畢業(yè)論文-搖臂鉆床液壓系統(tǒng)設計

1、<p>　　設計題目 搖臂鉆床液壓系統(tǒng)設計</p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　專 業(yè) 機電一體化 </p&

2、gt;<p>　　年 級 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的搖臂鉆床設計通常采用經驗、類比的方法，但對其他結構并未進行分析和計算，隨著經濟的快速發(fā)展，對大型搖臂鉆床的需要越來越多，對其支承件進行參數化建模與有限元件具有重要的意思。因此，本文對搖臂鉆床支承件進行系統(tǒng)的受力分析，

3、對其結構進行簡化，確定了參數化建模需要的幾何參數，設計了各支承件的參數輸入界面，并編譯了相應的程序模塊，實現了搖臂鉆床各支承件的參數化建模?；赯3063X20/1型搖臂鉆床支承件的模型，分別利用ZNSYS對各支承件進行有限元靜力分析，得到各自的應力和變形分布圖，對同一支承件的四種不同結構的應力和應變情況進行對比，通過對比分析選出較為合理的支承件。并對較為合理的支承件進行模態(tài)分析，計算出各支承件的低階固有頻率和對應的振型，通過對計算結果

4、的分析，給出各支承件動態(tài)性能的評價，并且找到零件的薄弱環(huán)節(jié)，為搖臂鉆床支承件的結構設計提供理論依據，進而可以改善整機的動態(tài)性能。</p><p>　　關鍵詞：搖臂鉆床；分析；液壓</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1

5、.1課題的選擇1</p><p>　　1.2液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)的特點1</p><p>　　2液壓系統(tǒng)的初步設計3</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)的設計步驟3</p><p>　　2.2 設計要求3</p><p>　　2.3 鉆床對液壓系統(tǒng)的要求3</p><p>　　3液

6、壓系統(tǒng)方案設計5</p><p>　　3.1 制定調速方案5</p><p>　　3.2制定壓力控制方案5</p><p>　　3.3制定順序動作方案6</p><p>　　3.4選擇液壓動力源6</p><p>　　3.5繪制液壓系統(tǒng)圖6</p><p>　　4液壓執(zhí)行元件的設計

7、計算與選用8</p><p>　　4.1確定液壓系統(tǒng)的主要參數8</p><p>　　4.1.1鉆床機床控制液壓系統(tǒng)的主要設計參數8</p><p>　　4.1.2初步估算系統(tǒng)工作壓力8</p><p>　　4.1.3系統(tǒng)工作流量的選擇8</p><p>　　4.2管道尺寸的確定8</p>&

8、lt;p>　　4.3各種閥類的選擇9</p><p>　　4.3.1換向閥的選取9</p><p>　　4.3.2單向閥的選擇9</p><p>　　4.3.3減壓閥的選擇10</p><p>　　4.3.4壓力繼電器的選擇10</p><p>　　4.4液壓泵的選擇10</p><

9、;p>　　4.5液壓泵驅動電機的選擇11</p><p>　　4.6液壓馬達的選擇12</p><p>　　4.7確定油箱的有效容積12</p><p>　　4.8液壓缸的載荷力計算12</p><p>　　5系統(tǒng)性能驗算14</p><p>　　5.1沿程壓力損失14</p><

10、p>　　5.2局部壓力損失14</p><p>　　6系統(tǒng)發(fā)熱量的計算16</p><p>　　6.1計算發(fā)熱功率16</p><p>　　6.2計算散熱功率16</p><p>　　7液壓系統(tǒng)安裝、調試、維護18</p><p>　　7.1安裝前的技術準備工作18</p><p&

11、gt;　　7.1.1液壓元件質量檢查18</p><p>　　7.1.2液壓輔件質量檢查18</p><p>　　7.1.3管子和接頭質量檢查、管接頭壓力等級應符合設計要求。19</p><p>　　7.2液壓管道的安裝要求20</p><p>　　7.3液壓件安裝要求21</p><p>　　7.3.1泵的

12、安裝21</p><p>　　7.3.2集成塊的安裝21</p><p>　　7.4液壓系統(tǒng)清洗22</p><p><b>　　結 論23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　參考文獻25&l

13、t;/b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　課題的選擇</b></p><p>　　液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動時研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械

14、和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。</p><p>　　圖1.1 能量轉換圖</p><p>　　從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠

15、保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用這個原理來達到的傳遞。</p><p><b>　　圖1.2</b></p><p>　　液壓作為一個廣泛應用的技術，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以喝智能控制的技術、計算機控制的技術結合起來，這樣就能夠更多的場

16、合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活的完成預期的控制任務。</p><p>　　1.2液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)的特點</p><p>　　液壓傳動系統(tǒng)的主要特點</p><p>　　液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是由于它與機械傳動、電氣傳動相比具有以下的主要特點</p><p>　　由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機

17、構，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機等重型工程機械上，已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外觀美麗大方。</p><p>　　液壓傳動裝置的重量級、結構緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達的體積為電動機的12%～13%。液壓泵和液壓馬達單位功率的重量指標，目前是發(fā)電機和電動機的十分之一，液壓泵

18、和液壓馬達可小至0.0025N/W（牛/瓦），發(fā)電機和電動機則約為0.03N/W。</p><p>　　可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達，可以實現無級調速，調速范圍可達1:2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。</p><p>　　傳動運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度穩(wěn)定。正因為此特點，金屬切削機床中的磨床傳動現在幾乎都采用液壓傳動。</p><p

19、>　　液壓裝置易于實現過載保護——借助于設置溢流閥等，同時液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。</p><p>　　液壓傳動容易實現自動化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現遙控。</p><p>　　液壓元件已實現了標準化、系統(tǒng)化和通用化，便于設計、制造和推廣使用。</p><p><

20、;b>　　液壓系統(tǒng)的初步設計</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)以其高功率/重量比，響應快，低速特性好等特點而在不少系統(tǒng)當中扮演舉足輕重的角色。液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機的總體設計同時進行。設計時，必須從實際情況出發(fā)，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓系統(tǒng)。</p><p>

21、;　　2.1液壓系統(tǒng)的設計步驟</p><p>　　確定液壓執(zhí)行元件的形式；</p><p>　　進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數；</p><p>　　制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；</p><p><b>　　選擇液壓元件；</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的性能驗算；</p&g

22、t;<p>　　繪制工作圖，編制技術文件。</p><p><b>　　2.2 設計要求</b></p><p>　　主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；</p><p>　　液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關系如何；</p><p>　　液壓驅動機構的運動形式，運動速度；&

23、lt;/p><p>　　各動作機構的載荷大小及其性質；</p><p>　　對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉換精度等性能方面的要求；</p><p>　　自動化程序、操作控制方式的要求；</p><p>　　對防塵、防爆、防寒、噪音、安全可靠性的要求；</p><p>　　對效率、成本等方面的要求。</p><

24、;p>　　2.3 鉆床對液壓系統(tǒng)的要求</p><p>　　卡盤卡緊，松開時動作要求平穩(wěn)，在進行動做換向時不應有沖擊；</p><p>　　當卡盤卡緊后，液壓缸機構應具有足夠的保壓能力，以防止因系統(tǒng)內瀉而造成工作的脫落或當數控機床在加工零件是因為卡緊力不夠而使工件軸向不垂直，加工零件尺寸出現偏差。</p><p>　　系統(tǒng)中藥有減壓裝置，其作用為當卡盤接觸工

25、作時，系統(tǒng)壓力忽然升高，為防止因過大而造成加上工件事故發(fā)生，該系統(tǒng)在工作過程中因為恒壓。</p><p>　　鉆頭工作時應沒有沖擊，爬行等不良現象。所以對系統(tǒng)的密封應有較高的標準。</p><p>　　為保證安全生產，避免忽然斷電以及電機損壞等突發(fā)事件的發(fā)生，系統(tǒng)中應有連鎖保壓裝置。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)方案設計</b><

26、/p><p>　　3.1 制定調速方案</p><p>　　液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制室擬定液壓回路的核心問題。</p><p>　　方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。</p><p&g

27、t;　　速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合——容積節(jié)流調速。</p><p>　　節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。</p><p>　　容積調速是靠改變液壓泵或

28、液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄流，需要有輔助閥。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量適合。此種調速回路功率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。</p><p>　　節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回

29、油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。</p><p>　　調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。</p><p>　　節(jié)流調速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。</p><p>　　

30、容積調速大采用閉式系統(tǒng)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。</p><p>　　3.2制定壓力控制方案</p><p>　　液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定范圍內工作，也有的需要多級后無級調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量

31、泵供油，用安全閥起安全保護作用。</p><p>　　在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。</p><p>　　在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用回路來獲得所需的工作壓力。</p><p>　　3.3制

32、定順序動作方案</p><p>　　主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥會直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適合用于管路聯(lián)接比較方便的場

33、合。</p><p>　　另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時續(xù)電器發(fā)出電信號使卸載閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力通過，來啟動下一個動作。</p><p>　　3.4選擇液壓動力源</

34、p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無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，多余的油經溢流閥回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，用安全閥限定的最高壓力。</p><p>　　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。對在工作循環(huán)各階段系統(tǒng)所需油

35、量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可則增設蓄能器做輔助油源。</p><p>　　油液的凈化裝置時液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾，為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還有考慮加熱。冷卻等措施。</p><p&g

36、t;　　3.5繪制液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　根據上述分析，可以基本擬定本次所設計的數控機床液壓系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　圖3.1 液壓原理圖</p><p>　　整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。

37、</p><p>　　為方便液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。</p><p>　　大型設備的關鍵部位，要附設備用件，以便意外發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。</p><p>　　各液壓元件盡量采用國產標準，在圖中要按國家標準規(guī)定元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。</p

38、><p>　　系統(tǒng)圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。</p><p>　　4液壓執(zhí)行元件的設計計算與選用</p><p>　　4.1確定液壓系統(tǒng)的主要參數</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數就是壓力和流量，他們是設計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據。壓力決

39、定與外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結構尺寸。</p><p>　　4.1.1鉆床機床控制液壓系統(tǒng)的主要設計參數</p><p>　　系統(tǒng)工作壓力：2.5-3Mpa</p><p>　　系統(tǒng)流量：16.7L/Min</p><p>　　馬達工作壓力：1.5Mpa</p><p>　　馬達轉數范圍：100-20

40、00r/min</p><p>　　液壓油缸工作壓力：1Mpa</p><p>　　4.1.2初步估算系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　此鉆床液壓控制系統(tǒng)，壓力最大時是在馬達全速運轉時，此時，油壓式由泵提供的，其他工況時，載荷都沒有此時大，所以系統(tǒng)的工作壓力暫定位此時的工作壓力1.5Mpa 。</p><p>　　而液壓系統(tǒng)的最大工作壓力應按

41、下式計算：</p><p>　　式中 ：—系統(tǒng)最大工作壓力</p><p>　　—液壓缸或液壓馬達最大工作壓力</p><p>　　ΣΔP—從液壓泵到液壓馬達或液壓缸之間總的管路損失，可按經驗數據選?。汗苈泛唵危魉俨淮蟮娜ˇ拨=（0.2-0.5）Mpa。也可選取高于0.5Mpa的壓力。</p><p>　　由本設計系統(tǒng)求得：該系統(tǒng)的最大工

42、作壓力取=1.5+1.5=3 Mpa 。</p><p>　　4.1.3系統(tǒng)工作流量的選擇</p><p>　　由于在工況中已經給出系統(tǒng)的最大流量所在這里就不對系統(tǒng)的最大流量進行計算。用工況中給出的系統(tǒng)最大流量：=16.7L/min 。</p><p>　　4.2管道尺寸的確定</p><p><b>　　式中—系統(tǒng)流量</b

43、></p><p><b>　　V—系統(tǒng)速度</b></p><p><b>　　表4.1流速推薦值</b></p><p>　　由上式及相關資料可求得下表：</p><p>　　表4.2各油管內外實取值</p><p>　　4.3各種閥類的選擇</p>

44、<p>　　根據本系統(tǒng)的設計技術要求，選擇一個有電磁換向閥，疊加式雙單向節(jié)流閥，疊加式壓力計電器，疊加式減壓閥組成液壓回路。實現卡盤的夾緊，松開和退回，鉆頭的正反轉燈動作。閥的規(guī)格根據系統(tǒng)的工作壓力和工作年限來通過樣本的選取決定。</p><p>　　4.3.1換向閥的選取</p><p>　　一般來說，流量在190L/min以上的適宜二通插裝閥：190L/min以下時可采用滑閥

45、式換向閥。70L/min以下時通常用電磁換向閥。</p><p>　　控制閥的流量一般要選得實際通過的流量大一些，必要時也可以有20%以內的短時間過流量。</p><p>　　根據以上要求，本系統(tǒng)選擇的換向閥為電磁換向閥，具體的型號和尺寸由相關廠家的樣本中查找得。</p><p>　　其中電磁換向閥的產品型號為：4WE6E6X/EG24NZ5L/B10 。</

46、p><p>　　4.3.2單向閥的選擇</p><p>　　應選擇開啟壓力小的單向閥，開啟壓力較大的單向閥可作為背壓閥使用。所以，本系統(tǒng)選擇疊加式雙單向節(jié)流閥，具體的型號和尺寸由相關廠家的樣本中查找得。其中疊加式雙單向節(jié)流閥的型號為：Z2FS6-3-L4X/2Q 。</p><p>　　4.3.3減壓閥的選擇</p><p>　　減壓閥根據不同

47、的需要，可將液壓系統(tǒng)區(qū)分成不同的壓力油路，例如控制機構的控制油路或其他輔助油路，以使不同的執(zhí)行機構產生不同的工作力；減壓閥也可用作穩(wěn)定油路工作壓力的調節(jié)裝置，使油路不受壓力變化及其他閥門工作時引起壓力波動的影響。</p><p>　　根據以上要求，本系統(tǒng)選擇的減壓閥為疊加式P口減壓閥，具體的型號和尺寸由相關廠家的樣本中查找得。</p><p>　　本系統(tǒng)中的疊加式減壓閥型號為：ZDR6DP

48、3-30/2.5YM 。</p><p>　　4.3.4壓力繼電器的選擇</p><p>　　壓力繼電器是利用液體壓力信號來啟動或關閉電器觸點的液壓電器轉換元件。它在油液壓力到達其設定壓力時，發(fā)出電信號，控制電器元件動作，實現泵的加載和卸荷。其設定值通常是比系統(tǒng)正常工作壓力高出約0.5Mpa，所以本系統(tǒng)的壓力繼電器預先調定壓力位3.5Mpa 。</p><p>　　

49、根據以上要求，本系統(tǒng)選擇的壓力繼電器為疊加式壓力繼電器，具體的型號和尺寸由相關廠家的樣本中查找得。</p><p>　　疊加式壓力繼電器的型號為：HED40H10/5Z14/2</p><p><b>　　表4.3元件總結</b></p><p><b>　　4.4液壓泵的選擇</b></p><p&g

50、t;　　1）確定液壓泵的最大工作壓力：</p><p><b>　　式中—額定壓力</b></p><p>　　ΣΔP—從液壓泵出口到液壓馬達入口之間總的管路損失。ΣΔP的準確計算要待元件選定并會出管路圖才能進行，初算時可按經驗數據選?。汗苈泛唵?，流速不大的，取ΣΔP=（0.2—0.5）Mpa</p><p>　　2）確定液壓泵的流量：<

51、/p><p>　　式中 K—泄露系數 一般取1.1—1.3；</p><p><b>　　—系統(tǒng)最大流量</b></p><p>　　發(fā)生在馬達全速運轉時：</p><p><b>　　3）選擇泵的規(guī)格</b></p><p>　　根據以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，

52、從產品樣本或手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵油一定的壓力儲備，所以選擇的泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%—60% 。</p><p>　　泵取YBX-16限速式變量泵，排量調節(jié)為，額定壓力6.3Mpa，調節(jié)范圍2.0~6.3Mpa，轉速，驅動功率為2.6Kw效率70% 。</p><p>　　4.5液壓泵驅動電機的選擇</p><p>　　液壓泵在額定壓力

53、和額定流量下工作時，其驅動電機的功率一般可直接從產品樣本或技術手冊中查到，但其數值在實際中往往偏大。因此，也可以根據具體工況用下述方法計算出來。</p><p>　　整個系統(tǒng)中所需功率最大的工況時發(fā)生在馬達最大轉速的情況下。</p><p>　　式中—泵的最大工作壓力</p><p><b>　　—泵的流量</b></p><

54、;p><b>　　—泵的總效率</b></p><p>　　綜上所述，由廠家樣本中查出本系統(tǒng)所選擇的電機型號為Y90L-4B35額定功率1.5kw轉速1440r/min 。</p><p>　　4.6液壓馬達的選擇</p><p>　　由系統(tǒng)所給定的馬達排量為16.3ml/r，正常工作時轉矩為19：190Ngn，工作壓力為1.5Mpa 。

55、選用YM-A19B，理論排量19ml/r額定壓力6.0Mpa，調速范圍100—2000r/min，最高轉矩10—80N·m，機械功率大于90% 。</p><p><b>　　馬達的載荷轉矩</b></p><p>　　取馬達的機械效率0.95，則理論轉矩為</p><p>　　4.7確定油箱的有效容積</p><

56、p>　　按公式4-8初步確定油箱的有效容積</p><p>　　式中—泵每分鐘排出的容積；</p><p>　　α—經驗系數 取α=4；</p><p><b>　　取V=100L</b></p><p>　　4.8液壓缸的載荷力計算</p><p>　　液壓缸尺寸（由系統(tǒng)給出）</p

57、><p>　　D=50mm，d=28mm 行程為35mm</p><p>　　式中 d—油缸內經；</p><p><b>　　P—油缸壓力；</b></p><p><b>　　進給時 </b></p><p><b>　　返回時 </b><

58、/p><p>　　表4.4液壓油缸的載荷力</p><p><b>　　5系統(tǒng)性能驗算</b></p><p>　　本系統(tǒng)比較簡單，執(zhí)行元件較少并且動作簡單。管路損失小，故主要驗算各元件的壓力損失對系統(tǒng)造成的影響。</p><p><b>　　5.1沿程壓力損失</b></p><p

59、>　　主要是壓油管的壓力損失，管長0.5m，內徑0.01m，流量16.7L/min選用L-HL礦物型液壓油，正常運轉時的運動粘度，油液的密度 。</p><p>　　油在管中實際的流速為</p><p>　　油在管路中呈亂流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數：</p><p><b>　　5.2局部壓力損失</b></p><p

60、>　　局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過控制閥的局部壓力損失，其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。</p><p>　　參見系統(tǒng)原理圖可知從泵口到執(zhí)行元件要經過減壓閥，節(jié)流閥，換向閥各發(fā)的性能如下表5-1所示。</p><p>　　表5.1各閥額定壓力損失</p><p>　　所以通過各閥

61、的局部壓力損失之和為：</p><p>　　由于上計算結果可求得此系統(tǒng)總的壓力損失為：</p><p>　　泵的出口壓力距泵的額定壓力有一定的壓力裕度，所以泵的選取時合適的。</p><p><b>　　6系統(tǒng)發(fā)熱量的計算</b></p><p><b>　　6.1計算發(fā)熱功率</b></p&

62、gt;<p>　　液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉化為熱能。按下式計算其發(fā)熱功率： </p><p><b>　　式中—系統(tǒng)發(fā)熱功率</b></p><p><b>　　—系統(tǒng)發(fā)出總功率</b></p><p><b>　　—系統(tǒng)有用功率</b></p><p>　　對于

63、本系統(tǒng)來說，是整個工作循環(huán)中泵的平均輸入功率。</p><p>　　式中 —系統(tǒng)周期；</p><p><b>　　—泵的輸入功率；</b></p><p><b>　　—第i臺泵工作時間</b></p><p><b>　　Z—泵的臺數；</b></p>&l

64、t;p><b>　　—泵的總效率；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　6.2計算散熱功率</b></p><p>　　前面求得有效容積為0.1，按V=0.8abh求各邊之積：</p><p>　　圖6.1 油箱示意圖</p&

65、gt;<p>　　選各邊均為0.5m。</p><p><b>　　式中—有效散熱面積</b></p><p><b>　　式中 散熱功率；</b></p><p><b>　　—散熱系統(tǒng)；取</b></p><p>　　ΔT—溫度去ΔT=30℃</p>

66、;<p>　　油箱散熱功率滿足系統(tǒng)發(fā)熱功率的需要。</p><p>　　7液壓系統(tǒng)安裝、調試、維護</p><p>　　7.1安裝前的技術準備工作</p><p>　　1）技術資料的準備與熟悉</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖、電氣原理圖、管道布置圖、液壓元件、輔件、管件清單和有關元件樣本等，這些資料都應準備齊全，以便對具體內

67、容和技術要求逐項熟悉和研究。</p><p><b>　　2）物質準備</b></p><p>　　按照液壓系統(tǒng)圖和液壓件清單，核對液壓件的數量，確定所以元件的質量狀</p><p>　　況。嚴格檢查壓力表的質量，查明壓力表交驗日期，對檢驗時間過長的壓力表要重新進行校驗，確保準確。</p><p><b>　　

68、3）質量檢查</b></p><p>　　液壓元件在運輸或庫存過程中極易被污染和銹蝕，庫存時間過長會使液壓元件中的密封件老化而喪失密封性，有些液壓元件由于加工及裝配質量不良性能不可用，所以必須對元件進行嚴格的質量檢查。</p><p>　　7.1.1液壓元件質量檢查</p><p>　　1）各類液壓元件型號必須與元件清單一致</p><

69、;p>　　2）要查明液壓元件保持時間是否過長，或保管環(huán)境不合要求，應注意液壓元件內部密封件老化程度，必要時間要進行拆洗、更換、并進行性能測試。</p><p>　　3）每個液壓元件上的調整螺釘、調節(jié)手輪、鎖緊螺母等都要完整無損。</p><p>　　4）液壓元件所附帶的密封件表面質量應符合要求、否則應予更換。</p><p>　　5）板式連接元件平面不準有缺陷

70、。安裝密封件的溝槽尺寸加工精度要符合有關標準。</p><p>　　6）管式連接元件的連接螺紋口不準有破壞和活扣現象。</p><p>　　7）板式閥安裝底板的連接平面不準有凹凸不平缺陷，連接螺紋不準歐破損和活扣現象。</p><p>　　8）將通油口堵塞取下，檢查元件內部是否清潔。</p><p>　　9）檢查電磁閥中的電磁鐵芯及外表質量，

71、若有異常不準使用。</p><p>　　10）各液壓元件上的附近必須齊全。</p><p>　　7.1.2液壓輔件質量檢查</p><p>　　1）油箱要達到規(guī)定的質量要求。油箱上附件必須齊全。箱內部不準有銹蝕，裝油前油箱內部一定要清洗干凈。</p><p>　　2）濾油器型號規(guī)格與設計要求必須一致，確定濾芯精度等級，濾芯不得有缺陷，連接螺口

72、不準有破損，所帶附件必須齊全。</p><p>　　3）各種密封件外觀質量要符合要求，并查明所領密封件保管期限。有異?；虮９芷谙捱^長的密封件不準使用。</p><p>　　4）蓄能器質量要符合要求，所帶附件要齊全。查明保管期限，對存放過長的蓄能器要嚴格檢查質量，不符合技術指標和使用要求的蓄能器不準使用。</p><p>　　5）空氣濾清器用于過濾空氣中的粉塵，通氣阻

73、力不能太大，保證箱內壓力為大氣壓。使用空氣濾清器要足夠大的通過空氣的能力。</p><p>　　7.1.3管子和接頭質量檢查、管接頭壓力等級應符合設計要求。</p><p>　　1）管子的材料、通徑。壁厚和接頭的型號規(guī)格及加工質量都要符合設計要求。</p><p>　　2）所用管子不準有缺陷。有下列異常，不準使用：</p><p>　　a 管

74、子內、外壁表面已腐蝕有顯著變色。</p><p>　　b 管子表面?zhèn)诹押凵疃葹楣茏颖诤竦?0%以上。</p><p>　　c 管子壁內有小孔。</p><p>　　d 管子表面凹入程度達到管子直徑的10%以上。</p><p>　　3）使用彎曲的管子時，有下列異常不準使用：</p><p>　　a 管子彎曲部分內、外

75、壁表面曲線不規(guī)則或有鋸齒形。</p><p>　　b 管子彎曲部分其橢圓度大于10%以上。</p><p>　　c 扁平彎曲部分的最小外徑為管子外徑的70%以上。</p><p>　　4）所用接頭不準有缺陷。若有下列異常，不準使：</p><p>　　a 接頭體活螺母的螺紋有傷痕、毛刺或斷扣等現象。</p><p>　

76、　b 接頭體各結合面加工精度未到達技術要求。</p><p>　　c 接頭體與螺母配合不良，有松動或卡澀現象。</p><p>　　d 安裝密封閥的溝槽尺寸和加工精度未達到規(guī)定的技術要求。</p><p>　　5）軟管和接頭有下列缺陷的不準使用：</p><p>　　a 軟管表面有傷痕或老化現象。</p><p>　　

77、b 接頭體有銹蝕現象。</p><p>　　c 螺紋有傷痕、毛刺、斷扣和配合有松動、卡澀現象。</p><p>　　6）法蘭件有下列缺陷不準使用：</p><p>　　a 法蘭密封面有氣孔、裂縫、毛刺、徑向溝槽。</p><p>　　b 法蘭密封溝槽尺寸、加工精度不符合設計要求。</p><p>　　c 法蘭上的密封金

78、屬墊片不準有各種缺陷。材料硬度應低于法蘭硬度。</p><p>　　7.2液壓管道的安裝要求</p><p>　　1、布管設計和配管時都應先根據液壓原理圖，對所需要連接的組件、液壓</p><p>　　元件、管接頭、法蘭作一個通盤的考慮。</p><p>　　2、管道的敷設排列和走向應一致，層次分明。盡量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度

79、應≤2/1000；垂直管道的不垂直度應≤2/400。用水平儀檢測。</p><p>　　3、平行或交叉的管系之間，應有10mm以上的空隙。</p><p>　　4、管道的配置必須使管道、液壓閥和其他元件件裝卸、維修方便。系統(tǒng)中任何一段管道或元件應盡量能自由拆裝而不影響其他元件。</p><p>　　5、配管時必須使管道有一定的剛性和抗振動能力。應適當配置管道支架和管

80、夾。彎曲的管子應在起彎點附近設支架或管夾。管道不得與支架或管夾直接焊接。</p><p>　　6、管道的重量不應由閥、泵及其他液壓元件和輔件承受；也不應由管道支承較重的元件重量。</p><p>　　7、較長的管道必須考慮有效措施以防止溫度變化使管子伸縮而引起的應力。</p><p>　　8、使用的管道材質必須有明確的原始依據材料，對于材質不明的管子不允許使用。&l

81、t;/p><p>　　9、液壓系統(tǒng)管子直徑在50mm以下的可用砂輪切割機切割。直徑50mm以上的管子一般應采用機械加工方法切割。如用氣割，則必須用機械加工方法車去因氣割形成的組織變化部分，同時可車出焊接坡口。除回油管外，壓力由管道不允許用滾輪式擠壓切割器切割，管子切割表面必須平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面與管子軸線應垂直。</p><p>　　10、一條管路由多段管段與配套件組成時依

82、次逐段接管，完成一段，組裝后，再配置其后一段，以避免一次焊完成產生累積誤差。</p><p>　　11、為了減少局部壓力損失，管道各段應避免斷面的局部急劇擴大會縮小以及急劇彎曲。</p><p>　　12、與管接頭或法蘭連接的管子必須使一段直管，即這段管子的軸心線與管接頭、法蘭的軸心是平行、重合。此直線段長度要大于或等于2倍管徑。</p><p>　　13、外徑小于

83、30mm的管子可采用冷彎法。管子外徑在30~50mm時可采用冷彎或熱彎法。管子外徑大于50mm時，一般采用熱彎法。</p><p>　　14、焊接工藝的選擇：乙炔氣焊主要用于一般碳鋼管壁厚度小于等于2mm</p><p>　　的管子。電弧焊主要用于碳管壁厚大于2mm的管子。管子的焊接最好用氬孤焊。對壁厚大于5mm的管子應采用氬孤焊打底，電弧焊填充。必要的場合應采用管孔內充保護氣體方法焊接。

84、</p><p>　　16、焊條、焊劑應所焊管材相匹配，其牌號必要有明確的依據資料，有產品合格證，且在有效使用期內。焊條、焊劑在使用前應按其產品說明書規(guī)定烘干，并在使用過程中保持干燥，在當天使用。焊條藥皮應無脫落和顯著裂紋。</p><p>　　17、液壓管道焊接都應采用對焊接。都采用對接焊。焊接前應將坡口及其附近寬10~20mm處表面贓物、油跡、水分和銹斑等清除干凈。</p>

85、<p>　　18、管道與法蘭的焊接應采用對接焊法蘭，不可采用插入式法蘭。</p><p>　　19、管道與管接頭的焊接應采用對接焊，不可采用插入式的形式。</p><p>　　20、管道與管道的焊接應采用對接焊，不允許用插入式的焊接形式。</p><p>　　7.3液壓件安裝要求</p><p><b>　　7.3.1

86、泵的安裝</b></p><p>　　1）在安裝時，油泵、電動機、支架、底座各元件相互結合面上必須無繡、無凸出斑點和油漆層。在這些結合面上涂一薄層防銹油。</p><p>　　2）安裝液壓泵、支架和電動機時，泵與電動機兩軸之間的同軸度允差，平行度允差應符合規(guī)定，或者不大于泵與電動機之間聯(lián)軸器制造推薦的同軸度、平行度要求。</p><p>　　3）直角支架

87、安裝時，泵支架的支口中心高，允許墊高電動機的底面。允許在電動機與底座的接觸面之間墊入圖樣未規(guī)定的金屬墊片（墊片數量不得超過3個，總厚度不大于0.8mm）。一旦調整好后，電動機一般不再拆動。必要時只拆動泵支架，而泵支架應有定位銷定位。</p><p>　　4）調整完畢后，在泵支架與底板之間鉆、鉸定位銷孔。再裝入聯(lián)軸器的彈性耦合件。然后用手轉動聯(lián)軸器，此時，電動機、泵和聯(lián)軸器都應能輕松、平滑地轉動，無異常聲響。<

88、;/p><p>　　7.3.2集成塊的安裝</p><p>　　1）閥塊所有各油流通道內，尤其是空與孔貫穿交會處，都必須仔細去凈毛</p><p>　　刺，用探燈伸入到孔中仔細清除。檢查。閥塊外周及各周棱邊必須倒角去毛刺。加工完畢的閥塊與液壓閥、管接頭、法蘭相貼合的平面上不得留有傷痕，也不得留有劃線的痕跡。</p><p>　　2)閥塊加工完畢后

89、必須用防銹清洗液反復加壓清洗。各孔流道，尤其是對盲孔應特別注意洗凈。清洗槽應粗洗和精洗。清洗后的閥塊，如暫不裝配，應立即將各孔口蓋住，可用大幅的膠紙封在孔口上。</p><p>　　3）往閥塊上安裝液壓閥時，要核對他們的型號。規(guī)格。各閥都必須有產品合格證，并確定其清潔度合格。</p><p>　　4）核對所有密封件的規(guī)格、型號、材料及出廠日期（應在使用期內）。</p><

90、;p>　　5）裝配前再一次檢查閥塊上所有的孔是否與設計圖一致、正確。</p><p>　　6）檢查所有的連接螺栓的材質及強度是否與到達到設計要求以及液壓生產廠規(guī)定的要求。閥塊上個液壓閥的連接螺栓都必須用測力扳手擰緊。擰緊力矩應符合液壓閥制造廠的規(guī)定。</p><p>　　7）凡有定位銷的液壓閥，必須裝上定位銷。</p><p>　　8）閥塊上應訂上金屬制的小標

91、牌，標明各液壓閥在設計圖上的序號，各回路名稱，各外借口的作用。</p><p>　　9）閥塊裝配完畢后，在裝到閥架或液壓系統(tǒng)上之前，應將閥塊單獨先進行耐壓試驗和功能試驗。</p><p><b>　　7.4液壓系統(tǒng)清洗</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)在制造、試驗、使用和儲備中都會受到污染，而清洗是清除污染，使液壓油、液壓元件和管道等保持清

92、潔的重要手段。生產中，液壓系統(tǒng)的清洗通常有主系統(tǒng)清洗和全系統(tǒng)清洗。全系統(tǒng)清洗是指對液壓裝置的整個回路進行清洗，在清洗前應將系統(tǒng)恢復到實際運轉狀態(tài)。清洗介質可用液壓油，清洗時間一般2—4小時，特殊情況下也不超過10小時，清洗效果以回路濾網上午雜質為標準。</p><p><b>　　清洗時注意事項：</b></p><p>　　1、一般液壓系統(tǒng)清洗時，多采用工作用的液壓

93、油或試車油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸汽或其他液體，防止液壓元件、管路、油箱和密封件等受腐蝕；</p><p>　　2、清洗過程中，液壓泵運轉和清洗介質加熱同時進行。清洗油液的溫度為（50—80）℃時，系統(tǒng)內的橡膠渣是容易除掉的；</p><p>　　3、清洗過程中，可用非金屬錘棒敲擊油管，可連續(xù)的敲擊，也可不連續(xù)的敲擊，以及清除管理內的附著物；</p><p>　

94、　4、液壓泵間歇運轉有利于提高清洗效果，間歇時間一般為（10—30）min；</p><p>　　5、在清洗油路的回路上，應裝過濾器或濾網。剛開始清洗時，因雜質較多，可采用80目濾網，清洗后期改用150目的濾網；</p><p>　　6、清洗時間一般為（48—60）小時，要根據系統(tǒng)的負責程度、過濾精度要求和污染程度等因素決定；</p><p>　　7、為了防止外界濕

95、氣引起銹蝕，清洗結束時，液壓泵還要繼續(xù)運轉，直到溫度恢復正常為止；</p><p>　　8、清洗后要將回路內的清洗油排除干凈。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　本液壓站是搖臂鉆床的控制系統(tǒng)，他通過對液壓油的壓力及流量控來完成對鉆床夾盤的加緊與松開，力的大小，鉆頭的轉動與停止，轉速的大小等相關控制。</

96、p><p>　　1）系統(tǒng)采用了液壓缸來完成對夾盤的夾緊松開的動作，保證了慢進快退的性能要求，并使得系統(tǒng)占地空間小。</p><p>　　2）系統(tǒng)采用了電磁換向閥來實現換向動作，結構緊湊，操作方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。</p><p>　　3）系統(tǒng)設置了壓力繼電器，是系統(tǒng)工作時有著一定的保護和自動調節(jié)作用，有理由系統(tǒng)長時間的工作。</p><p

97、>　　4）系統(tǒng)采用了進口節(jié)流閥調速回路，功率損失小，這對調速范圍不需要很大，負載較小且基本恒定的鉆床來說是很合適的。此外，進口節(jié)流閥調速的形式在液壓缸回路中不易造成較大的背壓，工作臺運動平穩(wěn)，使質量較小的鉆床工作是加速制動，也有助于防止空氣的滲入。</p><p>　　本系統(tǒng)的壓力及流量都比較小，所以對系統(tǒng)的控制較靈敏，不易出現大的泄漏。并且它的散熱是通過油箱來完成不但節(jié)省空間而且節(jié)省資金。它相對與以前的液

98、壓控制系統(tǒng)來說更具有空間小，能耗低，無污染，無噪音。與電器相配合使得操縱、控制簡單、方便、省力。是搖臂鉆床理想的控制元件。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　仿佛剛在那個晴朗的九月踏進大學的校門，轉眼已是畢業(yè)在即。畢業(yè)設計代表著三年學業(yè)的終結，從開始進入選題到設計的順序完成，一路上有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在此表示誠摯的

99、謝意!</p><p>　　感謝我的xx老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作。學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不茍一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝老師等對我的教育培養(yǎng)。在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。</p><p>　　在設計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到本設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！</p&

100、gt;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳嘉上.2006版實用液壓氣動技術手冊[M].北京：中國知識出版社， 2006.8</p><p>　　[2] 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.7</p><p>　　[3] 周世呂.液壓系統(tǒng)設計圖集[M].北京：機械工業(yè)出版

101、社，2004.5</p><p>　　[4] 張偉.液壓設備設計生產技術改進與故障診斷監(jiān)測及國內外標準規(guī)范實用手冊[M].北京：北方工業(yè)出版社，2006.4</p><p>　　[5] 章宏甲液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.3</p><p>　　[6] 周涌明.（等）.液壓傳動設計指導書[M].武漢：華中工學院出版社，1987.11&l