臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)

1、攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)1、課程設(shè)計(jì)的目的1. 讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用液壓知道解決一些簡(jiǎn)單的液壓設(shè)計(jì)2. 學(xué)會(huì)理解并能熟練運(yùn)用液壓知識(shí)2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）主機(jī)要求的工作循環(huán)是：動(dòng)力滑臺(tái)快速接近工件，然后以工作進(jìn)給速度鉆孔，鉆削完畢后快速退回原位，最后自動(dòng)停止?？焖偾斑M(jìn)行程為；工作進(jìn)給行程為；快速進(jìn)給、退回速度為；根據(jù)切削用量計(jì)算出來(lái)的最大鉆削力；工作進(jìn)給速度無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；運(yùn)動(dòng)部件所受重力;動(dòng)力滑臺(tái)平導(dǎo)軌的靜、動(dòng)摩察系數(shù)分別為；往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的加速、減速時(shí)間為0.2s；直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓缸實(shí)現(xiàn)。3、主要參考文獻(xiàn)1 章宏甲主編

2、.液壓傳動(dòng).2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第4、5卷.4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.3 席偉光主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2006.4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第4卷.新版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.5 陸元章.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.6 王春行.液壓控制系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20054、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)容學(xué)時(shí)明確機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過(guò)程分析2初步確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制12確定液壓系統(tǒng)的方案，擬定液壓系統(tǒng)圖8選擇液壓元件和確定輔助裝置8液壓

3、系統(tǒng)的性能驗(yàn)算2液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工作圖及編制技術(shù)文件8合計(jì)1周指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。 課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分

4、析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；

5、規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要組合機(jī)床以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在機(jī)械設(shè)計(jì)中占有重要的地位。它以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)工件加工需要，配以少量的專用部件組成一種機(jī)床，它具有低成、高效率的優(yōu)點(diǎn)。以現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，組合機(jī)床的多工為加工如果加入柔性系統(tǒng)則發(fā)展成今天的加工中心。在今天的發(fā)展趨勢(shì)中，一臺(tái)組合機(jī)床如果不能完成全部的工藝過(guò)程，這時(shí)往往把幾臺(tái)機(jī)床布置成流水線，大大縮短了加工時(shí)間。以單面多軸鉆孔組合機(jī)床為對(duì)象

6、，根據(jù)主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)及其工作循環(huán)確定液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式及其工作范圍，并確定液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍。根據(jù)這些工況確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)，再依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，確定系統(tǒng)類型和選擇液壓回路，將所初選的基本回路組合起來(lái)，再檢查系統(tǒng)在工作中還存在的問(wèn)題進(jìn)行修改和整理，最后擬出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，通過(guò)系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算確定了液壓元件的規(guī)格，驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能，既回路壓力損失驗(yàn)算和發(fā)熱溫升驗(yàn)算，最后判斷出液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床，液壓系統(tǒng)，性能，回路壓力損abstractadvantage of its unique combination of

7、machine tools in the mechanical design plays an important role. it is based general components, according to workpiece needs, together with the parts make up a small amount of special machine tools, it has a low-cost, high efficiency advantages. to the current development trend, combined multiple ma

8、chines for the processing system is flexible if the adding machining centers developed into today. in todays development trend, a combination of tools if they can not complete the process, when several machine tools are arranged into lines, greatly reducing the processing time. combination of multi-

9、axis drilling machine to one side as the object, according to the host of uses, the main structure and its duty cycle to determine the movement of hydraulic actuator means and scope of work, and to determine the load of hydraulic actuators and velocity changes in the size and range. under these cond

10、itions determine the main parameters of hydraulic actuators, and then based on the basic principles of hydraulic system design, determine the type and choice of hydraulic circuit system, the basic circuit will be the combined primary, and then check the system at work in the problems still exist mod

11、ification and finishing, and finally to be a reasonable hydraulic system diagram, calculated by the system to determine the main parameters of the hydraulic components of the specification, checking hydraulic system performance, both the circuit pressure loss and heat checking temperature checking,

12、determine the final design of the hydraulic system quality.keywords machine tool， hdraulic system，performance，loop pressure loss，heating temperature 目 錄摘 要abstract1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求42負(fù)載分析4 2.1工作負(fù)載4 2.2慣性負(fù)載4 2.3阻力負(fù)載43 負(fù)載圖和速度圖的繪制64壓缸主要參數(shù)的確定7 4.1液壓缸參數(shù)的確定7 4.2各階段壓力、流量、功率 7 4.2.1快進(jìn)7 4.2.2工進(jìn)8 4.2.3快退95液壓系統(tǒng)圖的擬定11

13、5.1調(diào)速回路的選擇11 5.1.1調(diào)速回路的基本要求11 5.1.2節(jié)流調(diào)速回路11 5.1.3容積調(diào)速回路13 5.2快速運(yùn)動(dòng)回路15 5.2.1差動(dòng)連接回路15 5.2.2雙泵供油回路15 5.2.3增速缸與變量泵組合快速運(yùn)動(dòng)回路16 5.2.4蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路17 5.3速度換接回路18 5.3.1快速運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的換接回路18 5.3.2兩種工作速度的換接回路185.4卸荷回路回路205.5液壓回路的綜合226液壓元件的選擇25 6.1液壓泵25 6.2閥類元件級(jí)輔助元件25 6.3油管26 6.4油箱277液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算28 7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值

14、28 7.1.1快進(jìn)28 7.1.2工進(jìn)28 7.1.3快退29 7.2油液溫升驗(yàn)算298油箱的設(shè)計(jì)30 8.1壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計(jì)30 8.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位計(jì)的設(shè)計(jì)30 8.3箱底、放油塞及支架的設(shè)計(jì)30 8.4油箱內(nèi)隔板及除氣網(wǎng)的設(shè)置31 8.5郵箱的裝配圖及零件圖的繪制 31參考文獻(xiàn)32致謝331 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臥式單面多軸鉆孔組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)主機(jī)要求的工作循環(huán)是：動(dòng)力滑臺(tái)快速接近工件，然后以工作進(jìn)給速度鉆孔，鉆削完畢后快速退回原位，最后自動(dòng)停止。快速前進(jìn)行程為；工作進(jìn)給行程為；快速進(jìn)給、退回速度為；根據(jù)切削用量計(jì)算出來(lái)的最大鉆削力；工作進(jìn)給速度無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；運(yùn)動(dòng)

15、部件所受重力;動(dòng)力滑臺(tái)平導(dǎo)軌的靜、動(dòng)摩察系數(shù)分別為；往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的加速、減速時(shí)間為0.2s；直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓缸實(shí)現(xiàn)。2 負(fù)載分析2.1工作負(fù)載首先根據(jù)主機(jī)要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖（圖2-1）：切削負(fù)載已知：2.2慣性負(fù)載931n2.3阻力負(fù)載機(jī)床工作部件對(duì)滑臺(tái)的法向力為： 靜摩擦負(fù)載： 動(dòng)摩擦負(fù)載： 取液壓缸的機(jī)械效率為，不考慮動(dòng)力滑臺(tái)的顛覆力矩作用。由此得到壓缸各工作階段的負(fù)載如表2-1所示。表2-1 液壓缸各個(gè)工作階段的負(fù)載值工 況負(fù)載組成液壓缸負(fù)載f/n液壓缸總推力f/啟 動(dòng)19602178加 速980+931=19112123快 進(jìn)9801089工 進(jìn)980+29468=3044833831

16、快 退98010893 負(fù)載圖和速度圖的繪制速度圖按已知數(shù)值快進(jìn)、快退速度、工進(jìn)速度0.03m/min、快進(jìn)距離、工進(jìn)距離、快退距離繪制，如圖3-1所示，負(fù)載圖按照上面的數(shù)值繪制，如圖3-2所示： 圖3-1 速度循環(huán)圖圖3-2 負(fù)載循環(huán)圖4 液壓缸主要參數(shù)的確定4.1液壓缸參數(shù)的確定由表1-2可知，組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的最大負(fù)載約33831n時(shí)，宜選p1=4mpa鑒于動(dòng)力滑臺(tái)要求快進(jìn)，快退速度相等，這里選用液壓缸可以選單桿式，并在快進(jìn)時(shí)作差動(dòng)連接。這種情況下無(wú)桿腔面積應(yīng)為有桿腔面積的兩倍即=a1/a2=2，而活塞桿直徑d與缸筒直徑d呈的關(guān)系。在加工時(shí)，液壓缸回路必須具有背壓，以防止孔被鉆穿時(shí)滑臺(tái)突

17、然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷第十一篇中推薦的數(shù)據(jù)，可取=0.6mpa?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，但是由于油管中有壓力損失，有桿腔壓力必須大于無(wú)桿腔的壓力，估算可取=0.5mpa?？焱藭r(shí)回油腔中是有背壓的，這是可按可按0.6mpa估算。差動(dòng)連接時(shí)輸出的推動(dòng)力式（5-9）計(jì)算液壓缸的面積： 其中，為液壓缸效率，取d=0.707d=0.0756m按照將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值得：d=0.11m=110mm d=0.08m=80mm。由此求得液壓缸的兩腔實(shí)際有效面積為：確定了液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸，就可以計(jì)算在各工作階段中壓力、流量和功率。4.2、各階段壓力、流量、功率的計(jì)算4.2.1快進(jìn)以下各式中p為壓強(qiáng)，

18、p為功率，q為流量，為無(wú)桿腔面積，為有桿腔面積。（1）啟動(dòng)階段 0.43m 故0.43m（2）加速階段 =0.5mpa則，1.37m（3）恒速階段 故又因?yàn)楣瘦斎牍β蕿椋?.2.2工進(jìn) 故又故輸入功率為： 4.2.3快退（1）啟動(dòng)階段 故（2）加速階段 故（3）恒速階段 故因?yàn)?故輸入功率為： 根據(jù)上述計(jì)算各參數(shù)值列入下表4-1所示。表4-1液壓缸在不同階段的壓力、流量和功率值工況推力f/n回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量q /l/min輸入功率p/kw計(jì)算公式快進(jìn)（差動(dòng)）起動(dòng)217800.43加速21230.87恒速10890.6657.30.630工進(jìn)338310.63.840.2850.01

19、8快退起動(dòng)217800.24加速21230.61.75恒速10891.52511.292組合機(jī)床的液壓缸工況圖如下：5 液壓系統(tǒng)圖的擬定5.1調(diào)速回路的選擇 調(diào)速回路用于工作過(guò)程中調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，它對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的性能好壞起決定性作用，故在機(jī)床液壓系統(tǒng)中占有突出地位，往往是機(jī)床液壓系統(tǒng)的核心部分。 5.1.1調(diào)速回路的基本要求(1)在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)能靈敏、平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，具有良好的調(diào)節(jié)特性。(2)負(fù)載變化時(shí)，已調(diào)好的速度變化要小(在允許范圍內(nèi))，即具有良好的速度剛性 (或速度負(fù)載特性)。(3)效率高，發(fā)熱少，具有良好的功率特性。(4)具有驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件所需的力或轉(zhuǎn)矩。就油路的循環(huán)形

20、式而言，調(diào)速回路又有開式與閉式之分。開式回路是液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接通油箱(見圖5-1a、圖5-1b、圖5-1c)。這種回路形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油液在油箱中能得到較好冷卻和沉淀雜質(zhì)故應(yīng)用最廣。但油箱尺寸大，油液與空氣接觸易使空氣混人系統(tǒng)，致使運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。閉式回路是液壓泵的排油腔與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油腔相通，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。這種回路形式的油箱尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，并減少了空氣混入系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。為了補(bǔ)償泄漏和液壓泵吸油腔與執(zhí)行元件排油腔的流量差以及使系統(tǒng)得到冷油補(bǔ)充，常采用一較小的輔助泵供油，使吸油路經(jīng)常保持一定壓力，減少空氣侵入的可能性。這種回路冷卻

21、條件差，溫升大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)過(guò)濾要求較高。5.1.2節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回流由定量泵、溢流閥、流量控制閥和定量式執(zhí)行元件等組成。它通過(guò)改變流量控制閥閥口的開度 (即通流截面積)，調(diào)節(jié)與控制進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。執(zhí)行元件可以是液壓缸，也可以是液壓馬達(dá)。以下以液壓缸為例進(jìn)行分析，所得結(jié)論完全適用于液壓馬達(dá)。這種回路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，使用維護(hù)方便，能量損失大，效率低，發(fā)熱大，一般用于功率不大的場(chǎng)合。根據(jù)流量控制閩安裝位置的不同，節(jié)流調(diào)速回路可分為如下三種基本形式：(1) 定壓式節(jié)流調(diào)速：流量控制閥安裝在進(jìn)油路或出油路上 (見圖5-1)。 圖51 定壓式節(jié)流調(diào)速回路a 進(jìn)

22、口節(jié)流調(diào)速式 b出口節(jié)流式 (2)旁路節(jié)流調(diào)速：流量控制安裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的旁支油路上(見圖5-1c) 圖5-1c旁路節(jié)流調(diào)速 圖5-2調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥調(diào)速的共同優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。速度隨負(fù)載的變化而變化，機(jī)械特性軟是普通節(jié)流閥調(diào)速的共同缺點(diǎn)，故多在負(fù)載變化不大的機(jī)床(如磨床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng))中應(yīng)用。功率損耗大，尤其在低速、輕載時(shí)效率低是這種調(diào)速方式的另一個(gè)共同缺點(diǎn)。故只限于用在功率不大的系統(tǒng)。調(diào)速閥調(diào)速：原理圖如圖5-2，節(jié)流閥的開口量一定時(shí)，不管負(fù)載如何變化，由于通流截面積基本不變，故其過(guò)流量亦基本保持不變，使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度保持穩(wěn)定。實(shí)際上由于缸與

23、閥的泄漏、減壓閥閥芯彈簧力的微小變動(dòng)與波動(dòng)力的變化等原因，負(fù)載的變化會(huì)對(duì)速度產(chǎn)生一定影吶。在全負(fù)載下，這種回路的速度波動(dòng)值一般不會(huì)超過(guò)土4。5.1.3容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路由變量泵或變量馬達(dá)及安全閥等元件組成。如圖5-4它通過(guò)改變變量泵的供油量或變量馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。這種調(diào)速回路僅有泵和馬達(dá)的泄漏損失，沒(méi)有節(jié)流元件和溢流量，故沒(méi)有節(jié)流損失和溢流損失，效率高，發(fā)熱小，一般用于功率較大或?qū)Πl(fā)熱要求嚴(yán)格的系統(tǒng)。但變量泵與變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。 圖5-3 泵缸式的開式溶積調(diào)速回路圖5-4變量泵定量執(zhí)行元件式容積調(diào)速回路5.2 快速運(yùn)動(dòng)回路5.2.1差動(dòng)連接回路圖 5-5

24、所示為一差動(dòng)連接回路。圖示位置時(shí)，若二位三通閥通電，液壓缸差動(dòng)連接，活塞便獲得快速運(yùn)動(dòng)，其速度為非差動(dòng)連接時(shí)的倍，如欲使快進(jìn)與快退速度相等，則需使，此時(shí)快進(jìn)（快退）速度為工進(jìn)速度的2倍。差動(dòng)連接時(shí)，油缸右腔的回油經(jīng)二位三通閥后與液壓泵供給的油液一起進(jìn)入液壓缸左腔，相當(dāng)于增大了供油量。此時(shí)，進(jìn)油路上的某些管路與閥的通過(guò)流量增大。其規(guī)格必須按差動(dòng)時(shí)的流量選擇，以免壓力損失與功耗過(guò)大。這種回路方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但由于差動(dòng)時(shí)的推力減小，差動(dòng)速度愈大，執(zhí)行元件輸出的推力愈小。故快速運(yùn)動(dòng)的速度不能太高。如欲獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，常與雙泵供油或限壓式變量泵供油等方法聯(lián)合使用。 圖5-5 液壓缸差動(dòng)連接回路 1-

25、液壓泵 2-溢流閥 3-三位四通電池?fù)Q向閥 4-液壓缸 5-二位三通電池?fù)Q向閥 6-單向調(diào)速閥5.2.2雙泵供油回路 圖 5-6 為采用雙泵供油實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的回路，1 是小流量泵2是大流量泵，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)壓力小于卸荷閥3（起卸荷作用的液控順序閥）的調(diào)整壓力。閥 3關(guān)閉，兩泵同時(shí)向系統(tǒng)供油。工作進(jìn)給時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，閥3 打開泵2卸荷，單向閥 4關(guān)閉，系統(tǒng)由小泵單獨(dú)供油。系統(tǒng)最大工作壓力由溢流閥 5 調(diào)節(jié)。 這種方法和單泵供油方式相比，效率較高，功率損失較小。故得到廣泛應(yīng)用。但須設(shè)置兩個(gè)油泵或采用雙聯(lián)泵，泵站結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 圖5-6 雙泵供油回路 1溢流閥 2單向閥 3順序閥 4大流量泵 5

26、小流量泵 6過(guò)濾器5.2.3增速缸與限壓式變量泵組合的快速運(yùn)動(dòng)回路 如圖5-7所示，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)（輕載）順序閥2關(guān)閉，限壓式變量泵供給的低壓油經(jīng)固定在缸體上的柱塞4中心孔而進(jìn)入活塞5內(nèi)的增速腔 ii。由于增速腔 ii 的有效工作面積較小且系統(tǒng)壓力較低，變量泵處于最大輸油量狀態(tài)。故活塞 5 獲快速向右運(yùn)動(dòng)。左腔 i通過(guò)液控單向閥3 從油箱補(bǔ)油。當(dāng)進(jìn)入工作行程時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，限壓式變量泵輸油量減少，同時(shí)順序閥 2 打開，壓力油同時(shí)進(jìn)入油腔i與 ii，活塞獲得低速工作運(yùn)動(dòng)?？焖偻嘶貢r(shí)，液壓泵供油進(jìn)入缸右腔iii同時(shí)打開液控單向閥使左腔i 的油液流回油箱。 這種回路由于增速缸內(nèi)的增速腔有效工作面積可以

27、做得遠(yuǎn)比活塞面積小，加上限壓式變量泵又能在系統(tǒng)壓力上升時(shí)自動(dòng)減小輸出流量。故可使系統(tǒng)在空行程時(shí)獲得遠(yuǎn)比工作速度為高的快速運(yùn)動(dòng)，功率利用較合理，它在壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多#但液壓缸結(jié)構(gòu)與油路較復(fù)雜。 圖5-7 用增速缸的快速運(yùn)動(dòng)回路1 增速缸 2順序閥 3液控單向閥 4電池?fù)Q向閥 5液壓泵 6過(guò)濾器5.2.4蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路如圖 5-8所示，在圖示位置，液壓缸停止工作時(shí)，泵經(jīng)單向閥向蓄能器充液，使蓄能器儲(chǔ)存能量。當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到某一調(diào)定值時(shí)，卸荷閥打開，使泵卸荷，單向閥使蓄能器保壓。當(dāng)電磁換向閥通電使左位或右位接通回路時(shí)，泵和蓄能器同時(shí)給液壓缸供油，使活塞獲得快速運(yùn)動(dòng)。卸荷閥的調(diào)整壓力應(yīng)

28、高于系統(tǒng)最高工作壓力。這種回路可采用較小流量的液壓泵，而在短時(shí)間內(nèi)能獲得較大的快速運(yùn)動(dòng)速度，但系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)需有足夠的停歇時(shí)間，以使液壓泵能完成對(duì)蓄能器的充液工作。 圖5-8 采用蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路1液壓泵 2卸荷閥 3單向閥 4蓄能器 5換向閥 6液壓缸5.3速度換接回路5.3.1快速運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的換接回路利用電磁閥或行程閥實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的換接回路如圖5-9所示，在圖示位置，泵輸出的壓力油經(jīng)二位四通閥進(jìn)入液壓缸左腔，右腔回油經(jīng)二位二通電磁閥(或行程閥)，再經(jīng)二位四通閥流回油箱，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在活塞桿上擋塊壓住行程開關(guān)，控制二位二通電磁閥通電，使通道切斷(或直接壓下二

29、位二通行程閥，把通道切斷)后，回油必須經(jīng)調(diào)速閥流回油箱，實(shí)現(xiàn)慢速工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。二位四通換向閥切換后，壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入液壓缸右腔，實(shí)現(xiàn)快速退回。 采用電磁閥的換接回路，安裝比較方便，除行程開關(guān)須裝在床身上外，其他液壓元件均可集中安裝在靠近液壓泵的液壓柜中，但速度換接時(shí)平穩(wěn)性較差。采用行程閥的換接回路，由于行程閥通道的關(guān)閉與切換是逐漸進(jìn)行的，故換接時(shí)速度平穩(wěn)，但行程閥必須安裝在床身上，管道的連接較長(zhǎng)，較不方便。 調(diào)節(jié)活塞桿、擋塊與行程開關(guān)(或行程閥)間的距離及擋塊的長(zhǎng)度，便可調(diào)節(jié)快速運(yùn)動(dòng)行程及工作進(jìn)給行程的長(zhǎng)度，調(diào)整比較方便，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。圖5-9速度換接回路（a）電磁閥式 （b）行程閥式5.3

30、.2兩種工作速度的換接回路(1)兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路 圖5-10為兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)實(shí)現(xiàn)兩種工作進(jìn)給速度換接的回路。在圖示位置液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和電磁閥5進(jìn)入液壓缸。當(dāng)需要第二種工作速度時(shí)，電磁閥5通電切換，使調(diào)速閥4接入回路，壓力油經(jīng)調(diào)速閥4和電磁閥5進(jìn)入液壓缸。這種回路，當(dāng)一個(gè)調(diào)速閥停止工作沒(méi)有油流通過(guò)時(shí)，它的減壓閥處于完全打開的位置。當(dāng)它被突然接入回路時(shí)，會(huì)使工作部件出現(xiàn)突然前沖的現(xiàn)象。這在某種工作場(chǎng)合下是不允許的。圖5-10兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路1圖5-11所示為另一種調(diào)速閥并聯(lián)的兩種工進(jìn)速度換接回路。這里，兩個(gè)調(diào)速閥始終處于工作狀態(tài)。故一種工作速度轉(zhuǎn)換為另一種工作

31、速度時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)執(zhí)行部件突然前沖的現(xiàn)象。但系統(tǒng)在工作時(shí)，總有一部分油液通過(guò)其中一個(gè)不起調(diào)速作用的調(diào)速閥流回油箱，造成能量損耗。故對(duì)于工作速度較大，調(diào)速閥開口大，能量損耗亦大的系統(tǒng)，不宜采用這種回路。圖5-11兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路22）兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路圖 5-12所示為兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。在圖示位置，壓力油經(jīng)調(diào)速閥 3 和電磁閥 5進(jìn)入液壓缸，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥3控制。當(dāng)電磁閥5通電切換時(shí)，調(diào)速閥4接入回路，壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和4進(jìn)入液壓缸，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥4控制。調(diào)速閥4的開口量應(yīng)調(diào)得比閥3為小。否則將不起作用。由于速度換接的瞬間，調(diào)速閥 3仍在工

32、作，可限制通過(guò)調(diào)速閥4 的流量突然增加。故其換接平穩(wěn)性亦比圖5-10所示的回路好。圖5-12兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路5.4卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟停的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)液壓泵和電機(jī)的使用壽命。圖3-19a為采用m型換向閥的卸荷回路。由圖可見，換向閥在中位時(shí)液壓泵卸荷。這種卸荷方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓泵在極低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，但切換時(shí)壓力沖擊較大，只適用于低壓小流量的系統(tǒng)。圖3-19b為采用m型電液換向閥的卸荷回路。這種回路切換時(shí)壓力沖擊小，但回路中必須設(shè)置單向閥，以使系統(tǒng)保持0.20.3mpa的壓力，供操縱控制油路之用

33、。圖5-13利用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路由表4-1中的數(shù)據(jù)可得知，這臺(tái)機(jī)床液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，可以采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口調(diào)速回路在鉆孔時(shí)的突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速后，不管采用什么油源形式都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸的兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)速的方式，系統(tǒng)中的油液循環(huán)必定是開式的。從系統(tǒng)壓力流量表4-1中可以看到，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源交替地提供低壓大流量和高壓小流量的油液?？爝M(jìn)、快退所需的時(shí)間和工進(jìn)所需的時(shí)間分別為：所以工進(jìn)時(shí)間占總時(shí)間： 根據(jù)以上描述，該臥式單面多軸鉆孔組合

34、機(jī)床液壓傳動(dòng)液壓系統(tǒng)圖的擬定如下：(1)供油方式 從液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量表分析可以知道，該系統(tǒng)在快速上升和快速下降時(shí)所需流量最大，因此從提高系統(tǒng)的效率角度考慮，采用大、小兩個(gè)液壓泵自動(dòng)并聯(lián)供油方案。(2)調(diào)速回路 由液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量表可以知道，該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)， 這臺(tái)機(jī)床的液壓系統(tǒng)功率很小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載小，可以采用進(jìn)口調(diào)速回路的形式。為了解決進(jìn)口調(diào)速回路再鉆孔時(shí)的突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。(3)換接回路 用行程閥的換接回路換接過(guò)程比較平穩(wěn)，換接點(diǎn)的位置比較準(zhǔn)確；用兩個(gè)調(diào)速閥的速度換接回路容易產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，因此不宜用于在工作過(guò)程中的

35、速度換接，只可用在速度預(yù)選的場(chǎng)合。由表4-1中的流量變化關(guān)系得知，當(dāng)滑臺(tái)從快速轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量由57.3l/min降低為0.285/min，滑臺(tái)速度變化較大，宜選用行程閥來(lái)控制速度換接，以減小液壓沖擊（見圖5-13c）。當(dāng)滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，回油中通過(guò)的流量較大輸入流量為51l/min，回油流量為51（94.98/44.74）l/min=108.3l/min。為了換向平穩(wěn)，可將行程閥改為電磁換向閥式換接回路即可滿足要求（見圖5-13b）,換向閥必須是五通的。最后再考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的調(diào)壓?jiǎn)栴}和卸荷問(wèn)題已經(jīng)在油源中解決,就不需要再設(shè)置專用的元件或回路。（見圖5-13a）。綜上所

36、述，可得到供油回路、換向回路、速度換接回路如圖： 圖5-13 a）油源 b）換向回路 c）速度換接回路5.5液壓回路的綜合把上面選出的各種回路組合在一起，就可以得到圖5-2 a所示的液壓回路，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行必要的如下修改和整理： (1)為了解決滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)回油路接通油箱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接的問(wèn)題，必須在回路中b處串聯(lián)一個(gè)液控順序閥，以阻止油液在快進(jìn)階段返回油箱。(2)為了解決機(jī)床停止工作時(shí)系統(tǒng)中的油液回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性問(wèn)題，必須在電磁閥的出口c處增設(shè)一個(gè)單向閥。(3)為了便于系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出快退信號(hào)，在調(diào)速閥輸出端d處須增設(shè)一個(gè)壓力繼電器。(4)如果將順序閥b和背壓閥的

37、位置對(duì)調(diào)一下，就可以將順序閥與油源處的卸荷閥合并。經(jīng)過(guò)上述修改、整理后的液壓系統(tǒng)如圖5-2 b所示，它的各方面都比較合理、完善了。 圖5-10 a 液壓回路的綜合和整理1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電磁閥 3行程閥 4調(diào)速閥 5單向閥 6液壓缸 7卸荷閥 8-背壓閥 9-溢流閥 10-單向閥 11-過(guò)濾器 12-壓力表開關(guān) 13-壓力表開關(guān) a-單向閥 b-順序閥 d-壓力繼電器 圖5-10 b 整理后的液壓系統(tǒng)圖 1雙聯(lián)葉片泵 2三位五通電磁閥 3行程閥 4調(diào)速閥 5、9、12單向閥 6順序閥 7-背壓閥 8-溢流閥 10-過(guò)濾器 11-壓力表開關(guān) 13-壓力繼電器6 液壓元件的選擇6.1液壓泵液

38、壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為3.84mpa，如取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8mpa（見教材表11-4），壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力值為0.5mpa，則泵的最大工作壓力應(yīng)為：兩個(gè)液壓泵應(yīng)向泵向液壓缸提供的最大流量為57.3l/min（見表4-1），若回路中的泄露按照液壓缸輸入流量的10%估計(jì)，則泵的流量為 。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流流量為3l/min,而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.285l/min,由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少為3.285l/min.根據(jù)以上壓力和流量是數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取yb1-40型葉片泵，其小泵的和大泵的排量分別為6ml/r和6

39、6ml/r,若取液壓泵的容積效率則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，液壓泵的實(shí)際輸出流量為:由于液壓缸在快退時(shí)的輸入功率最大，這時(shí)液壓泵工作壓力小于工進(jìn)時(shí)的壓力，現(xiàn)取工進(jìn)是的壓力來(lái)計(jì)算一定可以滿足要求，這時(shí)液壓泵的壓力為3.285mpa、流量為60.9l/min。取泵的總效率，則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的所需功率為：根據(jù)此數(shù)值按jb/t8680.11998，查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本選取y132s-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速。6.2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類及輔助元件所在的油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí)際流量，可以選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格見表6-1。表中序號(hào)與圖5-10b中標(biāo)號(hào)相同。表6-1元件的型號(hào)及規(guī)格序

40、號(hào)元件名稱估計(jì)通過(guò)流量l/min額定流量/l/min額定壓力/mpa額定壓降/mpa型號(hào)、規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵7216pv2r132三位五通電磁閥8080160.535yf3y-e10b3單向閥3380160.05af3-ea10b4溢流閥20806.3yf3-10b5單向閥3390160.2axqf-e10b6節(jié)流閥0.190167行程閥3390160.38背壓閥16806.3yf3-10b9壓力繼電器5hed1oa/510過(guò)濾器20256.180.06xu-2520011液控順序閥16806.30.3xf3-c10b12單向閥3380160.05af3-ea10b13壓力表開關(guān)10hed1ka

41、/106.3油管計(jì)算液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)速度。表6-2 液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)速度流量、速度快 進(jìn)工 進(jìn)快 退輸入流量l/min排除流量l/min運(yùn)動(dòng)速度m/min各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)、出口油管則按輸入、排出的最大流量計(jì)算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量已與原定的數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算如表6-2所示。表中數(shù)據(jù)說(shuō)明液壓缸快進(jìn)、快退速度與設(shè)計(jì)要求相近。這表明所選液壓泵的型號(hào)、規(guī)格是適合的。根據(jù)表62中的數(shù)據(jù)，當(dāng)油液在壓力管中的流速取4m/s時(shí)，算得與液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為:這兩根油管都按照gb/t2351-2005選用通

42、徑為，外徑為的無(wú)縫鋼管。6.4油箱油箱容積按照式（7-8）估算，當(dāng)取為7時(shí)，求得其容積為:按jb/t7938-1999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值v=450l。7 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算7.1驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失并確定壓力閥的調(diào)整值由于系統(tǒng)的油路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面估算,故只能先按式3-46估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對(duì)于中小型液壓系統(tǒng)，管路的壓力損失甚微，可以不予考慮。壓力損失的驗(yàn)算應(yīng)按一個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行。7.1.1快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸差動(dòng)連接，由表6-1和表6-2可知，進(jìn)油路上油液通過(guò)電磁換向閥1的流量是66 l/min

43、,進(jìn)油路上油液通過(guò)電磁換向閥2的流量是60.9l/min，然后與有桿腔的回油匯合。以流量115.13l/min通過(guò)行程閥7并進(jìn)入無(wú)桿腔。因此進(jìn)油路上的總壓降為此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，故能保證兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸?；赜吐飞希蛪焊子袟U腔中的油液通過(guò)電液換向閥2和單向閥12的流量都是54.23l/min，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥7流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力與無(wú)桿腔壓力之差。此值小于原估計(jì)值0.5mpa（見表4-1），所以是偏安全的。7.1.2工進(jìn)工進(jìn)時(shí)，油液在油路上通過(guò)電液換向閥2的流量為0.285l/min，在調(diào)速閥4處的壓力損失為0.5mpa;油液在回路上通過(guò)換向

44、閥2的流量是0.14l/min，在背壓閥8處的壓力損失為0.5mpa，通過(guò)順序閥7的流量為（0.14+33）l/min，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為:可見此值略小于原估計(jì)值0.8mpa。故可按表4-1中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力，即:此值與表4-1中數(shù)值3.84mpa相近?？紤]到壓力繼電器可靠動(dòng)作需要壓差，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為:7.1.3快退快退時(shí)，油液在進(jìn)油路上通過(guò)換向閥2的流量為36.0l/min，油液在回路上通過(guò)單向閥5、換向閥2和單向閥3的流量都70.58l/min。因此進(jìn)油路上總壓降為:此值與表4-1中的估計(jì)值相近，故不必重新計(jì)算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力應(yīng)為：因此順

45、序閥7的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于1.85mpa。7.2油液溫升驗(yàn)算工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例達(dá)99%，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用進(jìn)時(shí)的情況來(lái)計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（系統(tǒng)輸出功率）為液壓泵的輸出功率（系統(tǒng)輸入功率）為：由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：按式11-2求出油液溫升近似值：溫升沒(méi)有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。8 油箱的設(shè)計(jì)由前面計(jì)算可知，該液壓系統(tǒng)所需油箱的內(nèi)內(nèi)體積為：v=450l l，且選擇開式油箱，考慮到油箱的整體美觀大方,將其設(shè)計(jì)成為帶支撐腳的長(zhǎng)方體形油箱。根據(jù)有關(guān)手冊(cè)及資料初步確定其外形尺寸為如表8.1所示：表8.1 油箱的輪廓參數(shù)公稱容量b1l1h近似油深最小壁厚450l716mm920mm1020mm800mm3mm基于上表中數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)油箱如附錄b。8.1壁厚、箱頂及箱頂元件的設(shè)計(jì)由表中數(shù)據(jù)分析可采取鋼板焊接而成，故取油箱的壁厚為：，并采用將液壓泵安裝在油箱的上表面的方式，故上表面應(yīng)比其壁要厚，同時(shí)為避免產(chǎn)生振動(dòng)，則頂扳的厚度應(yīng)為壁厚的4倍以上，所以?。?，并在液壓泵與箱頂之間設(shè)置隔振墊。在箱頂設(shè)置回油管、泄油管、吸油管、通氣器并附帶注油口，即取下通氣帽時(shí)便可以進(jìn)行注油，當(dāng)放回通氣帽地就