專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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油箱裝配圖.dwg
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專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目錄
前言 1
目錄 2
一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 3
二、液壓傳動(dòng)的工作原理和組成 4
三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 5
1、優(yōu)點(diǎn) 5
2、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)： 5
四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 6
1、液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用： 6
2、靜液壓傳動(dòng)裝置的應(yīng)用 7
五、液壓系統(tǒng)工況分析 8
1、運(yùn)動(dòng)分析 8
七、擬定液壓系統(tǒng)圖 12
1、 調(diào)速方式的選擇 13
2、快速回路和速度換接方式的選擇 13
液壓工作原理： 14
八、液壓元件選擇 16
1、選擇液壓泵和電機(jī) 16
2、 元、輔件的選擇 21
九、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算 24
1．管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 24
2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 27
十、液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r 29
1、國(guó)外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 32
2、遠(yuǎn)程液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展 39
十一、注意事項(xiàng) 40
十二、總結(jié) 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況
液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。
第一個(gè)使用液壓原理的是1795年英國(guó)約瑟夫?布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年他又將工作介質(zhì)水改為油,進(jìn)一步得到改善。
第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。
我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。
目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。
二、液壓傳動(dòng)的工作原理和組成
液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用壓力能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式。 驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)是由油箱、過(guò)濾器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。
1、工作原理：
1)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵經(jīng)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(jīng)開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。
2)工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減少。由此可見(jiàn)，速度是由油量決定的。
2、液壓系統(tǒng)的基本組成：
1）能源裝置——液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。
2）執(zhí)行裝置——液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。
3）控制裝置——液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向。
4）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等.通過(guò)這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。
5）工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。
三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)
1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)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(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)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(yīng)快，所以易于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘500次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘1000次。
3）液壓傳動(dòng)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速比可達(dá)1：2000），并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。
4）液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍?duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。
5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。
6）由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。
2、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：
1)液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免地要有泄漏，同時(shí)，液體又不是絕對(duì)不可壓縮的，因此不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合采用，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。
2）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)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(yuǎn)距離傳動(dòng)。
3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)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(duì)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(duì)維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)
6）隨著高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問(wèn)題。
總而言之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)將得到克服，液壓傳動(dòng)將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動(dòng)方式的結(jié)合更是前途無(wú)量。
四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
1、液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用：
機(jī)床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等
工程機(jī)械——挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等
汽車(chē)工業(yè)——自卸式汽車(chē)、平板車(chē)、高空作業(yè)車(chē)等
農(nóng)業(yè)機(jī)械——聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等
輕工機(jī)械——打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等
冶金機(jī)械——電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等
起重運(yùn)輸機(jī)械——起重機(jī)、叉車(chē)、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)?/p>
礦山機(jī)械——開(kāi)采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等
建筑機(jī)械——打樁機(jī)、平地機(jī)等
船舶港口機(jī)械——起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等
鑄造機(jī)械——砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等
2、靜液壓傳動(dòng)裝置的應(yīng)用
（2）系統(tǒng)的工作流程
用戶在客戶端啟動(dòng)IE瀏覽器進(jìn)入系統(tǒng)初始界面，這里提供了關(guān)于遠(yuǎn)程液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的介紹。如果用戶想提交設(shè)計(jì)任務(wù)，則可以注冊(cè)并填人相關(guān)信息，然后登錄進(jìn)入操作頁(yè)面。首先，用戶要選擇一種工作模式：過(guò)程全自動(dòng)化智能處理模式或人機(jī)交互模式。這兩種模式的主要區(qū)別在于：用戶選擇前者時(shí)，只要在一開(kāi)始提交設(shè)計(jì)的任務(wù)要求、基本參數(shù)以及設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中需要用到的一些參數(shù)即可，其余的工作都由系統(tǒng)自動(dòng)完成，直到最后生成設(shè)計(jì)方案供用戶審核；而后者，就是指系統(tǒng)
在分析、計(jì)算過(guò)程中每次需要選擇參數(shù)或方案的時(shí)候，都要詢問(wèn)用戶的意見(jiàn)，由用戶來(lái)做出選擇。如果提供的眾多參數(shù)或方案中沒(méi)有用戶滿意的，或用戶自己有特殊要求，可以自行指定。因此，該工作模式適合于高級(jí)用戶或有特殊要求的用戶使用。用戶便可按照所選工作模式的流程來(lái)完成設(shè)計(jì)工作。
十一、注意事項(xiàng)
1、使用液壓系統(tǒng)要注意的問(wèn)題
1）使用者應(yīng)明白液壓系統(tǒng)的工作原理，熟悉各種操作和調(diào)整手柄的位置及旋向等。
2）開(kāi)車(chē)前應(yīng)檢查系統(tǒng)上各調(diào)整手柄、手輪是否被無(wú)關(guān)人員動(dòng)過(guò)，電氣開(kāi)關(guān)和行程開(kāi)關(guān)的位置是否正常，主機(jī)上工具的安裝是否正確和牢固等，再對(duì)導(dǎo)軌和活塞桿的外露部分進(jìn)行擦拭，而后才可開(kāi)車(chē)。
3）開(kāi)車(chē)時(shí)，首先啟動(dòng)控制油路的液壓泵，無(wú)專用的控制油路液壓泵時(shí)，可直接啟動(dòng)主液壓泵。
4）液壓油要定期檢查更換，對(duì)于新投入使用的液壓設(shè)備，使用3 個(gè)月左右即應(yīng)清洗油箱，更換新油。以后每隔半年至1 年進(jìn)行清洗和換油一次。
5）工作中應(yīng)隨時(shí)注意油液，正常工作時(shí)，油箱中油液溫度應(yīng)不超過(guò)60℃。油溫過(guò)高應(yīng)設(shè)法冷卻，并使用粘度較高的液壓油。溫度過(guò)低時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，或在運(yùn)轉(zhuǎn)前進(jìn)行間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，使油溫逐步升高后，再進(jìn)入正式工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
6）檢查油面，保證系統(tǒng)有足夠的油量。
7）有排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行排氣，無(wú)排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)多次，使之自然排出氣體。
8）油箱應(yīng)加蓋密封，油箱上面的通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣過(guò)濾器，防止污物和水分的侵入。加油時(shí)應(yīng)進(jìn)行過(guò)濾，使油液清潔。
9）系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗、精過(guò)濾器，對(duì)過(guò)濾器應(yīng)經(jīng)常地檢查、清洗和更換。
10）對(duì)壓力控制元件的調(diào)整，一般首先調(diào)整系統(tǒng)壓力控制閥----溢流閥，從壓力為零時(shí)開(kāi)調(diào)，逐步提高壓力，使之達(dá)到規(guī)定壓力值；然后依次調(diào)整各回路的壓力控制閥。主油路液壓泵的安全溢流閥的調(diào)整壓力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的10%--25%。快速運(yùn)動(dòng)液壓泵的壓力閥，其調(diào)整壓力一般大于所需壓力10%--20%。如果用卸荷壓力供給控制油路和潤(rùn)滑油路時(shí)，壓力應(yīng)保持在0.3--0.6MPa范圍內(nèi)。壓力繼電器的調(diào)整壓力一般應(yīng)低于供油壓力0.3--0.5MPa。
11）流量控制閥要從小流量調(diào)到大流量，并且應(yīng)逐步調(diào)整。同步運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的流量控制閥應(yīng)同時(shí)調(diào)整，要保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
致謝
經(jīng)過(guò)緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我如愿地，較圓滿地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。從中得到了以前許多注意的問(wèn)題。
本次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們對(duì)設(shè)計(jì)工程的設(shè)計(jì)能力，學(xué)習(xí)和掌握課件的基本制作方法和步驟，并給我們以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們把以前在課本中學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)在此次設(shè)計(jì)中加以綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，并懂得，這樣才不至于在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)太多錯(cuò)誤
經(jīng)過(guò)一個(gè)月的緊張有序的工作，完成了課程設(shè)計(jì)，其中我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多難題，但是經(jīng)過(guò)劉老師的認(rèn)真講解，使我對(duì)其加深了認(rèn)識(shí)。
最后，真誠(chéng)的感謝輔導(dǎo)老師對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助。由于我們對(duì)所學(xué)知識(shí)不夠徹底，而且時(shí)間較短，又缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)書(shū)中難免會(huì)存在疏漏和欠缺之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正，以便在以后的工作和學(xué)習(xí)中不犯類(lèi)似的錯(cuò)誤。
參考文獻(xiàn)
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7、張群生主編《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社
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10、路甬祥主編《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社.
1 專用銑床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 前言 ........................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 目錄 .......................................................................................................................................... 1 一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 ...................................................................................................... 2 二、液壓傳動(dòng)的工作原理和組成 .......................................................................................... 3 三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) .......................................................................................................... 4 1、優(yōu)點(diǎn) ............................................................................................................................ 4 2、液壓 傳動(dòng)的缺點(diǎn)： .................................................................................................... 4 四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 ...................................................................................................... 5 1、液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用： ............................................................................ 5 2、靜液壓傳動(dòng)裝置的應(yīng)用 ............................................................................................ 5 五、液壓系統(tǒng)工況分析 .......................................................................................................... 7 1、運(yùn)動(dòng)分析 ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 七、擬定液壓系統(tǒng)圖 ............................................................................................................ 21 1、 調(diào)速方式的選擇 ................................................................................................ 21 2、快速回路和速度換接方式的選擇 .......................................................................... 22 液壓工作原理： ............................................................................................................ 23 八、液壓元件選擇 ................................................................................................................ 25 1、選擇液壓泵和電機(jī) .................................................................................................. 25 2、 元、輔件的選擇 ................................................................................................ 29 九、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算 ................................................................................................................ 32 1．管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .......................................................................................... 32 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 .................................................................................. 35 十、液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r ................................................................................................ 37 1、國(guó)外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 .............................................................................................. 32 2、遠(yuǎn)程液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展 ...................................................................................... 38 十一、注意事項(xiàng) .................................................................................................................... 40 十二、總結(jié) ............................................................................................................................ 41 致謝 ........................................................................................................................................ 42 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 43 2 一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 第一個(gè)使用液壓原理的是 1795 年英國(guó)約瑟夫 ·布拉曼 (749在倫敦用水作為工作介質(zhì) ,以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上 ,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。 1905 年 他又 將工作介質(zhì)水改為油 ,進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn) (1914液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用 ,特別是 1920 年以后 ,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間 ,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (明了壓力平衡式葉片泵 ,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀(jì)初康斯坦丁 ·尼斯克 (G·能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究 ;1910年對(duì)液力傳動(dòng) (液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于 20 世紀(jì) 50 年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。 60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化 、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。 3 二、液壓傳動(dòng)的工作原理和組成 液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用壓力能來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式。 驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)是由油箱、過(guò)濾器、液壓泵、溢流閥、開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油 管、接頭等組成。 1、工作原理： 1)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵經(jīng)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(jīng)開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞而使工作臺(tái)左右移動(dòng)。液壓缸里的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。 2)工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減少。由此可見(jiàn)，速度是由油量決定的。 2、液壓系統(tǒng)的基本組成： 1）能源裝置 —— 液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械 能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2）執(zhí)行裝置 —— 液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。 3）控制裝置 —— 液壓閥（流量閥、壓力閥、方向閥等）。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向。 4）輔助裝置 —— 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等 實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。 5）工作介質(zhì) —— 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。 4 三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn) 1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)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(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)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(yīng)快，所以易于實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)到每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘 1000 次。 3）液壓傳動(dòng)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速比可達(dá) 1： 2000），并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 4）液壓傳動(dòng)容易實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍?duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。 5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。 6）由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。 2、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)： 1)液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免地要有泄漏，同時(shí)，液體又不是絕對(duì)不可壓縮的，因此不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合采用，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。 2）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)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(yuǎn)距離傳動(dòng)。 3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)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(duì)油液的污染比較敏感。 5 5）液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對(duì)維修人員提出了更高的要求，既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 6）隨著高壓、高速、高效率和大流量化，液壓元件和系統(tǒng)的噪聲日益增大，這也是要解決的問(wèn) 題。 總而言之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)將得到克服，液壓傳動(dòng)將日益完善，液壓技術(shù)與電子技術(shù)及其它傳動(dòng)方式的結(jié)合更是前途無(wú)量。 四、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 1、液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用： 機(jī)床工業(yè) —— 磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等 工程機(jī)械 —— 挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等 汽車(chē)工業(yè) —— 自卸式汽車(chē)、平板車(chē)、高空作業(yè)車(chē)等 農(nóng)業(yè)機(jī)械 —— 聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等 輕工機(jī)械 —— 打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等 冶金機(jī)械 —— 電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等 起重運(yùn)輸機(jī)械 —— 起重機(jī)、叉車(chē)、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)? 礦山機(jī)械 —— 開(kāi)采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等 建筑機(jī)械 —— 打樁機(jī)、平地機(jī)等 船舶港口機(jī)械 —— 起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等 鑄造機(jī)械 —— 砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等 2、靜液壓傳動(dòng)裝置的應(yīng)用 6 靜液壓傳動(dòng)由于具有無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍寬，可以實(shí)現(xiàn)恒扭或恒功率調(diào)速，容易實(shí)現(xiàn)電控等優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械中具有良好的應(yīng)用前景。但是在鏟土運(yùn)輸機(jī)械和起重機(jī)械中作為主要傳動(dòng)就用卻很少，其主要問(wèn)題是在于國(guó)內(nèi)液壓元件質(zhì)量差，而國(guó)外的液壓元件價(jià)格又太高，會(huì)造成主同 成本過(guò)高。 90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)已引進(jìn)了德國(guó)林德公司靜液壓叉車(chē)，以及利勃海爾公司靜液壓推土機(jī)的裝載機(jī)，但在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所占份額很小。從國(guó)內(nèi)工程機(jī)械市場(chǎng)的實(shí)際出發(fā)，本文對(duì)靜液壓傳動(dòng)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用提出探討性的意見(jiàn)如下： （ 1）靜液壓傳動(dòng)叉車(chē)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被廣泛采用，由于國(guó)內(nèi)部分倉(cāng)庫(kù)、碼頭和工廠等使用部門(mén)對(duì)叉車(chē)的機(jī)動(dòng)性能（尤其是低速性能）、噪聲已經(jīng)有較高的要求，因此這些部門(mén)正在成為國(guó)內(nèi)靜液壓叉車(chē)用戶。國(guó)內(nèi)叉車(chē)和液壓元件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該看到靜液壓叉車(chē)的良好前景，聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的叉車(chē)靜液壓系統(tǒng)，提供能先進(jìn)，工作可靠， 價(jià)格適中的產(chǎn)品。也可以采用與國(guó)際靜液壓元件制造公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式，加快開(kāi)發(fā)的速度。 （ 2）中小型多功能工程機(jī)械由于具有挖掘，裝載，叉車(chē)和起重等多功能，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)尤其是城市建設(shè)的發(fā)展，中小型多功能工程機(jī)械也將在我國(guó)推廣應(yīng)用，而它們無(wú)疑將首先采用靜液壓傳動(dòng)作為其主要傳動(dòng)裝置。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械企業(yè)應(yīng)該看到中小型多功能工程機(jī)械的發(fā)前景，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外靜液壓元件生產(chǎn)企業(yè)共同開(kāi)展對(duì)它們的研究開(kāi)發(fā)，以促進(jìn)中小型多功能工程機(jī)械在我國(guó)的發(fā)展。 （ 3）在國(guó)內(nèi)大型鏟土運(yùn)輸和起重機(jī)械中，由于配套的靜液 壓與電子控制元件的技術(shù)難度大，價(jià)格太高，在國(guó)內(nèi)用戶中難以接受。因此，在我國(guó)暫時(shí)不宜將靜液壓傳動(dòng)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)放在與大型鏟土運(yùn)輸和起重機(jī)械配套上，而應(yīng)將重點(diǎn)放在上述兩類(lèi)工程機(jī)械上。 7 五、液壓系統(tǒng)工況分析 (一 )、設(shè)計(jì)要求及工況分析 本設(shè)計(jì)課題的目的在于：培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良的思維品質(zhì)，強(qiáng)化工程實(shí)現(xiàn)意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生勇于實(shí)踐、勇于探索和開(kāi)拓創(chuàng)新的精神。 本設(shè)計(jì)為專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。專用銑床是一種效率較高的專用機(jī)床。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展以及滿足市場(chǎng)的需求，選擇專用銑床液壓系統(tǒng)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目具有現(xiàn)實(shí)意義及廣闊的前景。通過(guò)組合車(chē)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生進(jìn)一步掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法，并對(duì)所學(xué)知識(shí)得到全面的運(yùn)用，同時(shí)能使學(xué)生的創(chuàng)造力得到充分的發(fā)揮。 1． 原始數(shù)據(jù) ⑴ 最大銑削力 F=8300N； ⑵ 所移動(dòng)的總重量 G=4800N；靜、動(dòng)摩擦系數(shù) ⑶ 工作進(jìn)給速度范圍為 s； ⑷ 快進(jìn)快退速度均為 s； ⑸ 往返運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間位 ⑹ 快進(jìn)行 程為 進(jìn)行程為 退行程為 2． 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)組合機(jī)床的循環(huán)動(dòng)作要求擬定液壓控制系統(tǒng)的原理；設(shè)計(jì)及選擇液壓系統(tǒng)元件（包括液壓輔助元件和非標(biāo)準(zhǔn)元件）；演算系統(tǒng)的技術(shù)性能；繪制正式工作圖和編寫(xiě)技術(shù)文件。 3． 技術(shù)要求 ⑴系統(tǒng)控制的動(dòng)作循環(huán)為“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”； ⑵工作進(jìn)給速度在規(guī)定的范圍內(nèi)能夠無(wú)極調(diào)節(jié)并在低速時(shí)有良好的穩(wěn)定性； ⑶系統(tǒng) 要緊湊簡(jiǎn)單， 非標(biāo)準(zhǔn)元件 要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工、裝配和拆卸 ； 4．工作要求 ⑴清楚設(shè)計(jì)參數(shù)，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容，注意設(shè)計(jì)要點(diǎn)； 8 ⑵查閱與 本課題有關(guān)得中外文獻(xiàn)資料，并分析綜合，合理選用； ⑶設(shè)計(jì)方案合理，有一定的特色和見(jiàn)解； ⑷計(jì)算步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確；說(shuō)明書(shū)要求文字通順、語(yǔ)言簡(jiǎn)練、字跡工整。 ⑸設(shè)計(jì)制圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； ⑹按照設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)度，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 5．負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析 (1) 工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削阻力 300N。 (2) 摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載即為導(dǎo)軌的摩擦阻力： 靜摩擦阻力 1 0 05 5 0 ??? ?動(dòng)摩擦阻力 5 05 5 0 ??? ?(3) 慣性負(fù)載 (4) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 快進(jìn) 111 ???? ?工進(jìn) 222 ???? ?快退 3213 ????? ?設(shè)液壓缸的機(jī)械效率 η 出液壓缸在各工作階段的負(fù)載和推力，如表 1所列。 表 1液壓缸各階段的負(fù)載和推力 工況 負(fù)載組成 液壓缸負(fù)載 F/N 液壓缸推力 × 60 . 0 8 . 9 5500 i ? ? ? ? ? t g G F ? ?? 9 啟 動(dòng) 加 速 快 進(jìn) 工 進(jìn) 反向啟動(dòng) 加 速 快 退 ? ? ? 1100 1392 550 30550 1100 1392 550 1222 1547 611 33944 1222 1547 611 根據(jù)液壓缸在上述各階段內(nèi)的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可繪制出負(fù)載循環(huán)圖速度循環(huán)圖 ? 下圖所示。 液壓缸的負(fù)載圖 液壓缸的速度圖 10 （二） 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 1．初選液壓缸工作壓力 所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在工進(jìn)時(shí)負(fù)載最大，在其它 工況負(fù)載都不太高，參考表 2和表 3，初選液壓缸的工作壓力 2．計(jì)算液壓缸主要尺寸 鑒于動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式差動(dòng)液壓缸（ 快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)連接。工進(jìn)時(shí)為防止車(chē)銑時(shí)負(fù)載突然消失發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考表 4 選此背壓為 表 2 按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載 / 0 工作壓力/0 工作壓力/ 3~4 4~5 ≥ 5 表 3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類(lèi)型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門(mén) 刨床 拉床 工作壓力/ 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 表 4 執(zhí)行元件背壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力 /單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) 補(bǔ)油泵的閉式回路 17 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 回油路較短且直接回油 可忽略不計(jì) 表 5 按工作壓力選取 d/D 工作壓力 / 7.0 d/D 6 按速比要求確定 d/D ? 2/? 1 d/D 7液壓缸在各階段的壓力、流量和功率值 工況 推力 回油腔壓力 油腔壓力 入流量 q× 10-3/m3/s 輸入功率 P/算公式 快進(jìn) 啟動(dòng) 1222 — — 21201 ??? 121 )( ?? ? 加速 1547 p — 恒速 611 p 進(jìn) 33944 102201 A ? 21? ? 快退 啟動(dòng) 1222 — — 21201 A ? 32? ? 加速 1547 — 恒速 611 壓缸負(fù)載、速度循環(huán)圖 18 速度循環(huán)圖 負(fù)載循環(huán)圖 19 圖 1 （ 3）、確定缸筒內(nèi)徑 D，活塞桿直徑 d D= 64 4 7 2 7 6 1 0 963 . 1 4A m m m m?????? 20 按 2348—— 1993，取 D=100mm d=1 2348—— 1993，取 d=70 4）、液壓缸實(shí)際有效面積計(jì)算 無(wú)桿腔面積 =1002/4 850桿腔面積 （ ×（ 1002－ 702） /4 004 塞桿面積 =702/4 846 5）、最低穩(wěn)定速度驗(yàn)算。最低速度為工進(jìn)時(shí) u=50mm/進(jìn)采用 無(wú)桿腔進(jìn)油，單向行程調(diào)速閥調(diào)速，查得最小穩(wěn)定流量 1≥ 0=000 足最低速度要求。 （ 6）、計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)中各階段所需的壓力、流量、功率列于表（ 1） 表（ 1）液壓缸壓力、流量、功率計(jì)算 工 況 差 動(dòng) 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 啟 動(dòng) 加 速 恒 速 啟 動(dòng) 加 速 恒 速 計(jì) 算公 式 p= F/A3 q= =pq p=(F+ (F+ × 10× 10-3 21 工 況 差 動(dòng) 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 啟 動(dòng) 加 速 恒 速 啟 動(dòng) 加 速 恒 速 有 效面 積1=7850× 102=4004× 103=3846× 10 載N 3266 3000 1633 32744 3266 3000 1633 壓 力 量L/23 率 背 壓 力 背 壓 力 、擬定液壓系統(tǒng)圖 擬定的液壓系統(tǒng)原理圖 1、 調(diào)速方式的選擇 該機(jī)床負(fù)載變化小，功率中等，且要求低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好速度負(fù)載特性好，因此采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背油閥。 22 2、快速回路和速度換接方式的選擇 本題已選用差動(dòng)型液壓缸實(shí)現(xiàn)“快、慢、快”的回路。由于快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)有平穩(wěn)性要求，故采用行程閥或電磁閥皆可來(lái)實(shí)現(xiàn)（比較表如下表 2），工進(jìn)轉(zhuǎn)快退則利用壓力繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 表 2 快進(jìn)工進(jìn)的控制方法比較 項(xiàng)目 采用行程閥 采用電磁閥 轉(zhuǎn) 換 性 能 1． 液壓沖擊小 2． 轉(zhuǎn)換精度高 3． 可靠性好 4． 控制靈活性小 1． 液壓沖擊較大 2． 轉(zhuǎn)換精度較低 3． 可靠性較差 4． 控制靈活性大 安 裝 特 點(diǎn) 1． 行程閥裝在滑座上 2． 管路較復(fù)雜 3． 須設(shè)置液壓撞塊機(jī)構(gòu)（撞塊長(zhǎng)度大于工進(jìn)行程） 1． 電磁閥可裝在液壓站（或控制板）上，安裝靈活性大 2． 管路較簡(jiǎn)單 3． 須設(shè)置電氣撞塊機(jī)構(gòu) 綜上所述，本系統(tǒng)為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與差動(dòng)回路的組合，為此可以列出不同的方案進(jìn)行綜合比較后，畫(huà)出回路圖，見(jiàn)圖 0 號(hào)圖縱紙。 23 液壓工作原理： 1. 快速前進(jìn) 按下起動(dòng)按鈕，電磁 經(jīng)鐵 1電，電磁換向閥 A 的左拉接入回路，液動(dòng)換向閥 B 在制油液的作用下其左位接入系統(tǒng)工作，這時(shí)系統(tǒng)中油液的通路為： 進(jìn)油路：過(guò)濾器 1→ 變量泵 1→ 換向閥 A→ 單向閥 C→ 換向閥 B 左端 回油路：換向閥右端 → 節(jié)流閥 F→ 換向閥 A→ 油箱。 于是，換向閥 B 的閥芯右移，使其左位接入系統(tǒng)。 主油路 進(jìn)油路：過(guò)濾器 1→ 變量泵 1→ 單向閥 3→ 換向閥 B→ 行程閥 11→ 液壓缸左腔。 回油路：液壓缸右腔 → 換向閥 B→ 單向閥 6→ 行程閥 11→ 液壓缸左腔，形成差動(dòng)連接。 此時(shí)由于負(fù)載較小，液壓系統(tǒng)的工作壓力較低，所以液控 順序閥 5 關(guān)閉，液壓缸形成差動(dòng)連接，又因變量泵 2 在低壓下輸出流量為最大，所以動(dòng)力滑臺(tái)完成快速前進(jìn)。 當(dāng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，控制擋鐵壓下行程閥 11。切斷了快進(jìn)油路，電液動(dòng)換向閥 7 的工作狀態(tài)不變 (閥 B 和閥 A 的左位仍接入系統(tǒng)工作 )，壓力油須經(jīng)調(diào)速閥 8、二位二通電磁 12 才能進(jìn)入液壓缸的左腔，由于油液流經(jīng)調(diào)速閥而使系統(tǒng)壓力升高，于是液控順序閥 5 打開(kāi)，單向閥 6 關(guān)閉，使液壓缸右腔的油液經(jīng)閥 5、背壓閥 4 流回油箱，使滑臺(tái)轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其主要油路： 進(jìn)油路： 過(guò)濾器 1 → 變量泵 2→ 單向閥 3→ 換向閥 B → 調(diào) 速閥 8→ 電磁閥 12→ 液壓缸左腔。 回油路： 液壓缸右腔 → 換向閥 B→ 順序閥 5→ 背壓閥 4→ 油箱。 因?yàn)楣ぷ鬟M(jìn)給時(shí)系統(tǒng)壓力升高，所以變量泵 2 的輸出流量便自動(dòng)減小，以適應(yīng)工作進(jìn)給的城要，進(jìn)給速率的大小由調(diào)速閥 8 來(lái)調(diào)節(jié)。 當(dāng)滑臺(tái)第二次工作進(jìn)給完畢，碰上死擋鐵后停止前進(jìn)，停留在死擋鐵處，這時(shí)液壓缸左腔油液的壓力升高，當(dāng)升高到壓力繼電器 13 的調(diào)整值時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器，其停留時(shí)間由時(shí)間繼電器控制，經(jīng) 24 過(guò)時(shí)間繼電器的延時(shí)，再發(fā)出信號(hào)使滑臺(tái)返回。 時(shí)間繼電器延時(shí)發(fā)出信號(hào)，使電 磁鐵 電， 2電，這時(shí)換向閥A 的右位接入回路，控制油液換向閥 B 的右位拉入系統(tǒng)工作，此時(shí)，由于滑臺(tái)返回的負(fù)載小，系統(tǒng)壓力較低，變量泵 2 的流量自動(dòng)增大至最大，所以動(dòng)力滑臺(tái)快速退回。這時(shí)系統(tǒng)油液的通路為： 控制油路 進(jìn)油路： 過(guò)濾器 1→ 變量泵 2→ 換向閥 A→ 單向閥 D→ 換向閥 B 右端。 回油路： 換向閥 B 左端 → 節(jié)流閥 E→ 換向閥 A→ 油箱。 主油路 進(jìn)油路： 過(guò)濾器 1→ 變量泵 2→ 單向閥 3→ 換向閥 B→ 液壓缸右腔。 回油路： 液壓缸左腔 → 單向閥 10→ 換向閥 B→ 油箱。 動(dòng)力滑臺(tái)快速后退，當(dāng)其快退到一定位置 (即工進(jìn)的起始位 置 )時(shí)，行程閥 11 復(fù)位，使回油路更為暢通 ，但不影響快速退回動(dòng)作。 當(dāng)滑臺(tái)退回到原位時(shí)，擋鐵壓下行程開(kāi)關(guān)而發(fā)出信號(hào)，使 2電，換向閥 A、 B 都處于中位，液壓缸失去動(dòng)力源，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。變量泵 2 輸出的油液經(jīng)單向閥 3、換向閥 B 流回油箱，液壓泵卸荷。單向閥 3 使泵卸荷時(shí)，控制油路中仍保持一定的壓力。這樣，當(dāng)電磁換向閥 A 通電時(shí)，可保證液動(dòng)換向閥 B 能正常工作。 3、油源的選擇 由液壓缸工況圖（圖 2）清楚的看出，其系統(tǒng)特點(diǎn)是快速時(shí)低壓、大流量、時(shí)間短，工進(jìn)時(shí)高壓、小流量、時(shí)間長(zhǎng)，故采用雙聯(lián)葉片泵或限壓式變 量泵。將兩者進(jìn)行比較（見(jiàn)表 3）考慮本機(jī)床要求系統(tǒng)平穩(wěn)、工作可靠。因而采用雙聯(lián)葉片泵。 表 3 雙聯(lián)葉片泵 限壓式變量葉片泵 1．流量突變時(shí)，液壓沖擊取決于溢 1．流量突變時(shí)，定子反應(yīng)滯后，液 25 雙聯(lián)葉片泵 限壓式變量葉片泵 流閥的性能，一般沖擊較小 壓沖擊大 2 內(nèi)部徑向力平衡，壓力平衡，噪聲小，工作性能較好。 2．內(nèi)部徑向力不平衡，軸承較大，壓力波動(dòng)及噪聲較大，工作平衡性差 3．須配有溢流閥、卸載閥組，系統(tǒng)較復(fù)雜 3．系統(tǒng)較簡(jiǎn)單 4．有溢流損失，系統(tǒng)效率較低，溫升較高 4．無(wú)溢流損失，系統(tǒng)效率較高，溫升較低 系統(tǒng)工作循環(huán)表 4 元件名稱 動(dòng)作循環(huán) 電磁鐵 行 程 閥 壓力繼電器 1Y 2Y 快 進(jìn) ＋ － ／ － 工 進(jìn) ＋ － 壓 下 ＋（工進(jìn)終 了） 快 退 － ＋ ／ － 停止（或中途停止） － － ／ － 八、液壓元件選擇 1、選擇液壓泵和電機(jī) （ 1）確定液壓泵的工作壓力 由前面可知，液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作 壓力為 系統(tǒng)采用調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選取進(jìn)油管道壓力損失 26 為 由于采用壓力繼電器，泵的 最高壓力為 是小流量泵的最高工作壓力（穩(wěn)態(tài)），即溢流閥的調(diào)整工作壓力。 液壓泵的公稱工作壓力 流量泵只在快速時(shí)向液壓缸輸油，由壓力圖可知，液壓缸快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，這時(shí)壓力油不通過(guò)調(diào)速閥，進(jìn)油路比較簡(jiǎn)單，但流經(jīng)管道和閥的油流 量較大。取進(jìn)油路壓力損失為 快退時(shí)泵的工作壓力為 是大流量泵的最高工作壓力，此值是液控順序閥 7 和 8 調(diào)整的參考數(shù)據(jù)。 （ 2）液壓泵的流量 由 流量圖 2（ b） 可知，在快進(jìn)時(shí)，最大流量值為23L／ 取 K=可計(jì)算泵的最大流量 K(∑vq)23L／ 工進(jìn)時(shí)，最小流量值為 ／ 考慮 溢流閥有一定的最小溢流量，取最小溢流量為 1 L／ 0s）故 小流量泵應(yīng)取 27 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，選用公稱流量分別為 18L／ 12L／ 稱壓力為 70力的雙聯(lián)葉片泵。 （ 3）選擇電 機(jī) 由功率圖 2（ c） 可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，其數(shù)值按下式計(jì)算 ／η p=106（ 1093W 式中 大泵流量， 8 L／ 10s） 小泵流量， 2L／ 10s） η p—— 液壓泵總效率，取η p = 圖 2 28 a b 29 c 根據(jù)快退階段所需功率 993W 及雙聯(lián)葉片泵要求的轉(zhuǎn)速，6 型的異步電機(jī)。 2、 元、輔件的選擇 根據(jù)液壓泵的工作壓力和通過(guò)閥的實(shí)際流量，選擇各種液壓元件和輔助元件的規(guī)格。 液壓元件說(shuō)明 編號(hào) 元 件 名 稱 型 號(hào) 技術(shù)數(shù)據(jù) P(L／ 調(diào)整壓力 P（ 1 葉 片 泵 12／ 18 雙聯(lián) p=12 P=30 編號(hào) 元 件 名 稱 型 號(hào) 技術(shù)數(shù)據(jù) P(L／ 調(diào)整壓力 P（ 2 葉 片 泵 12／ 18 雙聯(lián) p=18 P= 三位五通電磁換向閥 35D－ 25B p=25 4 單向行程調(diào)速閥 25 p=25 △ P=2～ 3 溢 流 閥 Y－ 10 p= 4 10，卸荷壓p＜ 6 背 壓 閥 B－ 10B p=10 背壓力 p=際通過(guò)流量 7 液 動(dòng) 順 序 閥 p=10 卸荷壓力 p＜ 9（做卸荷閥用） P= 液 動(dòng) 順 序 閥 p=10 卸荷壓力 p＜ = 9 單 向 閥 I－ 25B p=5 △ P≤ 2 最大實(shí)際通過(guò)流量 22 31 編號(hào) 元 件 名 稱 型 號(hào) 技術(shù)數(shù)據(jù) P(L／ 調(diào)整壓力 P（ 10 單 向 閥 I－ 25B p=5 △ P≤ 2 實(shí)際通過(guò) 流量 10 11 單 向 閥 I－ 25B p=5 △ P≤ 2 實(shí)際通過(guò) 流量 15 12 單 向 閥 I－ 25B p=5 △ P≤ 2 實(shí)際通過(guò) 流量 30 13 壓 力 繼 電 器 63B P=1～ 向區(qū)間壓力調(diào)整范圍為 14 壓 力 表 開(kāi) 關(guān) K－ 6B p=量 6 點(diǎn)壓力值，實(shí)測(cè) 4點(diǎn)壓力值 15 濾 油 器 25× 180公稱直徑 15× 10稱流 25（ ≈ 10s） 注：以上元 件除液壓泵、濾油器外，均為板式連接。 3、確定管道尺寸 由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接時(shí)，油管內(nèi)通油量較大，其 實(shí)際流量 24 L／ 10s),取允許流速 u=s,則主壓力油管 d 用下式計(jì)算 32 d= 334 0 . 5 1 01 . 1 3 1 . 1 3 1 1 . 3 1 05? ??? ? ? ?圓整化，取 d=12 油管壁厚一般不需計(jì)算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動(dòng)手冊(cè)的有關(guān)表格 得管的壁厚δ。 選用 1412 其它油管按元件連接口尺寸決定尺 寸，測(cè)壓管選用 43管接頭選用卡套式管接頭，其規(guī)格按油管通徑選取。 4、確定油箱容量 中壓系統(tǒng)油箱的容量，一般取液壓泵公稱流量 5～ 7倍 V=7 =7× 30L=210L 九、液壓系統(tǒng)驗(yàn)算 1．管路系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于有同類(lèi)型液壓系統(tǒng)的壓力損失值可以參考，故 一般不必驗(yàn)算壓力損失值。下面以工進(jìn)時(shí)的管路壓力損失為例計(jì)算如下： 已知：進(jìn)油管、 回油管長(zhǎng)約為 l=管內(nèi)徑 d=10過(guò)流量 =／ 10s），選用 L－ 損耗系統(tǒng)用油，考慮最低溫度 為 15℃， v= 2／ s。 1）判斷油流類(lèi)型 利用下式計(jì)算出雷諾數(shù) 104 ／ =10104 ／ 033 ≈ 66<2000 為層流。 （ 2）沿程壓力損失∑△ 利用公式分別算出進(jìn)、回油壓力損失，然后相加即 得到總的沿程損失。 進(jìn)油路上 △ 1012× 10124105油路上，其流量 ／ 10s）（差動(dòng)液壓缸2, 壓力損失為 △ 1012× 10124105于是差動(dòng)液壓缸，且 2回油路的損失只有一半折合到進(jìn)油腔，所以 工進(jìn)時(shí)總的沿程損失為 ∑△ × 105105 3）局部壓力損失∑△ 由于采用液壓裝置為集成塊式，故考慮閥類(lèi)元件和集成塊內(nèi)的壓力損失。 為方便起見(jiàn)，將工進(jìn)時(shí)油流通過(guò)各種閥的流量和壓力損失列于下 34 閥的流量和壓力損失 編 號(hào) 名 稱 實(shí)際通過(guò)流量 ／ 公 稱 流 量 公稱壓力損失 △ 05(1 單 向 閥 5 2 2 三位五通電磁換向 閥 5 2 3 單向行程調(diào)速閥 5 5 4 液 動(dòng) 順 序 閥 5 荷時(shí)壓力損失） 5 液 動(dòng) 順 序 閥 0 6 計(jì)算各閥局部壓力損失之和∑△ ∑△ 2× 105×（ 25） 2+2× 105×（ 25） +5× 105+ 25） 2+6× 105] =105油流通過(guò)集成塊時(shí)的壓力損失為 ∑△ 105工進(jìn)時(shí)總的局部壓力損失為 ∑△ × 10510535 所以 ∑△ P=（ × 105× 105個(gè)數(shù)值加上液壓缸的工作壓力（由外負(fù)載決定的壓力）和壓力繼電器要求系統(tǒng)調(diào)高 的壓力（取其值為 5× 105可作為溢流閥調(diào)整壓力的參考數(shù)據(jù)。其壓力調(diào)整值 p 為 P= ∑△ P＋ 5× 105 式中 液壓缸工進(jìn)時(shí)克服外負(fù)載所需壓力。 而 2744／ 7850× 10105以 P=（ +5） × 105105個(gè)值比估算的溢流閥調(diào)整壓力值 67× 105此，主油路上的元件和油管直徑均可不變。 2、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升驗(yàn)算 本機(jī)床的工作時(shí)間主要是工進(jìn)工況，為簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。 （ 1）液壓泵的輸入功率 工進(jìn)時(shí)小流量泵的壓力 4× 105量 2L／ 10s)小流量泵的功率為 p=54× 102／ 440W 式中 η p—— 液壓泵的總效率。 工進(jìn)時(shí)大流量泵卸荷，順序閥的壓力損失△ P=105大流量泵的工作壓力 105量 8L／ 10s)大流量泵的功率 p=102／ 0W 36 故雙聯(lián)泵的合計(jì)輸出功率 440+60W=2040W （ 2）有效功率 工進(jìn)時(shí)，液壓缸的負(fù)載 F=32744N，取工進(jìn)速度v=10s 輸出功率 v=32744× 7W （ 3）系統(tǒng)發(fā)熱功率 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率 P i－ 013W （ 4）散熱面積 油箱容積 V=210L，油箱近似散熱面積 A 為 A=32 2 2 20 . 0 6 5 1 0 5 2 . 2 9 6V m m? ? ? （ 5）油液溫升△ t 假定采用風(fēng)冷，取油箱的傳熱系數(shù) K t =23W／ (㎡ .℃ ),可得 油液溫升為 △ t= K t A=1198／（ 23× = 設(shè)夏天的室溫為 30℃，則油溫為（ 30+ =沒(méi)有超過(guò)最高允許油溫 （ 50～ 65℃）。 37 十、液壓系統(tǒng)最新發(fā)展?fàn)顩r 1、國(guó)外液壓系統(tǒng)的發(fā)展 工程機(jī)械主要配套件有動(dòng)力元件、傳動(dòng)元件、液壓元件及電氣元件等。目前工程機(jī)械動(dòng)力元件基本上都用內(nèi)燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī) (簡(jiǎn)稱柴油機(jī) )；傳動(dòng)分機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、靜液壓傳動(dòng)、電傳動(dòng)等。但目前工程機(jī)械用得最多、最普遍的為液力機(jī)械傳動(dòng)及靜液壓傳動(dòng)。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)還包括傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等。靜液壓傳動(dòng)有多種結(jié)構(gòu)形式，有的有傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋，有的沒(méi)有，視情況而定；液壓元件主要有缸、泵、閥、密封件及液壓附件等。靜液壓元件的泵 (主要是變量泵 )、馬達(dá) (變 量與定量 )，以及相應(yīng)的減速機(jī)等；電氣元件以前對(duì)工程機(jī)械的影響還并不大，最早的工程機(jī)械電氣系統(tǒng)，主要是起動(dòng)電路及照明電路，系統(tǒng)及元件都非常簡(jiǎn)單，起動(dòng)可以用拖起動(dòng)，白天干活不用照明，因此，這兩個(gè)電路系統(tǒng)出了故障也能勉強(qiáng)維持工作。但工程機(jī)械發(fā)展到今天，電氣系統(tǒng)及電氣元件已經(jīng)成了工程機(jī)械一個(gè)非常關(guān)鍵的部分，可以說(shuō)今天的絕大多數(shù)工程機(jī)械，電氣系統(tǒng)出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步難行，等于一堆廢鋼鐵。因此電氣系統(tǒng)、電器元件目前也是工程機(jī)械最關(guān)鍵最主要的配套件之一。主要電器元件除傳統(tǒng)的元件外，還有各種傳感器，各種控制 元件及微處理機(jī)等等。下面就國(guó)際上這些工程機(jī)械主要配套件的基本情況及發(fā)展趨勢(shì)談?wù)効捶ā? 目前國(guó)外工程機(jī)械主要配套件大多數(shù)都生產(chǎn)歷史悠久，技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，生產(chǎn)集中度高，品牌效應(yīng)突出。配套件的發(fā)展隨主機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，同時(shí)配套件自身的發(fā)展反過(guò)來(lái)又促進(jìn)主機(jī)的發(fā)展。目前國(guó)外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢(shì)好過(guò)主機(jī)的發(fā)展形勢(shì)。目前國(guó)外工程機(jī)械配套件的發(fā)展形勢(shì)比較好。 近些年來(lái)國(guó)外工程機(jī)械有一種發(fā)展趨勢(shì)，主機(jī)制造企業(yè)逐步向組裝企業(yè)方向發(fā)展，配套件逐步由供應(yīng)商來(lái)提供。比如世界上實(shí)力最強(qiáng)的主機(jī)制造企業(yè)美國(guó)的卡特彼勒 (凱斯 (日本的小松 (瑞典的沃爾沃 (世界上這些大型的工程機(jī)械主機(jī)制造企業(yè)，其配套件的配套能力也是非常強(qiáng)的，它們的配套件外配的數(shù)量也是在逐年大幅度地增長(zhǎng)，一些中小工程機(jī)械企業(yè)就更是如此，配套件逐步主要由零部件制造企業(yè)來(lái)提供。這樣做有幾大好處，主機(jī)企業(yè)可集中精力把自己的主機(jī)產(chǎn)品作好，減少 38 配套件完全由主機(jī)企業(yè)自己來(lái)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，而配套件企業(yè)作得更強(qiáng)更大，有能力迅速提高配套件的質(zhì)量、技術(shù)水平，同時(shí)能為主機(jī)企業(yè)提供更多的新產(chǎn)品，這樣更容易促進(jìn)主機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展 。國(guó)外工程機(jī)械主機(jī)企業(yè)從 1988 年達(dá)850 億美元的銷(xiāo)售額以來(lái)，基本上沒(méi)有多大變化，而相反這些年來(lái)配套件從150 億美元，增長(zhǎng)到 1000 億美元，增幅是相當(dāng)大的。因此，國(guó)外工程機(jī)械配套件這些年來(lái)得到了快速發(fā)展。國(guó)外工程機(jī)械配套件生產(chǎn)歷史悠久、技術(shù)成熟、 品種齊全，完全能滿足各種工程機(jī)械的配套需求國(guó)外許多工程機(jī)械主要配套件企業(yè)都有 50 年，甚至 100 年以上的發(fā)展歷史，企業(yè)的規(guī)模都相對(duì)較大，技術(shù)十分成熟，品種也非常齊全，幾乎應(yīng)有盡有。比如目前世界上生產(chǎn)密封件及減振器最大的企業(yè)，德國(guó)的弗羅伊登貝克 (司，成立于 1849 年，生產(chǎn)密封件及減振器已有 100 多年歷史，其品種應(yīng)有盡有，從技術(shù)上、品種上完全能滿足液壓行業(yè)對(duì)密封件及密封技術(shù)的要求。同時(shí)還不斷推出新的密封材料及新的密封結(jié)構(gòu)，推動(dòng)液壓密封技術(shù)不斷向更高技術(shù)水平發(fā)展。目前世界上最大的中大型發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)，美國(guó)的康明斯(動(dòng)機(jī)制造公司，成立于 1919 年，也幾乎有近 100 年的歷史。0 馬力 )以上的柴油機(jī)可以全方位為各種工程機(jī)械，甚至所有需要柴油機(jī)動(dòng)力的各種機(jī)械配套，在技術(shù)上可以完全滿足最苛刻的歐 放標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以 達(dá)到歐 V 排放標(biāo)準(zhǔn)。 在流體產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，目前世界上最大的流體產(chǎn)品 (主要是液壓件、密封件及液壓附件等 )制造企業(yè)，美國(guó)的派克 (Park