(完整word版)組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第1章概 論3181818192121231.11.21.31.4液壓技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題的任務(wù).傳動(dòng)方式的選擇及基本設(shè)計(jì)參數(shù)2.12.22.3液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)相比的主要優(yōu)點(diǎn) 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn) 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 工況分析3.13.2動(dòng)力分析 運(yùn)動(dòng)分析確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定液壓缸主要幾何尺寸 4.1.1 初選系統(tǒng)工作壓力4.1.2 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)4.2計(jì)算液壓缸工作循環(huán)各個(gè)階段的工作壓力、輸入流量及輸入功率4.1104.2.1快進(jìn)階段:4.2.2工進(jìn)階段:4.2.3快退階段:1011124.3繪制液壓缸的工況圖13擬定液壓系統(tǒng)原理圖155.

2、15.1.15.1.25.1.35.1.45.1.5選擇液壓基本回路 選定液壓系統(tǒng)的類(lèi)型液壓執(zhí)行元件的選擇選擇液壓泵的類(lèi)型及油源回路 選擇調(diào)速回路和速度換接回路 選擇壓力控制回路1515151515155.25.3組成液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)的工作原理 1616液壓元輔件及液壓油的選擇176.16.1.16.1.26.1.36.1.46.1.56.1.66.1.76.1.8選擇液壓泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 確定液壓泵的最大工作壓力 確定液壓泵的最大供油流量選擇液壓泵選擇電動(dòng)機(jī)計(jì)算液壓缸實(shí)際的輸入流量、輸出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間 選擇液壓控制閥液壓油管的計(jì)算確定確定油箱的容量1717246.1.9 液壓油的

3、選擇246.1.10 濾油器的選擇25液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算287.17.2驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱溫升251.1液壓技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史1.2液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)是液壓設(shè)備的一個(gè)組成部分，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是主機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成 部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括如下步驟：1.4 本課題的任務(wù)配以組合機(jī)床是在綜合了通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床的應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 一種新型專(zhuān)用機(jī)床，組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件為基礎(chǔ)， 以工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計(jì)的少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或若干種零件按預(yù)先 確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。組合機(jī)床在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)和閥門(mén)等生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。

4、 本課題針對(duì)一臺(tái)單面多軸臥式組合鉆床，設(shè)計(jì)其動(dòng)力滑臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)， 課題將綜合應(yīng)用在大學(xué)階段所學(xué)的主要課程的知識(shí)，解決實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題。第2章傳動(dòng)方式的選擇及基本設(shè)計(jì)參數(shù)2.1液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)相比的主要優(yōu)點(diǎn)2.2液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)本文中，為了減輕機(jī)床設(shè)計(jì)重量，組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)擬采用液壓驅(qū)動(dòng)。2.3基本設(shè)計(jì)參數(shù)本文中所涉及組合機(jī)床是一臺(tái)單面多軸組合鉆床，其動(dòng)力滑臺(tái)為臥式布置， 導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為比=0.2、4d=0.1, 工件在動(dòng)力滑臺(tái)上采用機(jī)械夾緊，滑臺(tái)由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)動(dòng)作循環(huán)為：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止。其主要加工參數(shù)和動(dòng)力滑臺(tái)的基本參數(shù)如下

5、：被加工工件的材料為鑄鐵，硬度為240HB。在組合鉆床上對(duì)工件一次鉆削直徑為0仁.9勺孔14個(gè)，采用的主軸轉(zhuǎn)速為n360 /mi,n進(jìn)給量0. 14mm ；鉆削直徑為08.5的孔2個(gè)，采用的主軸轉(zhuǎn)速為n550r/min 進(jìn)給量 S = 0.096mm/r。動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)和快退行程分別為L(zhǎng), =100、L2 =50和L3 =150，快進(jìn)和快退的速度為v=0.1m/s ；運(yùn)動(dòng)部件重力為G=9800n，啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間均為 At =0.2So第3章 工況分析工況分析是確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的主要依據(jù)，包括對(duì)每個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)力分 析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫(huà)出其對(duì)應(yīng)的負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。 對(duì)于一些較簡(jiǎn)單的液

6、 壓設(shè)備，這兩種圖均可以省略，但對(duì)于一些專(zhuān)用的、動(dòng)作比較復(fù)雜的液壓設(shè)備， 則必須繪制負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖， 以了解運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)，查明每個(gè)執(zhí)行器 在其工作中的負(fù)載、位移、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)。根據(jù)組合鉆床動(dòng)力滑臺(tái)的技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿液壓缸作為液壓執(zhí)行 器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由本文第二節(jié)所給出的基本設(shè)計(jì)參數(shù)可知， 整個(gè)工 作循環(huán)的三個(gè)階段所花費(fèi)的時(shí)間是：ti = Li / vi= 100 咒 10/0.1快進(jìn)：=1s工進(jìn)：首先要求出工進(jìn)的速度*2 =n 1S1 /60= 360 咒 0.147/60= 0.882mm/st2=3*= 50/0.882=56.

7、7st L3 / *3= 150 咒 10°/0.1快退：".Ss3.1 動(dòng)力分析液壓執(zhí)行器的負(fù)載包括工作負(fù)載和摩擦負(fù)載兩類(lèi)。工作負(fù)載又分為阻力負(fù)載、超越負(fù)載和慣性負(fù)載三種類(lèi)型。阻力負(fù)載是指負(fù) 載方向與執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方向相反，負(fù)載阻礙執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)；超越負(fù)載指負(fù)載方向與 執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方向相同，負(fù)載促使執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)；慣性負(fù)載是指運(yùn)動(dòng)部件在加速和減 速過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)載，其數(shù)值由牛頓第二定律確定。摩擦負(fù)載又可以分為靜摩擦負(fù)載和動(dòng)摩擦負(fù)載兩類(lèi)，它分別是在運(yùn)動(dòng)部件在 具有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)和在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)載。下面計(jì)算動(dòng)力滑臺(tái)在啟動(dòng)、快進(jìn)、工進(jìn)、反向啟動(dòng)、反向加速、快退階段驅(qū) 動(dòng)液壓缸所受的負(fù)載。

8、首先計(jì)算各種負(fù)載值：阻力負(fù)載：由FmSB。.6 知,Fe =14x25.5x13.9x0.1470.8x 2400.6+ 2 X 25.5 X8.5X 0.0960.8 x 2400.6=30468N慣性負(fù)載:Fi =maGAv=()X77 gAt98000.1=()X 9.80.2= 500N靜摩擦負(fù)載:Ffs=Ps(G+F)= 0.2(9800 + 0)=1960N動(dòng)摩擦負(fù)載:Ffd 士 (G + Fn)= 0.1(9800+0)= 980N快進(jìn)階段啟動(dòng):加速:Ffs=1960NF =Fi+Ffd= 500 + 980=1480N恒速： 工進(jìn)階段工進(jìn)：Ffd= 980NF=Fe+Ffd=

9、30468+980= 31448N快退階段反向啟動(dòng):反向加速:= Ffs =1960NF =Fi+Ffd= 500 + 980=1480N反向恒速：F = Ffd =980N由上述計(jì)算結(jié)果可以畫(huà)出液壓執(zhí)行器所受負(fù)載隨時(shí)間變化的曲線為:F/kN A31.4480t2-0.98-1.48-1.961.961.480.98t/S3.2運(yùn)動(dòng)分析由第二章已知的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以很容易作出液壓缸的行程-時(shí)間（L-t）曲線和 速度-時(shí)間（v-t）曲線如下：v/m s-10.1_30.88 x100Jt2/% /-0.1 -八1 Lt/s第4章確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)4.1確定液壓缸主要幾何尺寸壓力和流量是液壓系統(tǒng)中

10、兩個(gè)最主要的參數(shù)。要確定液壓系統(tǒng)的壓力和流 量，首先根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載-時(shí)間曲線圖，選定系統(tǒng)壓力；然后確定液壓 缸的有效工作面積；最后根據(jù)速度-時(shí)間循環(huán)圖確定液壓系統(tǒng)的流量。4.1.1初選系統(tǒng)工作壓力系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類(lèi)型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和工藝水平而定。若系統(tǒng)壓 力取得過(guò)低，則液壓設(shè)備的尺寸和重量增加；若系統(tǒng)壓力取得過(guò)高，液壓元件的 性能及對(duì)密封的要求將會(huì)提高，因此要選擇合適的系統(tǒng)工作壓力。 這里，根據(jù)上 一章所繪制的液壓缸的F-1圖知，液壓缸所受到的最大負(fù)載為 31.448KN，參照表9-2,選定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為p 1 "MPa 。4.1.2 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)由基本

11、設(shè)計(jì)參數(shù)知，液壓缸快進(jìn)、快退的速度相等。為了滿(mǎn)足這一要求，并 使得所需流量較小，令液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，并將液壓缸接成差動(dòng)連接 以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。由于快進(jìn)、快退速度相同，因此液壓缸的無(wú)桿腔與有桿腔的有效工 作面積A和A2應(yīng)滿(mǎn)足A =2A2。由上一章的分析可知，當(dāng)液壓缸工進(jìn)時(shí)，所受負(fù)載最大，液壓缸的主要結(jié)構(gòu) 參數(shù)應(yīng)該在該工步中計(jì)算，即取負(fù)載 F =31.448KN，工進(jìn)時(shí)液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油, 有桿腔回油，如下圖所示：為了防止工進(jìn)結(jié)束時(shí)，發(fā)生向前沖的現(xiàn)象，液壓缸需要保持一定的回油背壓, 根據(jù)表9-9暫取工進(jìn)時(shí)回油背壓為0.6MPa。設(shè)液壓缸機(jī)械效率"-=°.9，貝A1PiP2由圖

12、知，JPlA = P2A +F /cmI A W代入有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得,FA =1cm( P1 - 2 p2)31448= 1 6 0.9x(4 -XO.6) x106= 94.4x10°m2D罟(4x94.4x10* y = 0.109m由表5-2知，取標(biāo)準(zhǔn)值D=110mm=11cm ；因A =2傀，知活塞桿直徑為d =D/72=11O/72 =77.8mm由表5-2知，取標(biāo)準(zhǔn)值d =80mm則液壓缸實(shí)際有效工作面積為A =-d24=x11242= 95cm兀 22A = (D2 -d2)4= -(11 -82)4=44.7cm24.2 計(jì)算液壓缸工作循環(huán)各個(gè)階段的工作壓力、輸入流量及

13、輸入功率4.2.1 快進(jìn)階段:快進(jìn)時(shí)液壓缸應(yīng)該連接為差動(dòng)連接，如下圖所示。考慮到液壓缸有桿腔向無(wú) 桿腔回油的壓力損失，因此有桿腔的壓力P2要大于無(wú)桿腔的壓力P1，根據(jù)表9-9, 其差值估取為AP二P2-5二0*5MPa。而在啟動(dòng)瞬時(shí)，由于液壓缸尚未移動(dòng)，此A由圖知，|P1 = P2A2 +F PcmL卩2=口十也P，解得,P1 J宀嚴(yán)PA2Al A?(95-44.7)x10*=43.3咒104 Pa=0.433MPae480/。."5%1代他和汩(95-44.7)x10 鼻4= 77.1x10 Pa=0.771MPa啟動(dòng)：1960/0.9 + 0咒44.7天10'4Pi =加

14、速:恒速：980/0.9+0.5咒10644.7咒104(95-44.7)勺。"4=66.1咒104 Pa=0.661M PaPi =快進(jìn)階段的輸入流量為:qvi =（A -A2）Vi.4= (95 -44.7)X10 X0.143=5.0310 m /s輸入功率為:F1piqV1=66.1咒104天5.03咒10"4 = 332.5W422 工進(jìn)階段:工進(jìn)階段液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，如圖所示:由圖知，pA = PzAz+F/%，則pP2A2 + F/%1 A95x10*4= 396x10 Pa=3.96MPa_ 0.6x106x44.7x104 +31448/0.9

15、工進(jìn)階段的輸入流量為:qv2 = A1V2=95咒10仏.88咒10= 8.310-6m3/s工進(jìn)階段的輸入功率為:B =卩10/2=396 咒104咒 8.36 X10"6 = 33.1W423 快退階段:快退階段液壓缸有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔回油，如下圖所示。另外，取快退時(shí)的壓力損失為°.7MPa 0V由圖知，PA2二卩/現(xiàn)沁pzA，則p F /Im + P2A11 一 A反向啟動(dòng):P1 J960/0.9®95"0此時(shí)，P2=0。由上式知,44.7咒仗=48.7"04 Pa=0.49 MPa反向加速:44.7x10“=186咒104 Pa=1.8

16、6 MPa1480/0.9+0.7x10. 95 咒 10- 口 =反向恒速:980/0.9 +0.7x106x95x104_444.7x10=173>d04 Pa=1.73 MPaP =快退階段液壓缸的輸入流量為qv3 = A2V34=44.710段0.143= 4.410 m /s快退階段的輸入功率為P3 = piqV344= 173x10 X4.47X10= 773.3W4.3 繪制液壓缸的工況圖壓力-時(shí)間曲線:p/MPa i3.961.861.730.770.660.490.433t20t/s流量-時(shí)間曲線:qV xi0；m3/s*At/s0.008400.50.447功率-時(shí)間

17、曲線:P/W第5章擬定液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中最重要的步驟，對(duì)系統(tǒng)的性能以及設(shè) 計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性與合理性有決定性的影響。 液壓系統(tǒng)原理圖由液壓系統(tǒng)圖、工藝 循環(huán)順序動(dòng)作圖表和元件明細(xì)表 3部分組成。擬定液壓系統(tǒng)原理圖的一般方法是 根據(jù)主機(jī)動(dòng)作和性能要求先分別選擇和擬定基本回路， 再將各個(gè)基本回路組成一 個(gè)完整的系統(tǒng)。5.1 選擇液壓基本回路5.1.1選定液壓系統(tǒng)的類(lèi)型由第四章液壓缸的工況圖可以看出,液壓系統(tǒng)功率較小，負(fù)載為阻力負(fù)載且 在工作過(guò)程中變化較小，故采用進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路。由表 9-4,選擇液 壓系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)。5.1.2液壓執(zhí)行元件的選擇且活塞桿由前文分析

18、知，這里液壓執(zhí)行元件選擇雙作用單桿活塞式液壓缸, 固定，缸體與滑臺(tái)固定。5.1.3 選擇液壓泵的類(lèi)型及油源回路由工況圖可知，液壓缸要求系統(tǒng)提供低壓大流量和高壓小流量的液壓油, 統(tǒng)的最大流量和最小流量之比0.5/0.0084止60，相應(yīng)持續(xù)時(shí)間之比為t2/(ti+t3)=56.7心十1.5)二16.2。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)在快進(jìn)、快退階段是低壓、大流量工況，且持續(xù)時(shí)間比較短；在工進(jìn)階段為高壓、小流量工況，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。從 提高系統(tǒng)效率和節(jié)能角度出發(fā)，應(yīng)采用高低壓雙泵組合的雙聯(lián)泵供油或采用限壓 式變量泵供油。本文液壓系統(tǒng)采用雙聯(lián)葉片泵供油。5.1.4 選擇調(diào)速回路和速度換接回路由前文分析，液壓系統(tǒng)采用采用

19、進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路；采用差動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，同時(shí)考慮到工進(jìn)-快退時(shí)，回油流量比較大，為了保證換向平穩(wěn)，選 用三位四通電液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。由于本機(jī)床在終點(diǎn)的定位精度要求不 高，因此采用活動(dòng)擋塊壓下電氣行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。5.1.5選擇壓力控制回路為了防止工進(jìn)臨近結(jié)束，孔鉆通時(shí)負(fù)載突然消失，滑臺(tái)向前沖的現(xiàn)象，在回 油路上應(yīng)設(shè)置背壓閥。另外，在高壓泵的出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定壓卸荷；在低壓泵出口 并聯(lián)一個(gè)液控順序閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在高壓工作階段的低壓泵卸荷。綜上所述，選擇設(shè)計(jì)的油源回路、差動(dòng)回路和進(jìn)油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路如 下：5.2組成液壓系統(tǒng)圖將前面所設(shè)計(jì)的液壓基本回路進(jìn)

20、行組合，并加以修改和完善便可以組成一個(gè) 完整的液壓系統(tǒng)原理圖，如附圖所示。在圖中，為了切斷工進(jìn)階段系統(tǒng)進(jìn)油路和 回油路的相通，增設(shè)了單向閥6；為了防止滑臺(tái)停止工作時(shí)，系統(tǒng)油液流回油箱， 導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)，影響啟動(dòng)的平穩(wěn)性，增加一個(gè)單向閥 9。此外，還應(yīng)增加一些輔助元件。在液壓泵的進(jìn)油口設(shè)置一個(gè)過(guò)濾器 11；出 油口設(shè)置一個(gè)壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)，以便觀測(cè)系統(tǒng)壓力。5.3液壓系統(tǒng)的工作原理第6章 液壓元輔件及液壓油的選擇6.1 選擇液壓泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力應(yīng)該由下式確定:Pp >Pimax式中，P1max 液壓執(zhí)行元件最大工作壓力，由工況圖選取

21、;藝凸P 液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有沿程壓力損失和局部壓力損失之和。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)選?。汉?jiǎn)單管路系統(tǒng)取0.21 0.5 MPa,復(fù)雜管路系統(tǒng)取 0.5L 1.5MPa。首先確定小流量液壓泵的最高工作壓力Pp1 :由工況圖可知，在工進(jìn)階段，液壓缸出現(xiàn)最高工作壓力Smax3"96 MPa取小流量液壓泵至缸間的壓力損失藝AP二0*8MPa，那么小流量液壓泵的最高工 作壓力為Pp1 H Pimax +2：也 P= 3.96 + 0.8= 4.76 MPa其次確定大流量液壓泵的最高工作壓力Pp2 :。初取由工況圖可知，在快退階段液壓缸的工作壓力較高為P'max = 1.86 MPa

22、大流量液壓泵至液壓缸之間的壓力損失為 WAp'O.4MPa，那么大流量液壓泵的 最高工作壓力為Pp2 H Pl'max +送 W= 1.86 +0.4= 2.26 MPa6.1.2確定液壓泵的最大供油流量液壓泵的最大輸出流量應(yīng)按下式計(jì)算:式中 Kqp 3 K (£ q)max系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取1.1 1.3。其中大流量取小值，小流量取大值。(藝q)max 同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行器的最大流量，對(duì)于工作過(guò)程始終用流量 閥節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，尚需加上溢流閥的最小溢流量，一般取23L/min。本文中，當(dāng)液壓缸在快進(jìn)、快退時(shí)，大小流量液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，取上 式中系數(shù)K y 此時(shí)

23、液壓泵的最大供油量為qp - K (W q)max3=1.1x0.5>d0»= 5.5x10 怖3/s = 33L / min當(dāng)液壓缸處于工進(jìn)階段時(shí)，設(shè)溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為1.8L/min，由工63況圖知，工進(jìn)階段時(shí)液壓缸的輸入流量為也皿如10 m/sZ.SL/min，那么小流量泵的輸出流量為qp 1 >1.8+0.5=2.3L/min6.1.3 選擇液壓泵按照上面的計(jì)算結(jié)果，液壓泵額定壓力Pp =(25%)Pp1 = 5.95MPa，查文獻(xiàn)選擇規(guī)格相近的YB1-2.5/32型雙聯(lián)葉片泵。該泵公稱(chēng)壓力為 6.3Mpa,額定轉(zhuǎn)速 為 960r/min。6.1.4 選擇電

24、動(dòng)機(jī)由工況圖可知，系統(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在快退階段，取液壓泵的效率"p二0*8 則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為Pm普P2.26X106 咒(2.5 +32)1030.8咒60"03= 1.624kW根據(jù)上面計(jì)算出來(lái)的功率和轉(zhuǎn)速要求，查文獻(xiàn)表2-55，選擇規(guī)格相近的電動(dòng)機(jī)Y112M-6，該電動(dòng)機(jī)額定功率為2.2kW，可以滿(mǎn)足要求。6.1.5 計(jì)算液壓缸實(shí)際的輸入流量、輸出流量、運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間高壓小流量泵的輸出流量為qp1= 960x2.5/1000 =2.4L/min低壓大流量泵的輸出流量為qp2= 960x32/1000 =30.7L/min1.快進(jìn)階段： 實(shí)際輸入流量為A A qP

25、A, -A295(2.4+30.7)95-44.7 =62.5L/min實(shí)際輸出流量為A2q" bqP44 7=(2.4+30.7)95-44.7= 29.4L/mi n實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為qpV1 =A-A(2.4+30.7)x10-60X50.3X10，= 0.110m/s持續(xù)時(shí)間為100X100.11= 0.91s2.工進(jìn)階段:實(shí)際輸入流量q進(jìn)二0.5L/min實(shí)際輸出流量44.7 c 廠 =xO.595= 0.235L/min實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度qaV2 =A0.5x102 "60x95x10 鼻 = 0.00088m/s持續(xù)時(shí)間t2AV2 50x103-0.00088= 57s

26、3.快退階段實(shí)際輸入流量q進(jìn)二qpi +qp2 =2.4+3°.7二彳站如巾實(shí)際輸出流量4出=¥qp2A95=X33.144.7= 70.35L/min實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度q進(jìn)V3 =A33.1咒 10，60X44.7X10= 0.123m/s持續(xù)時(shí)間V3 150"0'0.1231.22s6.1.6選擇液壓控制閥根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇相應(yīng)型號(hào)的液壓控制閥。各液壓元件的型號(hào)及主要參數(shù)如下圖：序號(hào)名稱(chēng)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)1雙聯(lián)葉片泵2.5/326.32三位五通電

27、 液動(dòng)換向閥70.351006.30.33行程閥62.51006.30.34調(diào)速閥<166.35單向閥70.351006.30.26單向閥29.4636.30.27順序閥30.7636.30.38背壓閥<1106.39單向閥70.351006.30.210單向閥30.7636.30.211過(guò)濾器33.11006.3XU-100X 180-J12壓力表開(kāi)關(guān)13溢流閥2.5106.36.1.7 液壓油管的計(jì)算確定管路是液壓系統(tǒng)中液壓元件之間傳遞工作介質(zhì)的各種油管的總稱(chēng)。 按管路在 液壓系統(tǒng)中的作用可以分為主管路、泄油管路、控制管路和旁通管路。液壓系統(tǒng) 常用管路的材料有無(wú)縫鋼管、有縫鋼管

28、、橡膠軟管、銅管、塑料管和尼龍管等。確定系統(tǒng)中主要管路的內(nèi)徑油管的內(nèi)徑取決于管路的種類(lèi)及管內(nèi)的流速。油管內(nèi)徑 d由下式確定:式中Q 流經(jīng)油管的流量（m3/s）油管內(nèi)的允許流速（m/S）對(duì)吸油管可取V0=（°.b仁5），/一般取im/以下，回油管可取v0 蘭（1.5L 2.5）m/s .對(duì)壓力油管，當(dāng)P “5"Pa時(shí)，取V0 =2m/s ；當(dāng)P =（2.5LI 16）mPa時(shí)，取v。=（3L 4）m/s ；當(dāng)p :>14MFa時(shí)，v。<5m/s。在工程機(jī)械和行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)P arm Pa時(shí)，取V0 =（5L 6）m/s。管道較長(zhǎng)或者油液粘度較大時(shí)油液取小

29、值。上式計(jì)算結(jié)果應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)橡膠軟管，流速都不能超過(guò) （3 LI 5）m/s。F面利用上式來(lái)求本液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要管路的直徑對(duì)吸油管路，取V0 "Bm/sQ = 62.5L/min，代入上式得d =1000咒嚴(yán)濟(jì)60X 兀 X0.8=40.7mm由表 10-1 取 d =50mm對(duì)壓油管路，取v3.5m/sQ = 62.5L/min，代入上式得"CC /62.5<10'3d =1000xJV 605x3.5= 19.5mm由表 10-1 取 d =20mm對(duì)回油管路，取v2m/sQ =70.35L/min，代入上式得d=1000 咒 f 70.

30、35聞'60X7! X 2.5=24.4mm由表 10-1 取 d =25mm為統(tǒng)一規(guī)格，壓油管路和回油管路都取 25mm。確定系統(tǒng)中各主要管路的壁厚 金屬油管的壁厚應(yīng)該按照下式計(jì)算式中油管壁厚（mm）P 油管內(nèi)液體的最大壓力（MPa）d油管內(nèi)徑（mm）許用應(yīng)力（MPa）對(duì)鋼管& = %/nLb為抗拉強(qiáng)度、n為安全系數(shù)）。當(dāng)卩<砸 時(shí)，取n = 8 ；當(dāng)7MPa v 17.5MPa時(shí)，取n =6 ；當(dāng)P >17.5MPa時(shí)，取n = 4。銅管取許用應(yīng)力 t <25MPa下面利用上式來(lái)求本液壓系統(tǒng)中各主要管路的壁厚,、pd 4.76x50 o >=對(duì)吸油管

31、路：2查材料手冊(cè)知， =600M Pa，取n=8,則° = 75MPa=1.6mm"75，查表 10-1 知，壁厚 b = 6.5mm，外徑 D=63mm ；6 > _對(duì)壓油、回油管路：2b75吐=42空些"79mm，查表10-1知，壁厚b = 4.5mm，外徑 D=34mm ；6.1.8 確定油箱的容量散發(fā)熱量、沉淀污物及分離水分油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功能是儲(chǔ)存油液、等。此外，有時(shí)它還可以作為液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)。根據(jù)系統(tǒng)的具體條件， 要合理選用油箱的容積、形式和附件、以使油箱充分發(fā)揮作用。油箱有開(kāi)式和閉 式兩種。開(kāi)式油箱應(yīng)用廣泛。箱內(nèi)液面與大氣相通，為

32、防止油液被大氣污染，在油箱 頂部安裝空氣濾清器，并兼著注油口用。閉式油箱是指箱內(nèi)液面不直接與大氣相通， 而將通氣孔與與具有一定壓力的 惰性氣體相接，充氣壓力可達(dá)0.05 Mpa。閉式油箱可用于水下或者高空無(wú)穩(wěn)定氣 壓及對(duì)工作穩(wěn)定性與噪聲有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。油箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 油箱要有足夠的容量吸油管與回油管要插入最低液面以下，以防止卷吸空氣和回油時(shí)產(chǎn)生氣泡 為了便于排放污油，油箱底部應(yīng)有1:30斜度，并且與地面保持一定的距離 油箱的上端應(yīng)設(shè)置注油孔和通氣孔，中部應(yīng)安裝油位計(jì) 油箱的散熱條件要好油箱的密封性要好油箱應(yīng)便于安裝、吊運(yùn)、維修和清洗油箱的容量通常按照下式計(jì)算V = Eqp式中

33、V油箱容量，L;匕與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)e =2U 4，中壓系統(tǒng)e =5U 7高壓系統(tǒng)r iOU12；qp 液壓泵的額定流量，L/min 。本文中，取6，則油箱容量為 V =5p=6"24 +30.7)=198.6L - 200L。6.1.9 液壓油的選擇液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼骋粶靥匦裕?油膜強(qiáng)度要高，具有較好的 潤(rùn)滑性能，抗氧化穩(wěn)定性好，腐蝕作用少，對(duì)涂料、密封材料等有良好的相容性。 同時(shí)液壓油還應(yīng)具有一定的消泡能力。 液壓系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行，很大程度取決于 系統(tǒng)所選的液壓油。選擇液壓油，首先是介質(zhì)種類(lèi)的選擇；然后考慮合適的粘度；最后還要考慮 使用條件等因素。由

34、參考文獻(xiàn)知，本設(shè)計(jì)選用 L-HH46全損耗系統(tǒng)用油。6.1.10濾油器的選擇過(guò)濾是目前使用最為廣泛的油液凈化方法。過(guò)濾器的基本作用是濾除固體雜 質(zhì)，保持油液清潔，以延長(zhǎng)液壓元件或潤(rùn)滑元件的使用壽命。 液壓系統(tǒng)的故障中 75%是由于介質(zhì)受到污染造成的，因此過(guò)濾器是液壓系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要 的輔件。選擇過(guò)濾器的基本要求是過(guò)濾精度應(yīng)滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)的要求 具有足夠大的過(guò)濾能力，壓力損失小 濾芯及外殼具有足夠的強(qiáng)度，不至于因油壓而損壞 有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染 在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性 清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、緊湊。價(jià)格低廉。本設(shè)計(jì)

35、，由參考文獻(xiàn) 表7-22,選擇吸油管路過(guò)濾器的型號(hào)為：XU-100 X180-J,其公稱(chēng)流量為100L/min，過(guò)濾精度為180卩叭第7章液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)時(shí)，許多參數(shù)是由估計(jì)和經(jīng)驗(yàn)確定的。 當(dāng)回路形式、液壓 元件和各其他附件、管路直徑等確定后，有必要對(duì)系統(tǒng)中某些技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算， 作為評(píng)價(jià)或修改設(shè)計(jì)的依據(jù)。通常，驗(yàn)算的項(xiàng)目主要有壓力損失、發(fā)熱溫升和液 壓沖擊等。7.1 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失的目的是為正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，使執(zhí)行元件輸出的力或轉(zhuǎn)矩滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并可根據(jù)壓力損失的大小分析判斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否符 合要求。液壓系統(tǒng)中的壓力損失送AP由管路的沿程壓力損失W

36、APl、管件局部壓 力損失送也Pt和控制元件的壓力損失WKpv三部分組成，即2 Ap = 2 ApLAPt 中無(wú) Apv由于系統(tǒng)的管路布置尚未確定，這里只能估算系統(tǒng)的壓力損失。假設(shè)進(jìn)、回 油管路的長(zhǎng)度為I =2m ;取油液運(yùn)動(dòng)粘度為 隼"咒10鼻m2/s，油液的密度為33P=0.9174咒10 kg/m。估算時(shí)首先判斷油液的流動(dòng)狀態(tài)；其次，計(jì)算各種工況 下的沿程壓力損失；最后計(jì)算各種工況下總的壓力損失。判斷油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)由前一章的計(jì)算結(jié)果知，進(jìn)、回油管道的內(nèi)徑為d=25mm ；在各工作循環(huán) 中，進(jìn)、回油管道中的最大流量為q=70.35L/min，發(fā)生在快退階段。當(dāng)管道中 流量最

37、大時(shí)，相應(yīng)的雷諾數(shù)為最大，下面判斷此種狀態(tài)下油液的流動(dòng)狀態(tài)。Re出V 4q兀dv_4 咒 70.35咒 10，60兀 X25X1OPX1O4= 597.1 <2300由此可知，在各工作循環(huán)中油液的流動(dòng)狀態(tài)均為層流狀態(tài)。 計(jì)算系統(tǒng)的壓力損失由流體力學(xué)的知識(shí)可知，沿程壓力損失r 757只4q入= V =2兀d4150 x 0.9174x103x1x10*x2 q將 Re vd和nd代入上式，得_3 4 兀 x(25x10)= 2.24x107q由于管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定，管道局部壓力損失按照下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算送 APt =O.lSiPl各工況下閥類(lèi)元件的局部壓力損失按下式計(jì)算23 V =4ps(

38、q/qs)式中心Ps額定壓力損失q實(shí)際通過(guò)的流量qs 額定流量下面計(jì)算動(dòng)力滑臺(tái)在各工作循環(huán)中的管道沿程壓力損失、管道局部壓力損失和閥類(lèi)元件壓力損失快進(jìn)階段動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液動(dòng)換向閥接成差動(dòng)連接。 在進(jìn)油路上，油 液經(jīng)過(guò)單向閥10、電液動(dòng)換向閥2、與液壓缸有桿腔的回油匯合后流入行程閥 3, 最后進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔。則在進(jìn)油路上的壓力損失為送邙 jL1 =2.24天107天62.5"0j 60=2.33天104 Pa=0.0233MPaSAp jTj =0.1 無(wú)也 PjL1 =0.00233MPaZA PjV1 = 0.2天(30.7/63)2 +0.3X (33.1/10

39、0)2 + 03 (62.5/100)2 = 0.198MPa2 也pji = 2 ApjL! + 2 ipjTi +2 Apjvi= 0.0233+0.00233 + 0.198= 0.224MPa液壓缸有桿腔的回油經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥2、單向閥6與進(jìn)油路油液匯合后經(jīng)過(guò)行程閥3進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，則回油路上的壓力損失為60=1.10咒104 Pa=0.011M PaZip hL1 =2.24 天聽(tīng)29"10Sip hTi =0.1 送己 PhLi =0.0011M Pa2Ap hvi =p2x (29.4/63)2 +0.3天(29.4/100)2 +0.3x(62.5/100)2 =

40、0.187 MPa藝也P h1 =送也PhL1 +送也PhT1 +藝也PhV1= 0.011 +0.0011 +0.187= 0.199 MPa將回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油路上，貝快進(jìn)階段總的壓力損失為44 72加1 =0.224+0.199X =0.318MPa95工進(jìn)階段2、調(diào)速閥4流入液2、背壓閥8后與大動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥 壓缸的無(wú)桿腔；在回油路上，有桿腔回油經(jīng)過(guò)電液動(dòng)換向閥 流量泵的卸荷流量匯合后經(jīng)外控順序閥 7流回油箱。若不考慮管道沿程壓力損失和管道局部壓力損失，則進(jìn)油路上的壓力損失近似為油液經(jīng)過(guò)調(diào)速閥時(shí)的壓力損 失，即卩Si Pj2 =2 心 PjV

41、2 =0.5 MPa63Zip h2 =1：心 phV2 =0.3x(0.235/100)2 +0.6 +0.3x(0.235 + 30.7)21=0.67 MPa L63由上式知，工進(jìn)時(shí)實(shí)際背壓為0.67MPa，比初始設(shè)定值略高，也即液壓缸有 桿腔的壓力為0.67MPa ,則液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際工作壓力為P2A2 + F /"cmP1 A0.67 咒 106咒44.7天10' +31448/0.995X10/=399咒104 Pa=3.99 MPa快退階段動(dòng)力滑臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油回路上，油液經(jīng)過(guò)單向閥 10、電液動(dòng)換向閥2進(jìn) 入液壓缸的有桿腔；在回油路上，無(wú)桿腔的回油經(jīng)過(guò)單向閥

42、5、電液動(dòng)換向閥2和單向閥9回油箱。則進(jìn)油路實(shí)際壓力損失為Z ipjL3 = 2.24X107 X 33.10j 60=1.24天104 Pa=0.0124 MPaSAp jT3 =0.1 無(wú)山 PjL3 =0.00124MPa藝 Ap jV3 =0.2(30.7/63)2 +0.3x(33.1/100)2=0.08 MPaZ ipj3 =0.0124 +0.00124+0.08 = 0.094MPa L 0.4MPa在回油路上總的壓力損失為j "7 70.35x10WiphL3 =2.24x10 X60= 2.63x104 Pa=0.0263MPaZ AphT3 =0.1送也PjL3 =0.00263MPa2Ap hV3 = 0.2x(70.35/100)2 +0.3氷(70.35/100)2 +0.2x(70.35/100)2 = 0.35 MPaZ Aph3 =0.0263 +0.00263 +0.35 = 0.38MPa此值要比預(yù)先設(shè)定的背壓值小，重新計(jì)算工作腔的壓力為_(kāi)444.7和0 =118<104 Pa=1.18 MPa1480/0.9 + 0.38X 10® X 95x10"Pi =確定系統(tǒng)調(diào)整壓