《銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（61頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.概述 1.1 液壓傳動(dòng)的概念與發(fā)展 液壓傳動(dòng)是以流體(液壓油液)為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。它們通過(guò)各種元件組成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有機(jī)地組合成具有一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)，是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一。特別是近年來(lái)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓傳動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是根據(jù)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)。液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，依靠液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式。與機(jī)械傳動(dòng)相比，它是一門(mén)比較新興的技術(shù)。從1795年英國(guó)制成

2、世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史，但由于沒(méi)有成熟的液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件，且工藝水平低下，發(fā)展緩慢。1905 年將工作介質(zhì)水改為油，進(jìn)一步得到改善。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910 年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展[3]。第二次世界大戰(zhàn)(1941-19

3、45)期間,在美國(guó)機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。20世紀(jì)60年代以后，工藝水平有了很大的提高，液壓技術(shù)隨著電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)都得到了應(yīng)用，如工程機(jī)械、數(shù)控加工中心、冶金自動(dòng)線等。 如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。歷史的經(jīng)驗(yàn)證明，流控學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，僅有20%是靠本學(xué)科的科研成果推動(dòng)，來(lái)源于其他領(lǐng)域發(fā)明的占50%移植，其他技術(shù)成果占30%，即大部分，來(lái)源于其他相關(guān)學(xué)科進(jìn)步的推動(dòng)。 隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)

4、展和應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、 輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。 1.2 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比有以下主要優(yōu)點(diǎn): (1) 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。例如同功率液壓馬達(dá)的重量約只有電動(dòng)機(jī)的1/6左右。 (2) 液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置。 (3) 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快、液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向

5、。 (4) 操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速(調(diào)速范圍達(dá)2000：1)，它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 (5) 一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。 (6) 容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。 (7) 既易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，又易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制甚至計(jì)算機(jī)控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。 (8) 液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)： (1) 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是由于液壓油的可壓縮性泄漏造成的。 (2) 工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條

6、件下工作。 (3) 由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。 (4) 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價(jià)高，且對(duì)油液的污染比較敏感。 總的說(shuō)來(lái)，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)最突出的，它的一些缺點(diǎn)有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。由于液壓技術(shù)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，從民用到國(guó)防、由一般傳動(dòng)到精確度很高的控制系統(tǒng)，都得到了廣泛地應(yīng)用。液壓傳動(dòng)與控制是現(xiàn)代機(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率重量比、無(wú)級(jí)調(diào)速、自動(dòng)控制、過(guò)載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類(lèi)機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控

7、制的重要技術(shù)手段。 2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是完成銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（裝夾裝置靜動(dòng)摩擦因數(shù)，）的設(shè)計(jì)，擬采用缸筒固定的液壓缸驅(qū)動(dòng)夾緊裝置，完成工件裝夾運(yùn)動(dòng)。夾緊裝置由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)要求為：Ⅰ工位夾緊缸夾緊→Ⅰ工位夾緊缸松開(kāi)→Ⅱ工位夾緊缸夾緊→Ⅱ工位夾緊缸松開(kāi)。機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)如表2-1所列。 表2-1 機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 工況 行程 /mm 速度 時(shí)間 / 運(yùn)動(dòng)部件重力 G/N 負(fù)載 /N 啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 Ⅰ工位夾緊缸 夾緊 35 0.012 2450 5000 0

8、.05 3 松開(kāi) 0.035 — 1 Ⅱ工位夾緊缸 夾緊 25 0.125 1500 2000 0.05 0.2 松開(kāi) 0.25 — 0.1 設(shè)計(jì)原則：從實(shí)際出發(fā)，注重調(diào)查研究，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想，在滿足工作性能要求、工作可靠的前提下，力求使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高、操作維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)。 2.1液壓系統(tǒng)原理及組成 以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動(dòng)形式稱(chēng)為液壓傳動(dòng)，與利用液體動(dòng)能的液力傳動(dòng)不同的是它以液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出液體靜壓力傳動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 液壓系統(tǒng)一

9、般是由以下5個(gè)部分組成： 動(dòng)力源——用來(lái)將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，輸出有一定壓力的油液，最常見(jiàn)的形式就是液壓泵。 執(zhí)行器——用來(lái)將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，來(lái)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)載工作，可實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)、連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)等。有液壓缸、液壓馬達(dá)等。 控制調(diào)節(jié)裝置——控制液壓系統(tǒng)油液壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)完成預(yù)期動(dòng)作。有各種液壓閥。 輔助裝置——用來(lái)存放、提供、回收油液，濾除油液雜質(zhì)，給油液降溫；存儲(chǔ)、釋放液壓能或吸收液壓脈動(dòng)、沖擊；顯示系統(tǒng)壓力、油溫等。有郵箱、管件、過(guò)濾器、熱交換器、蓄能器、各種指示儀表等。 液壓工作介質(zhì)——傳遞能量的介質(zhì)，同

10、時(shí)起著潤(rùn)滑、冷卻等作用。有各種液壓油。 2.2 運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)分析：就是研究工作機(jī)構(gòu)根據(jù)工藝要求應(yīng)以什么樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成工作循環(huán)、運(yùn)動(dòng)速度的大小、加速度是恒定的還是變化的、行程大小及循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)短等。為此必須確定執(zhí)行元件的類(lèi)型，并繪制位移一時(shí)間循環(huán)圖或速度一時(shí)間循環(huán)圖。 2.2.1 Ⅰ工位液壓缸的負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載 夾緊： =2450/9.810.012/0.05 =59N 松開(kāi)： =2450/9.810.035/

11、0.05 =175N 靜摩擦負(fù)載 =0.2（2450+0） = 490N 動(dòng)摩擦負(fù)載 =0.1（2450+0） =245N 2.2.2 Ⅱ工位液壓缸的負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載 夾緊： =1500/9.810.125/0.05 =382N 松開(kāi)：

12、 =1500/9.810.25/0.05 =765N 靜摩擦負(fù)載 =0.2（1500+0） = 300N 動(dòng)摩擦負(fù)載 =0.1（1500+0） =150N 由此得Ⅰ工位夾緊缸和Ⅱ工位夾緊缸在工作的各個(gè)階段所受的負(fù)載，由表2-2所示 表2-2Ⅰ工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況 負(fù)載組成 外負(fù)載F/N 啟動(dòng) 490 加速

13、 304 夾緊 5245 反向啟動(dòng) 490 加速 420 松開(kāi) 245 表2-3Ⅱ工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況 負(fù)載組成 外負(fù)載F/N 啟動(dòng) 300 加速 532 夾緊 2150 反向啟動(dòng) 300 加速 915 松開(kāi) 150 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 執(zhí)行元件的工作壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的兩個(gè)參數(shù)。 這兩個(gè)參數(shù)是計(jì)算和選擇元件、輔件和原動(dòng)機(jī)的規(guī)格型號(hào)的依據(jù)。 要確定液壓系統(tǒng)的壓力和流量，首先必須根據(jù)各液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，選定系統(tǒng)工作壓力；再根據(jù)系統(tǒng)壓力，確定液壓

14、缸有效工作面積A或液壓馬達(dá)的排量VM；最后，根據(jù)位移一時(shí)間循環(huán)圖(或速度一時(shí)間循環(huán)圖)確定其流量。 2.3.1 系統(tǒng)工作壓力的確定 根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載循環(huán)圖，可以確定系統(tǒng)的最大載荷點(diǎn)，在充分考慮系統(tǒng)所需流量、系統(tǒng)效率和性能要求等因素后，可參照表2.4或表2.5選擇系統(tǒng)工作壓力。 在系統(tǒng)功率一定時(shí)，一般選用較高的工作壓力，使執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、經(jīng)濟(jì)性好。 工作壓力過(guò)高，會(huì)提高對(duì)元件的強(qiáng)度、剛度及密封要求和制造精度要求，不但達(dá)不到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果，反而會(huì)降低元件的容積效率、增加系統(tǒng)發(fā)熱、降低元件壽命和系統(tǒng)可靠性。 工作壓力過(guò)低，會(huì)增大執(zhí)行元件及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐

15、大。 表2-4按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載／kN ＜5 5～10 10～20 20～30 30～50 ＞50 系統(tǒng)壓力／MPa ＜0.8～l 1.6～2 2.5～3 3～4 4～5 ＞5～7 表2-5 按主機(jī)類(lèi)型選擇系統(tǒng)工作壓力 設(shè)備 類(lèi)型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 汽車(chē)工業(yè) 小型工程 機(jī)械及輔 助機(jī)械 工程機(jī)械 重型機(jī)械 鍛壓設(shè)備 液壓支架 船用 系

16、統(tǒng) 磨床 組合機(jī)床 牛頭刨床 插床 齒輪加工 機(jī)床 車(chē)床 銑床 鏜床 珩磨 機(jī)床 拉床 龍門(mén) 刨床 壓力／MPa ＜2.5 ＜6.3 2.5～6.3 ＜10 10—16 16—32 14—25 由于我們?cè)O(shè)計(jì)的主機(jī)類(lèi)型為銑床，所以工作壓力我們初選為4Mpa。為了防止夾緊時(shí)發(fā)生沖擊，液壓缸需保持一定回油背壓。參考表2-6液壓執(zhí)行器的背壓力取0.2Mpa。 表2-6液壓執(zhí)行器的背壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力(MPa) 中低壓系統(tǒng) 簡(jiǎn)單系統(tǒng)和和一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.20.

17、5 回油帶背壓閥 調(diào)整壓力一般為0.51.5 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) 0.81.5 高壓系統(tǒng) 初算是可忽略不計(jì) 2.3.2Ⅰ工位液壓缸參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)將Ⅰ工位液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，則有公式： （2－1） 公式中 ——液壓缸無(wú)桿腔的有效面積； ——液壓缸有桿腔的有效面積； ——液壓缸的最大負(fù)載力； ——液壓缸的機(jī)械效率（一般取0.9-0.97）本設(shè)計(jì)取0.95； ——液壓缸工作腔壓力； ——系統(tǒng)的

18、背壓，本設(shè)計(jì)取0.2Mpa。 當(dāng)計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的關(guān)系，以便在計(jì)算出液壓缸內(nèi)徑D時(shí)，利用這一關(guān)系獲得活塞桿的直徑d。通常是由液壓缸的往返速比確定這一關(guān)系，即，按這一關(guān)系得到的d的計(jì)算公式入如下表 表2-7根據(jù)往返速度比計(jì)算活塞桿直徑d的公式 往返速度比 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2 活塞桿直徑d 0.3D 0.4D 0.5D 0.55D 0.62D 0.7D 油缸的速比，可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得。本設(shè)計(jì)取=1.33。 則由上表查得d=0.5D。 得D=49.9（mm） 按GB/T2348-1980

19、 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=50（mm） 又d=0.5D，得d=25（mm），取標(biāo)準(zhǔn)值d=28（mm） 則液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際有效面積為： =19.6 有桿腔實(shí)際有效面積為： =13.5 2.3.2 Ⅱ工位液壓缸主要參數(shù)的確定 Ⅱ工位夾緊缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，則有公式： 則有 得 D=27.9（mm）

20、按GB/T2348—1980 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=32（mm） 又 d=0.5D， 得 d=16（mm）， 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=20（mm） 則液壓缸無(wú)桿腔實(shí)際有效面積為： =8.04 有桿腔實(shí)際有效面積為：

21、 =4.89 2.3.3液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值 根據(jù)上述假定條件經(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，如下表所示： 表2-8 Ⅰ工位液壓缸工作循環(huán)個(gè)階段的壓力、流量和功率 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 /N 回油腔壓力 /MPa 工作腔壓力 /MPa 輸入流量 Q 輸入功率 /w 啟動(dòng) 490 — 0.98 — — 加速 304 0.2 0.53 — — 夾緊 5245 0.2 4.38 0.972 70..96 反向啟動(dòng) 49

22、0 — 0.40 — — 加速 420 0.2 0.30 — — 松開(kāi) 245 0.2 0.27 4.116 18.52 表2-9 Ⅱ工位夾緊缸工作循環(huán)各個(gè)階段的壓力、流量和功率 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 /N 回油腔壓力 /MPa 工作腔壓力 /MPa 輸入流量 Q 輸入功率 /w 啟動(dòng) 300 — 0.39 — — 加速 532 0.2 0.44 — — 夾緊 2150 0.2 3.06 6.03 307.53 反向啟動(dòng) 300 — 0.65 —

23、 — 加速 915 0.2 0.85 — — 松開(kāi) 150 0.2 0.65 4.116 79.46 3.液壓系統(tǒng)圖的擬定 擬定系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的一步，它是從工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來(lái)具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中的各項(xiàng)要求，不需精確計(jì)算和選擇元件規(guī)格，只需選擇功能合適的元件，原理合理的基本回路組合成系統(tǒng)。 一般方法: 選擇一種與本系統(tǒng)類(lèi)似的成熟系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，對(duì)它進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整或改進(jìn)，使其成為具有繼承性的新系統(tǒng)。 步驟：1）確定系統(tǒng)類(lèi)型 2）選擇回路 3）組成系統(tǒng) 3.1 供油方式的選擇 液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開(kāi)式和閉式兩種

24、，他們各自的特點(diǎn)及相互比較見(jiàn)下表 表3-1開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油液循 環(huán)方式 開(kāi)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(lái)?yè)Q油冷卻 抗污 染性 較差，但可采用壓力油 箱或者油箱呼吸器來(lái)改善 較好，但是油液過(guò)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(guò)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 對(duì)泵

25、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(lái)說(shuō)，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(kāi)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(kāi)式系統(tǒng)。 3.2調(diào)速方式的選擇 調(diào)速方案對(duì)主機(jī)的性能起到?jīng)Q定性的作用。 相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合—容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)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(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于

26、這種系統(tǒng)必須用節(jié)流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)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相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。

27、 節(jié)流調(diào)速一般采用開(kāi)式循環(huán)形式。在開(kāi)式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開(kāi)式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)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(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 表3-2各種調(diào)速方式的性能比較 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)

28、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 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 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 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) 考慮到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使

29、用要求以及負(fù)載特性，本設(shè)計(jì)決定采用節(jié)流調(diào)速。 3.3液壓動(dòng)力源的分析與選擇 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)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。

30、一般泵的入口要裝有粗過(guò)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(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)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(guò)濾器或其他型式的過(guò)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。 本設(shè)計(jì)采用節(jié)流調(diào)速，所以使用定量泵供油。 3.4 液壓回路的分析、選擇與合成 1）選擇系統(tǒng)一般都必須設(shè)置的基本回路，包括調(diào)壓回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。 2）根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載特性和特殊要求選擇基本回路，在本系統(tǒng)中考慮到安全的要求，設(shè)置了背壓回路，同時(shí)由于是兩個(gè)執(zhí)行元件先后動(dòng)作，且沒(méi)有順序聯(lián)動(dòng)關(guān)系，所以設(shè)置了互不干擾回路。 3）合成

31、系統(tǒng) 選定液壓基本回路之后，配以輔助性回路，如控制油路，潤(rùn)滑油路、測(cè)壓油路等，可以組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。 在合成液壓系統(tǒng)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并將作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系統(tǒng)要安全可靠，力求控制油路可靠；組成系統(tǒng)的元件要盡量少，并應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件；組成系統(tǒng)時(shí)還要考慮節(jié)省能源，提高效率減少發(fā)熱，防止液壓沖擊；測(cè)壓點(diǎn)分布合理等。 3.5 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： 圖3-1 液壓系統(tǒng)的原理圖 1－油箱 2－空氣濾清器 3－液位計(jì) 4－吸油過(guò)濾器 5－液壓泵 6－

32、單向閥 7－壓力表開(kāi)關(guān) 8－壓力表 9－通道體10－疊加式溢流閥 11－疊加式減壓閥 12－疊加式雙單向節(jié)流閥13－電磁換向閥 14－疊加式雙液控單向閥 15－壓力繼電器 16－電動(dòng)機(jī) 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 液壓泵的選擇 4.1.1 液壓泵站組件的選擇 液壓泵站一般由液壓泵組、油箱組件、過(guò)濾器組件和蓄能器組件等組成。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)選擇液壓泵組、油箱組件、過(guò)濾器組件。液壓泵組由液壓泵，原動(dòng)機(jī)，連軸器及管路附件等

33、組成。油箱組件由油箱面板，空氣濾清器，，液位顯示計(jì)等組成。過(guò)濾器組將是保持工作介質(zhì)清潔度必備的組將，可根據(jù)系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)清潔度的不同要求設(shè)置不同等級(jí)的粗過(guò)濾器，精過(guò)濾器等。 4.1.2 液壓泵的計(jì)算與選擇 液壓泵的最大工作壓力： >＋ （4－1） 其中 ——液壓執(zhí)行元件最大工作壓力； ——液壓泵出口大執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損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)，?。?.2Mpa～0.5Mpa；管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時(shí)，取＝0.5MPa～1.5MPa。 由上述選取

34、＝0.5MPa，然后帶入公式（4-1）計(jì)算得： ≥4.38+0.5＝4.88MPa 在選擇泵的額定壓力時(shí)應(yīng)考慮到動(dòng)態(tài)過(guò)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20％－60％，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應(yīng)為： 4.88（1+0.25）＝6.1MPa 表4-1 液壓泵的總效率 液壓泵類(lèi)型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.65～0.90 0.70～0.85 0.55～0.85 0.80～0.90 液壓泵的流量按下式計(jì)算

35、 ＝K （4－2） 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＝1.1～1.3， ——同時(shí)工作的執(zhí)行元件的最大總流量（4.1163=12.348L/min） 本設(shè)計(jì)取泄漏系數(shù)為1.1，所以： ＝1.112.348＝13.583L/min 由液壓元件產(chǎn)品樣本查得CBN-E312齒輪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16MPa，公稱(chēng)排量V＝12 mL/rev，額定轉(zhuǎn)速為1800r/min?，F(xiàn)取泵的容積效率＝0.85，當(dāng)選用轉(zhuǎn)速n＝14

36、00 r/min的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，泵的流量為： ＝Vn ＝12 mL/rev0.851400r/min ＝14L/min 由前面的計(jì)算可知泵的最大功率出現(xiàn)在Ⅱ工位夾緊階段，現(xiàn)取泵的總效率為 ＝0.85，則： ＝ ＝ ＝840W 選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y90S—4B5型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為1400r/min，額定功率為1.5kW。電動(dòng)機(jī)與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)

37、。 根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可計(jì)算出液壓缸在各個(gè)階段的實(shí)際進(jìn)出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表4-2Ⅰ工位液壓缸的實(shí)際工況 工作階段 流量 / 速度 / 時(shí)間 /s 無(wú)桿腔 有桿腔 夾緊 ＝ = =1.41 ＝0.972 ＝ = =0.012 = =3 松開(kāi) = = =4.67 = =4.67 ＝3.21 ＝ = =0.039 = ＝1 表4-3Ⅱ工位夾緊缸的實(shí)際工況

38、 工作階段 流量 / 速度 / 時(shí)間 /s 無(wú)桿腔 有桿腔 夾緊 ＝6.03 ＝ = =3.67 ＝ = =0.125 = =0.2 松開(kāi) = =14 ＝23.02 = =14 ＝ = =0.48 = ＝0.05 上表中——油缸的工作腔面積； ——油缸回油腔面積； ——進(jìn)油缸流量； ——出油缸流量； ——油缸的運(yùn)動(dòng)速度； ——油缸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。 4.2 液壓控制閥的選擇 4.2.1 選擇依據(jù)

39、 計(jì)算液壓元件在工作中承受的壓力和通過(guò)的流量，以便選擇元件的規(guī)格、型號(hào)。計(jì)算原動(dòng)機(jī)的功率和液壓油箱的容量。選擇元件時(shí)，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件。 閥類(lèi)元件的規(guī)格應(yīng)按閥所在回路的最大工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量，從產(chǎn)品樣本中選定。選用閥類(lèi)元件時(shí)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級(jí)、連接方式、集成方式及操縱方式等。 4.2.2 選擇閥類(lèi)元件應(yīng)注意的問(wèn)題 1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專(zhuān)用件； 2)閥類(lèi)元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取。選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速性能的要求； 3)一

40、般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)，允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)其額定流量的20%； 根據(jù)以上要求，現(xiàn)選定各類(lèi)閥和組將的型號(hào)如表4-4所示： 表4-4 各種液壓元件的類(lèi)型選擇 序號(hào) 名稱(chēng) 通過(guò)流量/L 額定流量/ 額定壓力 /MPa 額定壓降 /MPa 型號(hào)規(guī)格 1 吸油過(guò)濾器 14 20 — — MF-02 2 單向閥 14 40 25 <0.1 CIT-03-A1 3 壓力繼電器 — — 25 — MJCS-02B-HH 4 壓力表 — — 0～10

41、— W-2-1/2-100-A1 5 壓力表開(kāi)關(guān) 14 21 10 — GCT-02 6 疊加式溢流閥 14 35 25 <0.12 MRF-02P-K1-20 7 疊加式減壓閥 14 35 25 <0.2 MPR-02P-K1-02 8 疊加式單向閥 14 35 21 <0.1 MPC-02W-05-30 9 二位四通換向閥 23.02 80 25 <0.2 D5-02-3N2-D2 10 疊加式單向節(jié)流閥 23.02 35 21 <0.15 MTC-02W-K-I-20 11 二位四通換向閥 14

42、 80 25 <0.2 D5-02-3N2-D2 12 疊加式單向節(jié)流閥 14 35 21 <0.15 MTC-02W-K-I-20 13 空氣濾清器 — — — — AB-1162 14 液位計(jì) — — — — LS-3” 4.3 液壓附件的計(jì)算和選擇 4.3.1 確定管件的尺寸 表4-5 油管中的允許流速 油液流經(jīng)油管 吸油管 高壓管 回油管 短管及局部收縮處 允許速度（m/s） 0.5－1.5 2．5－5 1.5－2.5 5－7 表4-6 安全系數(shù) 管內(nèi)最高工作壓力 <7 7－17.5 17.5 安全

43、系數(shù) 8 6 4 由表4-2和4-3 得知Ⅰ工位夾緊液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為3.21L/min和4.67L/min，Ⅱ工位夾緊液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為14L/min和23.02L/min，按照表4-5的推薦值取油管內(nèi)油液的允許流速為4m/min，按計(jì)算公式： d = （4－3） 式中q——通過(guò)油管的最大流量； V——油管中允許流速； d——油管內(nèi)徑。 將數(shù)值代入公式（4-3）得 Ⅰ工位夾緊液壓缸： ＝

44、 ＝4.9mm ＝ ＝4.1mm Ⅱ工位夾緊液壓缸： ＝ ＝11.1mm ＝ ＝8.6mm 根據(jù)JB827－66，同時(shí)考慮到制作方便，Ⅰ工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用101（外徑10mm，壁厚1mm）的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。Ⅱ工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用141（外徑14mm，壁厚1mm）的10號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。由機(jī)械設(shè)

45、計(jì)手冊(cè)查得管材的抗拉強(qiáng)度為412MPa，由表4-6取安全系數(shù)為8，按公式對(duì)管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核： ≥ （4－4） 式中 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)值代入公式（4-4）得： ＝1mm≥= ＝0.5mm ＝1mm≥= ＝0.7mm 所以選的管子壁厚安全。 其他油管，可直接按所連接的液壓元、輔件的接口尺寸決定其管徑的大小。 4.3.2 確定油箱容積 油

46、箱的作用是儲(chǔ)油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。其形式有開(kāi)式和閉式兩種：開(kāi)式油箱油液液面與大氣相通；閉式油箱油液液面與大氣隔絕。開(kāi)式油箱應(yīng)用較多。 油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1）油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱，同時(shí)其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時(shí)不滲出，油液液面不應(yīng)超過(guò)油箱高度的80%； 2）吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大，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2/3～3/4。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100μm左右的網(wǎng)式或線隙式過(guò)濾

47、器，安裝位置要便于裝卸和清洗過(guò)濾器?；赜凸芸谝鼻?5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； 3）油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度，泄油口置于最低處，以便排油； 4）注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)； 5）油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 油箱的容積可以按照下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算： V＝ （4－5） 式中 V——油箱的有效容積/L； ——液壓泵的總額定流量/； ——與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)取=2～4，中壓系統(tǒng)=5～7，高壓系統(tǒng)取=10～12，對(duì)對(duì)于行走機(jī)械取或經(jīng)常間斷作業(yè)的設(shè)

48、備，系數(shù)取較小值；對(duì)于安裝空間允許的固定機(jī)械，或需藉助油箱頂蓋安裝液壓泵及電動(dòng)機(jī)和液壓閥集成裝置時(shí)，系數(shù)可適當(dāng)取較大值。 本設(shè)計(jì)取=6，將數(shù)值代如公式（4-5）得： V＝614 ＝84 L 5.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面的計(jì)算，故只能先估算閥類(lèi)元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。 5.1液壓缸的壓力損失驗(yàn)算 在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過(guò)單向閥，疊加式減壓閥，疊加式溢流閥，

49、電磁換向閥，疊加式雙單向節(jié)流閥，。所以進(jìn)油路上的壓力損失為 ＝ （5－1） =0.0009MPa 式中 ——總的壓力損失； ——各種閥的壓降； ——流經(jīng)閥的設(shè)計(jì)流量； ——閥的額定流量。 在油缸松開(kāi)時(shí)，退油路上的壓力損失為 ＝） ＝0.0097MPa 由此可以看出，系統(tǒng)閥的壓力損失都小于原先的估計(jì)值，所以滿足系統(tǒng)的使用要求。因?yàn)棰蚬の粖A緊缸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是一樣的，使用對(duì)此油缸的壓力校驗(yàn)過(guò)程和上面的計(jì)算過(guò)程是一樣的。如下所示 在油缸夾緊時(shí)，油液依

50、次經(jīng)過(guò)單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單項(xiàng)節(jié)流閥。進(jìn)油路上的壓力損失為： ＝ =0.017MPa 在油缸松開(kāi)時(shí)，退油路上的壓力損失為： ＝ ＝0.2Mpa 由此看出各種閥同樣滿足使用要求。 5.2 估算系統(tǒng)效率 由表4-2和4-3可以看出，本液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，液壓缸夾緊是主要的工作過(guò)程，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升等可一概用夾緊時(shí)的數(shù)值計(jì)算。 系統(tǒng)效率的計(jì)算公式為： ＝ （5－2） 式中 ——執(zhí)行元件的負(fù)載壓力； ——執(zhí)行元

51、件的負(fù)載流量； ——液壓泵的供油壓力； ——液壓泵的供油流量。 Ⅰ工位液壓缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代如公式（5-2）得： ＝ ＝0.06 Ⅱ工位液壓缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代入公式（5-2）得： ＝ ＝0.27 系統(tǒng)在一個(gè)完整的循環(huán)周期內(nèi)的平均回路效率可按下式計(jì)算： ＝ （5－3） 式中 —— 一個(gè)周期的平均回路效率； ——各工作階段的液壓回路效率； ——各個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間； T——一個(gè)完整循環(huán)的時(shí)間。 分別將Ⅰ、Ⅱ

52、工位液壓缸夾緊時(shí)的數(shù)值代入公式（5-3）得： ＝ ＝0.073 則系統(tǒng)的總效率為： ＝ （5－4） 式中 ——液壓泵的總效率，取0.85； ——液壓回路的效率； ——液壓執(zhí)行元件的總效率，取0.95。 所以： ＝0.850.950.073 ＝0.06 本系統(tǒng)的效率是0.06。 整個(gè)系統(tǒng)的效率很低，主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。 5.3 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 液壓

53、系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，是系統(tǒng)的油溫升高，產(chǎn)生一系列不良的影響。為此，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱和溫升計(jì)算，以便對(duì)系統(tǒng)溫升進(jìn)行控制?？砂聪率焦浪阆到y(tǒng)的發(fā)熱能量： H＝（1－） （5－5） 式中 H——系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量； ——液壓泵的輸入功率。 將數(shù)值代入公式（5-5）得： H＝ ＝1264w 表5-1各種機(jī)械允許油溫 液壓設(shè)備類(lèi)型 正常工作溫度/ 最高允許溫度/ 數(shù)控機(jī)床

54、 30～50 55～70 一般機(jī)床 30～55 55～70 機(jī)車(chē)車(chē)輛 40～60 70～80 船舶 30～60 80～90 冶金機(jī)械、液壓機(jī) 407～0 60～90 工程機(jī)械、礦山機(jī)械 50～80 70～90 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因?yàn)楣艿赖纳崦嫦鄬?duì)較小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般濾去不計(jì)。當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量可按下式計(jì)算： ＝KA （5－6） 式中 K——散熱系數(shù)（），計(jì)算時(shí)可選用推薦值：通風(fēng)很差K

55、＝8；通風(fēng)良好K＝14－20；風(fēng)扇冷卻時(shí)，K＝20－25；用循環(huán)水冷卻時(shí)，K＝110－175； A——油箱散熱面積； ——系統(tǒng)溫升。 當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量H等于其散發(fā)出去的熱量時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時(shí)： ＝H/KA 當(dāng)六面體油箱長(zhǎng)、寬、高比例為1：1：1－1：2：3 且液面高度是油箱高度的0.8倍時(shí)，其散熱面積的近似計(jì)算公式為： A=0.056 所以可以導(dǎo)出： ＝ （5－7）式中 V——

56、油箱的有效容量。 取散熱系數(shù)K=15，將數(shù)值代入公式（5-7）得： ＝ 6.液壓動(dòng)力源裝置的設(shè)計(jì) 液壓動(dòng)力源（即液壓泵站）是多種元、附件組合而成的整體。是為一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)存放一定清潔度的工作介質(zhì)，并輸出一定壓力、流量的液體動(dòng)力，兼作整體式液壓站安放液壓控制裝置基座的整體裝置。，液壓動(dòng)力源是整個(gè)液壓系統(tǒng)或液壓站的一個(gè)重要部件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)液壓設(shè)備性能關(guān)系很大。 6.1 液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式 液壓泵站上泵組的布置方式分成上置式和非上置式。泵組置于油箱上的上置式液壓泵站中，采用立式電動(dòng)機(jī)并將液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱(chēng)為立式（圖6-1）；采用臥式

57、電動(dòng)機(jī)時(shí)稱(chēng)為臥式（圖6-2）。非上置式液壓泵站中，泵組與油箱并列布置的為旁置式（圖6-3）；泵組置于油箱下面時(shí)為下置式（圖6-4）。 本設(shè)計(jì)采用上置式液壓動(dòng)力源，即泵組布置在油箱之上的動(dòng)力源，當(dāng)電動(dòng)機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時(shí)，稱(chēng)為臥式液壓動(dòng)力源。當(dāng)電動(dòng)機(jī)立式安裝，液壓泵置于油箱內(nèi)時(shí)，稱(chēng)為立式液壓動(dòng)力源。上置式液壓動(dòng)力源站地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動(dòng)力源，噪聲低且便于收集漏油。這種結(jié)構(gòu)在中、小功率液壓站中被廣泛采用。本次設(shè)計(jì)即采用這種結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用臥式動(dòng)力源時(shí)，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類(lèi)液壓泵的吸油高度，以防液壓泵進(jìn)油口產(chǎn)生過(guò)大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。

58、而立式安裝的動(dòng)力源則可避免這種情況的發(fā)生。 按泵組流量特性分為定量型和變量型；按泵組驅(qū)動(dòng)方式分為電動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型和手動(dòng)型。 圖6-1 圖6-2 圖 6-3 圖6-4 7.液壓系統(tǒng)的總體配置 液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。 集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等獨(dú)立安裝在主機(jī)之外，即集中設(shè)置所謂液壓站。 液壓站按控制裝置位置和液壓站功能分為動(dòng)力型和復(fù)合型。其中復(fù)合型又分為整體式和分離式；按液壓站規(guī)模分為單機(jī)型、機(jī)組型和中央

59、型；按通用化程度分為專(zhuān)用型和通用型。本次設(shè)計(jì)采用復(fù)合型整體液壓站設(shè)計(jì)。 復(fù)合型液壓站是將系統(tǒng)中液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及其附件、液壓控制裝置及其他輔助元件等均安裝在主機(jī)之外，系統(tǒng)的執(zhí)行器仍然安裝在主機(jī)上。復(fù)合型液壓站不僅具有向執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力的功能，同時(shí)還兼具控制調(diào)節(jié)功能。按照液壓控制裝置是否安裝在液壓泵站上，此種液壓站又可進(jìn)一步分為整體式液壓站和分離式液壓站。整體式液壓站是將液壓控制裝置及蓄能器等均安裝在液壓泵站上；而分離式液壓站則是將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和油箱及其附件、液壓控制裝置和蓄能器等分裝成液壓泵站、液壓閥站和蓄能器站等幾部分。 液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀，便于安裝維護(hù)，便于采

60、集和檢測(cè)電液信號(hào)以利于自動(dòng)化，可以隔離液壓系統(tǒng)震動(dòng)、發(fā)熱等對(duì)主機(jī)精度的影響。 7.1液壓控制閥的塊式集成 疊加式液壓閥簡(jiǎn)稱(chēng)疊加閥，是近十年內(nèi)在板式閥集成化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件。這種閥既具有板式液壓閥的工作功能，其閥體本身又同時(shí)具有通道體的作用，從而能用其上、下安裝面呈疊加式無(wú)管連接，組成集成化液壓系統(tǒng)。 疊加閥自成體系。每一種通徑系列的疊加閥，其主油路通道和螺釘孔的大小、位置、數(shù)量都與相應(yīng)通徑的板式換向閥相同。因此，同一通徑系列的疊加閥可按需要組合疊加起來(lái)組成不同的系統(tǒng)。 7.2集成塊設(shè)計(jì) 1）塊體結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合要用鍛鋼

61、。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器（液壓缸或液壓馬達(dá)）的管接頭外，其余3面安裝標(biāo)準(zhǔn)的板式液壓閥及少量的疊加閥或插裝閥，這些閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi)部的通道孔實(shí)現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結(jié)合面。 比較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制閥較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式。 如果系統(tǒng)為比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，各種閥可安裝在相互疊積的集成塊上，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔。 P孔，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。

62、 T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。 L孔，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過(guò)公用泄漏油孔流回油箱。 2）集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要求滿足閥件的安裝，孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，閥的安裝位置經(jīng)仔細(xì)考慮，使相通油孔盡量在同一豎直面上，一定要保證三個(gè)公用油孔的坐標(biāo)相同，使之疊積起來(lái)后形成三個(gè)主通道。 各通油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，具體參照管徑的大小確定孔徑，與閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝閥的油孔通徑。 集成塊設(shè)計(jì)應(yīng)注意幾個(gè)方面： a閥的選型安裝尺寸； b 整機(jī)的結(jié)構(gòu)及管路的布局，應(yīng)按美觀、管路彎道少、管路順暢的原則選擇 閥板上

63、的接管的位置； c 根據(jù)a、b兩點(diǎn)進(jìn)入閥體的具體設(shè)計(jì)； d 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意壓力孔壁厚的選擇，實(shí)際情況依壓力情況及閥板材料而定； e 另外要注意鉆閥板時(shí)工藝要求，例如細(xì)長(zhǎng)孔鉆頭的偏擺誤差等； f 閥板閥的安裝面粗糙度要求及相交孔毛刺清除等； g 接頭孔間距要求以防兩接頭干涉等現(xiàn)象均是設(shè)計(jì)閥板時(shí)應(yīng)注意的。 對(duì)于中低壓系統(tǒng)，油孔之間的壁厚δ，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。本系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，δ不得小于5mm。 8.液壓系統(tǒng)的污染控制 液壓系統(tǒng)的故障是多種多樣的，這些故障有的是有某一液壓元件失靈而引起的；有的是系統(tǒng)中多個(gè)液壓元件的綜合性因素

64、造成的；有的是因?yàn)橐簤河捅晃廴驹斐傻模挥械氖菣C(jī)械、電器以及外界的因素引起的，但液壓系統(tǒng)的故障有75%以上與液壓油的污染有關(guān)。因此，提高油液的清潔性，實(shí)現(xiàn)污染控制，能大幅度降低設(shè)備故障的發(fā)生。 8.1 污染物的來(lái)源與形態(tài) 1）．殘留的污染物：液壓元件安裝時(shí)沒(méi)有清洗干凈，殘留的污染物。主要指液壓元件以及管道、油箱在制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中，帶入的砂粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、油垢、棉紗和灰塵等，雖然經(jīng)過(guò)清洗，但未清洗干凈而殘留下來(lái)的殘留物所造成的液壓油液污染； 2）．侵入的污染物：液壓設(shè)備密封不嚴(yán)，灰塵和臟物侵入污染液壓油。周?chē)h(huán)境中的污染物，例如空氣、塵埃、水滴等通過(guò)一切可能的侵入點(diǎn)，

65、如外露的往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞桿、油箱的通氣孔和注油孔等侵入系統(tǒng)所造成的液壓油液污染；還如維修過(guò)程中不注意清潔，將環(huán)境周?chē)奈廴疚飵?，以粗代?xì)，甚至不用過(guò)濾器，過(guò)濾器幾年不清洗、濾網(wǎng)不經(jīng)常清洗、換油或補(bǔ)油時(shí)不注意油的過(guò)濾、臟的油桶未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的清洗就拿來(lái)用，從而把污染物帶入。水冷式冷卻器泄漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入液壓系統(tǒng)中，是導(dǎo)致液壓油乳化最常見(jiàn)的原因。 3）．生成物的污染物：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬微粒、密封材料磨損顆粒、涂料剝離片、水分、氣泡及油液變質(zhì)后的膠狀物等所造成的液壓油液污染。這些顆粒污物類(lèi)似于研磨金屬加工面使用的研磨劑，液壓系統(tǒng)中的污染顆粒隨著液壓油的流動(dòng)而遍布整個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)通過(guò)泵、缸

66、、閥各液壓元件時(shí)，會(huì)加劇各摩擦副的磨損，產(chǎn)生出新的污染顆粒，造成惡性循環(huán)，大大降低元件的使用壽命，嚴(yán)重地威脅著液壓系統(tǒng)的正常工作。 液壓油氧化變質(zhì)而產(chǎn)生的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和碳渣，會(huì)腐蝕機(jī)件，并使元件表面的污物分散到油液中去而難以清除，還降低過(guò)濾網(wǎng)附著污物的能力，常常使節(jié)流小孔堵塞。使液壓元件失效造成故障。 4）．混入的其它油品： 不同品種、不同牌號(hào)的液壓油其化學(xué)成分是不相同的，當(dāng)液壓油中混入其它油品后，就改變了其化學(xué)組成，從而使用其性質(zhì)也發(fā)生變化。 8.2 液壓系統(tǒng)污染的危害 液壓系統(tǒng)油液污染后，極易造成液壓系統(tǒng)的失效，從失效的形式上可分為三種：突發(fā)性失效，間歇性失效，退化性失效。 8.3 液壓系統(tǒng)污染的預(yù)防措施 　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段對(duì)污染的有效控制。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要謹(jǐn)慎操作，進(jìn)一步加強(qiáng)裝置的安全性和清潔度，在關(guān)鍵性液壓元件的進(jìn)油口設(shè)置輔