液壓課程設(shè)計(jì)---組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　?。C(jī)電一體化工程）</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目 組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)工作自2011

2、 年 4 月5 日起至 2011 年5 月 20 日止</p><p>　　課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　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)簡明要。 </p><p>&

3、lt;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、 設(shè)計(jì)目的4</b></p><p><b>　　二、 設(shè)計(jì)任務(wù)4</b></p><p>　　三、 負(fù)載的分析4</p><p>　　四、 液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)7</p><p>　　五、

4、 液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算10</p><p>　　六、 液壓元件的選擇15</p><p>　　七、 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p>　　組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b>&l

5、t;/p><p>　　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，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的：</p><p>　　通過設(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，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。</p><p>　　通過對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用

6、的方式。</p><p>　　通過對機(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)動方式。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并樹立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想。</p><p>　　鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)</

7、b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)。</p><p>　?。?）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)、快退等過程，最后自動停止；動力滑臺采用平導(dǎo)軌。</p><p>　　（2）機(jī)床自動化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)，速度換接無沖擊，且速度要穩(wěn)定，能承受一定量的反向負(fù)荷。</p><p><

8、;b>　　三、負(fù)載的分析</b></p><p>　　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。動力滑臺是組合機(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)動滑臺按一定的動作循環(huán)完成進(jìn)給運(yùn)動。</p><p>　　組合機(jī)床要求動力滑臺空載時(shí)速度快、推力??；工進(jìn)時(shí)速度慢、推力大，速

9、度穩(wěn)定；速度換接平穩(wěn)；功率利用合理、效率高、發(fā)熱少。</p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，要求設(shè)計(jì)一臺組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(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)、快退過程，最后自動停止；動力滑臺采用平導(dǎo)軌。</p><p>　　機(jī)床自動化要求：要求系統(tǒng)采用電液結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)，速度換接無沖擊，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，

10、 經(jīng)濟(jì)性與成

11、本等方面的要求。</p><p>　　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)載特性分析包括動力參數(shù)分析和運(yùn)動參數(shù)分析兩部分。</p><p>　　通過計(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)行元件在工作過程中可能產(chǎn)生的沖擊、振動及過載等情況。</p><p>　　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

12、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。 </p><p><b>　?。ㄒ唬?、負(fù)載計(jì)算</b></p><p><b>　　1、工作負(fù)載</b></p><p>　　導(dǎo)軌的正壓力等于有動力部件的重力</p><p&

13、gt;　　運(yùn)動部件總重力G=4000N</p><p>　　切削力Fw=9000N</p><p><b>　　2、摩擦負(fù)載</b></p><p>　　靜摩擦力 =fs=</p><p>　　動摩擦力 =fd=</p><p><b>　　3、慣性負(fù)載</b></

14、p><p>　　慣性力 =ma==</p><p><b>　　4、各工況負(fù)載</b></p><p>　　若忽略切削力引起的顛覆力矩對導(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：</p><p>　　啟動 =1800/0.95=1894.7N</p>

15、<p>　　加速 =(900+61.2)/0.95=1011.8N</p><p>　　快進(jìn) =900/0.95=947.4N</p><p>　　工進(jìn) =(9000+900)/0.95=10421N</p><p>　　快退 =900/0.95=947.4N</p><p>　　表2.1 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表<

16、/p><p>　　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</p><p>　　研究主機(jī)依據(jù)工藝要求應(yīng)以何種運(yùn)動規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，即研究運(yùn)動形式（是平移、回轉(zhuǎn)或擺動）、運(yùn)動的速度大小和變化范圍、運(yùn)動行程長短，運(yùn)動變化規(guī)律（循環(huán)過程與周期）等。</p><p><b>　?。ǘ?、負(fù)載速度圖</b></p>

17、<p>　　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），見圖1（a）、（b）。橫坐標(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。</p><p>　　（a）負(fù)載圖 （b）速度圖 </p><p><b>　　圖2.1負(fù)載速度圖</b></p>&

18、lt;p>　　四、液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　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。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。</p>

19、<p><b>　　（一）、方案的分析</b></p><p><b>　　選擇基本回路</b></p><p>　　（1）液壓泵種類的確定</p><p>　　參考同類組合機(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)速的開式回路，溢流閥作定壓閥。為防止鉆通時(shí)滑臺突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥（定

20、壓式），初定背閥值Pb=1MPa.因系統(tǒng)動作循環(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)差動連接，無桿腔面積等于有桿腔面積的兩倍。 工作臺要完成單向進(jìn)給運(yùn)動，先采用固定的單活塞桿液壓缸。其動作如上圖所示。 </p><p>　　（2）快速、換向和速度換接回路確定</p><p>　　根據(jù)該設(shè)計(jì)的運(yùn)動方式和

21、要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動連接。</p><p>　　該系統(tǒng)對換向要求平穩(wěn)較高，選用電液換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動，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。</p><p>　?。?）調(diào)速回路與油路循環(huán)方式的確定</p><p>　　選定調(diào)速方案

22、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、潤滑油路、測壓油路等，并對回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓回路合成為液壓系統(tǒng)。</p><p><b>　　a.快進(jìn)</b></p><p>　　按下啟動按鈕，電磁鐵1Y得電，先導(dǎo)閥7處于左位，在控制油路的驅(qū)動下，液動換向閥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

23、閥6左位→行程閥11→液壓缸右腔。由于快進(jìn)時(shí)動力滑臺負(fù)載小，泵的出口壓力較低，液控順序閥9關(guān)閉。所以液壓缸左腔回油→液動閥6左位→單向閥8→行程閥11→液壓缸右腔。液壓缸實(shí)現(xiàn)差動連接，且此時(shí)兩泵同時(shí)供量流量最大，滑臺右向快進(jìn)。</p><p><b>　　b.工進(jìn)</b></p><p>　　快進(jìn)到預(yù)定位置，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥11，切斷了原來進(jìn)入液壓缸右腔的油

24、路。此時(shí)，從液動閥6左位來的油液→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)到或超過卸載閥3的調(diào)定壓力，大流量泵通過卸載閥3卸載，單向閥2自動關(guān)閉，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，滑臺慢速向右工進(jìn)。</p><p><b>　　c.快退</b></p><p>　　當(dāng)滑臺碰到死擋鐵后停止運(yùn)動。這時(shí)，泵的壓力升高，流量減小，直至輸出流量僅能補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)部泄漏為止

25、。此時(shí)，液壓缸右腔壓力隨之升高，壓力繼電器動作并發(fā)出快退信號，1Y失電，2Y得電，電磁先導(dǎo)閥7、液動換向閥6處于右位。主油路的進(jìn)油路：泵1→順序閥5→液動閥6右位→液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪弧谐涕y11→液動閥6右位→油箱。由于此時(shí)空載，泵的供油壓力低，輸出流量大，滑臺快速退回。</p><p><b>　　d.原位停止</b></p><p>　　當(dāng)滑臺快退到遠(yuǎn)

26、位時(shí)，擋塊壓下行程閥開關(guān)，使電磁鐵1Y，2Y失電，液動閥6，電磁先導(dǎo)閥7處于中位，滑臺停止運(yùn)動，泵1通過液動閥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和液動閥6之間裝有預(yù)控壓力閥5。</p><p>　?。ǘ?、組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　組成液壓系統(tǒng)原理圖、電磁鐵動作順序表</p><p>　　圖3.2 組合機(jī)床動力滑

27、臺液壓系統(tǒng)圖 </p><p>　　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-過濾器 14-壓力表 15-壓力繼電器</p><p>　　表3.1為該滑臺的電磁鐵動作順序表</p><

28、p>　　五、液壓系統(tǒng)的參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　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)。</p><p>　　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)動形式(移動、轉(zhuǎn)動或擺動)和性質(zhì)(速度和負(fù)載的大小)而定。</p><p>　?。ㄒ唬?/p>

29、液壓缸參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　按[3]（課本）中表8-1即表2，初定液壓缸的工作壓力為=30×105Pa。</p><p>　　表4.1 液壓缸參考背壓</p><p>　　2、計(jì)算液壓缸的主要尺寸</p><p>　　該設(shè)計(jì)要求動力滑臺的快進(jìn)、快退速度

30、相等，故采用活塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動連接，并取無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 </p><p><b>　　===2.9 </b></p><p><b

31、>　　=29c</b></p><p>　　液壓缸直徑 D==6.08 cm</p><p>　　由=2可知活塞桿直徑</p><p>　　d=0.707D=0.7076.08=4.30cm</p><p>　　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，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：D=

32、6.3cm d=4.5cm</p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 </b></p><p>　　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，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： </p><p>　　故滿足最低速度的要求。</p&

33、gt;<p>　　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</p><p>　　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， 快退時(shí)背壓按Pb=0.5Mpa代入計(jì)算公式，如下：<

34、/p><p><b>　　快進(jìn) </b></p><p><b>　　工進(jìn) </b></p><p><b>　　快退 </b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果列于表3中。</p><p>　　表4.2 液壓缸所需的實(shí)際流量、壓力和功率<

35、;/p><p>　　注：1.差動連接時(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。</p><p>　　2. 快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油，壓力為Pj，無桿腔回油，壓力為Pb。</p><p>　　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

36、)。</p><p>　?。ǘ⒁簤罕玫膮?shù)的計(jì)算</p><p><b>　　1、選擇液壓泵 </b></p><p>　?。?）液壓泵工作壓力的計(jì)算 </p><p>　　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,壓力繼電器可靠動作需要壓力0.5MPa，則液壓泵最

37、高工作壓力可按=++0.5MPa==4.73MPa</p><p>　　故泵的額定壓力可取Pr=1.25×4.73MPa=5.9Mpa</p><p>　?。?）液壓泵流量的計(jì)算</p><p>　　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≧(1.1×0.187+2.5)L/min=2.7 L/m

38、in，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=1.1×7.15=7.865L/min 大泵流量=-=7.865-2.7=5.165L/min</p><p>　　（3）液壓泵的確定 </p><p>　　根據(jù)計(jì)算的壓力和流量查《袖珍液壓氣動手冊》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960-1450 r/min

39、，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。</p><p><b>　　電動機(jī)的選擇</b></p><p>　　系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵1的流量</p><p><b>　　,d</b></p><p><b>　　大泵流量

40、 </b></p><p>　　差動快進(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)階段所需要的電動機(jī)功率P。</p><p>　?。ㄈ?、電動機(jī)的選擇</p><p><b>　　快進(jìn)快退</b></p><p>　　差動快進(jìn)時(shí)，大泵的出口壓力油經(jīng)單向閥2后與小泵匯合

41、，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）。</p><p><b>　　電動機(jī)的功率</b></p><p><b>　　=538W</b></p><

42、p><b>　　工進(jìn)</b></p><p>　　考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動作需要壓力差。</p><p>　　因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力</p><p>　　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）</p><p><b>　　電動機(jī)的功率&l

43、t;/b></p><p><b>　　=628W</b></p><p><b>　　快進(jìn)</b></p><p>　　類似差動快進(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。電動機(jī)功率</p><p><b>　　=524W</b

44、></p><p>　　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。</p><p><b>　　六、液壓元件的選擇</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?、液壓附件</b></p>&l

45、t;p>　?。?）各元件和輔件列表</p><p><b>　　過濾器的選擇</b></p><p>　　為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作和可靠性，必須對液壓油液污染進(jìn)行控制，因此就需要過濾油液。過濾的功用就是過濾掉油液中的雜質(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。</p><p>　　選用的過濾器的精度應(yīng)滿足系統(tǒng)要求，要有足夠

46、的通流能力，結(jié)合過濾裝置在液壓系統(tǒng)中的安裝位置，根據(jù)相關(guān)資料來選取。按表5所示，可知道系統(tǒng)的過濾精度，由此可查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得到合適的過濾器，查得過濾器的型號為XU-C63×100。</p><p>　　表5.1 各種液壓系統(tǒng)的過濾精度要求</p><p>　　該設(shè)計(jì)中，過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。</p>

47、<p><b>　　熱交換器的選用</b></p><p>　　熱交換器是冷卻器和加熱器的總稱。</p><p>　　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)。因此在過冷或過熱的環(huán)境中就需要加熱或冷卻，以控制油溫在合理范圍內(nèi)。</p><p><b>　　a．冷卻器</b></p&g

48、t;<p>　　對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，有自動控溫裝置以保證油溫控制的準(zhǔn)確性。此處，采用最簡單常用的方法是多管水冷式冷卻器。</p><p><b>　　b．加熱器</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)選用電加熱器。電加熱器使用方便，易于自動控制溫度，故采用電加熱器。發(fā)熱部分

49、全部浸在油液流動處，便于熱量交換，電加熱器表面溫度功率密度不得超過3W/ ，以免油液局部溫度過高而變質(zhì)。</p><p><b>　　壓力表輔件</b></p><p>　　壓力表輔件主要包括壓力表及壓力表開關(guān)。</p><p><b>　　a．壓力表</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)各工作點(diǎn)的

50、壓力一般都用壓力表來觀測，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2.5的壓力表。</p><p><b>　　b．壓力表開關(guān)</b></p><p>　　壓力表開關(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)壓力表開關(guān)，型號為

51、K-6，其中四點(diǎn)與四個(gè)測點(diǎn)油路相通，測得相應(yīng)的油液壓力。</p><p><b>　?。?）管路尺寸</b></p><p><b>　　a．油管的選擇</b></p><p>　　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、排出的最大流量來計(jì)算。由于該系統(tǒng)液壓缸差動連接快進(jìn)快退時(shí)油管內(nèi)流量最大，其

52、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》查得，選用內(nèi)徑為8mm，外徑為14mm,鋼管接頭螺紋為M14×1.5，管子壁厚為2mm。</p><p><b>　　b．管接頭的選擇</b></p><p>　　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、沖擊，密封性能

53、好，外形尺寸小、加工工藝性好。該液壓系統(tǒng)為不超過8MPa 的中低壓系統(tǒng)，可才用結(jié)構(gòu)簡單，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。</p><p><b>　?。?）油箱容量</b></p><p>　　油箱在液壓系統(tǒng)中主要功能是儲存液壓系統(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。</p><p>　　采

54、用分離式油箱，它是一個(gè)單獨(dú)的與主機(jī)分開的裝置，布置靈活，維修保養(yǎng)方便，減少油箱發(fā)熱和油液振動對工作精度的影響，便于采用通用化、系列化的產(chǎn)品，得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　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，油面高度一般不超過油箱高度的80%。</p

55、><p>　　油箱的容積 V=7q=7×10=70L</p><p>　　b．油箱中設(shè)有吸油過濾器，要有足夠的通流能力。考慮到要經(jīng)常清洗過濾器，油箱結(jié)構(gòu)要便于拆卸。</p><p>　　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)空氣過濾器，其通氣量不小于泵流

56、量的1.5倍，以保證具有良好的抗污能力。</p><p>　　d．油箱側(cè)壁安裝油位指示器，用來指示最低、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。</p><p>　　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

57、吸油管內(nèi)徑)，距離箱壁不小于3D，以利于吸油暢通?；赜凸懿迦胱畹陀兔嬉韵?，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，用來分離回油帶來的氣泡和臟物。隔板高度不低于油面到箱底高度的3/4。</p><p><b>　　（二）、液壓主元件</b></p><p>　　

58、根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(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)格型號列于表6中。表中的序號與系統(tǒng)原理圖中的序號一致。</p><p>　　表5.2 液壓元件明細(xì)表</p><p>　　七、液壓系統(tǒng)主要性能驗(yàn)算</p&

59、gt;<p>　　（一）、液壓損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整</p><p>　　1、系統(tǒng)壓力損失、效率的計(jì)算 </p><p>　　（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</p><p>　　工進(jìn)時(shí)管路中的最大流量僅為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

60、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作需要，則</p><p>　　=（37.3+5+5）×=47.3×</p><p>　　即小流量泵的溢流閥4應(yīng)按此壓力=47.3×進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　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</p>

61、<p>　　因快退時(shí)，液壓缸無桿腔的回油量是進(jìn)油的兩倍，其壓力損失比快進(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。</p><p>　　已知：快退時(shí)進(jìn)油管和回油管長度均按L=2.0m計(jì)算，油管直徑 d=，通過的流量為進(jìn)油路，回油路。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度為15℃，由手冊查出此時(shí)油的運(yùn)動粘度υ=1.5st=1.5 ，油的密度ρ=9

62、00 ，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。</p><p>　　a．確定油液的流動狀態(tài)</p><p><b>　　按式</b></p><p>　　式中 v—平均流速（m/s）；</p><p>　　d—油管內(nèi)徑（m）；</p><p>　　—油的運(yùn)動粘度（）；</p><

63、;p>　　q—通過的流量（）。</p><p>　　則進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為</p><p>　　回油路中液流的雷諾數(shù)為</p><p>　　由上可知，進(jìn)有路中的流動都是層流。</p><p><b>　　b．沿程壓力損失</b></p><p>　　由式可算出進(jìn)油路和回油路的壓力損失。&l

64、t;/p><p>　　在進(jìn)油路上，流速，則壓力損失為</p><p>　　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</p><p><b>　　c．局部壓力損失</b></p><p>　　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。通過各閥的局部壓力損失按式計(jì)算<

65、/p><p>　　式中 q—通過閥的實(shí)際流量（L/min）</p><p>　　—閥的額定流量(L/min)</p><p>　　—閥在額定流量下的壓力損失。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果列于表6.1中</p><p>　　表6.1 閥類元件局部壓力損失</p><p>　　注：快退與經(jīng)過三

66、位五通液動閥的兩油道流量不同，壓力損失也不同。</p><p>　　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</p><p>　　=（0.135+0.08+0.64+1.28+0.3）×</p><p><b>　　=2.435×</b></p><p>　　=（0

67、.899+2.56+2.56+0.5）×=6.52×</p><p>　　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</p><p>　　=[（947.4+6.52××31.2×）/15.3×]Pa</p><p><b>　　=19.49</b><

68、/p><p>　　按式可算出快退時(shí)泵的工作壓力為</p><p>　　=（19.49+2.435）Pa=30Pa</p><p>　　因此，大流量泵卸載閥3的調(diào)整壓力應(yīng)大于30Pa。</p><p>　　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。</p>

69、;<p>　?。ǘ⒁簤合到y(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算</p><p>　　在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用的時(shí)間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)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。</p><p>　　工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率如前面計(jì)算</p><p><b>　　P1=628W</b></p><p>　　工進(jìn)

70、時(shí)液壓缸的輸出功率</p><p>　　=（10421×0.06/60）W=10.421W</p><p>　　系統(tǒng)總的發(fā)熱功率Φ為：</p><p>　　=（628-10.421）W=617.6W</p><p>　　已知油箱容積V=70L=203.7，則按式，油箱近似散熱面積A為</p><p>　　假定

71、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</p><p><b>　　=37.4</b></p><p>　　設(shè)環(huán)境溫度=25℃，則熱平衡溫度為</p><p>　　=25℃+37.4℃=62.4℃≦[]=65℃</p><p>　　所以油箱散熱基本可達(dá)到要求。</p><p><

72、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　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)</p><p>　　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)</p><p>　　3. 趙松年、張奇鵬主編《機(jī)電一體化系統(tǒng)

73、設(shè)計(jì)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　4.  張建民《機(jī)電一體化原理與應(yīng)用》北京：國防工業(yè)出版社</p><p>　　5.  魏俊民《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》北京：中國防織出版社</p><p>　　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</p><p>