2264 半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計,半自動,專用,銑床,液壓,系統(tǒng),設計 - 1 -半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計摘 要通過對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)的工況要求和工作原理的理解，制定了液壓系統(tǒng)設計方案。在設計過程中最主要的是液壓系統(tǒng)的設計，并掌握液壓系統(tǒng)的原理，以及液壓系統(tǒng)的典型零件裝配圖的認識。采用計算機軟件既可以極大地提高編程質(zhì)量又增加計算的準確性。通過大量的搜集資料和認真學習研究，本文提出了基于參數(shù)要求的一套半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計方法，通過計算機編程，驗證了該方法能夠滿足要求，最終得以實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：半自動；銑床；液壓系統(tǒng)；設計Abstractthrough understanding of principles of the hydraulic system of Semi-automatic Special Milling machineand working condition demands, Developed a hydraulic system design. The most important is the hydraulic system design and application.Using software programming can greatly enhance both the quality and accuracy of the calculated added.Through a lot of data collection and deeply study and research, this paper puts forward a set of requirements based on parameters of hydraulic system for semi-automatic milling machine design methods.Through the computer programming, the method is proven, which finally can meet the requirements to achieve.Key words： Semi-automatic; Milling machines; Hydraulic System; design - 2 -第一章 緒論近十年來，液壓傳動在防漏、治污、降噪、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個方面都有長足的進步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合，步步深入。時至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上，液壓傳動已穩(wěn)居各種傳動方式之首，無可替代。因此研究液壓系統(tǒng)是十分必要的。1.1 液壓傳動的定義一部完整的機器是由原動機(Prime Mover)、傳動機構(gòu)(Transmission Section)及控制部分(Control Section)、工作機(End-use Device)(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。傳動機構(gòu)通常分為機械傳動(Mechanics)、電氣傳動(Electrics)和流體傳動(Fluid Power)機構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動(Hydraulic Power Transmission )、液力傳動(Fluid drive)和氣壓傳動(Pneumatics) 。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式 【1】 。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。 1.2 液壓傳動的發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從 17 世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18 世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有 2～3 百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應用。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展，- 3 -特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設需求的刺激，液壓技術(shù)日趨成熟。第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀 30 年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近 30 年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學、微電子技術(shù)等學科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新不斷的提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在如下一些重要的特征上 【2】 ：(1)提高元件性能，創(chuàng)新新型元件，不斷小型化和微型化。(2)高度的組合化、集成化和模塊化。(3)和微電子技術(shù)相結(jié)合，走向智能化。(4)研究和開發(fā)特殊傳動介質(zhì)，推進工作介質(zhì)多元化。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點?。?）液壓傳動的優(yōu)點 1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的 10％～20%。因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊。 2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達 1：2000(一般為 1：100） 。 3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復運動的轉(zhuǎn)換。4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制。 5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽- 4 -命長。 6）操縱控制簡便，自動化程度高。 7）容易實現(xiàn)過載保護。8)液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和使用。（2）液壓傳動的缺點 1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。 2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高。 3）液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術(shù)水平。 4）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。5）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。- 5 -第二章 液壓系統(tǒng)的設計2.1 設計目的本次設計屬于機械類科目，這一課題涉及液壓傳動、力學、計算機制圖等多方面的知識，通過這次設計不僅能夠使我綜合運用所學的專業(yè)知識，加深對知識的理解和運用，而且鍛煉我的實際手動能力和創(chuàng)新能力。進一步加深了我對液壓系統(tǒng)工作原理的理解，使我更全面的了解半自動專用液壓系統(tǒng)設計過程以及銑床在工作過程中的要求。2.2 設計內(nèi)容及要求半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的總體設計，主要是明確系統(tǒng)設計要求，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，進行工況分析，擬定和分析液壓系統(tǒng)的傳動方案，繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖，計算和設計主要液壓元件，液壓系統(tǒng)性能驗算，編寫說明書。設計液壓系統(tǒng)必須首先明確設計要求：（1）主機的用途、主要結(jié)構(gòu)、總統(tǒng)布局；主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。（2）主機的工藝流程或工作循環(huán)；液壓執(zhí)行元件的運動方式及其工作范圍。（3）液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。（4）主機各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求，各動作的同步要求及同步精度。（5）對液壓系統(tǒng)工作性能、工作效率、自動化程度等方面的要求。（6）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。（7）其他方面的要求，如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。2.2.1 機床類型及動作循環(huán)要求本設計以一臺臥式半自動專用銑床為例，要求設計出驅(qū)動它的動力滑臺的液壓系統(tǒng)，以實現(xiàn)“手工上料→按電鈕開始→手工定位夾緊→工作臺快進→銑削進給→鞏固總臺快退→夾具松開→手工卸料”的工作循環(huán) 【3】 。2.2.2 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求通過綜合比較，可以將液壓傳動系統(tǒng)的參數(shù)設定為如下：定位缸負載力 200N移動重件力 20N，- 6 -移動行程 10mm定位夾緊時間 1S夾緊缸負載力 4000N加工直徑 =38mm?快進行程 300mm,工進行程 80mm,快進、快退速度 6m/min,0.345m/min 動力滑臺采用半導軌靜摩擦系數(shù) f =0.3s動摩擦系數(shù) f =0.15d2.3 負載與運動分析（1）計算工作負載工作負載即為切削力，經(jīng)資料得 【4】 ，切削力可為:F=20000N（2）計算工進速度 切削速度可按 孔的切削用量計算，選擇切削用量為：鉆 38 孔時，取半自動38??專用銑床的切削用量 s=0.2mm/r,切削速度 v=40m/min,則主軸轉(zhuǎn)速為n= ≈360r/min，則工進速度 v =ns= ×0.2=1.2(mm/s)=1.2×10 (m/s)dv?1026033?（3）計算摩擦負載靜摩擦阻力 F =u G (2-1) Ss動摩擦阻力 F =u G (2-2)d（4）計算慣性負載F = (2-3)gtvG?以上參數(shù) F 、F 、F 的具體計算方法見用 MATLAB 程序設計 【5】 編制的程序一：gSd程序一：參數(shù)計算Function f % 工作負載的參數(shù)計算G=9800;g=9.8;deltat=0.5;Deltav=0.1; % 單位：m/sFs=0.2; % 導軌靜摩擦系數(shù)Fd=0.1 % 導軌動摩擦系數(shù)- 7 -Fa=(G/g*(deltav/deltat) %運動部件慣性負載Fs=fs*G % 導軌靜摩擦力Fd=fd*G % 導軌動摩擦力運行結(jié)果：>>Fg=500 Fs=1960 Fd=980其他運行程序同上，得出各工作階段液壓缸的負載，如表 2-1 所示。表 2-1 液壓缸負載計算工況 計算公式 液壓缸負載 F/N 液壓缸驅(qū)動力 F /N0啟動 F=u Gs 1960 2180加速 F=u G+(G/g)( )dtu?/1480 1650快進 F=u Gd980 1090工進 F=F +u Gt30980 34422反向啟動 F=u Gd1960 2180加速 F=u G+(G/g)( )dtu?/1480 1650快退 F=u Gd980 1090注：（1）液壓缸的機械效率 η =0.9。m（2）不考慮動力滑臺上的顛覆力矩的作用。2.4 液壓缸參數(shù)2.4.1 初選液壓缸工作壓力參照表 2-2，初選液壓缸工作壓力 p =4MPa。為使快進、快退速度相等并使系統(tǒng)油1源所需最大流量減小 1/2 倍，選用 A =2A 差動液壓缸。快進時液壓缸作差動連接，由2于管路中有壓力損失，液壓缸有桿腔壓力 p 必須大于無桿腔壓力 p ,計算中取兩者之1- 8 -差 =p -p =0.5MPa；同時還要注意到，啟動瞬間活塞尚未移動，此時 。工進p?21 0??p時為防止孔鉆通時負載突然消失發(fā)生前前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應有背壓，設此背壓為 0.6MPa 。同時假定，快退時間油壓損失為 0.7MPa【6】 。][表 2-2【3】 按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力負載 F/KN ＜5 5～10 10～20 20～30 30～50 ＞50工作壓力p/MPa ＜0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ＞5～72.4.2 計算液壓缸主要尺寸由工進時的推力式 F =(p A -p A ) 【7】 計算液壓缸面積12?mA = = = =103.4×10 （cm ）1pm?)/(21?610)/.4(9.03??4?2(2-4)液壓缸直徑為D= (2-5)?A取標準直徑 D= 115mm；因為 A =2A ,所以12d=0.7D【8】 (2-6)則液壓缸的有效面積A=A -A = - (D -d )=50.2(cm ) (2-7)124D?22液壓缸直徑 D 和活塞桿直徑 d 的計算，見用 MATLAB 語言編制的程序二。程序二：液壓缸直徑和活塞桿直徑的參數(shù)設計function dA=103.4D=((4*A)/pi)^(1/2)If 110>D=115 d=802.4.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率根據(jù)液壓缸的負載和速度要求及液壓缸的有效工作面積，可以計算出液壓缸工作過程中各階段的壓力、流量和功率。在計算過程中，工進時因回油節(jié)流調(diào)速，背壓p=0.6MPa。計算公式及結(jié)果如表 2-3 所示。表 2-3 各工況所需壓力、流量和功率工況 計算公式 F /N0回油腔壓力 p /Mpa2進油腔壓力 p /Mpa1輸入流量Q/(L/s)輸入功率 P/KW啟動 2180 0 0.434 - -加速 1650 1.36 0.86 - -快進恒速p =120APF???Q=Au1P=p q 1090 1.25 0.75 0.5 0.375工進 p =1120AF?q=A u P=p Q234422 0.6 3.63 0.012 0.045啟動 2180 - 0.48 - -加速 1650 0.7 1.85 - -快退恒速p =120?q=A u1P=p Q 1090 0.7 1.74 0.5 0.87- 10 -2.5 擬定液壓系統(tǒng)圖2.5.1 選擇基本回路（1）調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定考慮到所設計的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故選用進口節(jié)流調(diào)速回路。如圖 2-1，為選用的進口節(jié)流調(diào)速回路。圖 2-1 進口節(jié)流調(diào)速回路為防止孔鉆通時負載突然消失引起動力部件前沖，在回油路上加背壓閥，由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。（2）油源形式的確定半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，應采用定量泵供油,泵的供油壓力和卸荷由電磁溢流閥控制，壓力可由壓力表及其開關(guān)顯示。（3）快速、換向與速度換接回路的確定液壓馬達的進油和轉(zhuǎn)速由二位四通電磁換向閥和節(jié)流閥控制與調(diào)節(jié)，考慮到在鉆頭不斷屑、切屑排除困難導致堵塞而使系統(tǒng)壓力升高，可設置壓力繼電器用于液壓馬達的扭轉(zhuǎn)保護，在壓力升高時發(fā)出信號；液壓缸的工作壓力有減壓閥設定并通過壓力表及其開關(guān)顯示；液壓缸的運動方向由三位四通電磁換向閥控制，快慢速度換接由二位二通電磁換向閥控制，進給通過節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速。另外考慮到系統(tǒng)需要散熱，故在系統(tǒng)的總的回油管路上設置冷卻器。- 11 -2.5.2 組成系統(tǒng)圖將所選擇的回路結(jié)合起來，并經(jīng)過修改和完善，便組成圖 2-2 所示的完整的液壓系統(tǒng)原理圖。2.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)啟動后，電磁鐵 1YA 通電，液壓泵由卸荷轉(zhuǎn)為升壓并向液壓馬達和液壓缸同時供油狀態(tài)。電磁鐵 5YA 通電使換向閥 6 切換至右位，液壓泵 1 的壓力油經(jīng)換向閥 6、節(jié)流閥 9 進入液壓馬達 14 的壓油腔，液壓馬達驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)（同時馬達回油腔經(jīng)冷卻器 5 向油箱排油） 。與此同時，電磁鐵 2YA 通電使換向閥 7 切換至右位，泵 1 的壓力油經(jīng)減壓閥 3 換向閥 7 進入液壓缸 13 的無桿腔（有桿腔油液經(jīng)閥 11 和 7 排回油箱） ，活塞桿驅(qū)動鉆頭鐵速前進；當固定于滑座前端的擋鐵碰觸行程開關(guān) SQ1 時，電磁鐵 4YA通電使換向閥 11 切換至右位，則液壓缸無桿腔回油只能經(jīng)節(jié)流閥 10 和換向閥 7 回油，活塞桿變?yōu)槁俟みM，機床進入鉆削階段，工進速度由節(jié)流閥 10 的開度決定。工件孔鉆通后，擋鐵碰觸行程開關(guān) SQ2，電磁鐵 3YA 通電使換向閥 7 切換至左位，泵 1 的壓力油經(jīng)換向閥 7、11 進入液壓缸 13 的有桿腔，使活塞桿連同滑座及其上的鉆頭快速后退，滑座后端的擋鐵碰觸行程開關(guān) SQ3 時，則后退停止，工件亦停轉(zhuǎn)。鉆削加工中，如出現(xiàn)鉆頭不斷屑、切屑排除困難，導致堵塞故障時，則液壓馬達扭距增大，使馬達進油壓力上升，當壓力超過壓力繼電器 12 的設定值時發(fā)信使電磁鐵3YA 通電，4YA 斷電，換向閥 7 和 11 均切換至左位，泵 1 的壓力油進入液壓缸 13 的有桿腔，活塞桿連鉆頭快速后退。待檢查或處理不斷屑故障后，重新工作。本設計中，為了使設計簡便，在變量泵與定量泵之間選擇了定量泵。定量泵是每轉(zhuǎn)的理論排量不變的泵。定量泵用于鎂合金熔化以及保溫熔爐，可定量供給鎂合金液用于壓鑄之使用。其主要特點是 【9】 ：1、自行設計的定量泵轉(zhuǎn)子，可提供客戶規(guī)定范圍之供液能力。 2、獨特的正壓式結(jié)構(gòu)，使熔液流動速度更加穩(wěn)定。 　3、根據(jù)客戶要求定做，可與各品牌型號之壓鑄設備配合。- 12 -1—定量液壓泵； 2—電磁溢流閥； 3—減壓閥； 4、8—壓力表；5—冷卻器；6—二位四通電磁換向閥；7—三位四通電磁換向閥；9、10—節(jié)流閥；11—二位二通電磁換向閥；12—壓力繼電器；13—液壓缸；14—雙向定量液壓馬達圖 2-2 半自動專用銑床系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)既能單獨動作，又能連續(xù)自動工作，其自動循環(huán)工作時電磁鐵動作順序如表 2-4。表 2-4 電磁鐵動作順序1YA 2YA 3YA 4YA 5YA快進 + + - - +工進 + + - + +快退 - - + - -2.5.4 技術(shù)特點 （1）該半自動專用銑床液壓系統(tǒng)采用定量泵供油；液壓馬達為進油節(jié)流調(diào)速；液壓缸為回油節(jié)流調(diào)速；液壓泵可通過電磁溢流閥卸荷。（2）通過壓力繼電器實現(xiàn)液壓馬達的扭矩保護。（3）液壓缸通過電磁換向閥實現(xiàn)快慢進給的轉(zhuǎn)換。（4）機床的床身兼做液壓系統(tǒng)的油箱，減小機床的占地面積；系統(tǒng)設有冷卻器，減小了油液發(fā)熱對機床精度的影響。- 13 -- 14 -第三章 液壓系統(tǒng)性能的驗算3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失實際液體是有粘性的，所以流動時粘性阻力要損耗一定能量，這種能量損失表現(xiàn)為壓力損失。損耗的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使液壓系統(tǒng)溫度升高，甚至性能變差。因此在設計液壓系統(tǒng)時，應考慮盡量減小壓力損失。液體在流動時產(chǎn)生的壓力損失分為兩種：一種是液體在等直徑管內(nèi)流動時因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失；另一種是液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口及變化的截面等處時，因流速或流向發(fā)生急劇變化而在局部區(qū)域產(chǎn)生流動阻力所造成的壓力損失，稱為局部壓力損失 【10】 。計算系統(tǒng)的壓力損失，必須知道管道的直徑和管道長度。已知選定油管的直徑d=20mm，進、回油管長度都定為 l=2m；查表 2-8【14】 取油液的運動粘度取為=1×10 m /s，油液的密度取為 =0.9174×10 Kg/m 。?4?2 ?3（1）判斷流動狀態(tài)由雷諾數(shù)Re= = (3-1) ?vd?Q4可知，在油液粘度 、管道內(nèi)徑 d 一定的條件下，Re 的大小與 Q 成正比，又由表?3-5 可知:在快進、工進和快退三種工況下，進、回油路中所通過的流量以快退時回油量為 Q=63.9L/min 最大，由此可知，此時的雷諾數(shù)也最大。雷諾數(shù)的具體計算方法見用 MATLAB 程序設計編制的程序五：程序五：雷諾數(shù)的計算Function Re % 雷諾系數(shù)的計算V=1: % 液的運動粘度q1=63.9: % 快退時的最大回油量d=18： % 油管內(nèi)徑Re=(4*q1)/(pi*60*d*v*10^(-4)) % 雷諾系數(shù)運行結(jié)果>>Re=753.7155因為最大的雷諾系數(shù)小于臨界雷諾系數(shù)（2300） 【11】 ，故可推出：各工況下的進、回油路中的流動狀態(tài)均為層流 。]19[（2）計算系統(tǒng)壓力損失為了計算上的方便，首先將計算沿程壓力損失的公式簡化，為此，將適用于層流流動狀態(tài)的沿程阻力系數(shù)- 15 -= = (3-2)?Re75Qdv4?和溶液在管道內(nèi)的流量u= (3-3)2d?]0[同時代入沿程壓力損失計算公式= (3-4)?p?l2v?整理得= q (3-5)?4275dl??可見，沿程壓力損失的大小與其通過的流量成正比，這是由層流流動所決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失 常按以下經(jīng)驗公式計算?p?=0.1 (3-6)?p??各工況下的閥類元件的局部壓力損失按下式計算= （ ） (3-7)vnq2式中： —沿程壓力損失，Pa；?p?—管道局部壓力損失，Pa；?—閥類元件局部壓力損失，Pa；vq—通過閥的實際流量，m /s；3q —閥的額定流量，m /s；n—閥的額定壓力損失，Pa。p?計算各工況下的閥類元件的局部壓力損失：其中的 由產(chǎn)品樣品查出，q 和 qnp?數(shù)值由表 2-4 查出 【12】 。n壓力損失的驗算應按一個工作循環(huán)的不同階段分別進行。下面以快進工況，進油路中的壓力損失計算如下：在進油路上的壓力損失分別為：=8.22×10 q (3-8)?p?7進=0.1 (3-9)??- 16 -=[0.2×（ ） +0.2×（ ） ]MPa (3-10)vp?6015260372= + + (3-11)1p???vp?在回油路上，壓力損失分別為：=8.22×10 q (3-12)1?7進=0.1 (3-13)p?1?=[0.3×( )]MPa (3-14)v??603= + + (3-15)2P1??vp??根據(jù)以上三公式計算出各工況下的進回油管的沿程、局部和閥類元件的壓力損失，如表 3-1 所示。表 3-1【13】 管路的壓力損失數(shù)值表快進 工進 快退?p?0.0744 0 0.033?0.0742 0 0.0033v0.2926 0.5 0.0022進油路 p?0.3742 0.5 0.059?0.0507 0 0.0495?0.00507 0 0.00495vp?0.1142 0.5 0.232回油路0.17 0.5 0.2764注：工進時管路中的流速很小，所以沿程壓力損失和局部壓力損失都很小，可以忽略不計。（3）確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力根據(jù)上述計算可知：溢流閥 2 的調(diào)整壓力應為液壓缸工進階段的工作壓力與進油- 17 -壓力損失之和 【14】p ≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-16)1此值是調(diào)整溢流閥 2 的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。減壓閥 3 的調(diào)整壓力應為液壓缸工進階段的工作壓力與進油壓力損失之和p ≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-17)1此值是調(diào)整溢流閥 2 的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。3.2 估計系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升由已知條件及表 3-6 可計算出快進、工進及快退所需的時間t = =1.82(s) (3-18)160/57.23??t = =125(s) (3-19)2/48.3?t = =1.95(s) (3-20)360/1.3??由上可以看出，在一個工作循環(huán)周期中，快進、快退僅占 3%，而工進占 97%，系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升完全可以用工進時的效率來代表整個循環(huán)的效率。根據(jù) 9-32【15】 中的公式可算出工進階段回路效率(3-21)1ppcq???式中： 輸 入 流 量 乘 積 的 總 和 ；各 執(zhí) 行 器 的 負 載 壓 力 和?―1qp。流 量 乘 積 的 總 和液 壓 泵 供 油 壓 力 和 輸 出―前面已取定量液壓泵的總效率 ，取液壓缸的總效率 ，則可計89.0?m?95.0?A?]17[算得此液壓系統(tǒng)的效率(3-22)Ac工進時液壓泵的輸入功率為 【16】 P = (3-23)rmpq?1根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計算公式可算得工進階段的發(fā)熱功率 【17】H=P （1- ） (3-24) pi- 18 -取散熱系數(shù) K=15W/(m·℃ )，算得系統(tǒng)溫升 【18】T= (3-25)23065.VKH該機床溫度環(huán)境 t=25℃，加上此溫升后有T =T+t≤[T ] (3-26)11式中：[T ]—最高允許溫度，取[T ]=65℃ 【19】 。1第四章 結(jié)論本次設計主要是對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)進行設計，包括液壓缸、液壓泵、驅(qū)動電機等的計算與選擇，還有對整個液壓系統(tǒng)的效率、發(fā)熱和溫升的驗算。其中還綜- 19 -合了油管、油箱及油液、液壓輔助元件的選擇。我深刻的認識到，要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，我們應該具有更加淵博的知識。在計算過程難免會存在這樣那樣的問題，由于本人的專業(yè)水平限制，以及對國家標準的理解程度不夠深入和透徹，還有理論過程與實際過程之間的差異的考慮較少，在對一些設計參數(shù)的估計上存在著或多或少的偏差，這就直接導致了計算結(jié)果與實際正確值之間的誤差。這是本設計最大的不足之處。此外，我并沒有過多從經(jīng)濟性的角度來考慮系統(tǒng)，由于對材料成本方面了解的欠缺，我們只能從性能的角度來討論問題，經(jīng)濟性能方面的問題有所提及，但是涉及的非常少。這也是此設計的一個不足之處。我們的生活正一天天地變得更好。電氣化已經(jīng)不再是遙遠的夢想，即中國的廣大農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)，人們也已經(jīng)可以感覺到現(xiàn)代科學技術(shù)給他們帶來的巨大的好處。我相信只有將書本中學到的東西運用到實踐當中，知識才能真正的為我所用，才能真正實現(xiàn)自己的人生價值。- 20 -參考文獻[1] 劉衛(wèi)國主編.MATLAB 程序設計與應用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.7[2] 許賢良，王傳禮主編.液壓傳動系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.5[3] 王積偉等主編.液壓傳動（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.12[4] 許福玲主編.液壓與氣壓傳動（第三版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.5[5] 袁子榮主編.液壓傳動與控制[M].重慶：重慶大學出版社，2006.7[6] 宋學義主編.袖珍液壓氣動手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1995.6-96[7] 雷天覺主編.液壓工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990[8] 王守成，段俊勇主編.液壓元件及選用[M].北京：化學工業(yè)出版社.2007.4[9] 成大先主編.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004[10] 李壯云主編.液壓氣動與液力工程手冊（上冊）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.2 3-4[11] 路涌祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979[12] 何存興.液壓元件[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982[13] 李壯云，葛宜遠.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999[14] 盛敬超主編.工程流體力學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988[15] 雷天覺主編.新編液壓工程手冊[M].北京理工大學出版社，2006.338[16] 張利平主編.液壓氣動技術(shù)速查手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.12[17] 章宏甲編.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.6.50-68[18] 汪國健. 液壓半自動專用銑床[J].液壓與氣動. 2000 年第三期.81-84[19] 郭鴻勛. 半自動專用銑床的設計及使用[J].機械產(chǎn)品與科技. 1999 年 3 期.34-35- 21 -致 謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個學生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導師（）老師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料，到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是（）老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩（）老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。江 蘇 大 學 成 教 院畢 業(yè) 論文（設計）任務書設計題目：半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計姓名 鄭雅蓉學院專業(yè) 機械設計制造及其自動化年級學號指導教師2011 年 7 月 15 日目 錄第一章 緒論 .........................................................2引言 ..............................................................21.1 液壓傳動的定義 ................................................21.2 液壓傳動的發(fā)展概況 ............................................21.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 ..............................................3第二章 液壓系統(tǒng)的設計 ...............................................42.1 設計目的 ......................................................42.2 設計內(nèi)容及要求 ................................................42.2.1 機床類型及動作循環(huán)要求 ....................................42.2.2 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求 ..........................42.3 負載與運動分析 ................................................52.4 液壓缸參數(shù) ....................................................62.4.1 初選液壓缸工作壓力 ........................................62.4.2 計算液壓缸主要尺寸 ........................................72.4.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率 ............82.5 擬定液壓系統(tǒng)圖 ................................................92.5.1 選擇基本回路 ..............................................92.5.2 組成系統(tǒng)圖 ...............................................102.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理 .........................................102.5.4 技術(shù)特點 .................................................12第三章 液壓系統(tǒng)性能的驗算 ..........................................133.1 驗算系統(tǒng)壓力損失 .............................................133.2 估計系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升 .....................................16第四章 結(jié)論 ........................................................18參考文獻 ...........................................................19致 謝 ..............................................................20江蘇大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）開題報告書課題名稱 半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設計 學生姓名 鄭雅蓉 學 號 院（系） 、專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 2011年 月 日一、課題的意義近十年來，液壓傳動在防漏、治污、降噪、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個方面都有長足的進步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合，步步深入。時至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上，液壓傳動已穩(wěn)居各種傳動方式之首，無可替代。因此研究液壓系統(tǒng)是十分必要的。通過對半自動專用銑床的原有液壓系統(tǒng)的分析和了解，結(jié)合已學的液壓方面的知識，對液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設計等方面的知識有更進一步的提高和認識。二、國內(nèi)外發(fā)展狀況液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學科，從 17 世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18 世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有 2～3 百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應用。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設需求的刺激，液壓技術(shù)日趨成熟。第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀 30 年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近 30 年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學、微電子技術(shù)等學科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新不斷的提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在如下一些重要的特征上：(1)提高元件性能，創(chuàng)新新型元件，不斷小型化和微型化。(2)高度的組合化、集成化和模塊化。(3)和微電子技術(shù)相結(jié)合，走向智能化。(4)研究和開發(fā)特殊傳動介質(zhì)，推進工作介質(zhì)多元化。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。近年來我國國內(nèi)液壓技術(shù)有很大的提高，不再單純地使用國外的液壓技術(shù)進行加工。三、本課題的研究內(nèi)容、方法、手段及預期成果內(nèi)容：半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的總體設計，主要是明確系統(tǒng)設計要求，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，進行工況分析，擬定和分析液壓系統(tǒng)的傳動方案，繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖，計算和設計主要液壓元件，液壓系統(tǒng)性能驗算，編寫說明書。本設計以一臺臥式半自動專用銑床為例，要求設計出驅(qū)動它的動力滑臺的液壓系統(tǒng)，以實現(xiàn)“手工上料→按電鈕開始→自動定位夾緊→工作臺快進→銑削進給→鞏固總臺快退→夾具松開→手工卸料”的工作循環(huán)?？煞譃橐韵聨讉€部分：1）液壓系統(tǒng)原理圖的設計；2）液壓元件的計算與選擇；3）裝配圖的設計與計算；方法、手段：1） 了解半自動專用銑床液壓系統(tǒng)的組成及功能， 2） 根據(jù)工作數(shù)據(jù)分析負載和運動，得出執(zhí)行元件參數(shù)；3） 設計液壓系統(tǒng)原理圖，計算和選擇液壓元件；4） 驗算液壓系統(tǒng)性能；預期成果：本次設計屬于機械類科目，這一課題涉及液壓傳動、力學、計算機制圖等多方面的知識，通過這次設計不僅能夠使我綜合運用所學的專業(yè)知識，加深對知識的理解和運用，而且鍛煉我的實際手動能力和創(chuàng)新能力。進一步加深了我對液壓系統(tǒng)工作原理的理解，使我更全面的了解半自動專用液壓系統(tǒng)設計過程以及銑床在工作過程中的要求。四、任務安排的階段安排及時間安排和完成任務所具備的條件因素及參考文獻：1）時間安排 第 1—2 周：實習，查找收集相關(guān)資料，分析相關(guān)資料，制定研究，設計提綱；第 3—7 周：完成設計初稿，審核；第 8—10 周：完善設計初稿；第 11—12 周：終審；第 13 周：準備論文答辯。2）完成任務所具備的條件因素：結(jié)合所學知識，查閱學校圖書館中相關(guān)圖書及資料，并運用計算機及網(wǎng)絡查詢相關(guān)信息。設計中遇到的疑難問題，及時與老師和同學探討、交流，爭取圓滿完成設計任務。3）參考文獻[1] 劉衛(wèi)國主編.MATLAB程序設計與應用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.7[2] 許賢良，王傳禮主編.液壓傳動系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.5[3] 王積偉等主編.液壓傳動（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.12[4] 許福玲主編.液壓與氣壓傳動（第三版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.5[5] 袁子榮主編.液壓傳動與控制[M].重慶：重慶大學出版社，2006.7[6] 宋學義主編.袖珍液壓氣動手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1995.6-96[7] 雷天覺主編.液壓工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990[8] 王守成，段俊勇主編.液壓元件及選用[M].北京：化學工業(yè)出版社.2007.4[9] 成大先主編.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004[10] 李壯云主編.液壓氣動與液力工程手冊（上冊）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.2 3-4[11] 路涌祥主編.液壓氣動技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979[12] 何存興.液壓元件[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982[13] 李壯云，葛宜遠.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999[14] 盛敬超主編.工程流體力學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988[15] 雷天覺主編.新編液壓工程手冊[M].北京理工大學出版社，2006.338[16] 張利平主編.液壓氣動技術(shù)速查手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.12[17] 章宏甲編.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.6.50-68[18] 汪國健. 液壓半自動專用銑床[J].液壓與氣動. 2000年第三期.81-84[19] 郭鴻勛. 半自動專用銑床的設計及使用[J].機械產(chǎn)品與科技. 1999年3期.34-35五、指導教師審查意見指導教師（簽名） 年 月 日 六、教研室審查意見教研室主任（簽名） 年 月 日 七、院（系）審查意見院（系）主任（簽名） 年 月 日 備 注