畢業(yè)設(shè)計(jì)論文G30鋼管自動(dòng)切斷液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、目錄 摘要 II ABSTRACT III 第一章 緒論 1 1.1 液壓系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用 1 1.2 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 1 1.3 液壓系統(tǒng)的分類(lèi)及液壓功能回路的作用 3 第二章 系統(tǒng)方案論證 6 2.1 液壓泵站的論證 6 2.2 液壓執(zhí)行元件的方案論證 7 2.3 液壓控制部分的方案論證 8 2.4 電氣控制部分的方案論證 10 2.5 系統(tǒng)原理圖的初步推論 10 第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)和元件選擇 14 3.1 液壓執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 3.2 計(jì)算系統(tǒng)的性能參數(shù) 21 3.3 主要元件的選擇 25 第四章 液壓性能的

2、驗(yàn)算 30 4.1 驗(yàn)算壓力損失 30 4.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 30 第五章 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 5.1 液壓裝置的類(lèi)型 32 5.2 液壓泵站的類(lèi)型及其組件的選擇 32 5.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 總結(jié) 36 致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 摘要 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)工業(yè)部門(mén)及農(nóng)林牧漁等許多部門(mén)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用,而越先進(jìn)的設(shè)備,其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分也越多,因此,對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)的人員來(lái)說(shuō),學(xué)好液壓技術(shù),能熟練設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)是基本的專(zhuān)業(yè)要求。 G30鋼管自動(dòng)切斷液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是利用液壓技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)鋼管切斷中鋸片的快進(jìn)、

3、工進(jìn)、快退和鋼管的夾緊、松夾等工序，實(shí)現(xiàn)整個(gè)切斷過(guò)程的自動(dòng)化。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)液壓系統(tǒng)在機(jī)床中的應(yīng)用，液壓系統(tǒng)相比其他系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，而且液壓技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)十分成熟，便于進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、系統(tǒng)的運(yùn)行。 在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，先根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)期的目標(biāo)，開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)方案論證，再通過(guò)計(jì)算初步確定系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，而后選定液壓系統(tǒng)所需的元件，此后進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)算，最后根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果確定系統(tǒng)是否合理和可行。 關(guān)鍵詞: 鋼管； 切斷； 液壓 Abstract The hydraulic system has been in various industri

4、al sectors and in many sectors such as agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries are more widely used, and the more advanced equipment, its application is also part of the hydraulic system the more so, for machinery for professional staff, learn hydraulic technology, skilled design simpl

5、e hydraulic system is the basic professional requirements. G30 Steel cut off the hydraulic system design, the principle is the use of hydraulic technology, steel cut in the saw blade to achieve fast forward, working forward, rewind and steel pipe clamp, pine folders and other processes, the entire

6、cutting process automation. Hydraulic system design is mainly based on the hydraulic system of the machine, the hydraulic system than other systems have many advantages, and hydraulic technology to today has been very mature, easy to design, calculation, operation of the system. In the design of t

7、he hydraulic system, the first based on available data, combined with the desired objectives, the system demonstration program began, and then determined by calculating the initial parameters of the system, and then select the components required for the hydraulic system, then the related checking,

8、the final checking the results to determine whether the system is based on reasonable and feasible. Keywords：Steel；cut off;；hydraulic 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音 第一章 緒論 1.1 液壓系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)工業(yè)部門(mén)及農(nóng)林牧漁等許多部門(mén)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用,而越先進(jìn)的設(shè)備,其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分也越多,因此,對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)的人員來(lái)說(shuō),學(xué)好液壓技術(shù),能熟練設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)是基本的專(zhuān)業(yè)要求。 在造紙、紡織、塑料、橡膠等輕工業(yè)

9、，造紙機(jī)、紡織機(jī)、注塑機(jī)等機(jī)械設(shè)備上都有大量使用著液壓系統(tǒng)，在礦山、石油、冶金、加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量而設(shè)備的重量相對(duì)其他傳動(dòng)方式具有較小的重量，所以，具有更廣泛的應(yīng)用。例如，礦井支架、石油鉆井平臺(tái)、高爐爐頂設(shè)備、鋼坯連鑄機(jī)、板帶扎機(jī)壓下系統(tǒng)、壓力機(jī)、壓力機(jī)、快鍛機(jī)等設(shè)備上液壓系統(tǒng)被廣泛得使用著。其他在電力、建筑、水利、交通、船舶、航天、汽車(chē)等行業(yè)，液壓系統(tǒng)也是重要的組成部分。至于航天、軍工等廣泛采用先進(jìn)技術(shù)的部門(mén)，液壓系統(tǒng)更是得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)床行業(yè)是最多使用液壓技術(shù)的行業(yè)之一，雖然目前由于電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)技術(shù)中的交流變頻技術(shù)的發(fā)展是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)奪回不少液壓驅(qū)動(dòng)的范圍，但在大功

10、率或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，液壓系統(tǒng)還是被廣泛使用。 1.2 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 目前廣泛應(yīng)用的傳動(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面著重闡述液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 液壓傳動(dòng)是用液體作為介質(zhì)來(lái)傳遞能力的，液壓傳動(dòng)與上述三種傳動(dòng)比較有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1) 易于獲得較大的力或力矩，液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力來(lái)傳遞力或力矩的。液壓泵可以獲得較高的壓力，目前液壓泵可達(dá)壓力35Mpa，因此液壓缸或液壓馬達(dá)可以獲得很大的力或力矩。例如，一個(gè)30㎝直徑的液壓缸，當(dāng)壓力為21Mpa時(shí)，可以獲得1.48106的推力，因此被廣泛應(yīng)用于需要很大力或力矩的重型機(jī)械上。 2) 功率重

11、量比大，功率總量比是指其輸出功率與其重量的比值。功率重量比大的設(shè)備即重量和體積較小而能輸出較大的功率。例如，飛機(jī)上的液壓泵，每千瓦功率的重量只有0.29㎏，而電動(dòng)機(jī)每千瓦的重量達(dá)1.5—2㎏，所以在要求傳遞較大的功率而又不允許有較大的體積的情況下應(yīng)采用液壓傳動(dòng)。 3) 易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液壓缸對(duì)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)是最容易的，而電動(dòng)機(jī)則須通過(guò)齒輪或癡齒條等機(jī)構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。 4) 易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速。液壓傳動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)液體流量就可以方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍大。例如，用節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量時(shí)，其流量變化可以從0.02L/min變到100L/min，調(diào)速比可達(dá)5000，其他形式的傳遞

12、比是無(wú)可比擬的。 5) 傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，由于液壓流體的控制可以在非常小的流量時(shí)仍然很均勻，所以設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度可以很平穩(wěn)。例如機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)1mm/min以下的爬行穩(wěn)定進(jìn)給。 6) 可以實(shí)現(xiàn)快速而且無(wú)沖擊的變速和換向。這是由于液壓機(jī)構(gòu)的功率比較大，所以設(shè)備得慣性小，因此反應(yīng)速度就快。例如，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不超過(guò)同功率電機(jī)的10％，故啟動(dòng)中等功率的電動(dòng)機(jī)需要1—2s，而同等功率的液壓機(jī)械的啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)0.1s。故在高速換向頻繁的機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)可使換向沖擊大大減少。 7) 與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局和操縱，液壓傳動(dòng)部件由管道相連，故安裝在位置上有很大的自由度，各部件可以安裝在我們希望的位子上。

13、 8) 易于防止過(guò)載事故。故在液壓傳動(dòng)中可以方便地使用液壓閥來(lái)控制系統(tǒng)的壓力，從而防止過(guò)載，避免事故的發(fā)生，而且可以通過(guò)安裝在系統(tǒng)中的壓力計(jì)來(lái)了解各處的工作情況和壓力大小，而在機(jī)械傳動(dòng)中各處的負(fù)載大小就不易觀測(cè)。 9) 自動(dòng)潤(rùn)滑，元件壽命較長(zhǎng)。液壓傳動(dòng)中使用的介質(zhì)大都為礦物油，它對(duì)液壓部件產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，因此液壓元件有自潤(rùn)滑作用，其壽命就較長(zhǎng)。 10) 易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。各種液壓系統(tǒng)都是由液壓元件組成，因此對(duì)液壓元件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 與其它傳動(dòng)形式相比，液壓系統(tǒng)傳動(dòng)也有其自身的缺點(diǎn)，下面簡(jiǎn)要陳述以下液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)。 1) 容易出現(xiàn)泄

14、露。由于液壓系統(tǒng)的油壓很高，因此液壓油容易通過(guò)密封或間隙，內(nèi)泄漏則降低容積效率，外泄漏則引起介質(zhì)的消耗，同時(shí)又引起環(huán)境污染。 2) 有的黏度隨溫度變化，引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。由葉黏度變化則引起阻力變化，故通過(guò)的流量或泄漏量也隨溫度而變化，這就會(huì)引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定。 3) 空氣滲入液壓油后會(huì)引起爬行、振動(dòng)、噪聲，空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)后，由于氣體的壓縮性大，所以低壓到高壓或從高壓到底壓，就會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化、噪聲和爬行等。 4) 用礦物油作液壓介質(zhì)，油燃燒危險(xiǎn)，應(yīng)注意防止。 5) 礦物油與空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化，使油變質(zhì)。 6) 液壓元件的零件加工質(zhì)量要求較高，為了減少泄露，減少摩擦

15、，所以零件的配合間隙要小，因此零件加工的質(zhì)量要求就很高，成本也提高了。 1.3 液壓系統(tǒng)的分類(lèi)及液壓功能回路的作用 1.3.1 按液壓系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合分類(lèi) 這是最簡(jiǎn)單的分類(lèi)方法，如農(nóng)業(yè)用液壓系統(tǒng)、船舶用液壓系統(tǒng)等。這類(lèi)分類(lèi)方法的優(yōu)點(diǎn)是從名詞就能看出其應(yīng)用場(chǎng)合，其缺點(diǎn)是看不出該液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)及要完成的動(dòng)作。 1.3.2 按循環(huán)方式分類(lèi) 按介質(zhì)的循環(huán)方式可分為開(kāi)式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)下面簡(jiǎn)單的列舉兩個(gè)例子以作說(shuō)明，如下圖所示： 1) 開(kāi)式液壓系統(tǒng) 如圖1—3—1所示，液壓泵自油箱吸油，供給液壓缸或液壓馬達(dá)作功，而液壓缸或液壓馬達(dá)回油則流回油箱。開(kāi)式液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油

16、箱是系統(tǒng)中介質(zhì)的吞吐或存儲(chǔ)場(chǎng)所，油液在油箱中散熱冷卻或沉淀雜質(zhì)，開(kāi)式液壓系統(tǒng)的液壓缸或液壓馬達(dá)在制動(dòng)或換向過(guò)程中，外負(fù)載慣性所產(chǎn)生的能量是不能回收的，只能消耗在制動(dòng)過(guò)程中的發(fā)熱上。 2) 閉式液壓系統(tǒng) 圖1—3—2所示為一典型的閉式液壓系統(tǒng)。液壓泵a的進(jìn)出油口與液壓馬達(dá)b的進(jìn)出油口分別用管道相連，馬達(dá)的回油不回油箱而直接回到液壓泵的進(jìn)油口,形成閉合回路,操縱液壓泵a的變量機(jī)構(gòu)可改變液流的方向,從而使馬達(dá)換向.為了使閉式液壓系統(tǒng)正常工作,除了液壓泵和液壓馬達(dá)組成的閉合回路,還需一些元件組成輔助回路。閥1至5組成雙向安全閥,防止管A、B內(nèi)的油壓超過(guò)單向閥3的調(diào)定值。為補(bǔ)充系統(tǒng)的泄漏，還需設(shè)置一

17、個(gè)輔助的小泵c，其工作壓力由溢流閥6調(diào)定，應(yīng)略微高于液壓馬達(dá)的背壓，而液壓泵c的流量應(yīng)略高于系統(tǒng)的泄漏量，液壓泵c的輸出的油經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，單向閥1或2補(bǔ)充到系統(tǒng)的低壓邊，多余的流量經(jīng)溢流閥6流回油箱。 閉式液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但油箱的容積小、結(jié)構(gòu)緊湊，馬達(dá)背壓接供入泵的吸油口，降低對(duì)泵自吸能力的要求。而開(kāi)式液壓馬達(dá)的背壓不能接液壓馬達(dá)的吸油口而只能變成熱能在背壓閥中白白消耗掉。 閉式液壓系統(tǒng)制動(dòng)過(guò)程可通過(guò)操縱泵a的變量機(jī)構(gòu)使排量逐漸為零二實(shí)現(xiàn)的。在此過(guò)程中，外負(fù)載的慣性力變成主動(dòng)力，拖動(dòng)液壓馬達(dá)b變成液壓泵工況，將油流輸給液壓泵a，使液壓泵a呈液壓馬達(dá)工況而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)加速旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，輸給電網(wǎng)

18、中其他負(fù)載。 由上可見(jiàn)，開(kāi)式液壓系統(tǒng)使用于功率較小的機(jī)構(gòu)，而閉式液壓系統(tǒng)則適用于液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的下述機(jī)構(gòu)：外負(fù)載大且換向頻繁的機(jī)構(gòu)，重力下降機(jī)構(gòu)，外負(fù)載大的重力下降機(jī)構(gòu)。 1.3.3 按一個(gè)液壓泵所驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式和數(shù)量分類(lèi) 按一個(gè)泵所驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量和形式分類(lèi)可分為：組合式系統(tǒng)、獨(dú)立式系統(tǒng)、獨(dú)聯(lián)系統(tǒng)。因?yàn)楸容^復(fù)雜，不做詳細(xì)介紹。  第二章 系統(tǒng)方案論證 2.1 液壓泵站的論證 2.1.1 液壓泵的論證 液壓泵站一般由液壓泵、集成塊或閥組合、油箱以及一些液壓輔助元件組成。它的工作原理是:電機(jī)帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng),油泵從油箱中吸油,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能,液壓油通

19、過(guò)集成塊被液壓閥實(shí)現(xiàn)壓力、方向、流量的改變。 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,液壓泵是將動(dòng)力機(jī)械傳輸?shù)臋C(jī)械能轉(zhuǎn)化為流動(dòng)液體的壓力能的能量轉(zhuǎn)化裝置,屬于動(dòng)力元件,其作用是給液壓系統(tǒng)提供足夠的壓力油以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作。它的工作原理是依靠液壓泵密封工作腔容積大小交替改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 液壓泵的主要技術(shù)參數(shù)包括:壓力、排量、流量、轉(zhuǎn)速、效率等。 液壓泵的種類(lèi)很多。按泵的排量是否可以調(diào)節(jié)可以分為變量泵和定量泵兩大類(lèi)；按排油方式可分為單向泵和雙向泵；按內(nèi)含泵數(shù)量又可以分為單泵式和雙泵式、多聯(lián)泵；按劑子的結(jié)構(gòu)可以分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，其中齒輪泵又可以分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩種，葉片泵可分為單作用式和雙作用式兩種，柱塞

20、泵又可以分為軸向式和徑向式。 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是針對(duì)鋼管自動(dòng)切斷系統(tǒng)使用的液壓夾緊及傳動(dòng)系統(tǒng)，它的工作環(huán)境，要求動(dòng)力轉(zhuǎn)化裝置的輸出動(dòng)力穩(wěn)定，傳動(dòng)速度可調(diào)，維護(hù)修理方便，有人性化的工作環(huán)境，在技術(shù)條件允許的情況下，應(yīng)盡量選擇噪音污染低的液壓泵。 值得注意的是，在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，當(dāng)壓力低于21Mpa時(shí)，推薦采用雙作用葉片泵。葉片泵有單作用和雙作用兩大類(lèi)。雙作用葉片泵以結(jié)構(gòu)緊湊、徑向力平衡、壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出流量均勻、脈動(dòng)小、噪聲低而在機(jī)床等中高壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，但其抗污染能力差，對(duì)油液的清潔度要求較高。 2.1.2 油箱 油箱在液壓系統(tǒng)中作用主要是： a) 貯存系統(tǒng)循環(huán)所需的

21、油液； b) 釋放系統(tǒng)工作時(shí)所釋放的熱能； c) 釋放混入油液中的氣體雜質(zhì)。 液壓系統(tǒng)中的油箱有整體形勢(shì)油箱、分離式油箱；開(kāi)式油箱、閉式油箱；上置式油箱、下置式油箱、放置式油箱。 整體式油箱是利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，會(huì)使主機(jī)產(chǎn)生熱變形；分離式油箱單獨(dú)設(shè)置，與主機(jī)分離，減少了油箱發(fā)熱和液壓泵的震動(dòng)對(duì)主機(jī)工作精度的影響，應(yīng)用較為廣泛。 所謂開(kāi)式油箱是油箱液面與大氣相通的油箱，應(yīng)用最廣。而閉式油箱則是油箱液面與大氣隔絕。這種油箱的優(yōu)點(diǎn)在于泵的吸由條件好，但系統(tǒng)的回油管、泄油管要承受背壓，油箱還需配置安全閥、電接點(diǎn)壓力表等以穩(wěn)定充氣壓力，所以

22、它只在特殊場(chǎng)合下使用。 本次設(shè)計(jì)采用的是分離式的下置油箱。 2.1.3 液壓輔助元件 液壓輔助元件包括油箱和管接頭、密封件、過(guò)濾器、熱交換器等，它們是液壓系統(tǒng)不可或缺的部分。一般來(lái)說(shuō)，輔助元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，可以直接選用。 為了保持油液清潔，一方面盡可能防止或減少油液污染，另一方面把已污染的油液凈化。在液壓系統(tǒng)中一般采用過(guò)濾器來(lái)除去外部混入或系統(tǒng)工作中內(nèi)部產(chǎn)生在油液中的固體雜質(zhì)，保持液壓油的清潔，延長(zhǎng)液壓油的使用壽命，保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性。故在本次設(shè)計(jì)中需采用過(guò)濾器。 液壓管道和管接頭時(shí)連接液壓元件、輸送壓力油的裝置，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)需要選擇正確的管道和管接頭。管徑過(guò)大，會(huì)使液壓裝

23、置的結(jié)構(gòu)過(guò)大，增加不必要的成本浪費(fèi)；管徑過(guò)小，又會(huì)使管內(nèi)流體得流速過(guò)高，不但會(huì)增加壓力損失，降低系統(tǒng)效率，而且會(huì)引起振動(dòng)和噪音。 2.2 液壓執(zhí)行元件的方案論證 將液壓介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置叫做液壓執(zhí)行元件.它依靠壓力油液驅(qū)動(dòng)與其外伸桿或相連的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)而做功.按輸出運(yùn)動(dòng)形式的不同,液壓執(zhí)行元件可分為液壓缸、液壓馬在和擺液壓馬達(dá)三類(lèi)。 液壓缸是將液體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的執(zhí)行元件。液壓缸一般用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)或擺運(yùn)動(dòng)等。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，因而在很多液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于本系統(tǒng)中的液壓缸是用作推動(dòng)工作臺(tái)上的圓形鋸片作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所以采用液壓缸。

24、 液壓缸的種類(lèi)繁多，按作用方式，可分為單作用和雙作用液壓缸。單作用液壓缸只有一個(gè)工作油口。在壓力作用下，活塞桿或者柱塞伸出，返回行程靠重力或彈簧力來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙作用液壓缸有兩個(gè)工作油口，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是壓力油的作用下實(shí)現(xiàn)的。按結(jié)構(gòu)形式，可把液壓缸分為柱塞式液壓缸、活塞式液壓缸、伸縮套筒式液壓缸、組合式液壓缸等。 活塞式液壓缸主要由缸筒、活塞、活塞桿、密封件等零件組成?；钊揭簤焊子须p活塞桿式和單活塞桿式，活塞桿有實(shí)心的、也有空心的。由于設(shè)計(jì)中的活塞桿相連的鋸片在單側(cè)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以采用單活塞桿式。又由于本系統(tǒng)中的液壓缸需要在換向閥及其它閥類(lèi)的控制下完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即液壓缸的伸出行程和往復(fù)行程都是在

25、壓力油的作用下完成的，所以系統(tǒng)采用的液壓缸是雙作用活塞式，這樣才能保證工作循環(huán)中快進(jìn)、工進(jìn)、暫停和快退的動(dòng)作順序有兒實(shí)現(xiàn)。綜合所述，此次設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件采用直線往復(fù)、雙作用單活塞桿式液壓缸。 2.3 液壓控制部分的方案論證 液壓系統(tǒng)中的抓賭我伯是指各類(lèi)液壓控制閥，其作用是通過(guò)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油液的流向、壓力和流量，從而使執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)制獲得所需的運(yùn)動(dòng)方向。推力及運(yùn)動(dòng)速度等，滿(mǎn)足不同的動(dòng)作要求。液壓閥性能的優(yōu)劣、工作是否可靠對(duì)整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作產(chǎn)生直接影響。 液壓閥按用途可分為壓力閥、流量閥、方向閥；按閥的管路連接方式可分為螺紋連接、板式連接、法蘭連接；按壓力級(jí)別

26、分為中低壓閥系列(63105Pa)、中高系列(210105Pa)、高壓系列(320105Pa)；按操縱方法可分為手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電動(dòng)式、液壓式和電液式。 液壓閥的工作原理是利用閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變閥口的通斷面積，從而控制壓力、流量和方向。 本系統(tǒng)調(diào)車(chē)了溢流閥和背壓閥來(lái)維持系統(tǒng)的工作壓力，保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 2.3.1 方向控制閥 方向控制閥是用來(lái)使液壓系統(tǒng)中的油路斷或改變油液的流動(dòng)方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)與停止，改變運(yùn)動(dòng)方向的閥有單向閥、換向閥等。單向閥有著通單向閥和液控單向閥兩類(lèi)。普通單向閥的作用是使油液只能向一個(gè)方向流動(dòng)，不許經(jīng)反向倒流。液控單向閥具有良好的

27、單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要長(zhǎng)時(shí)間保壓、緊鎖等情況，也用于防止立式壓缸停止時(shí)自動(dòng)下滑及速度換接等回路中。 換向閥是復(fù)代芯和閥體間相對(duì)位置的不同來(lái)變換閥本上和主油口的通斷情況，實(shí)現(xiàn)各油路連通、切斷和改變液流方向的閥類(lèi)。按照結(jié)構(gòu)形式，換向閥可分為滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式和錐閥式。按照操作方式，可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁控制、液動(dòng)、電液動(dòng)和氣動(dòng)。 2.3.2 液壓控制閥 流量控制是通過(guò)改變閥口通流面積的大小或通道長(zhǎng)短來(lái)改變局部陰力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、旁通調(diào)速閥和分流庥流閥等。 調(diào)速 閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償節(jié)流閥。它是由單向閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的復(fù)合閥。它的優(yōu)點(diǎn)在

28、于流量穩(wěn)定性好，但是由于液流經(jīng)過(guò)調(diào)速閥時(shí)，多經(jīng)過(guò)一個(gè)液陰，壓力損失比較大，常用于負(fù)載變化大而對(duì)速度控制精度要求高的定量泵供油節(jié)流調(diào)整速液壓系統(tǒng)。 2.3.3 壓力控制閥 壓力控制閥是用來(lái)調(diào)節(jié)和控制液壓系統(tǒng)中油液壓力的閥類(lèi)。按其功能和用途可分為益流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等，它們的共同特點(diǎn)是利用閥芯上的液壓作用力與彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作。 溢流閥的主要用途有兩點(diǎn)：一是用來(lái)保持系統(tǒng)或回路的壓力恒定；二是在系統(tǒng)中作安全閥用。此外，溢流閥不可在背壓閥、卸荷閥、制動(dòng)閥、平衡閥和限速閥等使用。 按調(diào)節(jié)要求不同，減壓閥可分為用于保證出口壓力位定制的定壓減壓閥，用于保證進(jìn)出口壓力差不變的

29、定差減壓閥以及用于保證出口壓力成比例的定比減壓閥。在本次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)用溢流閥起過(guò)載保護(hù)作用，在夾緊回路中用減壓閥得到恒定壓力。 2.4 電氣控制部分的方案論證 G30鋼管自動(dòng)切斷液壓系統(tǒng)采用了PLC控制，控制電路得到大大簡(jiǎn)化?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)主要依據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)各節(jié)拍或不同工作狀態(tài)下的電磁鐵動(dòng)作順序。液壓系統(tǒng)的電氣控制回路包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路、主液壓控制回路和輔助液壓回路的控制電話。電動(dòng)機(jī)在系統(tǒng)中的工作時(shí)間較長(zhǎng)，不經(jīng)常啟停，可設(shè)置成簡(jiǎn)單的停止開(kāi)關(guān)控制，主液控回路的控制則由主要由PLC完成。 2.4.1 PLC控制 由于系統(tǒng)采用了PLC控制，可以柔性地適應(yīng)技術(shù)條件地變更，而且能夠使電控

30、裝置小型化，PLC控制程序的編寫(xiě)根據(jù)系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)作各個(gè)繼電器的斷開(kāi)情況來(lái)決定。 PLC主要由中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成，CPU的應(yīng)用靈活，擴(kuò)展性好，操作方便，標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)、體積小、性?xún)r(jià)比也高、省電。 2.4.2 繼電器控制 壓力繼電器是壓力——電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件，通常由壓力——位移轉(zhuǎn)換部分和微動(dòng)開(kāi)關(guān)兩部分組成。當(dāng)被控制壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電器微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而發(fā)出斷電的電信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)的有關(guān)動(dòng)作。壓力繼電器多采用彈簧式和柱塞式。 2.5 系統(tǒng)原理圖的初步推論 初定系統(tǒng)原理圖如下： 1—濾油器 2—變量泵 3—定量泵 4—

31、單向閥 5—單向閥 6—先導(dǎo)式溢流閥 7二位四通電磁換向閥 8—調(diào)速閥 9—單向閥 10—精濾油器 11—二位三通電磁換向閥 12—油缸 13—減壓閥 14—二位四通電磁換向閥 15—油缸 16—壓力繼電器 17—溢流閥 18—油箱 19—油箱 20—壓力表 2.5.1 控制系統(tǒng)工作原理剖析 系統(tǒng)采用雙泵供油，帶動(dòng)快進(jìn)的串聯(lián)調(diào)速閥9回油調(diào)速回路。液壓缸13的運(yùn)動(dòng)方向由二位四通電磁換向閥8控制。二們?nèi)姶艙Q向閥用于實(shí)現(xiàn)液壓缸13的爬行，在調(diào)速閥之前設(shè)置一支精濾器。由下表電磁鐵動(dòng)作順序表容易分析液壓系統(tǒng)油液流動(dòng)路線。

32、表5- 1電磁鐵動(dòng)作順序 動(dòng)作 1ya 2ya 動(dòng)作 1ya 2ya 快進(jìn) + 快退 + 工進(jìn) + + 停止 夾緊 夾緊油路需要的壓力一般小于主油路，因而在夾緊油路上裝有溢流閥7,以減低夾緊缸的壓力，按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵15的3YA得電，安裝并定位元件。當(dāng)工件定位好以后，發(fā)出信號(hào)合電磁鐵14的開(kāi)關(guān)斷電來(lái)夾緊工伯，此時(shí)的油路為： 進(jìn)油路：泵3→單向閥6→減壓閥14→換抽閥15左位→液壓缸18的上腔； 回油路：液壓腔18的下腔→換向閥15左位→油箱 快進(jìn) 當(dāng)工作夾緊后油壓升高，壓力繼電器17發(fā)出訊號(hào)使1YA得電，換向閥8的左位開(kāi)始接入油路

33、。由于快進(jìn)時(shí)滑臺(tái)負(fù)載較小，工作壓力不高，變理泵2以最大流量輸入，此時(shí)進(jìn)給缸以差動(dòng)連接。其油路為： 進(jìn)油路：油泵2→單向閥5→換向閥8的左位→缸13的左腔。 回油路：泵13的右腔→抽象向閥12的左們→缸13的左腔 工進(jìn) 當(dāng)鋸片快進(jìn)到指定位置時(shí)觸碰行程開(kāi)關(guān)1XK，由1XK發(fā)出訊差換向閥12的2YA得電。差動(dòng)連接被打斷，此時(shí)的油路為： 進(jìn)油路：油泵2→單向閥5→電磁換向閥8的左位→缸13的左腔 回油路：缸13的右腔→換抽閥12的右腔→調(diào)速閥9→換向閥8的左位→油箱。 快退 當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)預(yù)定位置，切斷鋼管后，工作臺(tái)碰觸行程開(kāi)關(guān)2XK并發(fā)出訊號(hào)，使電磁換向閥7的2YA失電，其右位接入回路

34、，其此時(shí)的油路： 進(jìn)油路：油泵2→單向閥4→電磁換向閥7的右位→單向閥9→電磁換向閥11的右位→缸12的右位 回油路：缸12的左位→電磁換向閥7的右位→油箱 夾緊裝置松開(kāi) 當(dāng)鋸片退回來(lái)原來(lái)位置，碰觸3XK時(shí)，發(fā)現(xiàn)永嘉與使電磁換向閥的2YA失電，此時(shí)油路中斷，停止運(yùn)動(dòng)。此此同時(shí)，電磁換向閥14的3YAtj jn ,其右位接入回路，使工作松開(kāi)，回路為： 進(jìn)油路：泵→單向閥5→減壓閥7→換向閥14的右位→缸15的下腔 回油路：缸15的上腔→換向閥14的右位→油箱。 此時(shí)一個(gè)完整的工作循環(huán)完成，當(dāng)下一個(gè)鋼材安裝好以后，再次啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)始以上各個(gè)步驟的循環(huán)。 2.5.2 本系統(tǒng)的

35、特點(diǎn) 1、通過(guò)選擇合適的液壓泵流量，避免快進(jìn)快退時(shí)采用單向節(jié)流閥，不便可以節(jié)省液壓元件和管路，降低成本，而且降低能耗，提高效率。 2、快時(shí)時(shí)采用關(guān)動(dòng)迦接，并使液壓缸的大小腔面積比為2,充分利用回油流量對(duì)無(wú)腔的補(bǔ)油作用，不便可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)快退速度相等，而且可使泵的總流量減少一半，減小泵的流量規(guī)格，降低能耗，減少成本，提高效率。  第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)和元件選擇 通過(guò)前面的分析和論證，根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求，初步確定了系統(tǒng)方案和液壓系統(tǒng)圖。本章主要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)中所給出的主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括負(fù)載力的分析與計(jì)逄。 3.1 液壓執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算 系統(tǒng)方案論證中

36、已經(jīng)確定本系統(tǒng)的執(zhí)行元件為單桿活塞式液壓缸，通過(guò)它在液壓油的作用下的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作鋸片的快進(jìn)、工進(jìn)、快退等功能動(dòng)作。通過(guò)對(duì)執(zhí)行元件的受力分析和計(jì)算可以確定液壓缸的尺寸和液壓系統(tǒng)的其它重要性能參數(shù)。 3.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定的技術(shù)參數(shù) 1、鋼管最大直徑130mm 2、最大切削負(fù)載 500N； 3、運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量 1300N； 4、快進(jìn)行程 100 mm； 5、工進(jìn)行程 135mm； 6、快進(jìn)行程速度50mm/s； 7、工進(jìn)行程速度 2mm/s； 8、夾緊力 130N； 3.1.2 動(dòng)力分析和負(fù)載圖 動(dòng)力分析是確定液壓系統(tǒng)主要性能參數(shù)的基本依據(jù)，包括液壓執(zhí)行元件的動(dòng)力

37、分析，目的是便于了解運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)，查明每個(gè)執(zhí)行元件在其工作中的負(fù)載，位移及速度的變化規(guī)律，并找出最大負(fù)載點(diǎn)和最大速度點(diǎn)。 作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷Fg,軌道的摩擦力Ffs、Ffd，由于速度變化產(chǎn)生的慢性力Fa. 1. 外負(fù)載阻力Fg的計(jì)算 由于外負(fù)載阻力就是等于最大切削負(fù)載，即Fg=5000N. 2. 慣性力的計(jì)算 工件在啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)時(shí)的慣性力可以根據(jù)牛頓第二定律按下式進(jìn)行計(jì)算，F(xiàn)a= （1.1） 式中 g—重力加速度, g=0.98m2/s； -速度變化量（m/s）；起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s),一般機(jī)械=0.1-0.5s,對(duì)輕載低速部件取小

38、值，對(duì)重載高速部件取大值。 Fa=N=22.09N 3. 導(dǎo)軌摩擦載荷 對(duì)于平導(dǎo)軌，機(jī)床工作部件對(duì)動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌的法向力FN=1300N,取fs=0.2,fd=0.1,則 靜摩擦阻力 Ffs=0.21300N=260N 動(dòng)摩擦阻力 Ffd=0.11300N=130N 4. 液壓缸運(yùn)動(dòng)循環(huán)各個(gè)階段的總負(fù)載力 表3-1 負(fù)載表 循環(huán)動(dòng)作 計(jì)算公式 液壓缸總負(fù)載力（N） 啟動(dòng) Ffs 260 加速 Ffd+Fa 152.9 快進(jìn) Ffd 130 工進(jìn) Ffd+Fg 5130 反響啟動(dòng) Ffs 260 快退 Ffd 130 停止 Ffd-Ffa

39、 107.91 5. 鋸片工進(jìn)速度和快進(jìn)、工進(jìn)、快退時(shí)間 表3-2 速度時(shí)間表 工進(jìn)速度 2.00mm/s 快進(jìn)速度 50mm/s 快進(jìn)時(shí)間 t1=s=2s 工進(jìn)時(shí)間 t2=s=67.5 快退時(shí)間 t2=s=4.7s 6. 繪制液壓缸F-L和V-L圖 綜合上述計(jì)算結(jié)果，以行程為橫坐標(biāo)，分別以受力和速度為縱坐標(biāo)繪制F-L和V-L圖。  F(N) L(mm) 152.09 260 152.09 5130 235 260N F（N) 圖3-1 F-L圖 V(mm/s) 0 100

40、 L(mm) 235 V(mm/s)  3.1.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺 本系統(tǒng)中，由于活塞桿主要受到壓力，F(xiàn)=P1A1-P2A2.其中，式中 A1=πD2—無(wú)桿腔活塞有效作用面積(m2)； A2=π(D2-d2)—有桿腔活塞有效作用面積(m2)； P1—液壓缸工作腔壓力(Pa)；P2—液壓缸回油腔壓力(Pa)； D—活塞直徑；d—活塞桿直徑。 表3.3 執(zhí)行元件背壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力/Mpa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速回路 0.2—0.5 回油帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.4—0.6 回油帶背壓閥的系統(tǒng) 0.5—1.5 用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8

41、—1.5 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 1.2—3 回油路較短、且直接回油箱的系統(tǒng) 可忽略不計(jì) 1) 初定液壓缸的工作壓力P1D的確定主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段中的最大負(fù) 載力。通用液壓系統(tǒng)一般采用中壓(30—50)105Pa，選P1=4Mpa。根據(jù)表3—3，當(dāng)回油調(diào)速系統(tǒng)工作時(shí)采用調(diào)速閥，此時(shí)選用回油調(diào)速壓力為P2=0.6MPa。 2) 液壓缸主要尺寸的計(jì)算。 a) 液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定。 當(dāng)采用差動(dòng)連接時(shí)，A1=2A2，?。鏼=0.95,有ｇm(P1A1-P2A2)=Fw 從而 A2m2 （1.2） A17.29 從而D=m=0.043m,取標(biāo)準(zhǔn)值50mm.

42、 采用差動(dòng)連接，，往返速度相等，, 取標(biāo)準(zhǔn)值32㎜. 從而知工作腔的面積: 活塞桿的面積為： 有效工作面積： b) 計(jì)算缸筒壁厚 缸筒壁厚為,因?yàn)榇讼到y(tǒng)為中低壓系統(tǒng)，可以用薄臂缸的實(shí)用計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 ； （1.3） 其中C0—缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值，m； C1—缸筒外徑公差余量，m； C2—缸筒材料的許用應(yīng)力，Mpa，，δb為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，通常取5.此處取、. 當(dāng)時(shí)用鋼材，本處采用45號(hào)鋼，則有 從而 ，于是有 ,查表取標(biāo)準(zhǔn)值，滿(mǎn)足要求。 c) 計(jì)算缸筒壁厚 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度δ1可以按照四周嵌住的圓盤(pán)強(qiáng)度近似

43、計(jì)算，其計(jì)算公式為 ,取. d) 活塞桿及缸筒的長(zhǎng)度計(jì)算 缸筒及活塞桿的長(zhǎng)度與活塞的工作行程有關(guān)?；钊淖畲蠊ぷ餍谐虨榭爝M(jìn)與工進(jìn)的長(zhǎng)度之和。,取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度： 缸筒長(zhǎng)度：, 活塞桿長(zhǎng)度： e) 活塞桿的強(qiáng)度校核 活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受軸向推力或拉力，可以近似地用直桿承受拉壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 （1.4） 式中 F—活塞桿作用力，N； d—活塞桿直徑，m； δp—材料的許用應(yīng)力，Mpa； 活塞桿選用45號(hào)鋼，,活塞桿的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 f) 活塞長(zhǎng)度的計(jì)算 活塞的材料選用45號(hào)鋼，一般取,取. g) 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 本系統(tǒng)活塞桿受力F

44、1在軸線上，主要按下式驗(yàn)算：,其中有下列關(guān)系 , 式中 . 圓截面 . （1.5） LB為液壓缸支承長(zhǎng)度，, K—液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，查表取, nk—安全系數(shù)，通常取，此處取, . 顯然 . h) 進(jìn)出油口的尺寸選擇 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)給缸為16Mpa小型系列，缸內(nèi)徑為，進(jìn)、出油口選為. 3.2 計(jì)算系統(tǒng)的性能參數(shù) 工作腔的面積,系統(tǒng)在快進(jìn)時(shí)的流量最大，計(jì)算式為，考慮到系統(tǒng)泄漏和其他方面的影響，系統(tǒng)的流量取。 3.2.1 計(jì)算系統(tǒng)的性能參數(shù) 1. 油管內(nèi)徑的計(jì)算 管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 , （1.6） 式中 Q—通過(guò)管道內(nèi)的流量； v—管內(nèi)允

45、許速度,見(jiàn)表3—4 表3—4 允許流速推薦值 管道 推薦流速/ 液壓泵吸油管道 0.1—0.5，一般取1以下 液壓泵壓油管道 3—6，壓力高、管道短、粘度小，取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5—2.6 對(duì)于吸油管路??；對(duì)于回油管路?。粚?duì)于壓油管路取。 從而有 吸油管內(nèi)徑,取圓整標(biāo)準(zhǔn)值 . 回油管內(nèi)徑,取圓整標(biāo)準(zhǔn)值. 壓油管內(nèi)徑取圓整標(biāo)準(zhǔn)值. 2. 鋼管壁厚的計(jì)算 由計(jì)算公式, 其中由 P—管道內(nèi)徑最高工作壓力(pa)； d—管道內(nèi)徑(m)； [δ]—管道材料的許用應(yīng)力，； δb—管道材料的拉壓強(qiáng)度(pa)； n—安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取。由于

46、本系統(tǒng)管內(nèi)最高工作壓力，故. 查表知鋼管的拉壓強(qiáng)度. 從而有. 所以吸油管壁厚,取； 回油管壁厚,??； 壓油管壁厚，取. 相應(yīng)外徑 ,于是有 取,管接頭連接螺紋M141.5； ,管接頭連接螺紋M141.5； ,管接頭連接螺紋M101.0 。 .2 系統(tǒng)流量的確定與計(jì)算 1. 啟動(dòng)時(shí) ； ； . 2. 快進(jìn)時(shí) ； ； . 3. 工進(jìn)時(shí) ； ； . 4. 反向啟動(dòng)時(shí) ； ； . 5. 快退時(shí) ； ； 6. 制動(dòng)時(shí) ； ； 3.2.3 液壓油及系統(tǒng)工作壓力的確定 1. 液壓油的選擇 工作介質(zhì)時(shí)液壓系統(tǒng)中

47、極為重要的組成部分，它將系統(tǒng)中各類(lèi)元件溝通起來(lái)成為一個(gè)有機(jī)的整體。液壓油的選用需要考慮很多的因素，其中，粘度時(shí)最重要的因素，它對(duì)液壓油的壓力損失、發(fā)熱、泄漏和系統(tǒng)的效率都有直接的影響。 液壓油的選用可以根據(jù)泵的壓力和工作環(huán)境來(lái)選擇，由于該系統(tǒng)為固定液壓系統(tǒng)，壓力在7Mpa以下，溫度大約在-20℃—50℃，綜合考慮選用牌號(hào)為L(zhǎng)-HL32的液壓油即可，運(yùn)動(dòng)粘度=32cst。 2. 工作壓力的確定 管道的壓力損失包括沿程壓力損失和局部壓力損失。 （1） 層流與紊流的判斷 對(duì)于圓管或者圓形斷面的孔道，雷諾系數(shù)為，其中為平均流速，d為管道內(nèi)徑，ν為液壓介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度，按管道中的最大流速和內(nèi)徑計(jì)

48、算。，小于圓形光滑管道臨界雷諾數(shù)Re(2000—23000)，故可斷定流動(dòng)狀態(tài)為層流。 （2） 沿層壓力損失的計(jì)算 ；（1.7） （3） 局部壓力損失的計(jì)算 節(jié)流閥的壓力損失為(0.3—0.5)Mpa，調(diào)速閥的壓力損失不小于0.5Mpa，所以各類(lèi)閥的壓力損失和為。 從而有系統(tǒng)的總工作壓力為 ：pa。 3.3 主要元件的選擇 不難從上面的計(jì)算可以知道，快進(jìn)時(shí)的流量最大，為工進(jìn)時(shí)的壓力最大，為2.96Mpa；快退時(shí)的功率最大，為26.1w。依著這三個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行工作壓力、最大流量和所需電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算。 1. 泵工作壓力的確定 . （1.8） 2. 泵流量的確定

49、 (k為系統(tǒng)泄漏折算系數(shù))。根據(jù)所得最大壓力和流量，查液壓元件產(chǎn)品樣本，選擇與Pp和Qq相近液壓泵的規(guī)格和型號(hào)，為滿(mǎn)足系統(tǒng)壓力要求，泵的額定功率Pn=（1.2—1.6）Pp，于是。 葉片泵的系列中YB1型雙作用葉片泵屬于低壓泵，壓力脈動(dòng)小、噪聲低、壽命長(zhǎng)，廣泛使用與機(jī)床液壓系統(tǒng)，所以本系統(tǒng)夾緊油路選用葉片泵的型號(hào)為YB1-32。. 為滿(mǎn)足回油路中流量和壓力的變化的要求，進(jìn)給油路中采用限壓式變量泵，型號(hào)為YBx-25。下表為夾緊油路和進(jìn)給油路所用泵的規(guī)格和技術(shù)參數(shù)。 表3-3 型號(hào) YB1-32 YBx-25 轉(zhuǎn)速(r/min) 960 0—1450 零壓力流量(L/min)

50、 32 — 額定壓力流量(L/min) 28.8 — 額定壓力Mpa 6.3 6.3 容積效率 ≥92% ≥90% 總效率 ≥80% ≥80% 驅(qū)動(dòng)功率(kw) 4.2kw 4.0kw 質(zhì)量（kg） 16kg 23kg 排量(mL/r) 32 0—25 3.3.2 閥類(lèi)元件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量，應(yīng)依標(biāo)準(zhǔn)選取。 選擇溢流閥時(shí)，按液壓泵最大流量??；選擇節(jié)流閥時(shí)還應(yīng)考慮最小穩(wěn)定流量；其他各閥則是按其所接入的管路所需要的最大流量來(lái)選取。 根據(jù)液壓傳動(dòng)原理圖，選擇所需的溢流閥、背壓閥、換向閥、單向閥、節(jié)流閥、繼電器。

51、1. 選擇溢流閥 溢流閥的主要功用是將多余的油量溢流回油箱，并保持系統(tǒng)的壓力基本穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的安全。 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取DB-10-2-5X/50，質(zhì)量2.5Kg,應(yīng)用溫度-30℃—80℃，壓力最高為6Mpa，最大流量250L/min. 2. 選擇單向閥 常用的單向閥有直動(dòng)式、液控式等幾種。單向閥只允許液體向一個(gè)方向流動(dòng)，對(duì)反方向流動(dòng)起阻止作用。 選取單向閥的型號(hào)為DFY-L10H，最高使用壓力為21Mpa，公稱(chēng)通徑為10mm. 3. 調(diào)速閥的選擇 調(diào)速閥是利用其自身結(jié)構(gòu)前面的減壓閥保證后面節(jié)流閥的前后壓差不隨負(fù)載變化而變化，，其流量恒定不變，能保證運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定。

52、查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得Q-F6DY，最高壓力20Mpa，推薦流量10L/min,流量調(diào)節(jié)范圍為0—10L/min。 4. 換向閥的選擇 電磁換向閥時(shí)通過(guò)電氣信號(hào)來(lái)控制液流方向的換向閥，它可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的卸載，順序動(dòng)作和油路換向，由液壓系統(tǒng)原理圖可知有一個(gè)二位四通換向閥和一個(gè)二位三通電磁換向閥。二位四通換向閥型號(hào)4WE6Y-6X,二位三通換向閥為3WE6A-6X。 5. 繼電器的選用 壓力繼電器用于電液系統(tǒng)中它能把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。 選取PF-L8H-S型，壓力32Mpa，通徑8mm，調(diào)定范圍1.2—8Mpa，重量1.5Kg，微動(dòng)開(kāi)關(guān)型號(hào)KWX,交流220V，1A。 3.3.

53、3 液壓輔助元件的選用 1. 濾油器的選用 濾油器是濾掉油液中的雜質(zhì)，保持系統(tǒng)的正常工作和壽命。選擇濾油器必須滿(mǎn)足使用情況和系統(tǒng)對(duì)過(guò)濾難度、通過(guò)流量、允許壓力降和工作壓力的要求。 常用濾油器按其濾芯形式可分為：網(wǎng)式、線隙式、燒結(jié)式、磁性式等多種。本系統(tǒng)濾油器1選擇XU-10X*-T,其通徑為12mm,流量10L/min；濾油器10選擇XU-6X*-T，通徑10mm,流量6L/min。 2. 壓力表的選擇 液壓系統(tǒng)的工作點(diǎn)的壓力通常用壓力表來(lái)觀測(cè)，按功用有普通壓力表和電接點(diǎn)壓力表，本系統(tǒng)選用普通彈簧壓力表Y-60型，重0.2Kg，可滿(mǎn)足本系統(tǒng)測(cè)壓的要求。 3. 壓力開(kāi)關(guān)的選擇

54、 壓力表開(kāi)關(guān)是小型的截止或節(jié)流閥，只用于切斷油路與壓力表的連接，或者調(diào)節(jié)其開(kāi)口大小，起阻尼作用，減緩壓力表急劇抖動(dòng)，防止破壞。 本系統(tǒng)選擇KF-L8/12E型壓力表開(kāi)關(guān)，通徑8mm,壓力350Mpa，壓力表接頭D為M121.25mm。 4. 油箱的設(shè)計(jì) 油箱的作用是保證供給系統(tǒng)充分的油液，同時(shí)具有沉淀油液中的污染物、逸出油液中的空氣和散熱等作用。通常油箱的有效容積取為液壓泵每分鐘流量的5—7倍。 1) 容積計(jì)算 開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算油箱有效容積的經(jīng)驗(yàn)公式為，式中: V—油箱的容積（L）； —液壓泵的實(shí)際流量； K—經(jīng)驗(yàn)值，中壓系統(tǒng)取K=5—7，取K=7. 所以 2) 尺寸確

55、定 一般油箱尺寸的高、寬、長(zhǎng)之比為（1:1:1—1:2:3），當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，系統(tǒng)中油液全部流回油箱，應(yīng)不超過(guò)油箱高度的80%.取200mm700mm800mm. 5. 電動(dòng)機(jī)的選擇 在泵的工作規(guī)格中，一般同時(shí)給出額定工況下的驅(qū)動(dòng)功率，按此選擇電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)功率可按下式計(jì)算 （1.9） 式中 —液壓泵的額定壓力，Mpa；L—液壓泵的額定流量，L/min； p—液壓泵站的總效率； φ—轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般液壓泵，恒功率變量液壓泵，φ=0.4； 限壓式變量葉片泵，。（2.0） 對(duì)于本系統(tǒng)時(shí)，由于使用的是雙聯(lián)泵，電動(dòng)機(jī)的功率包含兩部分，即進(jìn)給油路和夾緊油路。 對(duì)于進(jìn)給油路

56、，由于采用的是限壓式變量泵，從而有 選用Y132M-4型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，功率為4KW,轉(zhuǎn)速為1440r/min.  第四章 液壓性能的驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)的參數(shù)有許多是由估計(jì)或經(jīng)驗(yàn)確定的，其設(shè)計(jì)水平需通過(guò)性能的驗(yàn)算來(lái)評(píng)判。驗(yàn)算的主要項(xiàng)目有壓力損失、溫升和液壓沖擊。 4.1 驗(yàn)算壓力損失 管路系統(tǒng)上的壓力損失由管路的沿程損失、管件局部損失和控制元件的壓力損失組成。 1. 沿層壓力損失的計(jì)算 ；（2.1） 2. 局部壓力損失的計(jì)算 節(jié)流閥的壓力損失為(0.3—0.5)Mpa，調(diào)速閥的壓力損失不小于0.5Mpa，所以各類(lèi)閥的壓力損失和為。 從而有系統(tǒng)的總工作壓力為 ：驗(yàn)算合格 4

57、.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 液流經(jīng)液壓泵、液壓執(zhí)行元件、溢流閥或其他閥及管道的功率損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，使工作介質(zhì)溫度升高，系統(tǒng)的散熱主要通過(guò)油箱表面和管道表面。由于循環(huán)動(dòng)作中工進(jìn)階段所需的時(shí)間占整個(gè)工作循環(huán)的大部分時(shí)間，所以在計(jì)算過(guò)程中可以只考慮工進(jìn)階段的工作情況。 液壓系統(tǒng)的總效率：.（2.2） 式中：Pp—工進(jìn)時(shí)泵的輸入流量； —液壓系統(tǒng)總效率； P1—工進(jìn)階段液壓缸進(jìn)油壓力； Q1—工進(jìn)階段液壓缸進(jìn)油流量； m—液壓缸的機(jī)械效率； Qp—液壓泵的流量； p—液壓泵的總效率。 (p為調(diào)速閥在工進(jìn)時(shí)的壓力損失)。 則系統(tǒng)用于發(fā)熱的功率為 系統(tǒng)的散熱主要是通過(guò)油箱實(shí)現(xiàn)的，

58、此處只考慮油箱的散熱情況，取散熱系數(shù). 油箱的散熱面積，那么系統(tǒng)的溫升有 通常而言，室內(nèi)液壓系統(tǒng)的溫升不能超過(guò)30℃，本系統(tǒng)理論上符合要求，可以正常工作而不需要冷卻設(shè)備。  第五章 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 液壓裝置的類(lèi)型 液壓裝置按總體配置分為分散配置和集中配置兩種主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的適用場(chǎng)合如下所述。 分散配置型液壓裝置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行元件、液壓控制閥和輔助元件按照機(jī)器的布局、工作特點(diǎn)和操控要求分散安裝在主機(jī)的適當(dāng)位置上，液壓系統(tǒng)各組成元件通過(guò)管道逐一連接起來(lái)。分散配置型液壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間和占地面積，缺點(diǎn)是布置凌亂、安裝維護(hù)復(fù)

59、雜、動(dòng)力源的震動(dòng)、發(fā)熱還會(huì)對(duì)主機(jī)產(chǎn)生影響。此種結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要是以結(jié)構(gòu)安裝空間受限的移動(dòng)式機(jī)械設(shè)備。 集中配置型液壓裝置是將系統(tǒng)的執(zhí)行元件安放在主機(jī)上，而將液壓控制閥組、液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱等輔助元件獨(dú)立安裝在主機(jī)之外，及液壓站。液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀，便于安裝維護(hù)，便于采集和檢測(cè)電信號(hào)以利于自動(dòng)化，可以隔離液壓系統(tǒng)震動(dòng)、發(fā)熱等對(duì)主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)是占地面積大，特別是對(duì)于有強(qiáng)烈熱源和煙霧粉塵污染的機(jī)械設(shè)備，有時(shí)還需為安放液壓站建立專(zhuān)門(mén)的隔離房間或地下室。液壓站適合固定式機(jī)械設(shè)備和有些行走機(jī)械采用。 由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床液壓工作臺(tái)選用固定式機(jī)械設(shè)備，為了維護(hù)方便和便于采集、檢測(cè)信號(hào)，在比

60、較和綜合考慮后選用集中配置。 5.2 液壓泵站的類(lèi)型及其組件的選擇 5.2.1 液壓泵站類(lèi)型的選擇 液壓泵站是液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，根據(jù)電動(dòng)機(jī)安裝方式不同，分為立式和臥式兩種。上置式液壓泵站的結(jié)構(gòu)緊湊、占地較小，被廣泛應(yīng)用于中小功率的液壓系統(tǒng)中。 非上置式液壓站按液壓泵站組與油箱是否公用一個(gè)底座而分為整體式和分離式兩種。非上置式整體液壓泵的液壓泵組安裝形式又有旁置式和下置式之分。非上置式液壓泵組置于油箱液面以下，有效地改善了液壓泵的吸入性能，且裝置高度低，便于維護(hù)，適用于功率較大的液壓系統(tǒng)。 除此之外還有柜式液壓站，其外形整齊美觀，不易受環(huán)境污染，但是維修不太方便，散熱條件

61、不太好，且一般需要冷卻裝備設(shè)置，通常應(yīng)用于中小型功率系統(tǒng)。按其規(guī)模大小，液壓泵站還分為單機(jī)型、機(jī)組性和中央型三種。單機(jī)型液壓泵站規(guī)模較小，通常將控制閥組一并置于油箱面板上，組成較為完整的液壓系統(tǒng)，這種液壓泵站應(yīng)用比較廣泛。機(jī)組型液壓泵站適用于中等規(guī)模的液壓系統(tǒng)，中央型液壓泵站適用于大型液壓系統(tǒng)。 在本次液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)是一個(gè)小功率的液壓系統(tǒng)，綜合以上個(gè)中液壓泵站的特點(diǎn)，選用臥式單機(jī)型的液壓站。 5.2.2 液壓站閥類(lèi)元件的配置 對(duì)于固定式的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源、閥類(lèi)元件集中安置在主機(jī)外的液壓泵站上。這樣能使安裝與維護(hù)方便，并消除了動(dòng)力源震動(dòng)與溫度變化對(duì)主機(jī)工作精度

62、的影響。閥類(lèi)元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，有三種形式：板式配置、集成塊式集成配置和疊加閥式集成配置。 其中，根據(jù)液壓系統(tǒng)各種基本回路做成通用化得集成塊，用他們拼搭出所需的液壓系統(tǒng)。集成塊上下兩面為塊與塊之間的連接面，塊內(nèi)有孔型，其他四面除一面安裝管接頭通向執(zhí)行元件外，其余都供固定標(biāo)準(zhǔn)件使用。這種配置形式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、油路少、可標(biāo)準(zhǔn)化、便于設(shè)計(jì)和制造、更改設(shè)計(jì)方便、油路壓力損失小。 綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn)和本次設(shè)計(jì)的情況，選用集成塊式集成配置作為閥類(lèi)元件的配置形式。 5.2.3 聯(lián)軸器的選擇 CC型彈性聯(lián)軸器由優(yōu)質(zhì)精密鑄造件和組合式耐油橡膠圈組成，橡膠圈內(nèi)藏有剛性管芯，具有柔性

63、和剛性并存的良好傳遞性能、減震性好、可靠性高、經(jīng)久耐用、安裝時(shí)操作方便、易于對(duì)中。選擇型號(hào)為CC-80型。 5.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.3.1 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用分離式的開(kāi)式下置油箱，尺寸在前面的章節(jié)中已有論證。 油箱體一般用2.5—4mm的鋼板焊接而成，也可鑄造。油箱內(nèi)裝有隔板，將泵吸油管與泵的回油管及系統(tǒng)的回油管隔開(kāi)，側(cè)板上裝有油位計(jì)、注油口，油箱蓋板上裝有空氣過(guò)濾器，泵和電機(jī)的的安裝版固定在油箱蓋上，油箱底部裝有排放油污用的排油口。 油箱應(yīng)該是密封的，空氣過(guò)濾器與大氣相通，注油器應(yīng)該加上濾網(wǎng)。為防止吸空現(xiàn)象和回油沖擊油面而形成泡沫，泵的吸油口和回油口贏置于油箱最低油

64、面以下，但與油箱底面距離贏不小于2倍管徑，回油管贏靠近箱壁，管的末端贏做成45度切口，并面向箱壁，吸油管安裝粗濾油器，次濾油器的額定流量應(yīng)該是泵額定流量的2倍，以減少吸油阻力，吸油管與回油管應(yīng)盡量隔得遠(yuǎn)一點(diǎn)，以便提高散熱效果，并使油箱有足夠的時(shí)間分離氣泡和沉淀雜質(zhì)，故一般都用隔板將將吸、回油管隔開(kāi)，隔板高度約為油面高度的2/3.油箱底部應(yīng)向排油孔傾斜，且要與地面有一定的距離。為了在工作中能夠觀查到油箱的最高油面和允許的最低油面，當(dāng)需要安裝熱交換器、冷卻器、儲(chǔ)能器等裝置時(shí)，應(yīng)充分考慮其安裝位置，油箱壁應(yīng)該涂上耐油防銹涂料。 5.3.2 空氣過(guò)濾器和液壓溫度計(jì)的選用 空氣過(guò)濾器的作用是為

65、了清除空氣中的油污、水分和粉塵。本系統(tǒng)油箱上采用EF-25型空氣過(guò)濾器。 液位液溫計(jì)時(shí)油箱指示液位和液溫的裝置，本系統(tǒng)采用YWZ-80型液位液溫計(jì)，其尺寸規(guī)格為L(zhǎng)=110、E=80、B=42。 5.3.3 油箱清潔蓋和油箱清洗蓋的選擇 油箱清潔蓋是內(nèi)嵌密封圈來(lái)密閉進(jìn)油管路或回油管路，以避免污染物進(jìn)入油箱；油箱清潔蓋則是清洗油箱時(shí)工作窗口，保證人手及其工具能夠從清潔蓋窗口進(jìn)入。根據(jù)需要還可以在清潔蓋上安裝注油口或液面計(jì)等。 根據(jù)系統(tǒng)需要清潔蓋選用FCL-03型，管徑為3/8(Ф15-17)。油箱清洗蓋選用YG-300型，測(cè)壓接頭為PT-2。

66、 總結(jié) 將近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，回眸這段時(shí)間和經(jīng)歷，讓我感慨萬(wàn)千，其中有苦亦有甜，畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于檢測(cè)我們大學(xué)四年所學(xué)的主要知識(shí)，因?yàn)樵谄綍r(shí)，所學(xué)的知識(shí)都是零碎的、很多時(shí)候沒(méi)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的整理，各學(xué)科之間的聯(lián)系沒(méi)得到充分的認(rèn)識(shí)。要想能夠順利地完成本次設(shè)計(jì)，必須全面地復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，包括機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓原理和材料力學(xué)等，因?yàn)橐淮纬晒Φ脑O(shè)計(jì)是集多個(gè)知識(shí)點(diǎn)于一體的靈活應(yīng)用。 在設(shè)計(jì)之初，為了能夠較好地理解本次設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和任務(wù)，我借閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)和資料，大約花了兩個(gè)星期的時(shí)間，我對(duì)這次設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也覺(jué)得以前在學(xué)習(xí)液壓這門(mén)課程時(shí)存在很多的問(wèn)題，有些知識(shí)根本就沒(méi)掌握，于是我花了部分時(shí)間逐一彌補(bǔ)，為隨后的任務(wù)打下基礎(chǔ)。 在正式進(jìn)入設(shè)計(jì)后，我按照指導(dǎo)老師為我們制定的任務(wù)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)階段內(nèi)的任務(wù)，做到步步為營(yíng)、穩(wěn)扎穩(wěn)打，到最后，設(shè)計(jì)的任務(wù)自然水到渠成地完成。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠順利進(jìn)行，得益于學(xué)校老師的指導(dǎo)，特別是指導(dǎo)老師廖老師，他嚴(yán)格要求我們，每隔兩天，不管同學(xué)們是否有問(wèn)題要解決，他總會(huì)到指定的