畢業(yè)論文--半自動(dòng)液壓專(zhuān)用銑床的液壓設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是半自動(dòng)液壓專(zhuān)用銑床的液壓設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要是將自己所學(xué)的知識(shí)結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法步驟,鞏固深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力，以及達(dá)到正確繪制部件總裝圖和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。整個(gè)設(shè)計(jì)主要完成了七個(gè)部分：參數(shù)的選擇、方案的制

2、定、圖卡的編制、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。主體部分基本在圖的編制和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分中完成的。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉了自己獨(dú)立思考和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)態(tài)度，了解了半自動(dòng)專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)的工作原理以及它的總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)我也明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓設(shè)計(jì)

3、；半自動(dòng)；銑床；…… </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This graduation design is a semi automatic hydraulic special milling machine hydraulic design, design is mainly to combine the knowledge

4、 of auxiliary materials used in design, the preliminary master the correct design idea and basic steps to consolidate, deepen and expand the knowledge, training theory with the actual method of work and work independentl

5、y ability, and to achieve the correct rendering of part work and parts assembly diagram and other aspects of the basic training and basic skills</p><p>　　Through this graduation design exercise their own ind

6、ependent thinking and rigorous learning attitude, understanding of the semi automatic special milling machine hydraulic system principle of work as well as its overall structure, at the same time, I also understand that

7、learning is a long-term accumulation process, in the future work, life should continue to study, work hard to improve their knowledge and comprehensive quality</p><p>　　Key words：hydraulic；designautomatic；mi

8、lling machine；目 錄</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的1</p><p>　　1.2銑床的簡(jiǎn)介1&l

9、t;/p><p>　　1.2.1銑床介紹1</p><p>　　1.2.2銑床的發(fā)展1</p><p>　　1.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)2</p><p>　　1.3.1 液壓的發(fā)展歷程2</p><p>　　1.3.2 液壓系統(tǒng)的組成3</p><p>　　1.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

10、和內(nèi)容3</p><p>　　1.5 本文的主要研究工作4</p><p><b>　　本章小結(jié)4</b></p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)題目分析5</p><p>　　2.2 工況分析5</p>

11、<p>　　2.3 液壓缸外負(fù)載的計(jì)算5</p><p>　　2.4 初步確定液壓缸參數(shù)及繪制工況圖7</p><p>　　2.5 設(shè)計(jì)方案，初擬定液壓系統(tǒng)原理圖9</p><p>　　2.6 計(jì)算和選擇液壓元件10</p><p>　　2.7 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能15</p><p>　　3 液

12、壓缸的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1 液壓缸的主要零件及技術(shù)要求20</p><p>　　3.1.1 缸體20</p><p>　　3.1.2 缸蓋20</p><p>　　3.1.3 活塞20</p><p>　　3.2 液壓缸主要尺寸的確定21</p><p>　　3.2.

13、1. 液壓缸工作壓力的確定21</p><p>　　3.2.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定21</p><p>　　3.2.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算22</p><p>　　3.2.4 液壓缸工作行程的確定23</p><p>　　3.2.5 缸蓋厚度的確定23</p><p>　　3.2.6 最小導(dǎo)

14、向長(zhǎng)度的確定24</p><p>　　3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定24</p><p>　　3.2.8 活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算24</p><p>　　3.3 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3.1 缸體與缸蓋的連接形式25</p><p>　　3.3.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)25</p&g

15、t;<p>　　3.3.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)25</p><p>　　3.3.4 活塞及活塞桿處密封圈的選用26</p><p>　　3.3.5 液壓缸的緩沖裝置26</p><p>　　3.3.6 液壓缸的排氣裝置27</p><p>　　3.3.7 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)28</p><p&g

16、t;　　3.3.8 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求28</p><p><b>　　本章小結(jié)29</b></p><p>　　4 集成油路塊的設(shè)計(jì)30</p><p>　　5 液壓站的設(shè)計(jì)32</p><p>　　5.1.1 液壓油箱有效容積的確定32</p><p>　　5.1.2

17、 液壓油箱的外形尺寸的確定33</p><p>　　5.1.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.2.1 液壓泵的安裝方式36</p><p>　　5.2.2 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式36</p><p>　　5.2.3 液壓站的結(jié)構(gòu)圖36</p><p>　　5.2.4 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事

18、項(xiàng)36</p><p>　　6 PLC設(shè)計(jì)38</p><p>　　6.1.1PLC的發(fā)展38</p><p>　　6.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)38</p><p>　　6.1.3 PLC的特點(diǎn)39</p><p>　　6.1.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域40</p><p>　　6.

19、2.1 掃描工作方式41</p><p>　　6.2.2 掃描周期42</p><p>　　6.3.1 動(dòng)作順序42</p><p>　　6.3.2 I/O分配表42</p><p>　　6.3.3 接線(xiàn)圖43</p><p>　　6.3.4 流程圖43</p><p>　　6.3.

20、5 SFC程序圖43</p><p><b>　　結(jié)論46</b></p><p><b>　　致謝47</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p

21、><b>　　附 錄51</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是半自動(dòng)專(zhuān)用銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，獨(dú)立解決機(jī)床設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。</

22、p><p>　　因此，通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下述目的。</p><p>　　a初步掌握正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)的基本方法步驟,鞏固深化和擴(kuò)大所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力。</p><p>　　b獲得機(jī)床總體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。繪制部件總裝圖（展開(kāi)圖，裝配圖）和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。</p><p>　

23、　c熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊(cè)和資料的應(yīng)用。</p><p>　　d對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的夜壓系統(tǒng)初具分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。</p><p><b>　　1.2銑床的簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　1.2.1銑床介紹</b></p><p>　　銑床（millingmachine）系指主要用銑刀在

24、工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件（和）銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。專(zhuān)用銑床是根據(jù)工件加工需要，以液壓傳動(dòng)為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種機(jī)床。在生產(chǎn)中液壓專(zhuān)用銑床有著較大實(shí)用性，可以以液壓傳動(dòng)的大小產(chǎn)生不同性質(zhì)的銑

25、床。</p><p>　　1.2.2銑床的發(fā)展</p><p>　　銑床最早是由美國(guó)人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國(guó)人J.R.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬(wàn)能銑床，是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884年前后出現(xiàn)了龍門(mén)銑床。20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-快速”或“快速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。</p><p>

26、　　1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。 </p><p>　　隨著機(jī)械化進(jìn)程不斷加劇，數(shù)控編程開(kāi)始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類(lèi)操作，極大的釋放了勞動(dòng)力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對(duì)員工要求也會(huì)越來(lái)越高，當(dāng)然帶來(lái)的效率也會(huì)越來(lái)越高。較高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)

27、，銑床就是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。</p><p>　　1.3 液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)介</p><p>　　1.3.1 液壓的發(fā)展歷程</p><p>　　幾十年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)水平的不斷提高，液壓傳動(dòng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、工程建筑、石油化工、交通運(yùn)輸、軍事器械、礦山冶金、航空航海、輕工、農(nóng)機(jī)、漁業(yè)、林業(yè)等各個(gè)方面，也被應(yīng)用在宇宙航行、海洋開(kāi)發(fā)、核能建設(shè)、地震預(yù)

28、測(cè)等新的技術(shù)領(lǐng)域中。從1795年英國(guó)制造出世界上第一臺(tái)水壓機(jī)至今，液壓傳動(dòng)已有二三百年的歷史，但廣泛的應(yīng)用和推廣僅有六七十年。19世紀(jì)末，德國(guó)制造出液壓龍門(mén)刨床，美國(guó)制成液壓六角車(chē)床和液壓磨床，但因當(dāng)時(shí)沒(méi)有成熟的液壓元件以及機(jī)械制造工藝水平的限制，液壓技術(shù)的應(yīng)用仍不普遍。第二次世界大戰(zhàn)期間，一些兵器采用惡劣反應(yīng)快、精度高、功率大的液壓傳動(dòng)裝置，大大提高了兵器的性能，同時(shí)推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，其迅速轉(zhuǎn)向民用，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)

29、械、汽車(chē)、船舶等行業(yè)中逐步推廣。20世紀(jì)60年代后，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。目前，正在向高壓、高速、高效、大流量、大功率、低噪聲、長(zhǎng)壽命、高度集成化和模塊化、提高可靠性技術(shù)及污染控制技術(shù)的方向發(fā)展。同時(shí)，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等，又使液壓技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)新的階段</p><p>　　我國(guó)的液壓工業(yè)始于20世紀(jì)50年代，最初只是應(yīng)

30、用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)發(fā)展到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，并自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓元件生產(chǎn)從低壓刀高壓形成了系列。</p><p>　　液壓技術(shù)中的重大進(jìn)展是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。微電子技術(shù)與液壓技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出了很多高可能性、低成本的微型節(jié)能元件，為液壓技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用開(kāi)辟了更為廣闊的前景。</p><p>　　計(jì)算機(jī)控

31、制是必然趨勢(shì)，電業(yè)比例閥和伺服閥只能接受連續(xù)變化的電壓或電流信號(hào)，而計(jì)算機(jī)要求數(shù)字開(kāi)關(guān)量，使用電液比例閥和伺服閥與計(jì)算機(jī)接口必須經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，極不方便。而數(shù)字液壓泵、數(shù)字控制閥、數(shù)字液壓缸等，即用數(shù)字量進(jìn)行控制并具有數(shù)字量輸出響應(yīng)特性的液壓元件。由于是可以直接與計(jì)算機(jī)接口，不需D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是今后液壓技術(shù)發(fā)展的重要趨向之一。</p><p>　　計(jì)算機(jī)與液壓技術(shù)的結(jié)合包括：計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、計(jì)

32、算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（液壓元件CAD和液壓系統(tǒng)CAD）、液壓產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)（CAT）及計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制以及靈活的多余度控制等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)的圖形功能，由設(shè)計(jì)者通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)控制設(shè)計(jì)過(guò)程以得到最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果，并能通過(guò)動(dòng)態(tài)仿真對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)則可運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)液壓元件及液壓系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)液壓設(shè)備故障進(jìn)行診斷和對(duì)液壓元件和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型辨識(shí)等。

33、</p><p>　　此外，高壓大流量小型化與液壓集成技術(shù)、液壓節(jié)能與能量回收技術(shù)也成為近年研究的重要課題。</p><p>　　總之，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，液壓技術(shù)也隨之發(fā)展，拓寬范圍，以適應(yīng)各行各業(yè)新技術(shù)的發(fā)展需求。</p><p>　　1.3.2 液壓系統(tǒng)的組成</p><p>　　液壓系統(tǒng)有以下5個(gè)部分組成：</p>&l

34、t;p>　　1. 動(dòng)力元件——液壓泵 機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置，給整個(gè)系統(tǒng)提供壓力油。</p><p>　　2. 執(zhí)行元件——液壓缸或液壓馬達(dá) 將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，可克服負(fù)載做功。 </p><p>　　3. 控制元件——各種類(lèi)型的液壓閥 可控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量及液流方向，以改變執(zhí)行元件輸出的力（或轉(zhuǎn)矩）、速度（或轉(zhuǎn)速）及運(yùn)動(dòng)方向。 </p>

35、<p>　　4. 輔助裝置——油管、管接頭、油箱、過(guò)濾器、蓄能器和壓力表等 起連接、儲(chǔ)油、過(guò)濾、儲(chǔ)存壓力能和測(cè)量油液壓力的輔助元件。</p><p>　　5. 工作介質(zhì)——傳遞壓力的工作介質(zhì) 通常為液壓油，同時(shí)還可起潤(rùn)滑、冷卻和防銹的作用。</p><p>　　1.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的

36、一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選取液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　（1）液壓系統(tǒng)的工況分析</p><p>　　在開(kāi)始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)器的工況進(jìn)行詳細(xì)的分析，一般要考慮下面幾個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　1）確定

37、該機(jī)器中那些運(yùn)動(dòng)需要液壓傳動(dòng)來(lái)完成。</p><p>　　2）確定各運(yùn)動(dòng)的工作順序和各執(zhí)行元件的工作循環(huán)。</p><p>　　3）確定液壓系統(tǒng)的主要工作性能。例如：執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、調(diào)速范圍、最大行程以及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)形要求等。</p><p>　　4）確定各執(zhí)行元件所承受的負(fù)載及其變化范圍。</p><p>　?。?）擬定液壓系統(tǒng)原理圖<

38、;/p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　采用何種形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　確定調(diào)速方案和速度換接方法。</p><p>　　如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作。</p><p>　　系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向和安全互鎖等要求。</p><p

39、>　　壓力測(cè)量點(diǎn)的合理選擇。</p><p>　　根據(jù)上述要求選擇回路，然后將其基本回路組合成液壓系統(tǒng)。當(dāng)液壓系統(tǒng)中有多個(gè)執(zhí)行部件時(shí)，要注意到它們相互間的聯(lián)系和影響，有時(shí)要采用防干擾回路。</p><p>　　在液壓系統(tǒng)原理圖中，應(yīng)該附有運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作循環(huán)圖和電磁動(dòng)作順序表。</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)計(jì)算和選擇液壓元件</p><

40、p>　　液壓系統(tǒng)計(jì)算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理選擇液壓元件和設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)元件。</p><p>　　1）計(jì)算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量。</p><p>　　2）計(jì)算液壓泵的工作壓力、流量和傳動(dòng)效率。</p><p>　　3）選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和規(guī)格。</p><p>　　4）選擇閥類(lèi)元件和輔助元

41、件的規(guī)格。</p><p>　　5）對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算</p><p>　　必要時(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱溫升要進(jìn)行驗(yàn)算，但是有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)過(guò)的同類(lèi)型設(shè)備類(lèi)比參考，或有可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果，那也可以不再進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　?。?）繪制正式的工作圖和編制技術(shù)文件</p><p>　　設(shè)計(jì)的最后一步是要整理出全部圖紙和技術(shù)要求。正式工

42、作圖一般包括以下內(nèi)容：液壓系統(tǒng)原理圖、液壓缸零件圖、液壓系統(tǒng)總裝配圖、郵箱裝配圖、電氣控制原理圖。</p><p>　　1.5 本文的主要研究工作</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要包括液壓升降臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括了液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，液壓元件的選擇，液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算與校核以及液壓缸參數(shù)的確定；控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電氣控制原理圖的擬定，電氣元件的選型。

43、</p><p>　　本說(shuō)明書(shū)共分為6章：</p><p>　　第1章緒論 簡(jiǎn)介了液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷程及特點(diǎn)，提出了本文的研究目標(biāo)。</p><p>　　第2章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的工況分析和計(jì)算，液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 選擇液壓元件并對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　第3章液壓缸的設(shè)計(jì) 通過(guò)相

44、關(guān)的計(jì)算，確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　第4章液壓站的設(shè)計(jì) 進(jìn)行液壓油箱、液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第5章集成油路的設(shè)計(jì) 進(jìn)行液壓集成回路設(shè)計(jì)和底塊、集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第6章PLC設(shè)計(jì) 進(jìn)行PLC簡(jiǎn)介并擬定原理圖和做出梯形圖等。</p><p><b>　　本章小結(jié)<

45、/b></p><p>　　本章主要介紹了銑床的定義和用途、液壓系統(tǒng)的發(fā)展和特點(diǎn)、以及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和本文主要研究的工作。</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定合理的液壓系統(tǒng)原理圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照

46、參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格。</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)題目分析</p><p>　　根據(jù)半自動(dòng)專(zhuān)用銑床的主要參數(shù)：要求該銑床的工作臺(tái)的移動(dòng)和工件的壓緊采用液壓系統(tǒng)控制。該工作臺(tái)的承載能力為4000~8000N，工作部件重量約為1500N，工進(jìn)速度為60mm/min~1000mm/min，快進(jìn)速度為4.5m/min，工作行程為400mm。</p><p><

47、;b>　　2.2 工況分析</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)分析，銑床的工況如下所示。</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會(huì)很大，且連續(xù)工作，所以決定采用單個(gè)定量泵，非卸荷式供油系統(tǒng)；考慮到銑削時(shí)可能有負(fù)的負(fù)載力產(chǎn)生，故采用回油節(jié)流調(diào)速的方法；為提高夾緊力的穩(wěn)定性與可靠性，夾緊系統(tǒng)采用單向閥與蓄能器的保壓回路，并且不用減壓閥，使

48、夾緊油源壓力與系統(tǒng)的調(diào)整壓力一致，以減少液壓元件數(shù)量，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；定位液壓缸和加緊液壓缸之間的動(dòng)作次序采用單向順序閥來(lái)完成，并采用壓力繼電器發(fā)訊啟動(dòng)工作，以簡(jiǎn)化電氣發(fā)訊與控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。</p><p>　　2.3 液壓缸外負(fù)載的計(jì)算</p><p>　　液壓缸負(fù)載主要包括：切削阻力、摩擦阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和背壓阻力等。</p><p>&l

49、t;b>　　切削阻力：</b></p><p>　　摩擦阻力F靜摩擦力、動(dòng)摩擦力：</p><p>　　(3)慣性阻力F慣Fm</p><p>　　式中:—重力加速度（m/s2）</p><p>　　—運(yùn)動(dòng)部件重量（N）</p><p>　　—在t時(shí)間內(nèi)的速度變化值（m/s）</p>&

50、lt;p>　　—啟動(dòng)加速或減速制動(dòng)的時(shí)間。</p><p><b>　?。?）重力</b></p><p>　　因氣動(dòng)部件是水平安置，故重力在運(yùn)動(dòng)方向的分力為零。</p><p><b>　?。?）密封阻力</b></p><p>　　一般按經(jīng)驗(yàn)取(F為總的負(fù)載）</p><

51、;p><b>　?。?）背壓阻力</b></p><p>　　這是液壓缸回油路上的阻力，粗算時(shí)，可不考慮。其數(shù)值待系統(tǒng)確定后才能定下來(lái)。</p><p>　　根據(jù)上述分析，可計(jì)算出液壓缸各動(dòng)作階段的負(fù)載，計(jì)算公式及數(shù)值見(jiàn)下表。</p><p>　　表2-1 液壓缸各階段的負(fù)載</p><p>　　注：1.取工進(jìn)時(shí)的

52、最大速度為1000mm/min；</p><p>　　2.4.5m/min；</p><p>　　3.取液壓缸機(jī)械效率為ηm=0.9。</p><p>　?。?）繪制進(jìn)給液壓缸的負(fù)載圖和速度圖。</p><p>　　圖2-1 速度循環(huán)圖 圖2-2 負(fù)載循環(huán)圖</

53、p><p>　　2.4 初步確定液壓缸參數(shù)及繪制工況圖</p><p>　　1）工作壓力P的確定</p><p>　　工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類(lèi)型來(lái)初步確定，現(xiàn)參照簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-1，取液壓缸工作壓力為3MPa。</p><p>　　2）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d</p><p>　　根據(jù)負(fù)載圖知最大負(fù)載=106

54、11N，確定系統(tǒng)的工作壓力，因?yàn)閵A緊液壓缸的作用很大，所以可以按其工作負(fù)載來(lái)選定系統(tǒng)壓力，為使液壓缸體積緊湊，可以選取PI=25bar，則液壓缸直徑D為:</p><p>　　按缸徑尺寸系列，取D=80mm。</p><p>　　根據(jù)液壓缸快進(jìn)和快退速度相等，可選擇單出桿液壓缸差動(dòng)連接，活塞桿直徑可按下式計(jì)算：</p><p>　　按活塞桿尺寸系列，取d=55mm&

55、lt;/p><p>　　根據(jù)已知的缸徑和活塞桿直徑，計(jì)算液壓缸實(shí)際有效工作面積，無(wú)桿腔面積和有桿腔面積分別為：</p><p>　　液壓缸面積確定后，還需驗(yàn)算液壓缸能否獲得最小穩(wěn)定速度，如果驗(yàn)算后不能獲得穩(wěn)定速度時(shí)，還需相應(yīng)加大液壓缸直徑，直至滿(mǎn)足穩(wěn)定速度為止，其驗(yàn)算方法如下：</p><p>　　式中—能保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積；</p><

56、p>　　—調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，從手冊(cè)查得Q=25l/min，流量閥Q=70cm2/min；</p><p>　　—執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低速度，取V=4cm/min。</p><p>　　由于A1>A穩(wěn)，所以能滿(mǎn)足最小穩(wěn)定要求。</p><p>　　3）確定夾緊缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑</p><p>　　根據(jù)F夾=4000~8000N，選P夾=

57、16×105pa</p><p>　　由液壓缸的推力F夾及工作壓力P夾來(lái)確定液壓缸內(nèi)徑D，即</p><p><b>　　則夾緊缸</b></p><p>　　取D=80mm（按缸徑尺寸系列查得）</p><p>　　根據(jù)活塞桿工作中受壓，活塞桿直徑盡量取大些，活塞桿直徑d為：</p><p

58、>　　按尺寸系列取d=55mm。</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)液壓缸做差動(dòng)連接，由于管道中有壓力損失,取此項(xiàng)損失 =0.3MPa=3×105Pa，同時(shí)假定快退時(shí)回油壓力損失為0.5MPa。</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出液壓缸在一個(gè)工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率如表 2-2 所示，并根據(jù)此繪制出其工況圖如圖 所示：</p><p&g

59、t;　　表2-2 液壓缸在不同階段所需壓力、流量和</p><p>　　注：取液壓缸的機(jī)械效率ηm=0.9。</p><p>　　(a)p-t圖 （b)q-t圖 （c)P-t圖</p><p>　　圖2-3 液壓缸工況圖 </p><p>　　2.5 設(shè)計(jì)方案

60、，初擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　液壓系統(tǒng)循環(huán)圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣，它是以簡(jiǎn)圖的形式全面的具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的技術(shù)和其他方面的要求。要擬訂一個(gè)比較完善的液壓系統(tǒng)，就必須對(duì)各種基本回路、典型液壓系統(tǒng)有全面深刻的了解。</p><p>　　以下是對(duì)液壓系統(tǒng)回路選擇進(jìn)行的簡(jiǎn)要分析：</p><p><b>　?。?）確定供油方式<

61、;/b></p><p>　　考慮到該機(jī)床進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。現(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。</p><p>　?。?）調(diào)速方式的選擇</p><p>　　在中小型專(zhuān)用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥</p><

62、;p>　　根據(jù)銑削類(lèi)專(zhuān)用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承載負(fù)切削力的能力。</p><p>　?。?）調(diào)速換接方式的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)已選定差動(dòng)連接回路作為快速回路。由于快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，速度變化較大，故選用行程閥來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的

63、平穩(wěn)換接。</p><p>　　（4）夾緊回路的選擇</p><p>　　用二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開(kāi)換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電</p><p>　　而松開(kāi)，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。</p><p>　　最后把所選的液壓回路組合起來(lái)，再考慮以下

64、問(wèn)題即可組合成圖2-4 所示的液壓系統(tǒng)原理圖及它的電磁順序動(dòng)作表如表所示。</p><p>　　a.為了防止機(jī)床停止工作后回路中的油液流回油箱，導(dǎo)致空氣進(jìn)入系統(tǒng)， 影響滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,需在三位四通電磁換向閥出口處增加一個(gè)單向閥8。</p><p>　　b.為了使系統(tǒng)夾緊回路中能發(fā)出信號(hào)，需在系統(tǒng)中加入一個(gè)壓力繼電器11.</p><p>　　c.為了保持進(jìn)入

65、系統(tǒng)油液的清潔，在泵的吸油口處設(shè)置濾油器1.</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　表2-3 電磁鐵動(dòng)作順序表</p><p>　　2.6 計(jì)算和選擇液壓元件</p><p>　?。?）泵的工作壓力的確定</p><p>　　首先確定液壓泵壓缸的最大壓力為2.35MPa，選取進(jìn)油路上總壓力損失為

66、0.8 MPa，為使壓力繼電器可靠的工作壓力，小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向系統(tǒng)供油，有工況圖可知，在整個(gè)工作循環(huán)中液的工作，取其調(diào)整壓力高出液壓缸的最大壓力為0. 5MPa ，小流量泵的最大工作壓力為：</p><p>　　Pp1—小流量泵的最大工作壓力</p><p>　　p1—執(zhí)行元件的最大工作壓力</p><p>　　∑?p—進(jìn)油路中的壓力損失。初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可

67、取0.2~0.5Mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5~1.5 Mpa，本例中取0.5 Mpa。</p><p>　　大流量泵只在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)向系統(tǒng)供油，由工況圖可知，快退時(shí)缸的工作壓力較大，考慮到快退時(shí)進(jìn)油路不經(jīng)調(diào)速閥，故取總壓力損失為0.5 MPa，則大流量泵的最高工作壓力為：</p><p>　　式中 Pp2—流量泵的最大工作壓力</p><p>　　p1—執(zhí)行元件的最大工

68、作壓力</p><p>　　∑?p—進(jìn)油路中的壓力損失。初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2~0.5Mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5~1.5 Mpa，本例中取0.5 Mpa。</p><p><b>　?。?）泵的流量確定</b></p><p>　　其次確定液壓泵的最大供油量，由工況圖可知，液壓缸所需最大流量為10.6L/min，若取系統(tǒng)泄露系數(shù)k=1.05，則

69、兩泵的總流量為：</p><p>　　Qp=K×(∑q)max=1.3×17L/min=22.1 L/min</p><p>　　式中 Qp—液壓泵的最大流量</p><p>　　K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取k=1.1~1.3，現(xiàn)取k=1.3</p><p>　　(∑q)max—同時(shí)工作的各執(zhí)行元件，所需流量之和的最大值。&

70、lt;/p><p>　　工進(jìn)時(shí)所需流量為0.3 L/min，考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3 L/min，因此，小流量泵的流量至少為3+0.3=3.3 L/min</p><p>　?。?）選擇液壓泵規(guī)格</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)Pp、qp查閱產(chǎn)品樣本，選擇YBX—16限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量qv=16m/r，泵的額定壓力為Pn=6.3 M

71、pa，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nH=1450r/min，容積效率為ηv=0.85，總效率η=0.7</p><p><b>　　4. 葉片泵的特點(diǎn)</b></p><p>　　葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、流量均勻、運(yùn)動(dòng)平衡、噪音小、使用壽命較長(zhǎng)、容積效率較高等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸油性能差、對(duì)油污染比較敏感等缺點(diǎn)。葉片泵廣泛應(yīng)用于完成各種中等負(fù)荷的工作。由于它流動(dòng)脈動(dòng)小，故在

72、金屬切削機(jī)床液壓傳動(dòng)中，尤其是在各種需調(diào)速的系統(tǒng)中，更有其優(yōu)越性。</p><p>　　葉片泵根據(jù)工作原理可分為單作用式和雙作用式。單作用式的可做成各種變量型。但主要零件在工作時(shí)要受徑向不平衡力的作用，工作條件較差。雙作用式一般不能變量，但徑向力是平衡的，工作情況較好，應(yīng)用推廣。</p><p>　　限壓式變量葉片泵與雙作用定量葉片泵相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件多，軸上受單向徑向

73、液壓力大，故泄露大，容積效率和機(jī)械效率較低。由于流量有脈動(dòng)和困油現(xiàn)象存在，因而壓力脈動(dòng)和噪聲大，工作壓力的提高受到限制。國(guó)產(chǎn)限壓式變量泵的額定壓力為6.3MPa。但是這種泵的流量可隨負(fù)載的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，故功率損失小，可節(jié)省能源減少發(fā)熱。由于它在低壓時(shí)流量大，高壓時(shí)流量小，特別適合驅(qū)動(dòng)快速推力小，慢速推力大的工作機(jī)構(gòu)，例如在組合機(jī)床上驅(qū)動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速趨近→工作進(jìn)給→快速退回的半自動(dòng)循環(huán)運(yùn)動(dòng)等。</p><p>

74、　　為了使葉片泵可靠的吸油，其轉(zhuǎn)速必須按照產(chǎn)品規(guī)定。轉(zhuǎn)速太低時(shí)，葉片不能緊壓在定子的內(nèi)表面和吸油；轉(zhuǎn)速過(guò)高則造成泵的“吸空”現(xiàn)象，泵的工作不正常。油的粘度要在3°E40～10°E40之間，粘度太大，吸油阻力增大；油液過(guò)稀，因間隙影響，其空度不夠，都會(huì)對(duì)吸油造成不良影響。</p><p>　　葉片泵對(duì)油中的污物很敏感，工作可靠性較差，油液不清潔會(huì)使葉片卡死，因此必須注意油液良好過(guò)濾和環(huán)境清潔。&

75、lt;/p><p>　　因泵的葉片有安裝傾角，故轉(zhuǎn)子只允許單向旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)反向使用，否則會(huì)使葉片折斷等。</p><p>　　（4）與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　首先，分別算出工進(jìn)時(shí)的功率作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進(jìn)時(shí)液壓泵的效率急劇下降，一般當(dāng)流量在范圍內(nèi)時(shí)，可取ηp=0.8</p><p>　　式中 ——所選電動(dòng)機(jī)額

76、定功率；</p><p>　　——限壓式變量泵的限定壓力；</p><p>　　——壓力為時(shí)，液壓泵的輸出流量。</p><p>　　這時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓泵所需電動(dòng)機(jī)功率為：</p><p>　　查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S—4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。</p><p><b&g

77、t;　?。?）液壓閥的選擇</b></p><p>　　液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中的作用是控制液流的壓力，流量和方向，以滿(mǎn)足執(zhí)行元件在輸出的力、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向上的不同要求。按機(jī)能可分為：管式、板式、法蘭式、疊加式和插裝式等。出上述分類(lèi)外，又可根據(jù)閥的使用壓力將其分為低壓、中低壓、中高壓和高壓等。</p><p>　　液壓控制閥的性能對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能有很大的影響，因此液壓控制

78、閥應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：</p><p>　　動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、可靠、工作平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小。</p><p>　　油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。</p><p><b>　　密封性能好。</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性能好，安裝、調(diào)整、使用、維修方便，通用性大。</p><p>　　本液壓系統(tǒng)采用

79、GE系列的閥。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，按照通過(guò)各元件的最大流量來(lái)選擇液壓元件的規(guī)格。</p><p><b>　　閥的基本類(lèi)型</b></p><p>　　控制閥在液壓系統(tǒng)中的作用是控制液流的壓力，流量和方向，以滿(mǎn)足執(zhí)行元件在輸出的力、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向上的不同要求。按機(jī)能可分為：管式、板式、法蘭式、疊加式和插裝式等。出上述分類(lèi)外，又可根據(jù)閥的使用壓力將其分為低壓、中

80、低壓、中高壓和高壓等。</p><p><b>　　閥的基本要求</b></p><p>　　控制閥的性能對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能有很大影響，因此液壓控制閥應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：</p><p>　　1）動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、可靠、工作平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小。</p><p>　　2）油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。</p><p

81、><b>　　3）密封性能好。</b></p><p>　　4）結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性能好，安裝、調(diào)整、使用、維修方便，通用性大。</p><p><b>　　一、換向閥</b></p><p>　　換向閥的作用、性能要求及分類(lèi)</p><p>　　換向閥在系統(tǒng)中的作用是利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)接

82、通、關(guān)閉油路或變換油液通向執(zhí)行元件的流動(dòng)方向，以使執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。</p><p>　　對(duì)換向閥的主要性能要求：</p><p>　　1. 油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失?。?lt;/p><p>　　2. 各關(guān)閉閥口的泄露量??；</p><p>　　3. 換向可靠，換向時(shí)平穩(wěn)迅速。</p><p>　　換向閥

83、的應(yīng)用很廣，種類(lèi)也很多。按結(jié)構(gòu)分由轉(zhuǎn)閥式和滑閥式；按閥芯工作位置數(shù)分由二位、三位和多位等；按進(jìn)出口通道數(shù)分有二通、三通、四通和五通等；按操縱和控制方式分有手動(dòng)、激動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等；按安裝方式分有管式、板式和法蘭式等。</p><p>　　三位換向滑閥的中位機(jī)能如下：</p><p>　　三位換向閥的左、右位是切換油液的流動(dòng)方向，以改變執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的。其中位為常態(tài)位置。利用中位P

84、、A、B、T間通路的不同連接，可獲得不同的中位機(jī)能以適應(yīng)不同的工作要求。</p><p>　　在分析和選擇三位滑閥的中位機(jī)能時(shí)，須考慮以下幾點(diǎn)：</p><p><b>　　系統(tǒng)的保壓與卸荷；</b></p><p>　　換向平穩(wěn)性和換向精度；</p><p><b>　　啟動(dòng)平穩(wěn)性；</b><

85、;/p><p>　　液壓缸的停止與浮動(dòng)。</p><p>　　其機(jī)能特點(diǎn)為：在中間位置時(shí)，液壓泵卸荷，不能并聯(lián)其他執(zhí)行元件，從靜止到啟動(dòng)較平穩(wěn)。換向時(shí)與O型性能相同?？捎糜诹⑹交蜴i緊的系統(tǒng)中。</p><p>　　換向發(fā)的操作方式：換向閥的換向原理均相同，只是按閥芯所受操作外力的方式不同可分為手動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥、電動(dòng)換向閥、液動(dòng)換向閥和電液動(dòng)換向閥等。</p&

86、gt;<p>　　電磁換向閥是利用電磁鐵的推力來(lái)實(shí)現(xiàn)閥芯換位的換向閥。其因其自動(dòng)化程度高，操縱輕便，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，因而應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　電磁換向閥按電磁鐵所用電源的不同可分為交流（D型）和直流（E型）兩種。交流電磁鐵使用電源方便，換向時(shí)間短，起動(dòng)力大，但換向沖擊大，噪聲大，換向頻率低，且起動(dòng)電流大，在閥芯被卡住時(shí)會(huì)使電磁鐵線(xiàn)圈燒毀。相比之下，直流電磁鐵工作比較可靠，換向沖擊

87、小，噪聲小，換向頻率可較高，且在閥芯被卡住時(shí)不會(huì)增大以至燒毀電磁線(xiàn)圈，但它需要直流電源或整流裝置，不很方便。本次設(shè)計(jì)中選用中位機(jī)能為O型，電源為D型的三位四通換向閥，型號(hào)為34D-63B。當(dāng)電磁鐵1YA得電時(shí)，液壓升降臺(tái)處于上升狀況；當(dāng)電磁鐵2YA得電時(shí)，液壓升降臺(tái)處于下降狀況。</p><p><b>　　二、溢流閥</b></p><p>　　溢流閥是通過(guò)閥口的溢

88、流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、穩(wěn)壓和限壓的功能。對(duì)溢流閥的主要性能要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，工作平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，過(guò)流能力大，壓力損失小，噪聲小。</p><p>　　溢流閥根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理可分為：直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的要求，現(xiàn)選用直動(dòng)式溢流閥，采用板式連接。溢流閥安裝在電磁換向閥前面。直動(dòng)式溢流閥是利用閥芯上端彈簧直接

89、與下端液壓力相平衡來(lái)工作的。直動(dòng)式溢流閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，成本低的優(yōu)點(diǎn)。但壓力受溢流量變化的影響較大，調(diào)壓偏差大，不適于在高壓、大流量場(chǎng)合工作。</p><p>　　根據(jù)以上所述和控制閥所在油路上的最大工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量來(lái)選擇規(guī)格型號(hào)，所選液壓元件見(jiàn)表2-4所示：</p><p>　　表2-4 液壓元件表</p><p>　?。?）管道尺寸的選擇

90、</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，常用的油管有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。主要按壓力和工作環(huán)境選擇。</p><p>　　鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝配位置比較方便的地方。一般采用無(wú)縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6MPa時(shí)，也可用焊接鋼管。</p><p>　　紫銅管能承受的壓力較低（），經(jīng)過(guò)加熱冷卻處理后，

91、紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需要進(jìn)行彎曲；但價(jià)貴且抗振能力較弱。</p><p>　　尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般只用作回油管用。</p><p>　　膠管用作聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻線(xiàn)或棉線(xiàn)編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本高，因此非必要時(shí)盡

92、量不用。</p><p><b>　　油管的選擇</b></p><p>　　油管的內(nèi)徑可按照所連接元件的接口尺寸確定，也可按照管路中允許的流速來(lái)計(jì)算，推薦取油液在壓油管的流速v=3m/s，按下式算得液壓缸無(wú)桿腔及有桿腔相連的油管的內(nèi)徑為：</p><p>　　取液壓缸無(wú)桿腔油管內(nèi)徑d1=20mm。</p><p>　　

93、取液壓缸有桿腔油管內(nèi)徑d2=12mm。</p><p>　　最后，參照計(jì)算由選定的液壓元件連接油口尺寸確定油管內(nèi)徑。</p><p>　?。?）郵箱容量的確定</p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式</b></p><p>　　按GB2876—81規(guī)定取標(biāo)準(zhǔn)值V=160L</p><p>　　2.

94、7 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法計(jì)算，但是閥類(lèi)零件的局部壓力損失是可以估算出來(lái)的，它在總壓力損失中占了很大的份額?，F(xiàn)已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為12mm，各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3，AC=1.7m，AD=1.7m，DE=2m。選用L—HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15℃，查得15℃時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度v=150cst=1.5cm

95、2/s，油的密度ρ=920kg/m3。</p><p>　?。?）壓力損失的計(jì)算 </p><p>　　1）工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為1m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為5.02L/min，則液壓缸在管內(nèi)流速為：</p><p&g

96、t;　　式中 q—進(jìn)給時(shí)的最大流量；</p><p><b>　　d—回油管的內(nèi)徑。</b></p><p><b>　　管道流動(dòng)雷諾數(shù)為：</b></p><p>　　式中 —管道流動(dòng)雷諾數(shù)；</p><p>　　v1—液壓缸在管內(nèi)流速；</p><p><b&g

97、t;　　d—管道內(nèi)徑；</b></p><p>　　v—15℃時(shí)液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度。</p><p>　　，可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)。 </p><p>　　進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失為：</p><p>　　式中 —進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失；</p><p><b>　　λ—

98、沿程阻力系數(shù)；</b></p><p>　　l—管道BC的長(zhǎng)度；</p><p><b>　　d—管道內(nèi)徑；</b></p><p><b>　　ρ—油的密度；</b></p><p>　　—液壓油在管內(nèi)流速。</p><p>　　查得換向閥24D—25P的壓力損

99、失為P1—2=0.025×106 Pa</p><p>　　忽略油液通過(guò)管頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失P1為 </p><p>　　2）工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。</p><p>　　由于選用但活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則</p><p

100、>　　回油管道的沿程壓力損失為：</p><p>　　查產(chǎn)品樣本知行程閥35X—25B的壓力損失0.025×106pa，換向閥24D—25P的壓力損失為0.0125×106 Pa，調(diào)速閥AQF3—25B的壓力損失=0.5×106pa。</p><p>　　回油路總壓力損失為：</p><p>　　3）變量泵出口處的壓力Pp<

101、/p><p><b>　　快進(jìn)時(shí)的壓力損失。</b></p><p>　　快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自會(huì)流點(diǎn)A至液壓缸進(jìn)油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即34L/min，AC段管路的沿程壓力損失為：</p><p>　　同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失和為：</p><p>　　查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥

102、的局部壓力損失為：</p><p>　　24D—25P的壓力損失=0.17×106Pa</p><p>　　35X—25B的壓力損失=0.17×106Pa</p><p>　　據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力pp為：</p><p>　　快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。</p><

103、p>　?。?）系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算</p><p>　　在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮</p><p>　　工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時(shí)，效率相差極大，所以分別計(jì)算最大、最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。</p><p>　　當(dāng)v=10cm/min時(shí)</p&g

104、t;<p>　　此時(shí)泵的效率為0.1，泵的出口壓力為3.2Mpa，則有：</p><p><b>　　此時(shí)的功率損失為：</b></p><p>　　當(dāng)v=120cm/min時(shí)，q=9.42L/min，總效率η=0.7.</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　

105、可見(jiàn)在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為0.25kw，發(fā)熱量最大。</p><p>　　假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取k=10×10-3kw/(cm2·℃)，郵箱的散熱面積A為：</p><p><b>　　系統(tǒng)的溫升為：</b></p><p>　　驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。</p><p><b&g

106、t;　　3 液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360°擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還必須對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與校核，確定液壓缸的材料，并對(duì)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1 液壓缸的主要零

107、件及技術(shù)要求</p><p><b>　　3.1.1 缸體</b></p><p>　　液壓缸缸體的常用材料一般為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管，一般情況下均采用45號(hào)鋼，并調(diào)質(zhì)到241—285HB。鑄鐵可采用HT200—HT350間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)

108、件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用QT450—10。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。</p><p>　　1．缸體的內(nèi)徑因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用H8、H9配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為0.1—0.4μm，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra為0.2—0.4μm，且均需珩磨。 </p><p>　　2．缸體內(nèi)徑的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度

109、選取，圓柱度公差應(yīng)按8級(jí)精度選取。</p><p>　　3．缸體端面的垂直度公差可按7級(jí)精度選取。</p><p>　　4．缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用6級(jí)精度的米制螺紋。</p><p>　　5．當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷(xiāo)時(shí)，孔徑或軸徑的中心線(xiàn)對(duì)缸體內(nèi)孔軸線(xiàn)垂直公差值按9級(jí)精度選取。</p><p>　　此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)

110、行加工，且與中心線(xiàn)同軸度的要求。裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專(zhuān)用工具，安裝是應(yīng)防止密封圈扭曲。</p><p><b>　　3.1.2 缸蓋</b></p><p>　　本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用HT200鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。</p><

111、;p><b>　　3.1.3 活塞</b></p><p>　　液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)冶壓缸活塞材料選用45號(hào)鋼，需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　1．活塞外徑D對(duì)內(nèi)孔d的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。</p><p>　　2．端面T對(duì)內(nèi)徑d軸線(xiàn)的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。</

112、p><p>　　3．外徑D的圓柱度公差值，按9、10、11級(jí)精度選取。</p><p>　　4．活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用Y型密封圈。</p><p>　　3.2 液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　　3.2.1. 液壓缸工作壓力的確定</p><p>　　液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類(lèi)型來(lái)確定，對(duì)不同用途的

113、液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同，設(shè)計(jì)時(shí)，可用類(lèi)比法來(lái)確定。參照參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第2章表2-1列出的數(shù)據(jù)，可供選定工作壓力時(shí)參考。在此選取工作壓力P=2Mpa。</p><p>　　3.2.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　該液壓缸為單活塞桿，由圖3—1可知：</p><p><b>　　式中

114、</b></p><p>　　液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不以求的，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。</p><p>　　式中 液壓缸的機(jī)械效率，一般為0.9~0.97</p><p>　　將ηcm代入式（—），可求得D為：</p><p>　　活塞桿直徑可由值算出，D=93mm，d=68mm。由計(jì)算所得的D與d值分別按簡(jiǎn)明手

115、冊(cè)表2-4與2-5圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。由此取D=100mm，d=70mm。</p><p>　　圖3-1 單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖</p><p>　　對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin，即AAmin。</p><p>　　式中 qmi

116、n—流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得；</p><p>　　Vmin—液壓缸的最低速度，由設(shè)計(jì)要求給定。</p><p>　　A=50.24cm2，Amin=17.5cm2，因?yàn)锳Amin，所以滿(mǎn)足速度穩(wěn)定的要求。</p><p>　　3.2.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件

117、來(lái)計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。</p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚δ的比值D/δ的圓筒稱(chēng)為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其薄壁按薄壁圓筒公式計(jì)算</p><p&

118、gt;　　式中 δ—液壓缸壁厚（m）；</p><p>　　D—液壓缸內(nèi)經(jīng)（m）；</p><p>　　Pp—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（Mpa）；</p><p>　?。郐遥荨淄驳牟牧显S用應(yīng)力。其值為：鍛鋼［σ］=110~120Mpa；鑄鋼：［σ］=100~110Mpa；無(wú)縫鋼管：［σ］=100~110Mpa；高強(qiáng)度鑄鐵：［σ］=6