 AND 440 58 OR 435 17 ORB 59 ANI 405 18 ANI 402 60 OUT 435 19 OUT 433 61 LD 401 20 OUT 437 62 AND 405 21 OUT 440 63 MCR 100 系統(tǒng)卸載 22 LDI 405 64 MC 101 23 LD 436 65 LD 412 啟動(dòng)循環(huán)2 24 AND 441 66 LDI 405 左快進(jìn) 25 AND 442 67 OR 432 26 ORB 68 ANI 404 27 ANI 406 69 OUT 432 28 OUT 436 70 LDI 401 8 29 OUT 441 71 LD 433 30 OUT 442 72 AND 437 31 LD 402 同時(shí)Ⅰ工進(jìn) 73 AND 440 32 LD 433 74 ORB 33 AND 440 75 ANI 402 34 ORB 76 OUT 433 35 ANI 403 77 OUT 437 36 OUT 433 78 OUT 440 37 OUT 440 79 LD 402 左Ⅰ工進(jìn) 38 LD 406 80 LD 433 39 LD 436 81 AND 440 40 AND 442 82 ORB 41 ORB 83 ANI 403 42 ANI 407 84 OUT 433 85 OUT 440 107 OUT 431 86 LD 403 左Ⅱ工進(jìn) 108 OUT 436 87 OR 433 109 OUT 442 88 ANI 404 110 LD 407 右Ⅱ工進(jìn) 89 OUT 433 111 LD 431 90 LD 404 右快進(jìn) 112 AND 436 91 LD 431 113 ORB 92 AND 436 114 ANI 408 93 AND 441 115 OUT 431 94 AND 442 116 OUT 436 95 ORB 117 LD 408 同時(shí)快退 96 ANI 406 118 LD 434 97 OUT 431 119 AND 405 98 OUT 436 120 ORB 99 OUT 441 121 ANI 401 100 OUT 442 122 ANI 405 101 LD 406 右Ⅰ工進(jìn) 123 OUT 434 102 LD 431 124 OUT 435 103 AND 436 125 LD 401 104 AND 442 126 AND 405 105 ORB 127 MCR 101 系統(tǒng)卸載 106 ANI 407 128 END 雙向銑床裝夾液壓順序系統(tǒng)參考圖 雙面鉆液壓系統(tǒng)參考圖 參考文獻(xiàn)： 1. 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)，何存興 張鐵華，華中科技大學(xué)出版社，2003 2. 液壓與氣壓傳動(dòng)，王積偉 章紅甲，機(jī)械工業(yè)出版社，2005 3. 液壓與氣壓傳動(dòng)，段為民 陳水勝 劉輝，高等教育出版社，2012 4. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版第5卷），化學(xué)工業(yè)出版社，2012 5. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，唐增寶 常建娥，華中科技大學(xué)出版社，2006 6. 機(jī)電傳動(dòng)控制，鄧星鐘，華中科技大學(xué)出版社，2005 7. 液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)指導(dǎo)書(shū)，課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)等參考書(shū)。 某液壓系統(tǒng)原理圖繪制樣例