液壓傳動課程設計指導書

1、<p>　　9 液壓系統(tǒng)的設計計算舉例</p><p>　　設計一臺臥式鉆鏜類組合機床動力頭的液壓系統(tǒng)，動力頭的工作循環(huán)是：快進—工進—死擋鐵停留—快退—原位停止的工作循環(huán)。動力頭的最大切削力FL=12000N， 動力頭自重FG=20000N，快速進、退速度為6m/min，快進行程為300mm，工進速度要求在能在0.02－1.2m/min范圍內無級調速，行程為100mm，導軌型式為平導軌，其靜摩擦系數f

2、s=0,2，動摩擦系數fd=0,1，往復運動的加減速時間△t=0.3s</p><p><b>　　9.1 負載分析</b></p><p>　　9.1.1負載計算 負載圖</p><p>　　切削力 FL=12000N </p><p>　　重力阻力 因工作部件是臥式放置，故重力阻力為

3、零。</p><p>　　密封阻力 作為內負載阻力，考慮計入液壓缸的機械效率，取液壓缸的機械效率</p><p><b>　　ηm=0.9 。</b></p><p>　　背壓阻力 由回油管路上的液壓阻力決定的，在系統(tǒng)方案與結構尚未確定前，暫不定，待后定。</p><p>　　根據以上分析，可算出液壓缸在各動作

4、階段中的外負載與總負載，如表12所示。</p><p>　　表12 液壓缸各動作階段負載</p><p>　　注：表中ηm=0.9</p><p>　　根據表12的數值可繪制出F-l負載圖，如圖20所示。</p><p>　　9.1.2速度分析 速度圖</p><p>　　據題義，快速進、退速度相等，即v1=v3=

5、6m/min,行程分別應為l1=300mm，l3=400mm；工進速度v2=0.02~1.2m/min，v2max=1.2m/min，v2min=0.02m/min, 行程為l2=100mm；根據這些數據可繪制出如圖21所示的v-l速度圖。</p><p>　　9.2初步確定液壓缸的結構尺寸</p><p>　　9.2.1初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　由

6、表3、表4可知，組合機床的最大負載為15556N時宜初選液壓缸的工作壓力p1=3MPa。</p><p>　　9.2.2計算確定液壓缸的主要結構尺寸</p><p>　　因要求v1=v3，故選用單桿活塞油缸，快進時液壓缸作差動連接，快退時液壓缸有桿腔進油，無桿腔回油，這是須A1=2A2，(d=0.707D)。</p><p>　　因為是鉆鏜類組合機床，為了防止鉆孔加

7、工時，孔鉆通時的滑臺突然前沖，揮有路中應有背壓。由表2暫取背壓0.6MPa。</p><p>　　查得調速閥（Q-10B~Q100B）的最小穩(wěn)定流量為Qvmin=0.05L/min=0.05×10-3m3/min，由式</p><p>　　由此可見，這類調速閥無論是放在進油路還是放在回油路上，液壓缸的有效作用面積A1、A2均可滿足工作部件最低穩(wěn)定速度的要求。</p>

8、<p>　　9.3 液壓缸的工況分析與工況圖</p><p>　　液壓缸整個工作循環(huán)中各階段所需的流量、壓力和功率的實際值如表13所示。</p><p>　　根據上表可繪制液壓缸的工況圖如圖22所示。</p><p>　　9.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　9.4.1選擇液壓基本回路</p><p&g

9、t;　　1）調速回路與油源形式的選擇</p><p>　　由工況圖9-13可以看出，該機床液壓系統(tǒng)的功率?。?lt;1kW），速度較低；鉆鏜加工是連續(xù)切削。切削力變化小。故采用節(jié)流調速的開式回路是合適的。為了防止鉆通時工件部件突然前沖，增加運動的平穩(wěn)性，系統(tǒng)采用調速閥的進油節(jié)流調速回路，并在回油路中加背壓閥，如圖23所示。 </p><

10、p>　　2） 油源控制形式及其壓力控制回路</p><p>　　由工況還可以看出，該系統(tǒng)由低壓大流量和高壓小流量兩個階段組成，其最大流量與最小流量之比Qmax / Qmin= 17.1 / (0.113~0.8) = 2.51~151.3，而相應的時間之比t工 / t快=（5~300）/ 4 =1.25~75。一般較多的工況是出現在v2=0.02~1.2m/min的平均值情況，若按此平均值考慮，上述的比值仍

11、然很大。因此為了節(jié)能，考慮采用雙聯(lián)葉片泵油源供油。</p><p>　　在進油節(jié)流調速回路與雙泵供油形式確定的情況下，油源的壓力控制回路也就基本確定，如圖23所示。該回路中的溢流閥是根據系統(tǒng)工進時泵的最高工作壓力調定，則液控順序閥的調定壓力應高于快速空行程時的最高壓力，而低于工作進給所需的壓力。當系統(tǒng)執(zhí)行元件做快速運動時，溢流閥與液控順序閥均關閉，使雙泵同時供油；當執(zhí)行元件做工進運動時，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥開

12、啟，使右泵通過液控順序閥卸荷，單向閥關閉，使左泵向系統(tǒng)供油做工進運動，這種調壓與卸荷功能的協(xié)調動作，使系統(tǒng)在完成快速進退和工進運動的同時達到節(jié)能的目的。</p><p>　?。常┛焖龠\動與換向回路</p><p>　　由于系統(tǒng)要求快進與快退速度相等，因此在雙泵供油的基礎上，快進時采用液壓缸差動連接快速運動回路；快退時采用液壓缸有桿腔進油、無桿腔回油的快速運動回路；并且將液壓缸兩腔作用面積比

13、設計為A1=2A2。</p><p>　　由工況圖可以看出，系統(tǒng)在快退時的進油量為17.1L/min，回油流量為17.1×56.7/28.5=34.02L/min，系統(tǒng)流量不大，工作壓力也不高,故采用電磁換向閥的換向回路。為便于實現差動連接，采用三位五通電磁閥。如圖25所示。由于液控順序閥的調定壓力比快進與快退時泵的工作壓力高，但比工進時泵的工作壓力低，確?？爝M時，形成差動連接回路，工進時斷開此差動連接

14、。</p><p><b>　　4）速度換接回路</b></p><p>　　由工況圖中可以看出，當動力頭部件從快進轉為工進時，輸入液壓缸得到流量由27.64L/min降至0.8L/min，滑臺速度變化較大，可選用行程閥來控制快進轉工進的速度換接，以減少液壓沖擊。當工進后轉快退時，擋塊在工進行程中仍將行程閥壓下著，為了不影響快退速度，特在回路中設置一與調速閥并聯(lián)的單向

15、閥，使快退時能使液壓缸的回油通過單向閥直接回油箱。</p><p>　　5） 行程終點的控制方式</p><p>　　這臺機床用于鉆、鏜孔(通孔與不通孔)加工，因此要求行程終點的定位精度高。另外對于鏜孔加工，為保證“清根”，使刀具在工進結束前，有一個短暫的停留時間，因此在行程終點采用死擋鐵停留的控制方式。如圖26所示。當運動部件碰到死擋鐵后，系統(tǒng)壓力升高，由壓力繼電器發(fā)出信號，操縱電磁鐵動

16、作，使電磁換向閥切換。</p><p>　　9.4.2將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)</p><p>　　將上述選出的各回路組合畫在一起,就可得出如圖27所示得到液壓系統(tǒng)原理圖(不包括另外圈出的單向閥a。將此圖仔細檢查一遍，發(fā)現還存在一些系統(tǒng)干擾和煩瑣等問題，須做進一步的修正。</p><p>　　1） 工進時，由于液壓缸的進油管路與液控順序閥、背壓閥相通，而背壓閥

17、壓力較低，使液壓缸進油腔無法建立起應有的壓力而無法工進，必須在回路中入圖串接一個單向閥a，將進、回油路隔開。</p><p>　　2） 兩個液控順序閥b與c，均是在工進時開啟，使回油箱的油路接通，只要將順序閥b與 后面的背壓閥位置對調一下，即可將兩個液控順序閥合并為一個，省去一個閥。</p><p>　　3） 為壓力閥的調壓方便，應在所有需測壓的地方添制壓力表的測壓管路，并連接到壓力表開關

18、上。</p><p>　　4） 確定電磁鐵與行程閥動作表，如表14所示。</p><p>　　9.5計算和選擇液壓元件</p><p>　　9.5.1確定液壓泵的規(guī)格與電動機功率</p><p>　　1） 液壓泵工作壓力的計算</p><p>　　（1）工進時液壓泵最大工作壓力的計算</p><p&

19、gt;　　由表13和工況圖可知，工進時液壓缸的最大工作壓力為3.05MPa，如進油路上的壓力損失取0.8 MPa，，為了使壓力繼電器能可靠、有效地工作，取其調整壓力比系統(tǒng)最大工作壓力再高0.5 MPa，則系統(tǒng)在工進時的最高工作壓力應為</p><p>　　2）快速運動時液壓泵最大工作壓力的計算</p><p>　　雙聯(lián)泵中的大流量泵只有在快進和快退運動時才向系統(tǒng)供油。由表9-10和工況圖可

20、知，快退時的工作壓力比快進時大，為2.04MPa，如取快退時進油路上的壓力損失為0.5MP a，則系統(tǒng)在快退時的最高工作壓力應為</p><p><b>　　表14 工況表</b></p><p>　　注：表中“+”表示電磁鐵通電，“-”表示電磁鐵斷電；“-+” 表示行程閥抬起至壓下或壓力繼電器微動開關從斷開至合上，“+-”相反。</p><p&g