柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設計【含CAD圖紙、說明書】

本科畢業(yè)論文(設計)開題報告 論 文 題 目：柴油機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設計學 院：專 業(yè) 、班 級：學 生 姓 名：指導教師（職稱） 畢業(yè)論文（設計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文 （設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據 1. 論文（設計）題目及研究領域； 2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內容1.重點解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）； 2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成； 2. 開題報告必須經學院教學指導委員會審查通過； 3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5. 開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 10 一、選題依據1、研究領域 機械制造及自動化——流體傳動與控制 2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 組合機床在當今世界上的裝備制造業(yè)之中已經占有了非常重要的地位，成為機械加工行業(yè)的主要設備的其中之一，受到的關注越來越多，并且使用的范圍越來越廣泛。 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床是一種專門為柴油發(fā)動機曲柄加工而設計的機床。它的存在可以大大的提高產品的生產效率，節(jié)約生產成本，解放大量的勞動力，對產品的質量也會有一定的保證。 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床的驅動系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比具有許多特殊的優(yōu)點，其應用已經涉及20 多個專業(yè)領域的不同場合。液壓傳動系統(tǒng)已廣泛應用于各種機床的設計當中，所以我們此次為本機床進行液壓系統(tǒng)的設計具有較高的可行性和實用價值。 現在，社會生產的主要發(fā)展方向是機械化生產，隨著工業(yè)技術的日益進步， 組合機床中專用銑床液壓系統(tǒng)也有了長足的進步，并且也得到了廣泛的應用。特別是在全國各老工業(yè)基地的改造，大力發(fā)展機械制造業(yè)，也更加突出了這門技術的重要性。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 組合機床是我國目前社會生產發(fā)展所不可缺少的一環(huán)，所以它的技術在我國發(fā)展較快，整個中國的機械制造業(yè)都有著它的身影。而專用銑床作為組合機床的一種，在我國也得到了良好的發(fā)展。目前我國的銑床產業(yè)的發(fā)展已經得到了很大的進步，擁有不小的成就，但是還是存在很多問題阻礙它的進步，我國在銑床產業(yè)的制造工藝水平上與國外相比還是有著不小的距離，這使得其在核心運行部件的技術水平和運行速度、產品精度保持性以及機床的可靠性上有著不小的缺陷， 與國外差距較大。例如目前我國鉆銑床的整體技術水平是鉆孔精度可以達到± 0.1mm，電主軸最高轉速可以達到 80000r /min，但是一般來說大部分在 50000r /min 左右。鉆孔直徑在 0.3 mm～6.0 mm 之間，系統(tǒng)分辨率在 0.001 mm 左右，加工幅面在 460 mm×610 mm 之間，傳動方式普遍采用了較為先進的滾珠絲杠。但是與全球幾家馳名的廠家所銷售使用的產品相比還是有著不小的距離。 目前， 液壓傳動系統(tǒng)分別在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了長足的進步。同時 ， 由于與微電子技術密切配合 ， 能在盡可能小的空間體積內傳遞盡可能大的功率并且能夠精確的控制 ，從而更使得液壓傳動系統(tǒng)在各個行業(yè)中發(fā)揮出了巨大的作用。 現在，液壓傳動技術還在繼續(xù)高速發(fā)展，例如工作介質方面正在研究使用水作為工作介質，還有電流變液，磁流變液等工作介質也在研究中。工作效率方面主要是解決泄露問題，提高密封件產品的質量及密封系統(tǒng)的設計和應用方面為主要發(fā)展目標。傳動方面，目前在強電方面采用變頻電機與液壓定量泵結合將是一個可取的方向?？刂品矫妫珻ANBUS I CANNET 可能將會廣泛應用于下一代液壓系統(tǒng)的控制。此外，還有材料方面以及故障自動檢測方面都是主要的發(fā)展方向。 二、論文（設計）研究的內容1.重點解決的問題 柴油機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設計 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1） 根據用戶加工要求，制定切實可行的方案； （2） 工作臺進給控制系統(tǒng)液壓系統(tǒng)； （3） 進行運動參數設計； （4） 結構設計，要求繪制機床總圖、主軸部件圖、工件臺部件圖及部分零件圖， 總圖紙量為四張以上0號圖； （5） 對機床個部分進行校核，完善設計； （6） 總結完成的所有工作，并對本設計的應用前景及下一步深入工作進行展望。3.本論文（設計）預期取得的成果 （1） 根據機床動作需求，確定液壓傳動系統(tǒng)設計方案。 （2） 進行參數設計，液壓系統(tǒng)圖設計。 （3） 繪制泵站、集成系統(tǒng)的設計圖，部件圖及零件圖。 （4） 對系統(tǒng)性能進行必要的校核。 （5） 考慮計算機輔助設計方案。 （6） 編寫設計說明書一份。 三、論文（設計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）； 技術路線：實習、調研→擬定總體設計方案→運動參數設計→液壓系統(tǒng)總體設計 →液壓元件的選擇→機床總體設計→繪制液壓系統(tǒng)圖、機床總圖、各部分零件圖→ 計算機控制方案→完成設計說明書 技術參數： 工作臺進給缸 規(guī)格 Φ50/Φ22mm×400mm（1 個） 最大工作壓力 4MPa 速度 快進 4m/min 工進 500mm/min 快退 4m/min 流量 快進 7.85L/min 工進 0.98L/min 快退 6.33L/min 定位缸 規(guī)格 Φ32/Φ18mm×20mm 夾緊工作力 2~4MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 4.82L/min 松開 3.30L/min 容積 夾緊 32mL 松開 22mL 夾緊缸 同定位缸 液壓泵 PVK08EH14 0C2Z 葉片泵帶負載傳感和壓力補償功能 允許最大工作壓力 14MPa 實際使用壓力 4MPa 排量 8.3mL/r 功率 1.5kW 轉速 1400r/min 最大流量 11.62L/min 2. 論文（設計）進度計劃 第 1 周：布置題目，進行題目調研，查找相關文獻 第 2 周：開始撰寫開題報告，進行外文文獻的翻譯 第 3 周：與指導教師溝通，完成開題報告初稿， 第 4 周：進行開題答辯。 第 5 周：在充分調查的基礎上進行課題的方案設計， 第 6 周：繼續(xù)探討合理的設計方案 第 7 周：進行課題的整體設計，繪制設計總圖 第 8 周：進行液壓系統(tǒng)設計，繪制液壓系統(tǒng)圖 第 9 周：進行液壓系統(tǒng)參數設計，繪制液壓部件及零件圖 第 10 周：選擇液壓系統(tǒng)元件 第 11 周：進行液壓系統(tǒng)性評估計算 第 12 周：開始進行設計說明書的撰寫 第 13 周：完成設計說明書的撰寫 第 14 周：制作答辯文件，準備畢業(yè)答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]胡萬強.臥式雙面銑削組合機床液壓系統(tǒng)設計.機床與液壓,2013,41(8):84-86. [2]狄景微.一種組合機床液壓系統(tǒng)的設計.液壓氣動與密封,2012,32(8):27-29. [3]朱育權.立式回轉工作臺式組合機床液壓系統(tǒng)設計.液壓與氣動,2005(10):51-52. [4]左彩琴.臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)的設計.湖南農機,2012(7):88-89. [5] 王 曉 東 , 劉 安 寧 . 雙 面 銑 組 合 機 床 液 壓 系 統(tǒng) 的 改 進 . 設 備 管 理 與 維修,2011(S1):143-144. [6] 查珊珊,陸中平,王幼民.基于 Simulink 組合機床液壓系統(tǒng)設計與仿真.機械工程師,2010(7):53-55. [7] 徐振法,吳芳,陳中虎.組合機床液壓系統(tǒng)設計.機械工程師,2009(5):44-45. [8] 朱育權,王麗君,田太明.組合機床液壓系統(tǒng)壓力干涉現象分析與設計.機床與液壓,2008,36(4):361-362. [9] 陳傳艷.專用銑床液壓傳動系統(tǒng)圖的設計.化學工程與裝備,2014(10):131-133. [10] 陳傳艷. 專用銑床液壓傳動系統(tǒng)的設計探討. 湖北水利水電職業(yè)技術學院學報,2015(3):41-45. [11] 付亞中.專用銑床液壓傳動系統(tǒng)的設計方法探究.當代化工研究,2017(3):129-130. [12]朱琪.幾例專用銑床液壓系統(tǒng)的故障處理與分析.液壓與氣動,2002(3):43-44. [13] 朱生宏.專用銑床液壓系統(tǒng)設計.科技視界,2013(36):8-9. [14] 陳傳艷. 立式專用銑床液壓系統(tǒng)設計. 長江大學學報自然科學版： 理工（ 上旬）,2014(12):92-95. [15] Dave Smith.HYDRAULIC DIE PRESSURE SYSTEMS[J].American Tool, Die & Stamping News,2008,(4):18-19. [16] Wei Sun,Cheng Yan Fan,Zhi Peng Sun. An Application and Analysis for Regulation of Hydraulic System[J]. Advanced Materials Research,2011,1442(328). [17] Konrad Potiomkin,Tadeusz Nieszporek,Andrzej Piotrowski,Piotr Boral. The Design and Analysis of the Hydraulic Workpiece Clamping System in the Milling Machining Process[J]. Applied Mechanics and Materials,2015,4171(791). 附：文獻綜述  文獻綜述 組合機床在當今社會起著舉足輕重的作用，它使我們在生產中可以更方便的生產想要的產品，數控技術可以節(jié)約大量的生產力，使我們用最少的人力生產出最多的商品。 隨著科學技術的發(fā)展，對機械產品提出了高精度，高復雜性的要求，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。組合機床就是針對這種要求而產生的一種新型自動化機床。它不僅解決了以上問題，還帶來了更多的功能，這使我們在應用時可以更加的得心應手，為我們的生產帶來更多的方便。 通過《立式回轉工作臺式組合機床液壓系統(tǒng)設計》一文我學到了液壓系統(tǒng)所用液壓閥均可采用疊加式閥，它具有體積小、裝配容易簡單、各個元部件件之間可以實現無管連接等優(yōu)點。可以在流量要求較小的液壓系統(tǒng)中使用。系統(tǒng)的各個支路可以通過使用單向節(jié)流閥及節(jié)流閥來控制壓力干涉現象。蓄能器則能夠在系統(tǒng)中預防工作轉臺旋轉過程中突然斷電而導致的工作臺轉臺錯位的問題。 通過《基于 Simulink 組合機床液壓系統(tǒng)設計與仿真》我學到了以前的液壓系統(tǒng)的設計一般是根據設計者的經驗使用真實的液壓系統(tǒng)元件構建一個真實的液壓系統(tǒng)，然后在這個系統(tǒng)上進行實驗，研究系統(tǒng)參數對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響來檢驗液壓系統(tǒng)的設計是不是合理的。但是這種方法過于麻煩耗時，且系統(tǒng)的精度較低。所以我們可以采用 simulink 對設計好的液壓控制系統(tǒng)進行模擬仿真，這樣就不用構建真實的液壓系統(tǒng)便可獲得液壓系統(tǒng)的一系列相關的參數。 通過《幾例專用銑床液壓系統(tǒng)的故障處理與分析》我學會了幾種具體液壓系統(tǒng)故障時分析原因以及排除故障的方法。例如，出現橫向進給液壓缸進給時低速爬行現象時，可以通過兩種方法解決，一種是將節(jié)流閥換成微量節(jié)流閥，另一種是將節(jié)流閥換成調速閥，以為它的速度比之更加穩(wěn)定，但是具體使用哪一種方法要根據實際情況進行計算來確定，文中經過計算后，得到了微量節(jié)流閥的最大流量不能滿足實際的液壓缸快速進給速度的結論，所以采用了第二種方法。 通過《臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)的設計》 我知道了液壓系統(tǒng)中實現回轉運動的方法很多，其中有①液壓缸加齒輪齒條；②齒輪缸；③液壓馬達； ④擺動缸等。擺動缸，顧名思義，他只能實現主軸的擺動而不能旋轉。齒輪缸， 一般不推薦使用。液壓缸加齒輪齒條和液壓馬達應用廣泛，是市場上的標準系列產品，方便使用和購買。 《臥式雙面銑削組合機床液壓系統(tǒng)設計》一文在液壓系統(tǒng)設計的計算方面非常完整，尤其是液壓系統(tǒng)的元件選擇部分和液壓系統(tǒng)溫升驗算部分而我在進行自己的液壓系統(tǒng)的設計時計算部分的步驟以及整體的過程可以對比這篇文獻來進行，而其使用的公式以及計算方法對我自己的設計也很有幫助。 《一種組合機床液壓系統(tǒng)的設計》一文中主要進行了加工零件的工藝分析， 從而確定了液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)。然后根據已經確定的液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)過程來繪制液壓系統(tǒng)的原理圖。由于我所設計的銑床液壓系統(tǒng)是柴油發(fā)動機曲柄專用銑床的液壓系統(tǒng)，所以也需要進行加工零件的工藝分析，而此方面可以參照此文進行，對我的幫助很大。 《專用銑床液壓傳動系統(tǒng)的設計方法探究》中根據具體的實際要求列舉了一種專用銑床液壓傳動系統(tǒng)的設計方法，首先進行工況分析，其次進行液壓缸參數確定，然后進行元件的選擇，最后進行性能驗算。而元件選擇部分是主要內容， 因為這一部分需要有依據的選擇大量的液壓元件，所以此部分需要進行大量的計算分析，最后確定所選擇的液壓元件。 《專用銑床液壓傳動系統(tǒng)的設計研究》主要是根據現有的舊專用銑床的工作要求提出的設計要求進行設計，對比實物進行工況分析，確定液壓系統(tǒng)的主要參數，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選擇液壓元件，并驗算液壓系統(tǒng)性能。對于提高自己的分析能力很有幫助。 《專用銑床液壓傳動系統(tǒng)圖的設計》組要介紹了液壓系統(tǒng)的原理圖的繪制方法，在進行液壓系統(tǒng)的工況分析時畫出液壓缸的負載圖和速度圖，然后根據這兩個圖確定液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值，再根據之前的元件選擇部分所選擇的液壓元件將其組合在一起，畫出液壓系統(tǒng)的原理圖。 組合機床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床,是組成自動化生產線不可或缺的機床類型。通過此次的設計我對組合機床有了更為清晰的認識，液壓系統(tǒng)在我們的日常生活中有著非常多的應用，而組合機床液壓系統(tǒng)更是應用比較廣泛的一個。而我在進行文獻的查閱時也找到了非常多的關于這方面的文獻資料，這無疑是對我的設計提供非常大的幫助，同時也為我之后的設計打下了一個堅實的基礎，使我之后的設計可以順利的進行。 壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985摘 要 本設計的主要內容為柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設計，柴油發(fā)動機曲柄專用銑床是組合機床的一種，用于柴油發(fā)動曲柄的端面銑削加工，其工作臺的進給，工件的裝夾定位等離不開液壓系統(tǒng)。 本設計在前期先通過查找閱讀關于各類組合機床的液壓傳動系統(tǒng)方面的文獻，尋找柴油發(fā)動機曲柄專用銑床與其他組合機床的液壓系統(tǒng)的共性。之后就所給的具體參數和總體布置圖進行總體液壓系統(tǒng)的設計，包括工作臺的進給部分，工件的定位夾緊部分的液壓系統(tǒng)的設計計算，本設計包括液壓缸的參數設計，液壓泵以及各類液壓元件的選擇， 各個液壓回路方案的分析以及液壓系統(tǒng)原理圖的合成及繪制，泵站及液壓缸裝配圖的繪制，最后進行液壓系統(tǒng)的相關驗算，確保所設計的系統(tǒng)達到預期的要求。 關鍵詞：組合機床；柴油發(fā)動機曲柄專用銑床；液壓系統(tǒng)；液壓回路 壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 I The main content of this design is the design of the hydraulic system for the diesel engine crank milling machine. The special miller of the diesel engine crank is one kind of the combined machine tool. It is used for the end end milling of the diesel engine crank. The feed of the working table and the positioning of the workpiece are inseparable from the hydraulic system. This design is in the early stage to find and read the literature on the hydraulic transmission system of various kinds of combined machine tools, and find the commonness of the hydraulic system of the special milling machine of the diesel engine crank and the other combined machine tools. Then the design of the overall hydraulic system is carried out on the specific parameters and general layout drawings, including the feed part of the worktable, the design and calculation of the hydraulic system of the positioning and clamping parts of the workpiece. This design includes the parameters design of the hydraulic cylinder, the selection of the hydraulic pump and various hydraulic components, and the analysis of the various hydraulic circuit schemes. And the composition and drawing of the hydraulic system schematic diagram, the drawing of the assembly drawing of the pump station and the hydraulic cylinder, and finally the relevant checking calculation of the hydraulic system, so as to ensure the designed system to meet the expected requirements. Key words: modular machine tool; diesel engine crank special milling machine; hydraulic system; hydraulic circuit 目 錄 I 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 組合機床的現狀及其發(fā)展 1 1.2 液壓系統(tǒng)概述 2 1.3 本文主要研究的內容和目標 5 2 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床分析 6 2.1 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床結構總圖 6 2.2 主機功能結構與參數 6 3 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)分析 8 3.1 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設計要求 8 3.2 曲柄專用銑床對傳動系統(tǒng)的要求 8 4 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)設計 9 4.1 液壓系統(tǒng)方案選擇 9 4.2 工作臺進給缸的設計計算 9 4.3 定位缸的設計計算 13 4.4 夾緊缸的設計計算 16 5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 21 5.1 制定液壓回路方案 21 6 選擇液壓元件 24 6.1 確定液壓泵的容量以及電動機的功率 24 6.2 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇 25 7 液壓系統(tǒng)油液溫升驗算 29 8 結論 30 參考文獻 31 附錄 1 32 附錄 2 41 致 謝 50 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設計 1 緒論 1.1 組合機床的現狀及其發(fā)展 1.1.1 論文（設計）工作的理論意義和應用價值 組合機床在當今世界上的裝備制造業(yè)之中已經占有了非常重要的地位，成為機械加工行業(yè)的主要設備的其中之一，受到的關注越來越多，并且使用的范圍越來越廣泛。 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床是一種專門為柴油發(fā)動機曲柄加工而設計的機床。它的存在可以大大的提高產品的生產效率，節(jié)約生產成本，解放大量的勞動力，對產品的質量也會有一定的保證。 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床的驅動系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比具有許多特殊的優(yōu)點，其應用已經涉及 20 多個專業(yè)領域的不同場合。液壓傳動系統(tǒng)已廣泛應用于各種機床的設計當中，所以我們此次為本機床進行液壓系統(tǒng)的設計具有較高的可行性和實用價值。 現在，社會生產的主要發(fā)展方向是機械化生產，隨著工業(yè)技術的日益進步，組合機床中專用銑床液壓系統(tǒng)也有了長足的進步，并且也得到了廣泛的應用。特別是在全國各老工業(yè)基地的改造，大力發(fā)展機械制造業(yè)，也更加突出了這門技術的重要性。 1.1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 組合機床是我國目前社會生產發(fā)展所不可缺少的一環(huán)，所以它的技術在我國發(fā)展較快，整個中國的機械制造業(yè)都有著它的身影。而專用銑床作為組合機床的一種，在我國也得到了良好的發(fā)展。目前我國的銑床產業(yè)的發(fā)展已經得到了很大的進步，擁有不小的成就，但是還是存在很多問題阻礙它的進步，我國在銑床產業(yè)的制造工藝水平上與國外相比還是有著不小的距離，這使得其在核心運行部件的技術水平和運行速度、產品精度保持性以及機床的可靠性上有著不小的缺陷，與國外差距較大。例如目前我國鉆銑床的整體技術水平是鉆孔精度可以達到± 0.1mm，電主軸最高轉速可以達到 80000r /min， 但是一般來說大部分在 50000r /min 左右。鉆孔直徑在 0.3 mm～6.0 mm 之間，系統(tǒng)分辨率在 0.001 mm 左右，加工幅面在 460 mm×610 mm 之間，傳動方式普遍采用了較為先進的滾珠絲杠。但是與全球幾家馳名的廠家所銷售使用的產品相比還是有著不小的距離。 目前， 液壓傳動系統(tǒng)分別在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了長足的進步。同時，由于與微電子技術密切配合，能在盡可能小的空間體積內傳遞盡可能大的功率并且能夠精確的控制， 從而更使得液壓傳動系統(tǒng)在各個行業(yè)中發(fā)揮出了巨大的作用。 9 現在，液壓傳動技術還在繼續(xù)高速發(fā)展，例如工作介質方面正在研究使用水作為工作介質，還有電流變液，磁流變液等工作介質也在研究中。工作效率方面主要是解決泄露問題，提高密封件產品的質量及密封系統(tǒng)的設計和應用方面為主要發(fā)展目標。傳動方面，目前在強電方面采用變頻電機與液壓定量泵結合將是一個可取的方向?？刂品矫妫?CANBUS I CANNET 可能將會廣泛應用于下一代液壓系統(tǒng)的控制。此外，還有材料方面以及故障自動檢測方面都是主要的發(fā)展方向。 1.2 液壓系統(tǒng)概述 1.2.1 液壓系統(tǒng)的背景 液壓技術作為實現現代傳動與控制的關鍵基礎技術之一，已成為工業(yè)機械、工程建設機械及國際尖端產品不可缺少的重要技術基礎，是它們向自動化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發(fā)展的關鍵技術。世界工業(yè)發(fā)達國家都將液壓工業(yè)列為競爭發(fā)展的行業(yè)，其發(fā)展速度遠高于機械工業(yè)的發(fā)展速度。液壓元件及其控制已發(fā)展成為綜合的液壓工程技術。 液壓技術的應用也在不斷地向其他領域拓展，幾乎囊括了國民經濟的各個部門：從機械加工及裝配線到材料壓延和塑性成型設備；從材料及構件試驗機到電液仿真試驗臺；從建筑機械及工程機械到農業(yè)環(huán)境保護設備；從電力、煤炭等能源機械到石油天然氣的探采及各類化工設備。液壓傳動與控制已成為現代機械工程的基本要素和工程控制的關鍵技術之一。 1.2.2 液壓系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)通常都是由液壓元件（包括能源元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件） 和工作介質兩大部分組成，各部分的功用如表 1-1 所列。 表 1-1 液壓系統(tǒng)的組成部分和功用 組成部分 功用 液 壓 元 件 能源元件 液壓泵及其驅動原 動機 將原動機產生的機械能轉變?yōu)橐? 體的壓力能 執(zhí)行元件 液壓缸、液壓馬達和 擺動液壓馬達 將液體的壓力能轉變?yōu)闄C械能，用 以驅動工作機構的負載做功 控制元件 壓力、流量、方向控 制閥及其他控制元件 控制調節(jié)液壓系統(tǒng)中從泵到執(zhí)行 器的油液壓力、流量和方向 續(xù)表 輔助元件 油箱、油管、過濾器等 用來存放、提供和回收液壓介 質，實現液壓元件之間的連接及傳輸液壓介質。 工作介質 液壓油或其他合成液體 作為系統(tǒng)的載能介質，在傳遞能 量的同時還起潤滑冷卻的作用 由于液壓元件多數已實現了通用化、系列化和標準化，從而為液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用維護以及縮短機器設備的設計制造周期、降低制造成本提供了有利條件。 1.2.3 液壓系統(tǒng)的表示 液壓系統(tǒng)的組成、工作原理、功能、工作循環(huán)及控制方式等，通常是利用標準圖形符號繪制成的液壓系統(tǒng)原理在圖進行表示。在此種表示法中，圖形符號僅表示組成系統(tǒng)的各液壓元件的功能、操作（控制）方法及外部連接口，并不表示液壓元件的具體結構、性能參數、連接口的實際位置及元件的安裝位置。 1.2.4 液壓系統(tǒng)的原理及分類 ⑴ 液壓系統(tǒng)的原理 電動機驅動液壓泵經濾油器從油箱中吸油，油液被加壓后,從泵的輸出口輸入管路。油液經開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸，推動活塞而使工作臺左右移動。液壓缸里的油液經換向閥和回油管排回油箱。 ⑵ 液壓系統(tǒng)的分類 液壓系統(tǒng)是以壓力液體作為工作介質，將動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件按照主機的功能要求，進行組合而形成的能夠完成一定動作和運動要求的系統(tǒng)。 按常規(guī)的分類方法，液壓系統(tǒng)有以下幾種類型 ①開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng) 在開式循環(huán)系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的開、停和換向是由換向閥操縱來實現的。開式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是結構簡單，散熱條件好，維護方便；缺點是油液與空氣接觸機會多，容易受到污染。 在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，要設置輔助泵或補油油箱用來補償的泄漏，對系統(tǒng)進行熱交換和排出系統(tǒng)運行中產生的雜質。閉式循環(huán)系統(tǒng)一般用在容積調速中，它的優(yōu)點是結構緊湊，效率高，傳動平穩(wěn)性好，油液不易受到污染，但散熱和沉淀雜質條件差，因此系統(tǒng)必須增加冷卻或過濾裝置。 ②單泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng) 單泵系統(tǒng)指由一個液壓泵向一個或一組執(zhí)行元件供油的液壓系統(tǒng)。單泵系統(tǒng)的特點 是結構簡單、成本低，但由于各個執(zhí)行元件要求的壓力和流量不同，原動機的功率難以得到充分的利用。 多泵系統(tǒng)指采用兩臺以上的液壓系統(tǒng)供油，各泵可以單獨驅動一個執(zhí)行機構，也可以多泵合流驅動一個執(zhí)行機構，以提高執(zhí)行機構的速度，還可以實現復合動作。多泵系統(tǒng)比單泵系統(tǒng)功率利用率高，缺點是造價高。 采用變量元件的液壓系統(tǒng)成為變量系統(tǒng)。如恒功率變量系統(tǒng)能使原動機的功率利用充分，可以得到較為理想的特性。 1.2.5 液壓傳動的優(yōu)缺點 ⑴ 液壓傳動的優(yōu)點 ①在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產生出更大的動力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結構緊湊。液壓馬達的體積重量只有同等功率電動機的 12%左右。 ②液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應快，所以易于實現快速起動、制動和頻繁地換向。液壓裝置的換向頻率，在實現往復回轉運動時可達到每分鐘 500 次，實現往復直線運動時可達每分鐘 1000 次。 ③液壓傳動可在大范圍內實現無級調速（調速比可達 1：2000），并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。 ④液壓傳動容易實現自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進行控制或調節(jié)，操縱很方便。當液壓控制和電氣控制或氣動控制結合使用時，能實現較復雜的順序動作和遠程控制。 ⑤液壓裝置易于實現過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。 ⑵ 液壓傳動的缺點 ①液壓傳動是以液體為工作介質，在相對運動表面間不可避免地要有泄漏，同時， 液體又不是絕對不可壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴格的場合采用，例如螺紋和齒輪加工機床的內傳動鏈系統(tǒng)。 ②液壓傳動在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠距離傳動。 ③液壓傳動對油溫的變化比較敏感，油溫變化會影響運動的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。 ④為了減少泄露，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對油液的污染比較敏感。 ⑤液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動的理論知識，又要有一定的實踐經驗。 1.3 本文主要研究的內容和目標 1.3.1 重點解決的問題 柴油機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)設計 1.3.2 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1） 根據用戶加工要求，制定切實可行的方案； （2） 工作臺進給控制系統(tǒng)液壓系統(tǒng)； （3） 進行運動參數設計； （4） 結構設計，要求繪制機床總圖、主軸部件圖、工件臺部件圖及部分零件圖， 總圖紙量為四張以上 0 號圖； （5） 對機床個部分進行校核，完善設計； （6） 總結完成的所有工作，并對本設計的應用前景及下一步深入工作進行展望。 1.3.3 本論文（設計）預期取得的成果 （1） 根據機床動作需求，確定液壓傳動系統(tǒng)設計方案。 （2） 進行參數設計，液壓系統(tǒng)圖設計。 （3） 繪制泵站、集成系統(tǒng)的設計圖，部件圖及零件圖。 （4） 對系統(tǒng)性能進行必要的校核。 （5） 考慮計算機輔助設計方案。 （6） 編寫設計說明書一份。 2 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床分析 2.1 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床結構總圖 圖 2.1 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床結構示意圖 2.2 主機功能結構與參數 本設計銑床主要用于各類柴油機的曲柄大小頭銑削加工，近代以來，我國陸續(xù)引進了一些較先進的柴油機機型，如 Deutz MwM604B 和 234，ATL25，DL22，SEMT Pielstiek PA6 和 PC2，MTU331/396 等，其中，有的機型已經開始進行生產活動，有的還在研發(fā)生產階段。而曲柄又是柴油機中非常重要的一部分，所以曲柄的設計與生產對我國柴油機的發(fā)展具有重大的意義。 圖 2.1 柴油發(fā)動機構造原理圖 曲柄主要由三部分組成，曲柄大頭由曲柄蓋，曲柄螺栓，曲柄軸瓦組成，與曲柄連接。曲柄小頭與活塞銷鏈接，小頭孔內裝有一個襯套，防止磨損，襯套上有孔或銑槽， 在工作時可以使飛濺的油液進入襯套與小孔之間的配合表面，起潤滑作用。其工作原理為曲柄大頭與曲柄相連，曲柄小頭與活塞相連，曲柄進行轉動時，帶動曲柄做垂直方向的往復運動，同時活塞也在曲柄的作用下做垂直方向的往復運動。 圖 2.2 曲柄結構圖 柴油發(fā)動機曲柄曲柄加工專用銑床在目前的大多數設計中多使用液壓驅動和夾緊。本設計中的柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床擁有大、小銑刀盤總共四個動力頭（圖 2.1）， 可以同時銑削加工曲柄曲柄大、小頭四個側面，本設計可用于加工多種型號的柴油機曲柄，本文以 195 柴油發(fā)動機曲柄為例。 曲柄大頭尺寸為：大頭孔徑為 90mm，外徑為 126mm，寬度為 40mm，小頭孔徑為 42mm， 外徑為 84mm，寬度為 40mm，材料為 42CrMo，硬度為 200HB。采用直徑分別為 150mm 和100mm 的大小兩套銑刀，安裝在可轉位的刀座上，刀具材料為 CD 型硬質合金。加工余量為 3mm，一次進給，屬于粗加工；夾具和工件安裝在工作臺上，工作臺由單活塞桿液壓缸推動實現工件與工作臺的進給。 圖 2.3 曲柄尺寸示意圖 3 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)分析 3.1 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)的設計要求 封閉工廠內工作環(huán)境較好，因此外部環(huán)境對于液壓系統(tǒng)所產生的影響較小，銑床主要對被加工件進行銑削加工，每天大部分時間處于工作狀態(tài)，各部分元件受到的磨損較大和沖擊都比較大，為了提高銑床的工作效率和工作中的安全性，對于銑床自身的液壓系統(tǒng)，有著以下幾個方面的要求： （1） 因為本專用銑床在進行曲柄大、小頭側面的銑削時，雖然是進行一次粗加工， 但是對被銑削面的精度還是有較高要求，對液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性有硬性的要求。所以，我們在進行液壓元件的選擇的時候，就要從液壓元件的可靠性，工作的安全性以及穩(wěn)定性的方面進行綜合的考量，然后進行選擇。發(fā)熱方面我們可以通過選擇較小的油箱和冷卻機來解決。 （2） 因為工件的夾緊和定位以及工作臺的進給可以不同時進行，并且夾緊和定位時所需的液壓油體積很小，所以可以設計為由蓄能器供油的方式。 （3） 由于實際工作時對液壓系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的工作的影響因素較多，包括一些環(huán)境因素以及一些人為的誤操作的情況，可能會產生較大的安全事故，因此各裝置需要滿足必要的過載保護系統(tǒng)和限速控制功能。 （4） 為了延長液壓元件的壽命，必須要確保選用優(yōu)質的液壓油和濾油裝置。 3.2 曲柄專用銑床對傳動系統(tǒng)的要求 銑床在工作時往往是需要進行長時間、大批量的加工生產活動，同時對被加工件的加工表面的精度有一定要求，所以在這種情況下我們就需要銑床的傳動系統(tǒng)有著良好的耐磨損性以及穩(wěn)定性，只有這樣才能提高工件的加工速率，縮短加工時間，減少生產成本。 4 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)設計 4.1 液壓系統(tǒng)方案選擇 銑床的生產效率，工件裝夾的緊密度以及定位的精確度取決于夾緊以及定位系統(tǒng)的設計情況。選擇夾緊、定位系統(tǒng)的時候，主要考慮的因素是：工作臺進給速度、夾緊方式、定位基準的選擇、液壓油的流量和夾緊力的實際情況等等。滿足柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的結構類型主要有以下兩種： （一） 液壓進給為主，機械夾緊定位為輔的液壓系統(tǒng) 液壓進給為主，機械夾緊定位為輔的液壓系統(tǒng)是工作臺的進給采用液壓傳動系統(tǒng)， 工件的定位夾緊采用機械傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作方便，可靠性高，準確度好，在采用了合適的機械元件之后能保證良好的穩(wěn)定性，采用齒輪傳動的話還具有傳動比準確、穩(wěn)定， 工作壽命長的特點。但是，該系統(tǒng)的制造和安裝精度要求很高，成本很高，且需要較大的運行空間，傳動效率相比液壓系統(tǒng)較低。 （二） 全液壓工作系統(tǒng) 全液壓工作系統(tǒng)是指工作臺的進給，工件的定位夾緊均采用液壓傳動系統(tǒng)執(zhí)行。該系統(tǒng)需要安裝空間較小，布局靈活，結構緊湊；動作響應快，能快速換向和變速，速度、扭矩、功率等均可無級調節(jié)；系統(tǒng)的安全性、可靠性好，結構簡單，成本低，元件易于實現系列化、標準化和通用化。但是該系統(tǒng)也有明顯的缺點，液壓油的泄露，傳動效率較低，故障不易檢查等。 該銑床在進行工件的銑削加工時，要求能夠快速大批量的生產，對加工表面也有一定的精度要求，所以要求銑床工作時平穩(wěn)、快速、生產效率高。綜合分析之后，優(yōu)先考慮選擇更合理的全液壓工作系統(tǒng)。 4.2 工作臺進給缸的設計計算 表 4-2-1 工作臺進給缸參數表 項目 參數 工作臺進給缸 最大工作負載 7500N 速度 快進 4m/min 工進 500mm/min 快退 4m/min 4.2.1 工作臺進給缸的負載分析和速度分析 已知工作臺進給缸快進快退速度為 4m/min，工進速度為 500mm/min，由此可畫出工作臺進給缸速度循環(huán)圖。 圖 4-2-1 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床工作臺速度循環(huán)圖 4.2.2 確定液壓缸的主要參數 （1）初選液壓缸的工作壓力 表 4-2-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 農業(yè)機械、小型工程機械、建筑機械、液壓鑿巖機 液壓機、大中型挖掘機、重型機械、起重運輸機械 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 工作臺進給缸的最大工作壓力可取為 4MPa。 19 ⑵計算液壓缸的結構參數  表 4-2-3 液壓系統(tǒng)背壓力選取表 系統(tǒng)結構情況 背壓力 p/MPa 采用節(jié)流閥的回路節(jié)流調速系統(tǒng) 0.3~0.5 對中高壓液壓系統(tǒng)背壓力數值應放大 50%~100% 采用調速閥的回路節(jié)流調速系統(tǒng) 0.5~0.8 回油路上有背壓閥的系統(tǒng) 0.5~1.5 采用輔助泵補油的閉式回路 0.8~1.5 已知液壓缸的最大工作負載為 7500N，選用單出桿活塞缸作為工作臺進給缸，假設液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.25 ,根據液壓系統(tǒng)背壓力表選出背壓為 0.5MPa。 由工進工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F ，可得式中： p1 —工作臺進給缸無桿腔工作壓力 p2 —工作臺進給缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負載 將數值帶入工進工況下液壓缸的力平衡方程中計算可得： A2 = F /(1.25 p1 - p2 ) = 10000 /(1.25 ′ 4MPa ′106 - 0.5MPa ′106 ) = 1666.67 ′10-6 m 2  (式 4.1) 所以 A1 = 1.25 A2 = 17 ′1.25 = 21.25cm 2 液壓缸內徑 D 為：  D = =  = 5.1cm  （式 4.2） 表 4-2-4 缸筒內徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據上表對 D 圓整，取 D=50mm。 表 4-2-5 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.06 — 10 12 16 20 22 25 28 32 1.12 10 12 16 20 25 28 32 36 40 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 因為j= A1 / A2 = 1.25 ，所以根據上表可選出活塞桿外徑 d=22mm。 4.2.3 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量 快進階段液壓缸流量計算： 式中： v1 —工作臺進給缸快進速度；  q1 = A1 ′ v1  （式 4.3） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 252 ′ 3.14 ′10-6 ′ 4 ′106 = 7.85L / min 1 1 1 快退階段液壓缸流量計算：  q2 = A2 ′ v2  （式 4.4） 式中： v2 —工作臺進給缸快退速度； A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入參考值后得： q2 = A2 ′ v2 = 1582.56 ′10-6 ′ 4 ′106 = 6.33L / min 工進階段液壓缸流量計算： 式中： v3 —工作臺進給缸工進速度； 代入參考值后得：  q1 = A1 ′ v3  （式 4.5） q = A ′ v = 252 ′ 3.14 ′10-6 ′ 0.5 = 0.98L / min 1 1 3 根據下表選出活塞行程： 表 4-2-6 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標準活塞行程位 400mm。 由此可得出工作臺進給缸的各項參數，如下表： 表 4-2-7 工作臺進給缸技術參數表 項目 參數 工作臺進給缸 規(guī)格 Φ50/Φ22mm*400mm（1 個） 最大工作壓力 4MPa 速度 快進 4m/min 工進 500mm/min 快退 4m/min 流量 快進 7.85L/min 工進 0.98L/min 快退 6.33L/min 4.3 定位缸的設計計算 4.3.1 確定定位缸的主要參數 表 4-3-1 定位缸主要參數表 定位缸 夾緊工作負載 3000N 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min （1） 初選液壓缸工作壓力 取定位缸的工作壓力為 4MPa。 （2） 計算液壓缸的結構參數 已知定位缸的最大工作負載為 3000N，選用兩個單出桿活塞缸作為定位缸，假設液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.4 ,根據液壓系統(tǒng)背壓力 表選出背壓為 0.5MPa。 由工進工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F 式中： p1 —定位缸無桿腔工作壓力  （式 4.6） p2 —定位缸缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負載 將各個數值代入工進工況下液壓缸的力平衡方程中得： A2 = F /(1.4 p1 - p2 ) = 3000 /(1.4 ′ 4 ′106 - 0.5′106 ) = 588.23′10-6 m2 所以， A = 5.9cm2 ， A = 1.4 A = 1.4 ′ 5.9 = 8.26cm2 2 1 2 液壓缸內徑 D 為：  （式 4.7） 表 4-3-2 缸筒內徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據上表取 D=32mm。 表 4-3-3 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 1.32 16 20 25 32 40 45 50 56 63 1.4 18 22 28 36 45 50 56 63 70 因為 A1 / A2 = 1.4 ，所以根據活塞桿外徑表可去定位缸的活塞桿外徑為 18mm。 4.3.2 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量夾緊階段液壓缸流量計算： 式中： v1 —定位缸夾緊速度； q1 = A1 ′ v1 （式 4.8） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 162 ′ 3.14 ′ 50 = 40218mm3 / min = 4.02L / min 1 1 1 松開階段液壓缸流量計算： 式中： v2 —定位缸松開速度；  q2 = A2 ′ v2  （式 4.9） A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入參考值后得： q2 = A2 ′ v2 = (162 - 92 ) ′ 3.14 ′ 50 = 38170mm3 / min = 3.81L / min 根據下表選出活塞行程： 表 4-3-4 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標準活塞行程為 25mm。液壓缸夾緊時容積為： （式 4.10） 式中： D —定位缸無桿腔缸筒內徑 S —定位缸活塞行程代入數值計算得： 液壓缸松開時容積為： 由此可得出定位缸的各項參數，如下表： 表 4-3-5 定位缸參數表 定位缸 規(guī)格 Φ32/Φ18mm*25mm 夾緊工作壓力 4MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 4.02L/min 松開 3.81L/min 容積 夾緊 40mL 松開 27mL 4.4 夾緊缸的設計計算 4.4.1 確定夾緊缸的主要參數 表 4-4-1 夾緊缸主要參數表 夾緊缸 夾緊工作負載 2500N 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min （3） 初選液壓缸工作壓力 夾緊缸的工作壓力可取為 3MPa。 （2）計算液壓缸的結構參數 已知夾緊缸的夾緊工作負載為 2500N，選用兩個單出桿活塞缸作為夾緊缸，假設液壓缸的有桿腔和無桿腔的有效面積分別為 A1和A2 ，且 A1 / A2 = 1.4 ,根據液壓系統(tǒng)背壓力 表選出背壓為 0.5MPa。 由工進工況下液壓缸的力平衡方程 p1 A1 = p2 A2 + F 式中： p1 —夾緊缸無桿腔工作壓力  （式 4.11） p2 —夾緊缸缸有桿腔工作壓力 F —液壓缸的最大負載代入數值計算可得： 3MPa ′162 ′ 3.14 ′10-6 = F + 0.5 ′ 549.5 ′10-6 F =2136.77N，圓整后取 F =2500N 將圓整后的 F 代入工進工況下液壓缸的力平衡方程中得： A2 = F /(1.4 p1 - p2 ) = 2500 /(1.4 ′ 3 ′106 - 0.5 ′106 ) = 675.67 ′10-6 m 2 所以， A = 6.8cm 2 ， A = 1.4 A = 1.4 ′ 6.8 = 9.52cm 2 2 1 液壓缸內徑 D 為： 2 D = =  = 3.5cm  （式 4.12） 表 4-4-2 缸筒內徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 根據上表取 D=40mm。 表 4-4-3 活塞桿外徑 d（mm） 面積比 j 缸筒內徑 D 32 40 50 63 80 90 100 110 125 1.25 14 18 22 28 36 40 45 50 56 1.32 16 20 25 32 40 45 50 56 63 1.4 18 22 28 36 45 50 56 63 70 因為 A1 / A2 = 1.4 ，所以根據活塞桿外徑表可去夾緊缸的活塞桿外徑為 22mm。 4.4.2 確定液壓缸在工作循環(huán)各階段的流量夾緊階段液壓缸流量計算： 式中： v1 —夾緊缸夾緊速度； q1 = A1 ′ v1 （式 4.13） A1 —液壓缸無桿腔有效面積。代入表一中的參考值后得： q = A ′ v = 202 ′ 3.14 ′ 50 = 62800mm3 / min = 6.28L / min 1 1 1 松開階段液壓缸流量計算： 式中： v2 —夾緊缸松開速度；  q2 = A2 ′ v2  （式 4.14） A2 —液壓缸有桿腔有效面積。代入參考值后得： q2 = A2 ′ v2 = (202112 ) ′ 3.14 ′ 50 = 43803mm3 / min = 4.38L / min 根據下表選出活塞行程：  表 4-4-4 活塞行程系列（mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 選擇標準活塞行程為 25mm。液壓缸夾緊時容積為： 式中： D —定位缸無桿腔缸筒內徑 S —定位缸活塞行程代入數值計算得： V = 液壓缸松開時容積為：  p′ 402 ′ 25 2  = 62mL （式 4.15） p′ (402 - 222 ) ′ 25 V = 2 = 44mL 由此可得出夾緊缸的各項參數，如下表： 表 4-4-5 夾緊缸參數表 夾緊缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*25mm 夾緊工作壓力 3MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 6.28L/min 松開 4.38L/min 容積 夾緊 62mL 松開 44mL 所以根據以上計算結果可以繪制柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的技術參數表， 如下 表 4-4-6 柴油發(fā)動機曲柄加工專用銑床液壓系統(tǒng)的技術參數表 項目 參數 工作臺進給缸 規(guī)格 Φ50/Φ22mm*400mm 最大工作壓力 4MPa 速度 快進 4m/min 工進 500mm/min 快退 4m/min 流量 快進 7.85L/min 工進 0.98L/min 快退 6.33L/min 定位缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*20mm 夾緊工作壓力 4MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 4.82L/min 松開 3.30L/min 容積 夾緊 32mL 松開 22mL 續(xù)表 夾緊缸 規(guī)格 Φ40/Φ22mm*25mm 夾緊工作壓力 3MPa 速度 夾緊 50mm/min 松開 50mm/min 流量 夾緊 6.28L/min 松開 4.38L/min 容積 夾緊 62mL 松開 44mL 29 5 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5.1 制定液壓回路方案 5.1.1 油源形式及壓力控制 采用電動機驅動的具有限壓功能的負載傳感葉片變量泵供油油源和溢流閥調壓功能方案，如圖 A 所示。 5.1.2 調速回路 圖 A 油源形式及壓力控制 三個串聯的節(jié)流閥構成容積節(jié)流調速回路實現快慢交替工作。當閥 3,4,5 中任何一個工作時，另外兩個節(jié)流閥都會被跟他們并聯在一起的電磁閥所短路，進而可以實現實現由一個液壓泵實現多工況下的流量適應，無流量損失，實現了節(jié)能，如圖 B 所示。 圖 B 工作臺進給缸調速回路 定位缸 19 與夾緊缸 20 的壓力損失發(fā)熱很小，故采用了進油節(jié)流調速，即定位缸 19 由疊加式雙單向節(jié)流閥 16 調節(jié)夾緊、松開速度；夾緊缸 20 由疊加式雙單向節(jié)流閥 17 調節(jié)夾緊、松開速度，如圖 C。 圖 C 定位缸與夾緊缸調速回路 5.1.3 換向回路 工作臺進給缸的換向回路采用三位四通“M”型中位機能的液動換向閥實現液壓缸的進退和停止，制動時運動慣性引起的液壓沖擊較大，從靜止到起動較平穩(wěn)，位于中位狀態(tài)時，可為液壓泵卸荷，如圖 D。 定位缸 19 和夾緊缸 20 的換向回路采用三位四通“Y”型中位機能的液動換向閥實現液壓缸的夾緊與松開的運動。由于液壓缸兩腔接油箱，從靜止到起動有沖擊，制動性能較平穩(wěn)，如圖 E。 圖 D 工作臺進給缸換向回路 圖 E 夾緊缸（定位缸）換向回路 5.1.4 輔助回路 由于液壓缸 19、20 每次動作所需的壓力油體積很小，故其壓力油采用蓄能器供給， 供油路上設一單向閥以保護液壓泵，同時在其回路上設一液壓表及其開關，以便溢流閥調壓以及觀測蓄能器內壓力大小，如圖 F。 圖 F 輔助回路 在制定各液壓回路方案的基礎上，經整理所組成的液壓系統(tǒng)原理圖如圖5-1-1 所示。由電磁鐵動作順序表容易了解系統(tǒng)的工作原理及各工況下的油液流動路線。 液 壓 工 況 電磁鐵狀態(tài) 缸 動作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 工 作 臺 移動缸 快進 + + 工進 + + 快退 + + 定 位 缸 夾緊 + + 松開 + + 夾 緊 缸 夾緊 + + 松開 + + 圖 5-1-1 液壓系統(tǒng)原理圖表 5-1-1、系統(tǒng)工作狀態(tài) 6 選擇液壓元件 6.1 確定液壓泵的容量以及電動機的功率 6.1.1 油缸的容積和油泵的相關計算油缸的容積： （式 6.1） 油泵的流量： 式中：hv —泵的容積效率，取hv 為 0.9。 t —工作臺進給缸的進給時間，取t 為 12s。將各值代入，可求出液壓缸的容積和泵的流量： （式 6.2） pD 2 S V = 2 = p′ 502 ′ 400 2  = 1.57L 所以油泵的排量為： Q = 60 ′1.57 = 8.72L / min 12 ′ 0.9 q = Q n = 8.72 ′103 1400  = 6.2mL / r  （式 6.3） 對照產品樣本可選用 PVK08EH140C2Z 葉片泵（Parker）帶負載傳感和壓力補償功能，其額定轉速為 1400r/min，最大流量為 11.62L/min，排量為 8.3mL/r。 6.1.2 確定驅動電機功率 取葉片泵輸出功率最大為快退時，假設工作臺進給缸在進油路上的壓力損失為0.5MPa，所以葉片泵輸出壓力是 4.5MPa。葉片泵的總效率為hp = 0.8 ，葉片泵流量為 8.72L/min，所以葉片泵在快退時所需要輸出的功率 P 為： P = pp qp /hp = 4.5 ′106 ′ 8.72 ′10-3 /(60 ′ 0.8) = 0.818kW  （式 6.4） 據此選擇的電動機型號為 Y90L-4-B3，其額定功率為 1.5kW，轉速為 1400r/min，效率為 79%。 6.2 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓系統(tǒng)液壓元件的選擇 ⑴泵 2 對照產品樣本可選用 VK08EH140C2Z 葉片泵（Parker）帶負載傳感和壓力補償功能，其參數如下： 排量 8.3mL/min； 轉速 1400r/min； 額定壓力 14MPa； 最大流量 11.62L/min; 功率 1.5kW。 ⑵工作臺快進時由節(jié)流閥 3 和換向閥 6 并聯組成的調速回路進行調節(jié)?？爝M時，電磁鐵 1 得電，換向閥 6 處于左位，此時閥 6 不通，通過節(jié)流閥 3 調節(jié)快進。工作臺進給缸快進時，速度為 4m/min，流量為 7.85L/min。 查閱《機床液壓元件產品樣本》可知，選擇 L-10 型管式節(jié)流閥，其參數如下： 額定流量為 10L/min； 最小流量為 0.05L/min； 額定壓力為 53-63kgf/ m2 ,即 5.194-6.174MPa。 工進時節(jié)流閥 4 和快退時節(jié)流閥 5 的選擇方式同快進時節(jié)流閥 3 的選擇，即節(jié)流閥 3、4、5 型號均為 L-10 型管式節(jié)流閥。 ⑶工作臺停止不動時，電磁鐵 1YA、2YA、3YA 均不通電，此時，換向閥 6、7、8 處于右位，此時泵排量達到最大 8.3mL/r，流量最大為 11.62L/min。 查閱《機床液壓元件產品樣本》可知，應選用 23E-25B 型二位三通電磁換向閥，其參數如下所示： 額定流量為 25L/min； 額定壓力為 15MPa； 最小流量為 0.05L/min。 ⑷當工作臺停止工作時，電磁鐵 4YA、5YA 沒有電，換向閥 9 接中位機能，泵排量最大， 通過換向閥 9 中位卸荷。工作臺快進時，電磁鐵 5YA 有電，換向閥 9 接右位，這時通過的流量是 7.85L/min，當工作臺工進時，電磁鐵 5YA 有電，換向閥 9 接右位，這時通過的流量是 0.98L/min，當工作臺快退時，電磁鐵 4YA 有電，換向閥 9 接左位，這時通過的流量是 6.33L/min，因此，最大的通過流量為 11.62L/min。 據此查閱《機床液壓元件產品樣本》可知，可選擇 34 E1 -25B 型三位四通電磁換向閥， 其參數如下： 額定流量為 25L/min； 額定壓力為 15L/min； 最小流量為 0.05L/min。 ⑸當工作臺快退到位后，泵壓力升高，開始經閥 3、4、5、9 向蓄能器里供油，蓄能器中的壓力也開始變大，當蓄能器內壓力變大到 4MPa 時，葉片泵的排量開始變小直到和系統(tǒng)的泄漏量一樣時，停止沖油。定位缸夾緊時流量為 4.82L/min，松開時流量為3.30L/min，工作壓力為 4MPa。 查閱“蓄能器型號表”可得，應選用 NXQ1-L10/10-H 型蓄能器，其參數如下： 其容積為 10L； 額定壓力為 10MPa； 最大排放量為 7L/min。 同時根據選擇的蓄能器選擇與其配套的安全球閥，其型號為：AQF-L25H1-A，其參數如下： 公稱壓力 10MPa； 調壓范圍為 3.5-14MPa； 公稱流量為 100L/min。 ⑹定位缸 19 和夾緊缸 20 在進行夾緊行為時，電磁鐵 6YA 有電，換向閥 10、11 接在左位上，這時流過閥 10 的流量是 4.82L/min，流過閥 11 的流量是 6.28L/min，當定位缸19 和夾緊缸 20 在松開的工作狀態(tài)時，電磁鐵 7YA 有電，換向閥 10、11 接在右位上， 這時流過閥 10 的流量為 3.30L/min，通過閥 11 的流量為 4.38L/min。 據此查閱《機床液壓元件產品樣本》可選用 34Y-10B 型三位四通液動換向閥，其參數如下：額定壓力約為 6.3MPa； 壓力損失<0.8MPa； 額定流量為 10L/min。 ⑺定位缸 19 和夾緊缸 20 在工作時通過疊加式雙單向節(jié)流閥 16、17 來進行控制。當進行夾緊行為時，流過閥 16 的液體流量為 4.82L/min，流過閥 17 的液體流量為6.28L/min，右邊的單向節(jié)流閥起調節(jié)速度的作用，左邊節(jié)流閥被并聯的單向閥短路，不起作用，松開時，流過閥 16 的流量為 3.30L/min，流過閥 17 的流量為 4.38L/min，左邊的單向節(jié)流閥起調節(jié)速度的作用。 據此查閱《機床液壓元件產品樣本》可選用，LI-10B 型疊加式雙單向節(jié)流閥，其參數如下： 額定流量為 10L/min； 最小流量為 0.05L/min； 額定壓力為 0.3-6.3MPa； 壓力損失為 0.8MPa。 溢流閥 2-3 做背壓閥，當其設定一個壓力值時，只有大于設定的壓力值，液壓油才 能通過，換向閥 2-2,右位壓力等于換向閥 9 入口處的壓力，左位的壓力等于背壓閥 2-3 的調定值，當閥 2-2 右位的壓力與左位的壓力達到一定的壓力差時，換向閥 2-2 工作于左位，油路方向改變，達到特定的功能。已知系統(tǒng)的最大工作壓力為 4MPa，流量范圍為 0.98L/min~7.85L/min。 ⑴換向閥 2-2 型號為 23YF3-E10 其主要參數如下： 額定壓力 16MPa； 額定流量 80L/min； 壓力控制范圍 0.6~16MPa。 ⑵背壓閥 2-3 型號為 DBDH25P10/10，其主要參數如下： 額定壓力 10MPa； 額定流量 25L/min。 結合上述液壓元件的選擇，可制出如下表 6.1 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓元件選型表。 表 6-1 柴油發(fā)動機曲柄專用銑床液壓元件選型表 序號 元件 型號 規(guī)格 額定壓力 （MPa） 額定流量 （L/min） 排量 （mL/r） 1 葉片變量泵 PVK08EH140C2Z 14 11.62 8.3 1 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 2 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 3 節(jié)流閥 L-10 型管式節(jié)流閥 6.174 10 4 二位三通電磁換向閥 23E-25B 型 15 25 5 二位三通電磁換向閥 23E-25B 型 15 25 6 二位三通電磁換向閥 23E