液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、<p>　　9 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例</p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式鉆鏜類組合機(jī)床動(dòng)力頭的液壓系統(tǒng)，動(dòng)力頭的工作循環(huán)是：快進(jìn)—工進(jìn)—死擋鐵停留—快退—原位停止的工作循環(huán)。動(dòng)力頭的最大切削力FL=12000N， 動(dòng)力頭自重FG=20000N，快速進(jìn)、退速度為6m/min，快進(jìn)行程為300mm，工進(jìn)速度要求在能在0.02－1.2m/min范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，行程為100mm，導(dǎo)軌型式為平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)f

2、s=0,2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0,1，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加減速時(shí)間△t=0.3s</p><p><b>　　9.1 負(fù)載分析</b></p><p>　　9.1.1負(fù)載計(jì)算 負(fù)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(nèi)負(fù)載阻力，考慮計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率，取液壓缸的機(jī)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(jié)構(gòu)尚未確定前，暫不定，待后定。</p><p>　　根據(jù)以上分析，可算出液壓缸在各動(dòng)作

4、階段中的外負(fù)載與總負(fù)載，如表12所示。</p><p>　　表12 液壓缸各動(dòng)作階段負(fù)載</p><p>　　注：表中ηm=0.9</p><p>　　根據(jù)表12的數(shù)值可繪制出F-l負(fù)載圖，如圖20所示。</p><p>　　9.1.2速度分析 速度圖</p><p>　　據(jù)題義，快速進(jìn)、退速度相等，即v1=v3=

5、6m/min,行程分別應(yīng)為l1=300mm，l3=400mm；工進(jìn)速度v2=0.02~1.2m/min，v2max=1.2m/min，v2min=0.02m/min, 行程為l2=100mm；根據(jù)這些數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(jī)床的最大負(fù)載為15556N時(shí)宜初選液壓缸的工作壓力p1=3MPa。</p><p>　　9.2.2計(jì)算確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　因要求v1=v3，故選用單桿活塞油缸，快進(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，快退時(shí)液壓缸有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔回油，這是須A1=2A2，(d=0.707D)。</p><p>　　因?yàn)槭倾@鏜類組合機(jī)床，為了防止鉆孔加

7、工時(shí)，孔鉆通時(shí)的滑臺(tái)突然前沖，揮有路中應(yīng)有背壓。由表2暫取背壓0.6MPa。</p><p>　　查得調(diào)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(jiàn)，這類調(diào)速閥無(wú)論是放在進(jìn)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(gè)工作循環(huán)中各階段所需的流量、壓力和功率的實(shí)際值如表13所示。</p><p>　　根據(jù)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(diào)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(jī)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(diào)速的開(kāi)式回路是合適的。為了防止鉆通時(shí)工件部件突然前沖，增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，系統(tǒng)采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)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?jī)蓚€(gè)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(yīng)的時(shí)間之比t工 / t快=（5~300）/ 4 =1.25~75。一般較多的工況是出現(xiàn)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(jìn)油節(jié)流調(diào)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(jù)系統(tǒng)工進(jìn)時(shí)泵的最高工作壓力調(diào)定，則液控順序閥的調(diào)定壓力應(yīng)高于快速空行程時(shí)的最高壓力，而低于工作進(jìn)給所需的壓力。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件做快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，溢流閥與液控順序閥均關(guān)閉，使雙泵同時(shí)供油；當(dāng)執(zhí)行元件做工進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥開(kāi)

12、啟，使右泵通過(guò)液控順序閥卸荷，單向閥關(guān)閉，使左泵向系統(tǒng)供油做工進(jìn)運(yùn)動(dòng)，這種調(diào)壓與卸荷功能的協(xié)調(diào)動(dòng)作，使系統(tǒng)在完成快速進(jìn)退和工進(jìn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p>　　３）快速運(yùn)動(dòng)與換向回路</p><p>　　由于系統(tǒng)要求快進(jìn)與快退速度相等，因此在雙泵供油的基礎(chǔ)上，快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路；快退時(shí)采用液壓缸有桿腔進(jìn)油、無(wú)桿腔回油的快速運(yùn)動(dòng)回路；并且將液壓缸兩腔作用面積比

13、設(shè)計(jì)為A1=2A2。</p><p>　　由工況圖可以看出，系統(tǒng)在快退時(shí)的進(jìn)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(shí)現(xiàn)差動(dòng)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(diào)定壓力比快進(jìn)與快退時(shí)泵的工作壓力高，但比工進(jìn)時(shí)泵的工作壓力低，確?？爝M(jìn)時(shí)，形成差動(dòng)連接回路，工進(jìn)時(shí)斷開(kāi)此差動(dòng)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(dāng)動(dòng)力頭部件從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸得到流量由27.64L/min降至0.8L/min，滑臺(tái)速度變化較大，可選用行程閥來(lái)控制快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的速度換接，以減少液壓沖擊。當(dāng)工進(jìn)后轉(zhuǎn)快退時(shí)，擋塊在工進(jìn)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(shè)置一與調(diào)速閥并聯(lián)的單向

15、閥，使快退時(shí)能使液壓缸的回油通過(guò)單向閥直接回油箱。</p><p>　　5） 行程終點(diǎn)的控制方式</p><p>　　這臺(tái)機(jī)床用于鉆、鏜孔(通孔與不通孔)加工，因此要求行程終點(diǎn)的定位精度高。另外對(duì)于鏜孔加工，為保證“清根”，使刀具在工進(jìn)結(jié)束前，有一個(gè)短暫的停留時(shí)間，因此在行程終點(diǎn)采用死擋鐵停留的控制方式。如圖26所示。當(dāng)運(yùn)動(dòng)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(hào)，操縱電磁鐵動(dòng)

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(xì)檢查一遍，發(fā)現(xiàn)還存在一些系統(tǒng)干擾和煩瑣等問(wèn)題，須做進(jìn)一步的修正。</p><p>　　1） 工進(jìn)時(shí)，由于液壓缸的進(jìn)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(jìn)油腔無(wú)法建立起應(yīng)有的壓力而無(wú)法工進(jìn)，必須在回路中入圖串接一個(gè)單向閥a，將進(jìn)、回油路隔開(kāi)。</p><p>　　2） 兩個(gè)液控順序閥b與c，均是在工進(jìn)時(shí)開(kāi)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(duì)調(diào)一下，即可將兩個(gè)液控順序閥合并為一個(gè)，省去一個(gè)閥。</p><p>　　3） 為壓力閥的調(diào)壓方便，應(yīng)在所有需測(cè)壓的地方添制壓力表的測(cè)壓管路，并連接到壓力表開(kāi)關(guān)

18、上。</p><p>　　4） 確定電磁鐵與行程閥動(dòng)作表，如表14所示。</p><p>　　9.5計(jì)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(dòng)機(jī)功率</p><p>　　1） 液壓泵工作壓力的計(jì)算</p><p>　?。?）工進(jìn)時(shí)液壓泵最大工作壓力的計(jì)算</p><p&

19、gt;　　由表13和工況圖可知，工進(jìn)時(shí)液壓缸的最大工作壓力為3.05MPa，如進(jìn)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(diào)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(jìn)時(shí)的最高工作壓力應(yīng)為</p><p>　　2）快速運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓泵最大工作壓力的計(jì)算</p><p>　　雙聯(lián)泵中的大流量泵只有在快進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)時(shí)才向系統(tǒng)供油。由表9-10和工況圖可

20、知，快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大，為2.04MPa，如取快退時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MP a，則系統(tǒng)在快退時(shí)的最高工作壓力應(yīng)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(dòng)開(kāi)關(guān)從斷開(kāi)至合上，“+-”相反。</p><p&g