數(shù)控車床夾盤液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控車床夾盤液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（機(jī)械類）前言液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)只有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)線，從而使它在機(jī)械制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中

2、。液壓技術(shù)開始向高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 CAT 、計(jì)算機(jī)直接控制 CDC 、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，最初只應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件隨著從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。我國(guó)的液壓技術(shù)在21世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。本次設(shè)

3、計(jì)機(jī)床的夾盤液壓系統(tǒng)，運(yùn)用了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的各方面知識(shí)，通過對(duì)夾盤液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)和工況分析計(jì)算其技術(shù)參數(shù)，選擇系統(tǒng)的回路、元件、附件等。在滿足其使用要求的前提下使系統(tǒng)質(zhì)量輕，體積小，性能完善，維護(hù)方便。1 緒論1.1 液壓技術(shù)的應(yīng)用液壓技術(shù)是涉及液體流動(dòng)和液體壓力規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。近十幾年來，液壓技術(shù)發(fā)展非?？欤瑧?yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，幾乎囊括了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門：工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等各個(gè)部門。如機(jī)械制造業(yè)、其中設(shè)備、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及化工機(jī)械；又如軍艦上的舵機(jī)、雷達(dá)掃描設(shè)備、坦克、火炮、飛機(jī)、導(dǎo)彈等都采用了液壓技術(shù)。特別是在機(jī)床行業(yè)中，油液采用液壓傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極

4、變速、自動(dòng)化和在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)頻繁的換向等，所以它的應(yīng)用正在不斷的擴(kuò)大和完善。例如，液壓傳動(dòng)經(jīng)常應(yīng)用在機(jī)床的如下方面。1）機(jī)床往復(fù)運(yùn)動(dòng)龍門刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕、組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、拉床刀桿等都是采用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，采用液壓技術(shù)可以大大地減少換向沖擊，降低能量消耗，并能縮短換向時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。2）機(jī)床回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)床和銑床主軸采用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可是主軸無(wú)極變速。但是，由于液壓傳動(dòng)泄漏是難免的，加之液體的可壓縮性使液壓傳動(dòng)不能保證有嚴(yán)格的傳動(dòng)比；因此，車床的螺紋傳動(dòng)鏈、齒輪機(jī)床的展成傳動(dòng)鏈，亦即具有內(nèi)聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)，尚不能采用液壓傳動(dòng)。

5、3）機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)液壓傳動(dòng)在機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)裝置中應(yīng)用的比較多，如磨床砂輪架快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置；六角車床、自動(dòng)車床的刀架或轉(zhuǎn)塔架；磨床、鉆床、銑床、刨床的工作臺(tái)；組合機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)等都廣泛采用了液壓技術(shù)。4）機(jī)床仿形運(yùn)動(dòng)在車床、銑床、刨床上應(yīng)用液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行仿形加工，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面加工自動(dòng)化。隨著電液伺服閥和電子技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)字程序控制機(jī)床和加工中心開始普及，提高了機(jī)床自動(dòng)化水平和加工精度，并為計(jì)算機(jī)輔助制造創(chuàng)造了條件。5）機(jī)床輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)床上的卡緊裝置，變速操縱裝置，絲杠螺母間隙消除機(jī)構(gòu)，分度裝置，工件和道具的裝卸、輸送、儲(chǔ)存裝置，都采用了液壓技術(shù)。這樣不但簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，而且提高了機(jī)床的

6、自動(dòng)化程度。此外，為了提高機(jī)床的承載能力，滿足高精度、高效率的需要，在大型機(jī)床上應(yīng)用了靜壓技術(shù)，如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承和靜壓絲杠等。1.2 液壓技術(shù)的發(fā)展我國(guó)的液壓行業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，隨著工業(yè)迅速發(fā)展逐日發(fā)展壯大，相繼建立了科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家，從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。他們不但生產(chǎn)液壓泵、液壓閥等液壓元件，還設(shè)計(jì)制造了許多新型的液壓元件，如電液比例閥、電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產(chǎn)，已經(jīng)形成了我國(guó)液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的發(fā)展正向著高效率、高精度、高性能方向邁進(jìn)；液壓元件向著體積小、重量輕、微型化和集成化方向發(fā)展；靜壓技術(shù)、交流液壓等新興的液壓技術(shù)正

7、在開拓。又由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，更大大推進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展，像液壓系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也都取得了顯著的成績(jī)?？梢灶A(yù)見，為滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，液壓技術(shù)也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)函，它在各個(gè)工業(yè)部門中的應(yīng)用越來越廣泛。綜上所述，在機(jī)床行業(yè)，尤其是在卡緊和拖料架等需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)并且頻繁換向的機(jī)構(gòu)上，選用液壓系統(tǒng)作為其控制系統(tǒng)是最為合理的。在設(shè)計(jì)的過程中，要盡量發(fā)揮液壓傳動(dòng)與其他傳動(dòng)形式相比所體現(xiàn)出的長(zhǎng)處，把液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)限制到最小，還必須符合重量輕、體積小、成本低、效率高等特點(diǎn)，盡量滿足顧客的所有要求，才是設(shè)計(jì)的宗旨。2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)是

8、完成數(shù)控車床上高、低壓夾盤裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體的設(shè)計(jì)要求如下：夾盤裝置要實(shí)現(xiàn)“夾盤油缸前進(jìn)夾盤夾緊保壓夾盤油缸后退”的行程循環(huán)。整個(gè)裝置全部采用滑臺(tái)裝置，其靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)0.1，運(yùn)動(dòng)行程見表2-1.   表2-1車床夾盤的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)Tab.2-1 the movement and dynamic parameters of the Lathe clamp工況  行程 速度時(shí)間   最大夾緊力

9、   運(yùn)動(dòng)部件重力  啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間/mm/  t/s   /N  G/N  t/s    快進(jìn)   200 0.0752.5  10000.05    夾緊保壓0   0 5000 高壓 3000 低壓    

10、;     快退   2000.075 2        2.2 液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)析由表2-1中的運(yùn)動(dòng)過程，分析卡盤液壓缸的負(fù)載情況，具體的計(jì)算結(jié)果見表2-2。表2-2夾盤液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果Tab.2-2 The load calculation results of clamping cylinder工況  計(jì)算公式

11、60; 外負(fù)載/N    啟動(dòng)    200    加速    253    快進(jìn)    100    夾緊保壓    5100    反向啟動(dòng)    200  

12、0; 加速    253    快退    100    上表中靜摩擦負(fù)載： （21）0.2（1000+0）100N其中  負(fù)載對(duì)動(dòng)力滑臺(tái)的法向力。 動(dòng)摩擦負(fù)載：     （22）0.1（1000+0）100N  慣性負(fù)載：  （23）153N其中 平均速度/。作技術(shù)參數(shù)參考表2-3初選液

13、壓缸的高壓設(shè)計(jì)壓力4.5MPa，低壓設(shè)計(jì)壓力3MPa，為了防止夾緊結(jié)束時(shí)發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓。參考表24暫取背壓0.4MPa，并取液壓缸的機(jī)械效率0.94，設(shè)定液壓缸有桿腔為工作腔，則計(jì)算出液壓缸有桿腔的有效面積為 （24）11.59式中 F油缸的外負(fù)載； 系統(tǒng)的工作壓力。由速比和有桿腔的面積分別列式23，24：  （25）  （26）11.59解（23）（24）得液壓缸內(nèi)徑：D4.4cm；活塞桿直徑：d2.2cm，按GB/T2348-1980取標(biāo)準(zhǔn)值：D50mm，d25mm。液壓缸實(shí)際有效面積為無(wú)桿腔：&#

14、160; 有桿腔：由本設(shè)計(jì)分析，只要液壓缸的桿徑能滿足高壓工作的工況，就能滿足低壓工作的工況，所以在低壓工作時(shí)也采用此桿徑值。表2-3按主機(jī)類型選擇系統(tǒng)壓力Tab.2-3 Select system pressure By the types主機(jī)類型  設(shè)計(jì)壓力/MPa    機(jī)床  精加工機(jī)床  0.82      半精加工機(jī)床  35 

15、;     龍門刨床  28    主機(jī)類型  設(shè)計(jì)壓力/MPa    機(jī)床  拉床  810    農(nóng)用機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)  1016    液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、中型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械  2032    地質(zhì)

16、機(jī)械、冶金機(jī)械、地道車輛維護(hù)機(jī)械，各類液壓機(jī)具等  25100    表2-4液壓執(zhí)行器的背壓力Tab.2-4 The backpressure of the hydraulic Actuator系統(tǒng)類型    背壓力/MPa    中低壓系統(tǒng)  簡(jiǎn)單系統(tǒng)和和一般輕栽節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)        回油

17、帶背壓閥  調(diào)整壓力      回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)給系統(tǒng)滿載工作時(shí)  0.5      設(shè)補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng)      高壓系統(tǒng)    初算是可忽略不計(jì)    根據(jù)上述條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率見表2-5、表2-6、表2-7、表2-8。表2-5夾盤油缸高壓正向工作Tab

18、.2-5 The high pressure positive work of the clamping cylinder工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動(dòng)200 0.68 加速&#

19、160;  253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   5100  0.4   4.2  6.6464反向啟動(dòng)200  0.4 工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油

20、腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4  0.35  8.851表2-6夾盤油缸高壓反向工作Tab.2-6 The high pressure reverse 

21、;work of the clamping cylinder工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動(dòng)200 0.68 加速   253   0.4  

22、0;0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   5100  0.4   3.1  8.8455反向啟動(dòng)200  0.4 加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4  0.35  8.

23、851表2-7夾盤油缸低壓正向工作Tab.2-7 The low pressure positive work of the clamping cylinder工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動(dòng)200&

24、#160;0.68 加速   253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   3100  0.4   2.7  6.6298反向啟動(dòng)200  0.4 加速253   0.4

25、60; 0.44 恒速100   0.4  0.35  8.8   51表2-8夾盤油缸低壓反向工作Tab.2-8The low pressure reverse work of the clamping cylinder工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力  

26、60;輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動(dòng)200 0.68 加速   253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   3100  0.4 

27、0; 2.0  8.8294反向啟動(dòng)200  0.4 工作階段   計(jì)算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4

28、  0.35  8.8512.3執(zhí)行元件流量的確定 液壓缸所需最大流量按其實(shí)際有效工作面積和所要求的最大速度來計(jì)算，即（27）   8.8L 式中 液壓缸的最大流量； A液壓缸有效工作面積；  液壓缸的最大速度；執(zhí)行元件的容積效率，取0.94。同理，液壓缸所需最小流量按其實(shí)際有效工作面積和所要求的最小速度來計(jì)算，即 （28）6.6L式中 液壓缸的最小流量；A液壓缸有效工作面積； 液壓缸的最大速度；執(zhí)行元件的容積效率，取0.94。3

29、60;液壓系統(tǒng)方案確定和原理圖的擬定3.1 基本方案的確定液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)的工作情況、主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本、經(jīng)濟(jì)性、供貨情況等諸多因素，進(jìn)行全面、綜合的設(shè)計(jì)，從而擬訂出一個(gè)各方面比較合理的、可實(shí)現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案。其內(nèi)容包括：1  油路循環(huán)方式的分析與選擇；2  調(diào)速方案的分析和選擇；3  油源形式的分析與選擇；4  液壓回路的分析、選擇與合成；5  液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂與設(shè)計(jì)。 油路循環(huán)方式的分析和選擇液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式

30、分為開式和閉式兩種，他們各自的特點(diǎn)及相互比較見表31。表3-1 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較Tab.2-1 Compare of Hold dyadic system and Shut dyadic system油液循環(huán)方式  開式  閉式    散熱條件  較方便，但是油箱較大  較復(fù)雜，需要用輔泵來?yè)Q油冷卻    抗污染性 &#

31、160;較差，但可采用壓力油箱或者油箱呼吸器來改善  較好，但是油液過濾要求較高    系統(tǒng)效率  管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速時(shí)效率低  管路腰里損失較小，容積調(diào)速時(shí)效率較高    限速 制動(dòng)形式  用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)閥進(jìn)行能耗制動(dòng)，引起油液發(fā)熱  液壓泵由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，限速及制動(dòng)過程中拖動(dòng)電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和再生制動(dòng)    其他&

32、#160; 對(duì)泵的自吸性能要求高  對(duì)主泵的自吸性能要求低    油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。一般來說，凡是有較大空間可以存放油箱而且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，采用節(jié)流調(diào)速或者容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，均宜采用開式系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，油泵向兩個(gè)液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，所以本設(shè)計(jì)采用開式系統(tǒng)。案的分析和選擇調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起到?jīng)Q定性的作用。調(diào)速方案包括節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三種。選擇調(diào)速方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍以

33、及經(jīng)濟(jì)性能因素，最后選出合適的調(diào)速方案?？紤]到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負(fù)載特性，參照表32， 本設(shè)計(jì)決定采用容積節(jié)流調(diào)速表3-2 各種調(diào)速方式的性能比較Tab.3-2 various forms of Speed Performance Comparison主要性能  節(jié)流調(diào)速  容積調(diào)速回路  容積節(jié)流調(diào)速回路      簡(jiǎn)式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)  帶壓力補(bǔ)償閥的節(jié)流調(diào)速

34、系統(tǒng)  變量泵 定量馬達(dá)  流量適應(yīng)  功率適應(yīng)      進(jìn)油節(jié)流及回油節(jié)流  旁路節(jié)流  調(diào)速閥在進(jìn)油路  調(diào)速閥在旁油路及溢流節(jié)流調(diào)速回路          負(fù)載  速度剛度  差  很差  好  較好&

35、#160; 好    特性  承載能力  好  較差  好  較好  好    調(diào)速范圍  大  小  大  較大  大    功率特性  效率  低  較低  低

36、60; 較低  最高  較高  高      發(fā)熱  大  較大  大  較大  最小  較小  小    成本  低  較低  高    最高    

37、;適用范圍  小功率 輕載或者低速的中 低壓系統(tǒng)及工程機(jī)械非經(jīng)常性調(diào)速的場(chǎng)合  大功率高速中高壓系統(tǒng)  負(fù)載變化小，速度剛度要大的中小功率，中壓系統(tǒng)  負(fù)載變化大速度剛度較大的中高壓系統(tǒng)    式的分析與選擇液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安

38、全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有過濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 液壓原理圖的擬定與設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，可以擬定整個(gè)液壓系統(tǒng)的原理圖如下：1油箱、 2空氣過濾器、3油溫油

39、位計(jì)、4吸油過濾器5電機(jī)、 6泵、7單向閥、8安全閥、9蓄能器 10壓力表開關(guān)、11壓力表、12壓力表、13二位四通換向閥14三位四通換向閥、15疊加式減壓閥、16疊加式減壓閥18通道體、19壓力繼電器、20液控單向閥圖21液壓系統(tǒng)的原理圖Fig.2-1 Hydraulic system diagram電磁鐵的動(dòng)作順序表見表23表23電磁鐵動(dòng)作順序表Tab.2-3 Action sequence table of the solenoid valve  動(dòng)

40、作名稱  電磁鐵工作狀態(tài)        YV1.1  YV1.2  YV1.3  YV1.4    夾盤高壓  外夾緊  +  -  +  -      外松開  -  +  +&

41、#160; -      內(nèi)夾緊  -  +  +  -      內(nèi)松開  +  -  +  -    夾盤低壓  外夾緊  +  -  -  +  

42、;    外松開  -  +  -  +      動(dòng)作名稱  電磁鐵工作狀態(tài)        YV1.1  YV1.2  YV1.3  YV1.4    夾盤低壓  內(nèi)夾緊  -&

43、#160; +  -  +      內(nèi)松開  +  -  -  +    注：“+” 通電；“-” 斷電。4 計(jì)算和選擇液壓元件液壓元件的計(jì)算是指計(jì)算元件在工作中承受的壓力和流量，以便選擇零件的規(guī)格和型號(hào)，此外還要計(jì)算原動(dòng)機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時(shí)應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。4.1 液壓泵的確定 液壓泵的類型選擇液壓泵有

44、齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、和柱塞泵等多種類型，各種泵間的特性有很大差異，見表31，選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量，同時(shí)還要考慮定量或變量、原動(dòng)機(jī)類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、自吸特性、噪聲等因素。這些因素通常在產(chǎn)品樣本或型錄中均有反映。參照表31，比較各種泵的性能參數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇葉片泵。表31液壓泵的類型及特性Tab.3-1The types and characteristics of the Pump特性  齒輪泵  葉片泵  螺桿泵  柱塞泵&

45、#160;           軸向式  徑向式    額定壓力/MPa  低壓泵2.5高壓泵達(dá)25  低壓8中壓16高壓32  2.510  約40  約40    排量/  0.5650  1350  251500 

46、 4100  6500    最高轉(zhuǎn)速/  3007000  5004000  10002300  5000  1800    最大功率/kW  120  320  390  2660  260    總效率/%  7590

47、60; 7590  7085  8595  8092    適用黏度/  20500  20200  1949  20200    自吸能力  非常好  好  最好  差    變量能力  否  單作用葉片泵能

48、變量  否  好    功率質(zhì)量/  中  大  小  大    輸出壓力脈動(dòng)  大  小  小  小    污染敏感度  小  大  小  大    特性&#

49、160; 齒輪泵  葉片泵  螺桿泵  柱塞泵            軸向式  徑向式    歷時(shí)變化  齒輪磨損后效率下降  葉片磨損效率下降較小  螺桿磨損效率下降  配流盤、滑靴或分配閥磨損時(shí)效率下降較大    黏度對(duì)效率的

50、影響  很大  稍小    很小    噪聲  小大  小中  最小  中大    價(jià)格  最低  中  高  高    使用場(chǎng)合  機(jī)床、工程機(jī)械、車輛等  機(jī)床、液壓機(jī)飛機(jī)及噪聲較低的場(chǎng)合

51、0; 機(jī)密機(jī)床、輕紡化工、石油機(jī)械  工程機(jī)械、礦山冶金機(jī)械、鍛壓機(jī)械、建筑機(jī)械、船舶、飛機(jī)    液壓泵站按照泵組的布置方式可以分為上置式、柜式和非上置式。液壓泵組置于油箱之上的上置式液壓泵站，分為立式和臥式兩種，上置式液壓泵站結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，被廣泛應(yīng)用于中、小功率液壓系統(tǒng)中?？紤]到整個(gè)安裝空間的布置，本設(shè)計(jì)選擇上置式的臥式安裝。 液壓泵的計(jì)算與選擇液壓泵的最大工作壓力為  （41）式中 液壓執(zhí)行元件最大工作壓力；  液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損

52、失和局部壓力損失之和。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，管中流速不大時(shí)，取;管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時(shí)，取。由上述選取0.3MPa，然后帶入公式（41）計(jì)算得4.2+0.34.5MPa在選擇泵的額定壓力時(shí)應(yīng)考慮到動(dòng)態(tài)過程和制造質(zhì)量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。一般泵的額定工作壓力應(yīng)比上述最大工作壓力高2060，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應(yīng)為4.5×（1+0.2）5.4Mpa液壓泵的流量按照下式進(jìn)行計(jì)算，即   K   （42）式中 K考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)，一般取K；同時(shí)工作

53、的執(zhí)行元件的最大總流量。本設(shè)計(jì)取泄漏系數(shù)K1.1，帶入公式（42）得1.1×8.89.7L/min由維樂樣本查的VP-12-FA2低壓變量葉片泵滿足上述估算得到的壓力和流量要求：該泵的額定壓力為7MPa，公稱排量V8.3 ，額定轉(zhuǎn)速為1800。現(xiàn)取泵的容積效率0.85，當(dāng)選用轉(zhuǎn)速n1400 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，泵的實(shí)際流量為 Vn （43）8.3×0.85×1400×10.0式中 V泵的公稱排量； n電機(jī)轉(zhuǎn)速； 泵的容積效率。由前面計(jì)算可知泵的最大功率出現(xiàn)在夾緊保壓階段，參照表3-2取泵的總

54、效率為0.75，則     933W選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)：由于內(nèi)軸式電動(dòng)機(jī)可以與相對(duì)應(yīng)的泵直接連接，無(wú)需用連軸器，從而減少安裝空間，裝配方便。所以由維樂樣本查的CT-01-1HP-4P-3-J-V式電動(dòng)機(jī)滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為1450，額定功率為0.735KW。表液壓泵的總效率Tab.3-2 The total efficiency of hydraulic pumps液壓泵類型  齒輪泵  螺桿泵  葉片泵  

55、柱塞泵    總效率            .4-2 The actual working conditions of the clamping cylinder工作階段  無(wú)桿腔/  有桿腔/  速度/  時(shí)間/s    快進(jìn) 

56、  13.3   10     0.08        2s    快退   13.3   10   0.11        2.5s    4.2 液壓控制閥

57、的確定液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中的功能是通過控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的油液的流向、壓力和流量使執(zhí)行器及其驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)方向、推力（轉(zhuǎn)矩）及運(yùn)動(dòng)速度（轉(zhuǎn)速）等。同一工藝的目的的液壓機(jī)械設(shè)備，通過液壓閥的不同的組合使用，可以組成有路截然不同的多種液壓系統(tǒng)方案，因此，液壓閥是液壓技術(shù)中品種與規(guī)格最多的、應(yīng)用最廣泛、最活躍的部分（元件）。所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，將來是否按照既定要求正?？煽窟\(yùn)行，很大程度上取決與其中所采用的各種液壓閥的性能優(yōu)劣及參數(shù)匹配是否合理。足見液壓閥的在整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的地位。各種液壓控制閥的規(guī)格型號(hào)，可以系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實(shí)際流量為依據(jù)，并考慮閥的控制特性、穩(wěn)

58、定型及油口的尺寸、外型尺寸與重量、安裝連接方式、操縱方式、適應(yīng)性與維修方便性、貨源及產(chǎn)品歷史，從相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本中選取。選擇壓力控制閥時(shí)，應(yīng)考慮壓力控制閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。選擇流量控制閥時(shí)，應(yīng)考慮流量閥的流量調(diào)節(jié)范圍，流量壓力特性，最小穩(wěn)定流量，壓力補(bǔ)償要求或者溫度補(bǔ)償要求，對(duì)濾油器過濾精度的要求，閥進(jìn)出口壓差的大小以及閥內(nèi)泄漏的大小等。選擇方向控制閥時(shí)，應(yīng)考慮方向閥的換向頻率，響應(yīng)時(shí)間，閥口的壓力損失以及閥的內(nèi)泄漏的大小等。通過各類閥的實(shí)際流量最多不應(yīng)超過其額定流量的120。根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)需要有管式單向閥，安全閥，疊加式減壓閥，

59、疊加式單向閥，液控單向閥，電磁換向閥。4.3 液壓附件的計(jì)算和選擇 蓄能器的選擇液壓系統(tǒng)使用蓄能器的目的很多，但歸納起來主要是蓄能保壓、吸收液壓沖擊和吸收液壓脈動(dòng)等三種，詳細(xì)作用見表4-3。按照加載方式不同，蓄能器有彈簧加載、重力加載和氣體加載等三種類型。其中氣體加載型蓄能器按照氣體與油液是否隔開，又分為隔離式和非隔離式兩大類，而隔離按照物體的材料及工作的形態(tài)又分為非可撓式和可撓式兩種主要形式，可撓式中的皮囊式蓄能器應(yīng)用最多，詳細(xì)分類見表4-4。由于本設(shè)計(jì)中使用變量泵，會(huì)有脈動(dòng)；而且在卡緊過程中有液壓沖擊。所以本設(shè)計(jì)中蓄能器主要用途是吸收脈動(dòng)、緩和沖擊與保壓。結(jié)合表4-3和

60、4-4，選擇直通氣囊式蓄能器型號(hào)為NXQA-0.63/10-L，容量10L。表4-3 蓄能器的用途Tab.4-3 The use of accumulator用途  說明    蓄能  用于間歇型機(jī)械的液壓系統(tǒng)，可以存儲(chǔ)在執(zhí)行器間歇或低速運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓泵輸出的油液（充液蓄能），并在執(zhí)行器快速運(yùn)動(dòng)需要大流量時(shí)，作為輔助能源與液壓泵一起向系統(tǒng)提供油液。從而實(shí)現(xiàn)了液壓泵組及整個(gè)液壓裝置的小型化，達(dá)到了節(jié)能的目的    吸收沖擊 

61、; 液壓換向閥快速啟閉和負(fù)載的驟然變化，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生沖擊壓力，從而導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲，甚至損壞機(jī)器。蓄能器緩和、吸收這些流體的沖擊壓力    吸收脈動(dòng)  能吸收或減小各種液壓泵的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)，從而降低系統(tǒng)噪聲    減震  就有吸收氣體彈簧的作用，可用于吸收車輛等行走機(jī)械機(jī)身與車輪之間的振動(dòng)    平衡  可把立置執(zhí)行器（液壓缸）及其負(fù)載下降時(shí)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為液壓能進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)產(chǎn)生極限阻力；立置執(zhí)行器上升

62、時(shí)，蓄能器釋放吸收的能量，與泵一起向液壓缸供油。從而實(shí)現(xiàn)了平衡和節(jié)能    補(bǔ)油  在執(zhí)行器鎖緊回路里的液體，隨著溫度的變化而膨脹或縮小，它的壓力也上升或下降，會(huì)引起回路故障或機(jī)器損壞。蓄能器能吸收或補(bǔ)充這種因溫度變化而導(dǎo)致的油量變化    保壓  在工件夾緊時(shí)液壓泵卸載的液壓回路中，蓄能器可保持執(zhí)行器所需的壓力以補(bǔ)償液壓泵卸載系統(tǒng)所產(chǎn)生的泄漏     表4-4 蓄能器的詳細(xì)分類及特點(diǎn)Tab.4-4 the

63、 detailed classification and characteristics of the Accumulator類   型  特點(diǎn)  用途      響應(yīng)  噪聲  容量限制/L  最大壓力/MPa  漏氣  溫度/  蓄能  吸收脈動(dòng)沖擊

64、60; 傳送異性液體    彈簧加載式  不好  有  小  1.2    -50120  可  不太好  不可    重力加載式  不好  有  可做較大容量  45    -50120  

65、;可  不好  不可    類   型  特點(diǎn)  用途      響應(yīng)  噪聲  容量限制/L  最大壓力/MPa  漏氣  溫度/  蓄能  吸收脈動(dòng)沖擊  傳送異性液體     

66、;    非隔離式  良好  有  大  5  有  可不限制  可  可  不可        非可撓式  活塞式  不太好  有  較大  21  小量  

67、-50120  可  不太好  可          差動(dòng)活塞式  不太好  有  較大  45  無(wú)  -50120  可  不太好  不可    氣體加載式隔離式    柱塞式

68、  不太好  有  較大  45  小量  -50120  可  不太好  可          皮囊式  良好  無(wú)  480  200  無(wú)  -10120  可 &

69、#160;可  可        可撓式  隔膜式  良好  無(wú)  0.9511.5  7  無(wú)  -1070  可  可  可          直通氣囊式  好 &#

70、160;無(wú)  小  21  無(wú)  -1070  可  很好  不可          盤式  好  無(wú)  小  21  無(wú)  -1070  不可  很好  不可 

71、0;        金屬波紋管式  良好  無(wú)  小  21  無(wú)  -50120  不可  可  不可          活塞隔膜式  良好  無(wú)  較大  

72、7  小量  -1070  可  可  可     過濾器的確定由于液壓系統(tǒng)的各類故障絕大多數(shù)由油液的污染造成，而過濾器是保持油液清潔的主要手段，所以合理選擇過濾器顯得非常重要。按照過濾器在液壓系統(tǒng)中安放部位的不同，過濾器有多種類型。 詳細(xì)分類見表4-5。表4-5過濾器的類型Tab.4-5 The types of the filters序號(hào)  類型 

73、60;作用    1  吸油過濾器  保護(hù)液壓泵    2  高壓過濾器  保護(hù)液壓泵以外的液壓元件    3  回油過濾器  濾出液壓元件磨損后生成的污物    4  離線過濾器  獨(dú)立于系統(tǒng)之外，連續(xù)清除系統(tǒng)雜質(zhì)    5 &

74、#160;泄油過濾器  防止生成物進(jìn)入油箱    6  注油過濾器  防止注油時(shí)污物侵入    7  安全過濾器  保護(hù)抗污能力低的液壓元件    過濾器的主要指標(biāo)有：過濾精度（濾除各種不同尺寸的污染顆粒的能力）、液降特性性和納垢量（壓力降達(dá)到規(guī)定限值之前，可以濾除并容納的）。按照過濾精度的不同，過濾器又可分為粗過濾器、普通過濾器、精過濾器和特精過濾器四類，各類過濾器的精度及其

75、適用的液壓系統(tǒng)見表4-6。本設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)是低壓系統(tǒng)過濾器的主要作用是保護(hù)液壓泵，所以選擇吸油過濾器型號(hào)為MF-02。表4-6 各類過濾器的過濾精度Tab.4-6 The accuracy of the filters類型  過濾精度  適用系統(tǒng)及元件    粗過濾器  100  重型設(shè)備、低壓液壓系統(tǒng)    普通過濾器  10100  

76、機(jī)床、液壓機(jī)、船舶的設(shè)備的液壓系統(tǒng)，齒輪泵、葉片泵、一般液壓閥、疊加閥、插裝閥    精過濾器  510  一般電液伺服、比例液壓系統(tǒng)，柱塞泵、工業(yè)伺服閥、比例閥    特精過濾器  15  航空航天設(shè)備、飛船的精密電液伺服系統(tǒng)、高性能伺服閥等    綜上所述，現(xiàn)選定卡盤液壓系統(tǒng)的各個(gè)液壓元件的類型如表4-4所示。表44液壓系統(tǒng)元件選型Tab.4-4 Various types

77、 of hydraulic components of choice序號(hào)  名稱  通過流量/L  額定流量/  額定壓力/MPa  額定壓降/MPa  型號(hào)規(guī)格    1  空氣過濾器          AB-1162    2

78、  油溫油位計(jì)          LS-3”    3  吸油過濾器  10  20  1    MF-02    4  單向閥  10  40  25  0.05 &#

79、160;CI-T02-05-10    5  安全球閥  10  35  20  0.1  YJZQ-J10    6  蓄能器      10    NXQA-0.63/10-L    7  壓力表開關(guān) &#

80、160;10  21  21    GCT-03    8  壓力表      10    I-21/2-100-B1    9  壓力表      5    I-21/2-50-B1 &#

81、160;  10  二位四通換向閥  10  63  10   0.2  SWH-G02-C2-D24-20-LS    11  三位四通換向閥  10  63  5   0.2  SWH-G02-D2-D24-20-LS    12

82、60; 疊加式減壓閥  10  35  25   0.1  MPR-02A-K-1-20    13  疊加式減壓閥  10  35  25   0.1  MPR-02B-K-1-20    14  疊加式單向閥  10 

83、; 35  21   0.1  MC-02AB-05-30    15  壓力繼電器    35  3.5    PS70-1-20    16  液控單向閥  10  35  21   0.1 &#

84、160;MPC-02W-50-30     確定油箱容積液壓系統(tǒng)的散熱主要是靠油箱，油箱大散熱塊，油箱小則油溫較高。初始設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1  油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何?  吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100m左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5°

85、;角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/33/4。（44） 式中 液壓泵每分鐘排出的液體體積；  經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。低壓系統(tǒng)取24；中壓系統(tǒng)取57；高壓系統(tǒng)取612；行走機(jī)械取12。將數(shù)值帶入公式（44）得V7×1070L 確定管件的尺寸由表42和43 得知液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為13.3L/min和10L/min，按照表45的推薦值取油管內(nèi)油液的

86、允許流速為4m/min，管徑的計(jì)算公式為   d （45）式中  q通過油管的最大流量；  V油管中允許流速；  d油管內(nèi)徑；  將數(shù)值帶入公式（45）得 8.4mm  7.3mm根據(jù)JB82766，同時(shí)考慮到制作方便，兩根油管同時(shí)選用10×1（外徑10mm，壁厚1mm）的冷拔無(wú)縫鋼管。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得管材的抗拉強(qiáng)度為412MPa，由表56取安全系數(shù)為8，按公式（46）對(duì)油管的強(qiáng)度進(jìn)行校核，公式如下：（46） 式中 

87、; p管內(nèi)最高工作壓力；  d油管內(nèi)徑；  n安全系數(shù)；  管材抗拉強(qiáng)度；  油管壁厚。將數(shù)值帶入公式（46）得0.26mm因?yàn)?.26mm 1mm,所以所選油管壁厚安全。表45  油管中的允許流速Tab.4-5 Allow the pipeline flow油液流經(jīng)油管  吸油管  高壓管  回油管  短管及局部收縮處   &

88、#160;允許速度（m/s）    2.55    57    表46 安全系數(shù)Tab.4-6 Safety Factor管內(nèi)最高工作壓力   7  717.5  17.5    安全系數(shù)  8  6  4    5 液壓油的選擇

89、與維護(hù)5.1 液壓油的種類液壓油可分為三大類:礦油型、合成型和含水型。國(guó)內(nèi)常用的液壓油有L -HL液壓油、L -HM抗磨液壓油、LHV低溫抗磨液壓油、L-HS低凝抗磨液壓油、L-HG液壓導(dǎo)軌油和抗燃液壓油等。油品的主要性能及適用范圍:1）50.6，粘度指數(shù)90，閃點(diǎn)，凝點(diǎn),油的密度為 918kg5.3 液壓油的維護(hù)合理選好油液是液壓機(jī)械設(shè)備工作的開始，在工作過程中，油液的維護(hù)也很重要。首先，應(yīng)了解液壓油污染物的來源，液壓油污染物的來源可分為外部影響，包括:油液運(yùn)輸過程帶來的污染;液壓元件內(nèi)存在的污染;周圍環(huán)境的污染。其次是了解使用過程中產(chǎn)生的影

90、響，包括:運(yùn)動(dòng)部件磨損產(chǎn)生的影響;油液發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生的影響;外來污染物、統(tǒng)維修和元件更換過程的污染。在工作開始前和工作過程中，對(duì)液壓油應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 防止油污染1）使用前保持油的清潔。購(gòu)買油品時(shí)，雖經(jīng)化驗(yàn)合格，但存放時(shí)間或保管環(huán)境都可能使油品的清潔受到影響。因此，使用前應(yīng)重新化驗(yàn)，如有問題及時(shí)處理。2）安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)前保持液壓系統(tǒng)的清潔。液壓元件加工和安裝過程殘存的金屬粉末等雜質(zhì)，如未及時(shí)清洗干凈，會(huì)帶進(jìn)油液中隨著油流動(dòng)，引起液壓元件的磨損、卡死或堵塞油路，甚至造成事故。因此，安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)前一定要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗。清洗時(shí)最好用液壓裝置所需的工作油或試車油，尤其是系統(tǒng)選用水一乙二醇、乳化液及高水基液時(shí)，更要用這些液體本身進(jìn)行沖洗，以取得更好的效果。3）工作過程中保持油品清潔。運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)引起元件磨損，所產(chǎn)生的微粒隨油循環(huán)，引起元件進(jìn)一步磨損，造成油膜被破壞、潤(rùn)滑性變差、元件使用壽命縮短。另外，油在工作過程中會(huì)受到環(huán)境的污染，空氣、塵埃、冷卻水、蒸汽等會(huì)使油氧化變質(zhì)，產(chǎn)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和炭渣等污染物，需隨時(shí)除去。要保持壓油的清潔，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求，選用不同過濾精度的過濾器，過濾器的材質(zhì)要與所用油品相適應(yīng)，選擇過濾器的原則如下:根據(jù)被過濾微粒的大小，選擇適