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11. 液壓在社會上的應(yīng)用和發(fā)展方向
電液比例技術(shù)是在電液伺服技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對用戶需要，降低控制特性，對液壓伺服閥進行簡化而發(fā)展起來的。爾后，比例電磁鐵技術(shù)的發(fā)展，又在三類閥基礎(chǔ)上發(fā)展液壓比例閥。由電液伺服比例元件為主而組成的電液伺服比例控制系統(tǒng)，具有響應(yīng)快、功率比（功率與重量比）大、自動化控制程度高等顯著特點，因此在大慣量，要求快響應(yīng)，實現(xiàn)自動控制的機床、冶金、礦山、石化、電化、船舶、軍工、建筑、起重、運輸?shù)戎鳈C產(chǎn)品中有廣闊應(yīng)用前景，是這些主機重要的一種控制手段。 在工業(yè)發(fā)達國家，由電液伺服閥、電液比例閥，以及配用的專用電子控制器和相應(yīng)的液壓元件，組合集成電流伺服比例控制系統(tǒng)的相互支撐發(fā)展，已綜合形成液壓工程技術(shù)，它的應(yīng)用與發(fā)展被認為是衡量一個國家工業(yè)水平和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展立玉的重要標志，是液壓工工業(yè)又一個新的技術(shù)熱點和增長點。在我國同樣有一大批主機產(chǎn)品的發(fā)展，需要應(yīng)用該項技術(shù)，因此，將其列為促進我國液壓工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。 內(nèi)外發(fā)展趨勢 國外近年來，電液伺服比例技術(shù)的發(fā)展，較集中地反映在其相關(guān)的主要基礎(chǔ)元件的改進和發(fā)展上，主要包括: 電液伺服閥向著簡化結(jié)構(gòu)、降低制造成本、提高抗污染能力和高可靠性方向發(fā)展，研究開發(fā)了大功率永磁直線力馬達，形成了新型的直接驅(qū)動式伺服閥產(chǎn)品系列； 電液比例閥向通用化、模塊化、組全化、集成化方向發(fā)展，以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)，降低制造成本； 電子控制器向著專用集成電路方向發(fā)展，實現(xiàn)小型化、組合化，并達到高可靠性目的。 電流伺服比例技術(shù)的這些主要基礎(chǔ)元件的相互銜接愈來愈密切，另部件通用化程度不斷提高。 我國電液伺服技術(shù)始于上世紀六十年代，到七十年代有了實際應(yīng)用產(chǎn)品，目前約有年產(chǎn)能力2000臺；電液比例技術(shù)到七十年代中期開始發(fā)展，現(xiàn)有幾十種品種、規(guī)格的產(chǎn)品，約形成有年產(chǎn)能力5000臺。總的看，我國電液伺服比例技術(shù)與國際水平比有較大差距，主要表現(xiàn)在：缺乏主導(dǎo)系列產(chǎn)品，現(xiàn)有產(chǎn)品型號規(guī)格雜亂，品種規(guī)格不全，并缺乏足夠的工業(yè)性試驗研究，性能水平較低，質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性較差，以及存在二次配套件的問題等，都有礙于該項技術(shù)進一步地擴大應(yīng)用，急待盡快提高。
液壓傳動和控制由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展,使液壓系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高.本文從液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、自動化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢.指出液壓傳動向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展,是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關(guān)鍵.
機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。因此，發(fā)展我國的機械制造業(yè)自動化技術(shù)，符合我國社會主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。
動化技術(shù)是本世紀以來發(fā)展極迅速和影響極大的科學技術(shù)之一。現(xiàn)代自動化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力，是直接創(chuàng)造社會財富的主要手段之一，對人類的生產(chǎn)活動和物質(zhì)文明起著極大的推動作用。因此，自動化技術(shù)受到世界各國的廣泛重視和越來越多的應(yīng)用。
Hydraulic in the community on the use and development of direction
Electro-hydraulic technology is in the proportion of electro-hydraulic servo technology on the basis of the need for users, lower control of the hydraulic servo valve can be simplified and develop. Thereafter, the ratio of magnet technology development, and in the development of three hydraulic valve on the basis of proportional valve. Electro-hydraulic servo mainly by the proportion of components and composition of the electro-hydraulic servo control system, with fast response, the power ratio (power and weight ratio), higher degree of automation control notable feature, in the inertia, faster response to requests, and The automatic control machine tools, metallurgy, mining, petrochemical, electricity, shipping, military, construction, lifting, transportation, and other mainframe products have wide application in the future, these are a host of important means of control. In industrialized countries, by electro-hydraulic servo valves, electro-hydraulic proportional valve, and with using a dedicated electronic controller and the corresponding hydraulic components, integrated portfolio of current servo control system of mutual support, has a comprehensive hydraulic engineering technology , Its application and development is considered the level of a country's industrial and modern industrial development-an important indicator of legislation, Hydraulic Engineering is also a new industrial technology hot spots and growth. In China the same host a large number of product development, application of the technology necessary, so as to promote its industrial development of China's hydraulic one of the key technologies. Internal and external development trend of foreign countries in recent years, the proportion of electro-hydraulic servo technology development, more focused, reflected in its relevant components of the main basis for the improvement and development, including: Servo Valve in a simplified structure, lower manufacturing costs and improve anti-pollution Capacity and high reliability direction of development, research and development of a high-power permanent magnet linear motor and formed a new direct-driven servo valve product line; electro-hydraulic proportional valve to the universal, modular, group-wide, integrated direction Development in order to achieve economies of scale production, lower manufacturing costs; electronic controller toward the direction of ASIC development, and achieving small size, composition, and achieve high reliability purposes.
Servo proportion of the current technology based on these main components of the more closely interrelated, and the other parts of the generic level continues to increase. China's electro-hydraulic servo technology began in the 1960s to the 1970s with practical applications, there are currently about an annual output capacity of 2,000 units; electro-hydraulic proportional to the technical development of the mid-1970s, dozens of varieties available , Product specifications, forming a production capacity of about 5,000. In general, the proportion of China's electro-hydraulic servo technology and international levels greater than the gap between the main problems: the lack of dominant product line, the existing Model specifications mess, Specification incomplete, and lack of adequate industrial test study, the level of performance Low quality of instability, poor reliability, and the existence of two complementary pieces of the problem, have hampered the application of technology to expand further, need to improve as soon as possible.
Hydraulic transmission and control due to the application of electronic technology, computer technology, information technology, automatic control technology and new technology, new materials has been made after the new development so that the hydraulic systems and components in the technical level have greatly improved. This article from Hydraulic fieldbus technology, automation control software technology, hydraulic components and systems, hydraulic energy-saving technology and other areas on hydraulic technology innovation and development trends. Hydraulic transmission to point out that automation, high precision and high efficiency, high-speed, high - Power, small, lightweight direction, and it is constantly improving, transmission, mechanical drive competitiveness of the key.
Machinery automation, mainly in machine manufacturing industry in the application of automation technology, to achieve the targets of processing for automated production, the optimal and effective automated production process, production inputs to accelerate the processing speed of transformation and mobility. Machinery automation technology and application development, technological transformation is the mechanical manufacturing industry, the primary means of technological progress and technological development, the main direction. Machinery automation technology standards, not only affect the whole machinery industry development, but also the sectors of the national economy are significant technological progress of the direct impact. Therefore, the development of China's machinery manufacturing automation technology, in line with the basic principles of socialism in our country, in line with China's laws governing the development of modern production.
Technology is moving in this century has been extremely rapid development and impact of one of the great science and technology. Modern automation technology is a completely new kind of productivity, create social wealth is a direct one of the major means of human activities and the production of material plays a great role in promoting. Therefore, automation technology by the extensive attention of all countries in the world and more and more applications.
摘要
根據(jù)GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第2部分：隔爆型“d”》第3篇《檢查和試驗》的規(guī)定，隔爆型電氣設(shè)備外殼和構(gòu)成外殼的零、部件的需進行強度試驗，利用水壓機進行水壓試驗是檢測其強度試驗的一種方法。
液壓系統(tǒng)主要起對試驗工件夾緊和壓牢封水密封圈作用。液壓系統(tǒng)采用上、下兩液壓缸同時加緊方式，液壓系統(tǒng)內(nèi)、外有無泄漏，夾緊力大小，上、下缸配合的協(xié)調(diào)性，將直接影響整個系統(tǒng)的保壓效果。
關(guān)鍵詞： 動力滑臺 高效率 液壓
Abstract
"The fire damp environment uses the electrical equipment 2nd part according to GB3836.2-2000: Flame-proof type “d”" 3rd "Inspection And Experiment" the stipulation, the flame-proof type electrical equipment outer covering and the constitution outer covering zero, the part must carry on the structural testing, carries on the hydraulic pressure test using the hydraulic press is examines its structural testing one method.
The hydraulic system is main to experiments the work piece clamp and presses the jail to seal the water seal packing collar function.Does the hydraulic system use the top and bottom two hydraulic cylinders simultaneously to step up the way, whether there is the hydraulic system inside and outside divulges, the clamping force size, the top and bottom cylinder will coordinate the coordination, directly will affect the overall system to guarantee presses the effect.
Keywords：Power sliding Taiwan High efficiency hydraulic pressure
09 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
編號
學生姓名
所學專業(yè)
機械制造及其自動化（數(shù)控）
班 級
課題名稱
工作內(nèi)容（應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容、論文內(nèi)容）
1、總裝配圖-----------------1張;
2、系統(tǒng)圖-------------------1張；
3、液壓站示意圖-------------1張；
4、設(shè)計說明書---------------1份；
5、中、英文翻譯-------------1份；；
工作要求
（設(shè)計應(yīng)達到的性能、指標，論文質(zhì)量要求）
1、組裝圖清晰明了，尺寸合理，便于理解，試用。
2、設(shè)計說明書內(nèi)容全面，語言通暢、正確，字數(shù)不少于10000字；
3、外文資料翻譯不少于2000漢字。
主要參考
資料
【1】 盧光賢，王立倫. 機床液壓傳動與控制. 西安：西北工業(yè)大學出版社，2006.7.
【2】 章宏甲，周邦俊. 金屬切屑機床液壓傳動. 南京：江蘇科學技術(shù)出版社，1980.
【3】大連工學院機械教研室. 金屬切屑機床液壓傳動. 北京：科學出版社，1974
【4】市川常雄. 液壓技術(shù)基本理論【M】. 雞西煤礦機械廠，譯 北京：科學出版社,1974.
【5】上海第二工業(yè)大學液壓教研室.液壓傳動與控制【M】.2版.上海：上?？茖W出版社.
工作進度
要求
07.12布置任務(wù);07.12-08.2調(diào)查研究，收集資料，熟悉課題;08.2-08.3編寫設(shè)計及加工驗證;08.3-08.4修改整理畢業(yè)設(shè)計材料及編寫說明文;08.5加強鞏固及答辯.08.5.裝訂。
課題組
其他成員
指導(dǎo)教師
（簽名）
教研室主任
（簽名）
部門批準
簽發(fā)日期
注：本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫，教研室主任審核，系部批準后下發(fā)；學生、指導(dǎo)教師、系部各一份。
目錄
緒論 1
1．計算下油缸的外負載 3
1.1工作負載 4
1.2 計算摩擦負載 4
1.3 計算慣性負載 5
2. 繪制負載圖和速度圖 6
3. 確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 8
3.1 初選液壓缸的工作壓力 8
3.2計算液壓缸的尺寸。 8
3.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量和功率 9
3.4 繪制液壓缸的工況圖 9
4.計算上油缸的外負載 11
4.1工作負載 12
4.2.計算摩擦負載 12
4.3 計算慣性負載 13
5. 繪制負載圖和速度圖 14
6. 確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 15
6.1 初選液壓缸的工作壓力 15
6.2.計算液壓缸的尺寸。 16
6.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量和功率 17
6.4 繪制液壓缸的工況圖 17
7.液壓系統(tǒng)圖的擬定。 20
7.1調(diào)整方式的選擇 20
7.2快速回路和速度換接方式的選擇 20
7.3速度換接回路 20
7.4 液壓系統(tǒng)的組合 20
8. 選擇液壓元件 21
8.1 選擇液壓泵和電機 21
8.2選擇閥類元件及輔助元件 23
8.3確定管道尺寸 23
8.4確定油箱容積 24
9，管路系統(tǒng)壓力損失的驗算。 24
9.1壓力損失及調(diào)定壓力的確定 24
9.1沿程壓力損失 24
9.2局部壓力損失 25
9.3壓力閥的調(diào)定值 26
10. 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 26
設(shè)計小結(jié) 27
參考文獻 28
致 謝 29
-
緒論
液壓傳動的優(yōu)，缺點及在機床上的應(yīng)用：
液壓傳動系統(tǒng)中的傳動介質(zhì)是油，油本身的物理特性使液壓傳動與機械傳動，電氣傳動，氣壓傳動相比，具有以下特點：
（1）能方便的實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。在液壓傳動中，可以在工作時進行無級調(diào)速，調(diào)速方便且范圍大，可達100：1~200：1。
（2）運動傳遞平穩(wěn)，均勻。液壓傳動中的工作介質(zhì)為液體，是無間隙傳動且有吸振的能力，使液壓傳動工作平穩(wěn)，均勻，不像機械傳動裝置，由于加工和裝備誤差總會存在傳動間隙，從而會引起震動和沖擊。
（3）易于獲得很大的力或力矩。液壓傳動的工作壓力較高（可達350Pa甚至更高），液壓缸或液壓馬達的有效承壓面積亦可取得較大，因此可獲得很大的力或力矩。
（4）單位功率的重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，反應(yīng)靈敏。在同等功率的情況下，液壓泵或液壓馬達的重量為一般電機10%~20%，外形尺寸為電機的15%左右。液壓馬達的運動慣量不能超過同等功率電機的10%，啟動中等功率的一般電動機需要1.2 s，而啟動同功率的液壓馬達時間不超過0.1 s。液壓傳動反應(yīng)靈敏，易于平穩(wěn)的實現(xiàn)頻繁的啟、停、換向或變速。
（5）易于實現(xiàn)自動化。液壓傳動的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，易于實現(xiàn)自動化。當與電氣或氣壓傳動傳動相配合使用時，更能實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制。
（6）易于實現(xiàn)過載保護，工作可靠。在液壓傳動中，作為工作介質(zhì)的油液壓力很容易由壓力控制元件來控制。只要設(shè)法控制油液壓力在規(guī)定限度就可達到防止過載及避免事故的目的，使工作可靠。
（7）自動潤滑，元件壽命長。液壓元件相對運動的表面因有液壓油，能自行潤滑，所以使用壽命較長。
（8）液壓元件易于實現(xiàn)通用化、標準化、系列化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。
液壓傳動的主要缺點：
（9）液壓傳動以液體作為工作介質(zhì)，在相對運動的表面間無法避免泄露，再加上液體具有微小的壓縮性及油管產(chǎn)生彈性變形等原因，使液壓傳動不能實現(xiàn)嚴格的定比傳動。泄露使液壓系統(tǒng)能量損失增加，效率降低；泄露造成油液的浪費，污染周圍環(huán)境。
（10）溫度對液壓系統(tǒng)的工作性能影響較大。液體的黏度和溫度有密切關(guān)系，當黏度因溫度的變化而變化時，將直接影響液壓系統(tǒng)的泄漏、液壓損失和通過節(jié)流的流量等。故一般的液壓系統(tǒng)不宜用于高溫或低溫的條件下。
（11）傳動效率較低。液壓傳動在能量轉(zhuǎn)換及傳動過程中存在著機械摩擦損失、壓力損失和泄露損失，傳動效率往往較低。這一缺點，使液壓傳動在大功率系統(tǒng)中的使用受到限制，也不宜作遠距離傳動。
（12）空氣混入液壓系統(tǒng)后引起工作不良，如發(fā)生振動、爬行、噪聲等，因此，必須采取措施防止空氣滲入。
（13）為了防止泄露以及滿足某些性能上的要求，液壓元件的制造精度要求高，使成本增加。
（14）液壓設(shè)備故障原因不易查找。液壓傳動的大部分故障都是由于油液不
（15）所造成的，因此要求工作液體清潔、無雜質(zhì)。液壓傳動中的工作液體一般為各種礦物油，經(jīng)過一段時間的使用后會變質(zhì)，并可能混入鐵屑、塵埃等雜物，油液在壓力狀況下通過液壓泵及控制閥的縫隙，分子鏈被剪斷，黏度會逐步下降，因此必須定期換油。液壓傳動中的各種元件和工作液體都在封閉的油路內(nèi)工作，故障原因一般較難查找。
總的說來，液壓傳動的優(yōu)點較多，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，缺點正在逐步加以克服，因此液壓傳動有著廣闊的發(fā)展前途。
本設(shè)計根據(jù)液壓系統(tǒng)的特點，選取機座水壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計過程為例，用以闡述其應(yīng)用與設(shè)計過程事項。
機座水壓機的液壓系統(tǒng)的設(shè)計
某廠自制一臺機座水壓機進行水壓試驗，要求驅(qū)動上的液壓完成對兩個液壓缸的驅(qū)動，其工況要求：
（1）工作性能和動作循環(huán)：該系統(tǒng)由上下兩個液壓缸的往復(fù)運動實現(xiàn)對工件的夾緊，首先有下缸升起起，將工件托起，然后上缸下行將工件夾緊。上下缸的工作循環(huán)為快進，慢進，保壓，快退，原位停止。
（2）動力和運動參數(shù)：下缸完成對工件的垂直升起，其垂直上升工件的重力為。托板的重量為。保壓時水壓系統(tǒng)的壓力是。其快速上升的行程是速度工進的行程是 ，速度，其快退的行程是，速度。上缸完成對工件夾緊，托板的重量為。保壓時水壓系統(tǒng)的壓力是。其快速上升的行程是速度工進的行程是 ，速度，其快退的行程是，速度。
（3）自動化程度：采用液壓與電氣配合，實現(xiàn)工作自動循環(huán)。
根據(jù)上述工況要求和對工件的夾緊要求，應(yīng)采用液壓缸為執(zhí)行元件，液壓缸筒固定在機床上，活塞桿與托板相連接由活塞桿的運動實現(xiàn)對工件的夾緊。液壓缸無干腔為高壓工作腔，這樣能得到較大的輸出動力，并可得到較低的穩(wěn)定工作速度，以便滿足精加工的要求。
1．計算下油缸的外負載
下油缸的受力情況如圖1－1所示。
（1）為托板對液壓缸的壓力。
（2）為工件對液壓缸的壓力
（3）為保壓時水壓系統(tǒng)對液壓缸的壓力
圖1－1:下液壓缸的受力情況
當水壓機上的下液壓缸做直線往復(fù)運動時，液壓缸必須克服的外載為;
（1－1）
式中 ——工作負載；
——摩擦負載；
——慣性負載：
1.1工作負載
工作負載與機床的工作性質(zhì)有關(guān)，它可能是定值，也可能是変值。一般工作負載是時間的函
即
下缸上升時的工作負載為：
即
1.2 計算摩擦負載
由于工件為垂直升起，且行程不大，故摩擦力相對比較小，所以摩擦力就忽略不計，即:
1.3 計算慣性負載
工作部件在啟動和制動過程中產(chǎn)生慣性力，可按牛頓第二定律求出，
即
式中 g——重力加速度；
——加（減）速時度的變化量；
——啟動或制動時間，一般機床的運動取0.2~0.5s，進給運動取0.1~0.5s，磨床取0.01~0.05s，工作部件較輕或速度較低時取小值
加速
減速
制動
反向加速
反向制動
根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而下滑系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路，因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮托板的重量，則液壓缸各階段中的負載如圖1-2所示。（）
表1—2 液壓缸在各動作階段的負載
工況
計算公式
啟動
16096.2
17688.2
加速
16129.02
17724.2
快上
16096.2
17688.2
減速
16083.07
17673.7
慢上
16096.2
17688.2
制動
16076.5
17666.5
保壓
596096.2
655050.8
反向加速
45.94
50.48
快退
0
0
反向制動
-45.94
-50.48
注：取液壓機械效率
2. 繪制負載圖和速度圖
根據(jù)已給的快進、工進、快退的行程和速度配合表1—2中相應(yīng)的負載數(shù)值，可繪制液壓缸的F—與v—圖，或近似計算快上、慢上、快下的時間如下：
1. 快上
=
2. 慢上
3. 快下
按照前面的負載分析結(jié)果及已知的速度要求，行程限制等，配合表1—2中相應(yīng)負載值，繪制的F—t和v—t圖，如圖1—3所示。
圖（1-4）液壓缸的負載及速度圖
圖中最大負載值是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。
3. 確定液壓系統(tǒng)參數(shù)
3.1 初選液壓缸的工作壓力
1.液壓缸工作壓力的選擇是否合理，直接影響到整個系統(tǒng)設(shè)計的合理性，確定時不能只考慮滿足負載要求，應(yīng)全面考慮液壓裝置的性能要求和經(jīng)濟性。如果液壓缸的工作壓力選定較高，則泵、缸、閥和管道尺寸可選小些，這樣結(jié)構(gòu)較為緊湊、輕巧，加速時慣性負載也小，易于實現(xiàn)高速運動的要求。但工作壓力太高，對系統(tǒng)的密封性能要求也相應(yīng)提高了，制造較困難，同時縮短了液壓裝置的壽命。此外，高壓會使構(gòu)件彈性變性的影響增大，運動部件容易產(chǎn)生振動。
2.根據(jù)分析此設(shè)備的負載較大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為。
3.2計算液壓缸的尺寸。
表1—5 液壓缸內(nèi)徑系列（JB826—66）
mm
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
按標準?。?
根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：
按標準?。?
則液壓缸的有效面積
無桿腔的面積：
有桿腔的面積：
表1—6活塞桿外徑系列（JB826—66）
mm
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
\
4. 活塞桿的穩(wěn)定性校核。
因為活塞桿的總行程是，而活塞桿的直徑為200mm。mm.
故無需對活塞桿的穩(wěn)定性進行校核。
5. 液壓缸的最大流量。
3.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量和功率
表中F為液壓缸的驅(qū)動力，由表1—2查得。
3.4 繪制液壓缸的工況圖
根據(jù)表1—7，即可繪制液壓缸的流量圖、壓力圖和功率圖，如圖1—5所示。
根據(jù)工況圖的作用原則設(shè)計：
（1）通過工況圖找出最大壓力、最大流量點和最大功率點，分析各工作階段中壓力，流量變化的規(guī)律，作為選擇液壓泵和控制閥的依據(jù)。
表1—7各工況所需壓力、流量和功率
工況
壓力
流量
功率
快上
慢上
保壓
快下
由表1-7可繪制液壓缸的工況圖1-8
4.計算上油缸的外負載
上油缸的受力情況圖1－9所示。
（1）為保壓時水壓系統(tǒng)對液壓缸的壓力
（2）為托板對液壓缸的壓力。
圖1－9上油缸的受力情況
當水壓機上的下液壓缸做直線往復(fù)運動時，液壓缸必須克服的外載為;
（1－1）
式中 ——工作負載；
——摩擦負載；
——慣性負載：
4.1工作負載
工作負載與機床的工作性質(zhì)有關(guān)，它可能是定值，也可能是変值。一般工作負載是時間的函
即
上缸下降時的工作負載為：
即
4.2.計算摩擦負載
由于托板為垂直下降，且無導(dǎo)軌與之接觸，故摩擦力只是液壓缸與活塞桿之間的摩擦相對比較小，所以摩擦力就忽略不計，即:
4.3 計算慣性負載
工作部件在啟動和制動過程中產(chǎn)生慣性力，可按牛頓第二定律求出，
即
式中 g——重力加速度；
——加（減）速時度的變化量；
——啟動或制動時間。這里取0.5s
加速
減速
制動
反向加速
反向制動
根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而下滑系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路，則液壓缸各階段中的負載如圖1-2所示。（）
表1—10 液壓缸在各動作階段的負載
工況
計算公式
啟動
12601.2
13847.45
加速
12570.37
13813.6
快上
12601.2
13847.45
減速
12447.2
13678.3
慢上
12601.2
13847.5
制動
12447.2
13678.3
保壓
567398.8
623515.2
反向加速
12637.17
13887
快退
12601.2
13847.5
反向制動
-12565.26
-13808
注：取液壓機械效率
5. 繪制負載圖和速度圖
根據(jù)已給的快進、工進、快退的行程和速度配合表1—2中相應(yīng)的負載數(shù)值，可繪制液壓缸的F—與v—圖，或近似計算快上、慢上、快下的時間如下：
6. 快上
=
7. 慢上
8. 快下
按照前面的負載分析結(jié)果及已知的速度要求，行程限制等，配合表1—10中相應(yīng)負載值，繪制的F—t和v—t圖，如圖1—11所示。
圖（1-11）液壓缸的負載及速度圖
圖中最大負載值是初選液壓缸工作壓力和確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。
6. 確定液壓系統(tǒng)參數(shù)
6.1 初選液壓缸的工作壓力
1.液壓缸工作壓力的選擇是否合理，直接影響到整個系統(tǒng)設(shè)計的合理性，確定時不能只考慮滿足負載要求，應(yīng)全面考慮液壓裝置的性能要求和經(jīng)濟性。如果液壓缸的工作壓力選定較高，則泵、缸、閥和管道尺寸可選小些，這樣結(jié)構(gòu)較為緊湊、輕巧，加速時慣性負載也小，易于實現(xiàn)高速運動的要求。但工作壓力太高，對系統(tǒng)的密封性能要求也相應(yīng)提高了，制造較困難，同時縮短了液壓裝置的壽命。此外，高壓會使構(gòu)件彈性變性的影響增大，運動部件容易產(chǎn)生振動。
2.根據(jù)分析此設(shè)備的負載較大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為
6.2.計算液壓缸的尺寸。
表1—5 液壓缸內(nèi)徑系列（JB826—66）
mm
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
按標準?。?
根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：
表1—6活塞桿外徑系列（JB826—66）
mm
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
\
按標準?。?
則液壓缸的有效面積
無桿腔的面積：
有桿腔的面積：
9. 活塞桿的穩(wěn)定性校核。
因為活塞桿的總行程是，而活塞桿的直徑為200mm。mm.
故無需對活塞桿的穩(wěn)定性進行校核。
10. 液壓缸的最大流量。
6.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量和功率
表中F為液壓缸的驅(qū)動力，由表1—2查得。
6.4 繪制液壓缸的工況圖
根據(jù)表1—7，即可繪制液壓缸的流量圖、壓力圖和功率圖，如圖1—5所示。
根據(jù)工況圖的作用原則設(shè)計：
（1） 通過工況圖找出最大壓力、最大流量點和最大功率點，分析各工作階段中壓力，流量變化的規(guī)律，作為選擇液壓泵和控制閥的依據(jù)。
表1—7各工況所需壓力、流量和功率
工況
壓力
流量
功率
快上
慢上
保壓
快下
由表1-7可繪制液壓缸的工況圖1-9
7.液壓系統(tǒng)圖的擬定。
液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要是考慮以下幾個主要方面的問題：
7.1調(diào)整方式的選擇
供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的 供油方式顯然是不適合的 ，宜選用雙聯(lián)定量葉片泵作為油源。
7.2快速回路和速度換接方式的選擇
調(diào)速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在 慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。
7.3速度換接回路
速度換接回路 由于快上和 慢上之間速度需要換接，但對換接的 位置要求不高，所以采用行程開關(guān)發(fā)訊二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。
7.4 液壓系統(tǒng)的組合
平衡及鎖緊 為防止在下端停留時重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的 位置，特在液壓缸的下腔（無干腔）進油路上設(shè)置液控單向閥;令一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響。設(shè)置了一單向閥。
本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通O型中位機能的電磁換向閥，下圖為擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，
1-油箱2-二位二通3-益流閥4-三位四通電液換向閥5-二位三通電液換向閥6-節(jié)流閥7-上缸缸8-液控單向閥9-下油缸10-減壓閥11-壓力表12-單向閥13-泵14-電機15-濾油器
8. 選擇液壓元件
8.1 選擇液壓泵和電機
（1）確定液壓泵的工作壓力。液壓泵的最大工作壓力與執(zhí)行元件的工作性質(zhì)有關(guān)。由于水壓機執(zhí)行元件運動過程中需要最大壓力，可按下式計算：
液壓缸的工作壓力為
(1－7)
式中 P——執(zhí)行元件在穩(wěn)定工況下的最高工作壓力
——進油路沿程的局部損失。
按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汉唵喂苈返墓?jié)流調(diào)速系統(tǒng)取=（2~5）×10Pa；復(fù)雜管路，進油路采用調(diào)速閥系統(tǒng)，取=（5~15）×10Pa.，并參考同類系統(tǒng)選取。
由圖1—5和表1－7可知，液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為6.4。由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單,且又因為該執(zhí)行機構(gòu)是在運動行程終了是停止時才會出現(xiàn)最高壓力的情況.故泵的最高壓力也就是執(zhí)行機構(gòu)所需的最高壓力
此系統(tǒng)中的兩個液壓缸同時供油 ,若回路中的泄漏按計算則泵的流量應(yīng)為:
由于溢流閥的最小定流量為.而工進時兩缸所需的流量為.所以高壓泵的輸出流量不得少于。
根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1-63型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3MP,容積效率所以驅(qū)動該泵的 電動機的 功率可由泵的 工作壓力和輸出流量(當電動機轉(zhuǎn)速為)
求出。
查電機產(chǎn)品目錄，擬定選用電動機的型號為 Y160L-4
額定轉(zhuǎn)速為1200r/min, 額定功率15KW
8.2選擇閥類元件及輔助元件
根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表9-5（國內(nèi)新開發(fā)的，接口尺寸為國際標準的CE系列）和表9—6（國內(nèi)開發(fā) 接口尺寸）為國際標準的推廣使用的疊加閥）所示。
序號
名稱
通過流量
型號及規(guī)格
1
過濾器
120
ZL
2
雙作用定泵
81.6
YB1-63
3
單向閥
40
CIT10-35-50
4
溢流閥
680
5
減壓閥
400
DR10DP1-10/25YM
6
三位四通換向閥
8OO
7
兩位三通換向閥
8O
8
節(jié)流閥
400
MG30G1.2/2
9
液控單向閥
284
4CT(1-10-(D-B-2
10
二位二通換向閥
8.21
22EF-E10B
11
壓力表
Y-100T
12
壓力開關(guān)
KF3-E3B
13
電動機
Y160L-4
8.3確定管道尺寸
油管：油管內(nèi)徑一般可參觀所接元件接口尺寸確定，也可以按管路中允許流速計算。在 本設(shè)計中，出油口內(nèi)徑為30mm,外徑為36mm的鋼管。
8.4確定油箱容積
油箱：油箱容積根據(jù)泵的流量計算，取其體積，即
9，管路系統(tǒng)壓力損失的驗算。
9.1壓力損失及調(diào)定壓力的確定
根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約為,通過的流量為,數(shù)值與設(shè)計中相比較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在上缸快下與下缸快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，而下缸快上與上缸快上相比，上缸快上時的流量與壓力較大所以必須以上缸快下時為依據(jù)來計算卸荷閥和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供有流量的變化，其快下時液壓缸的速度為；
此時油液在進油管中的流速為；
。
9.1沿程壓力損失
首先要判斷別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用液壓油。室溫為時，，所以有：
，管中為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進?；赜凸艿拈L度均為2m，油液的密度為，則其進油路上的沿程壓力損失為 ；
9.2局部壓力損失
局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為和，則當通過閥的流量為時的閥的壓力損失，式（1-48）為 :
因為所選閥的額定流量均大于設(shè)計中每個閥的 最大流量,所以通過整個閥的壓力損失很小，且可以忽略不計。
同理，快上時回油路上的流量:
則回油路管中的流速;:
由此可計算出：
(層流)
由此回油路上的沿程壓力損失為
。
（3）總的壓力損失 由上面的計算所得可求出：
原設(shè) ，這與計算結(jié)果略有差異，應(yīng)用計算出的結(jié)果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)定值。
9.3壓力閥的調(diào)定值
雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足快進的要求，保證雙泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)略大于快進時泵的供油壓力:
所以卸荷閥的調(diào)定壓力應(yīng)取為宜。
溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)大于卸荷閥調(diào)定壓力 ，所以取溢流閥調(diào)定壓力為3.0
10. 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升
根據(jù)以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為：
慢上時電動機輸入功率為；
而其快上時其有用功率為:
；慢上時的有效功率為75.5W故快上時的功率損失為大于其他時候缸的功率損失，現(xiàn)在以較大的值來校核其熱平衡，求發(fā)熱溫升。
設(shè)油箱的三邊長在范圍內(nèi)，則散熱面積為：
，假設(shè)通風良好，取
所以油液的溫升為：
室溫為，熱平衡溫度為，沒有超過允許的范圍。
設(shè)計小結(jié)
經(jīng)過幾周的再學習，成功的完成了液壓臥式鉆、機座水壓機的液壓系統(tǒng)及相關(guān)元件的設(shè)計，通過本課題的設(shè)計，我對液壓設(shè)計的整各過程有了較全面的理解。經(jīng)過選擇液壓元件，對液壓系統(tǒng)的特點和液壓在現(xiàn)在社會的影響和適用范圍有了較深的了解，基本掌握了液壓機床元件選用方法；經(jīng)過系統(tǒng)流程的分析，基本上搞清了程序的結(jié)構(gòu)與格式等有了進一步認識。
通過本設(shè)計的實踐，真切體會到理論必須和實踐相結(jié)合。教材中所學到許多內(nèi)容在實踐中得到了印證，但在具體操作中出現(xiàn)了一些意想不到的問題，但組裝方案確定后，加工程序也經(jīng)過多次調(diào)試，修改才能完成了試加工，看到加工出合格的零件，我對我所學的專業(yè)更加充滿信心。
參考文獻
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