數(shù)控車床夾盤液壓系統(tǒng)設(shè)計論文

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)控車床夾盤液壓系統(tǒng)設(shè)計（機械類）前言液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術(shù)只有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動機及自動生產(chǎn)線，從而使它在機械制造、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個工業(yè)領(lǐng)域中

2、。液壓技術(shù)開始向高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計 CAD 、計算機輔助測試 CAT 、計算機直接控制 CDC 、機電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，最初只應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機和工程機械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進行自行設(shè)計，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。我國的液壓技術(shù)在21世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。本次設(shè)

3、計機床的夾盤液壓系統(tǒng)，運用了液壓傳動系統(tǒng)的各方面知識，通過對夾盤液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)和工況分析計算其技術(shù)參數(shù)，選擇系統(tǒng)的回路、元件、附件等。在滿足其使用要求的前提下使系統(tǒng)質(zhì)量輕，體積小，性能完善，維護方便。1 緒論1.1 液壓技術(shù)的應(yīng)用液壓技術(shù)是涉及液體流動和液體壓力規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。近十幾年來，液壓技術(shù)發(fā)展非常快，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，幾乎囊括了國民經(jīng)濟的各個部門：工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等各個部門。如機械制造業(yè)、其中設(shè)備、礦山機械、工程機械、農(nóng)業(yè)機械以及化工機械；又如軍艦上的舵機、雷達掃描設(shè)備、坦克、火炮、飛機、導(dǎo)彈等都采用了液壓技術(shù)。特別是在機床行業(yè)中，油液采用液壓傳動可以實現(xiàn)無極

4、變速、自動化和在往復(fù)運動中實現(xiàn)頻繁的換向等，所以它的應(yīng)用正在不斷的擴大和完善。例如，液壓傳動經(jīng)常應(yīng)用在機床的如下方面。1）機床往復(fù)運動龍門刨床的工作臺、牛頭刨床或插床的滑枕、組合機床動力滑臺、拉床刀桿等都是采用液壓傳動來實現(xiàn)高速往復(fù)運動。與機械傳動相比，采用液壓技術(shù)可以大大地減少換向沖擊，降低能量消耗，并能縮短換向時間，有利于提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。2）機床回轉(zhuǎn)運動機床和銑床主軸采用液壓傳動來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，可是主軸無極變速。但是，由于液壓傳動泄漏是難免的，加之液體的可壓縮性使液壓傳動不能保證有嚴(yán)格的傳動比；因此，車床的螺紋傳動鏈、齒輪機床的展成傳動鏈，亦即具有內(nèi)聯(lián)系的運動，尚不能采用液壓傳動。

5、3）機床進給運動液壓傳動在機床進給運動裝置中應(yīng)用的比較多，如磨床砂輪架快進、快退運動的傳動裝置；六角車床、自動車床的刀架或轉(zhuǎn)塔架；磨床、鉆床、銑床、刨床的工作臺；組合機床的動力滑臺等都廣泛采用了液壓技術(shù)。4）機床仿形運動在車床、銑床、刨床上應(yīng)用液壓伺服系統(tǒng)進行仿形加工，實現(xiàn)復(fù)雜曲面加工自動化。隨著電液伺服閥和電子技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)字程序控制機床和加工中心開始普及，提高了機床自動化水平和加工精度，并為計算機輔助制造創(chuàng)造了條件。5）機床輔助運動機床上的卡緊裝置，變速操縱裝置，絲杠螺母間隙消除機構(gòu)，分度裝置，工件和道具的裝卸、輸送、儲存裝置，都采用了液壓技術(shù)。這樣不但簡化了機床結(jié)構(gòu)，而且提高了機床的

6、自動化程度。此外，為了提高機床的承載能力，滿足高精度、高效率的需要，在大型機床上應(yīng)用了靜壓技術(shù)，如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承和靜壓絲杠等。1.2 液壓技術(shù)的發(fā)展我國的液壓行業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，隨著工業(yè)迅速發(fā)展逐日發(fā)展壯大，相繼建立了科研機構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家，從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。他們不但生產(chǎn)液壓泵、液壓閥等液壓元件，還設(shè)計制造了許多新型的液壓元件，如電液比例閥、電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產(chǎn)，已經(jīng)形成了我國液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的發(fā)展正向著高效率、高精度、高性能方向邁進；液壓元件向著體積小、重量輕、微型化和集成化方向發(fā)展；靜壓技術(shù)、交流液壓等新興的液壓技術(shù)正

7、在開拓。又由于計算機的應(yīng)用，更大大推進了液壓技術(shù)的發(fā)展，像液壓系統(tǒng)的輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也都取得了顯著的成績?？梢灶A(yù)見，為滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，液壓技術(shù)也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)函，它在各個工業(yè)部門中的應(yīng)用越來越廣泛。綜上所述，在機床行業(yè)，尤其是在卡緊和拖料架等需要往復(fù)運動并且頻繁換向的機構(gòu)上，選用液壓系統(tǒng)作為其控制系統(tǒng)是最為合理的。在設(shè)計的過程中，要盡量發(fā)揮液壓傳動與其他傳動形式相比所體現(xiàn)出的長處，把液壓系統(tǒng)的缺點限制到最小，還必須符合重量輕、體積小、成本低、效率高等特點，盡量滿足顧客的所有要求，才是設(shè)計的宗旨。2 液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求本次設(shè)計是

8、完成數(shù)控車床上高、低壓夾盤裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計。具體的設(shè)計要求如下：夾盤裝置要實現(xiàn)“夾盤油缸前進夾盤夾緊保壓夾盤油缸后退”的行程循環(huán)。整個裝置全部采用滑臺裝置，其靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)0.1，運動行程見表2-1.   表2-1車床夾盤的運動參數(shù)和動力參數(shù)Tab.2-1 the movement and dynamic parameters of the Lathe clamp工況  行程 速度時間   最大夾緊力

9、   運動部件重力  啟動、制動時間/mm/  t/s   /N  G/N  t/s    快進   200 0.0752.5  10000.05    夾緊保壓0   0 5000 高壓 3000 低壓    

10、;     快退   2000.075 2        2.2 液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計析由表2-1中的運動過程，分析卡盤液壓缸的負(fù)載情況，具體的計算結(jié)果見表2-2。表2-2夾盤液壓缸外負(fù)載計算結(jié)果Tab.2-2 The load calculation results of clamping cylinder工況  計算公式

11、60; 外負(fù)載/N    啟動    200    加速    253    快進    100    夾緊保壓    5100    反向啟動    200  

12、0; 加速    253    快退    100    上表中靜摩擦負(fù)載： （21）0.2（1000+0）100N其中  負(fù)載對動力滑臺的法向力。 動摩擦負(fù)載：     （22）0.1（1000+0）100N  慣性負(fù)載：  （23）153N其中 平均速度/。作技術(shù)參數(shù)參考表2-3初選液

13、壓缸的高壓設(shè)計壓力4.5MPa，低壓設(shè)計壓力3MPa，為了防止夾緊結(jié)束時發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓。參考表24暫取背壓0.4MPa，并取液壓缸的機械效率0.94，設(shè)定液壓缸有桿腔為工作腔，則計算出液壓缸有桿腔的有效面積為 （24）11.59式中 F油缸的外負(fù)載； 系統(tǒng)的工作壓力。由速比和有桿腔的面積分別列式23，24：  （25）  （26）11.59解（23）（24）得液壓缸內(nèi)徑：D4.4cm；活塞桿直徑：d2.2cm，按GB/T2348-1980取標(biāo)準(zhǔn)值：D50mm，d25mm。液壓缸實際有效面積為無桿腔：&#

14、160; 有桿腔：由本設(shè)計分析，只要液壓缸的桿徑能滿足高壓工作的工況，就能滿足低壓工作的工況，所以在低壓工作時也采用此桿徑值。表2-3按主機類型選擇系統(tǒng)壓力Tab.2-3 Select system pressure By the types主機類型  設(shè)計壓力/MPa    機床  精加工機床  0.82      半精加工機床  35 

15、;     龍門刨床  28    主機類型  設(shè)計壓力/MPa    機床  拉床  810    農(nóng)用機械、小型工程機械、工程機械輔助機構(gòu)  1016    液壓機、大中型挖掘機、中型機械、起重運輸機械  2032    地質(zhì)

16、機械、冶金機械、地道車輛維護機械，各類液壓機具等  25100    表2-4液壓執(zhí)行器的背壓力Tab.2-4 The backpressure of the hydraulic Actuator系統(tǒng)類型    背壓力/MPa    中低壓系統(tǒng)  簡單系統(tǒng)和和一般輕栽節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)        回油

17、帶背壓閥  調(diào)整壓力      回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進給系統(tǒng)滿載工作時  0.5      設(shè)補油泵的閉式系統(tǒng)      高壓系統(tǒng)    初算是可忽略不計    根據(jù)上述條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率見表2-5、表2-6、表2-7、表2-8。表2-5夾盤油缸高壓正向工作Tab

18、.2-5 The high pressure positive work of the clamping cylinder工作階段   計算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動200 0.68 加速&#

19、160;  253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   5100  0.4   4.2  6.6464反向啟動200  0.4 工作階段   計算公式   負(fù)載回油

20、腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4  0.35  8.851表2-6夾盤油缸高壓反向工作Tab.2-6 The high pressure reverse 

21、;work of the clamping cylinder工作階段   計算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動200 0.68 加速   253   0.4  

22、0;0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   5100  0.4   3.1  8.8455反向啟動200  0.4 加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4  0.35  8.

23、851表2-7夾盤油缸低壓正向工作Tab.2-7 The low pressure positive work of the clamping cylinder工作階段   計算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動200&

24、#160;0.68 加速   253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   3100  0.4   2.7  6.6298反向啟動200  0.4 加速253   0.4

25、60; 0.44 恒速100   0.4  0.35  8.8   51表2-8夾盤油缸低壓反向工作Tab.2-8The low pressure reverse work of the clamping cylinder工作階段   計算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力  

26、60;輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w啟動200 0.68 加速   253   0.4   0.72恒速   100   0.4   0.6  6.666夾緊保壓   3100  0.4 

27、0; 2.0  8.8294反向啟動200  0.4 工作階段   計算公式   負(fù)載回油腔壓力   工作腔壓力   輸入流量輸入功率 F/N  /MPa   /MPa/   N/w加速253   0.4  0.44 恒速100   0.4

28、  0.35  8.8512.3執(zhí)行元件流量的確定 液壓缸所需最大流量按其實際有效工作面積和所要求的最大速度來計算，即（27）   8.8L 式中 液壓缸的最大流量； A液壓缸有效工作面積；  液壓缸的最大速度；執(zhí)行元件的容積效率，取0.94。同理，液壓缸所需最小流量按其實際有效工作面積和所要求的最小速度來計算，即 （28）6.6L式中 液壓缸的最小流量；A液壓缸有效工作面積； 液壓缸的最大速度；執(zhí)行元件的容積效率，取0.94。3

29、60;液壓系統(tǒng)方案確定和原理圖的擬定3.1 基本方案的確定液壓系統(tǒng)方案設(shè)計是根據(jù)主機的工作情況、主機對液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境條件以及成本、經(jīng)濟性、供貨情況等諸多因素，進行全面、綜合的設(shè)計，從而擬訂出一個各方面比較合理的、可實現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案。其內(nèi)容包括：1  油路循環(huán)方式的分析與選擇；2  調(diào)速方案的分析和選擇；3  油源形式的分析與選擇；4  液壓回路的分析、選擇與合成；5  液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂與設(shè)計。 油路循環(huán)方式的分析和選擇液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式

30、分為開式和閉式兩種，他們各自的特點及相互比較見表31。表3-1 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較Tab.2-1 Compare of Hold dyadic system and Shut dyadic system油液循環(huán)方式  開式  閉式    散熱條件  較方便，但是油箱較大  較復(fù)雜，需要用輔泵來換油冷卻    抗污染性 &#

31、160;較差，但可采用壓力油箱或者油箱呼吸器來改善  較好，但是油液過濾要求較高    系統(tǒng)效率  管路壓力損失較大，用節(jié)流調(diào)速時效率低  管路腰里損失較小，容積調(diào)速時效率較高    限速 制動形式  用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，引起油液發(fā)熱  液壓泵由電動機拖動時，限速及制動過程中拖動電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和再生制動    其他&

32、#160; 對泵的自吸性能要求高  對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。一般來說，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)，均宜采用開式系統(tǒng)。在本設(shè)計中，油泵向兩個液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡單，所以本設(shè)計采用開式系統(tǒng)。案的分析和選擇調(diào)速方案對主機的性能起到?jīng)Q定性的作用。調(diào)速方案包括節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三種。選擇調(diào)速方案時，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載特性和調(diào)速范圍以

33、及經(jīng)濟性能因素，最后選出合適的調(diào)速方案?？紤]到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負(fù)載特性，參照表32， 本設(shè)計決定采用容積節(jié)流調(diào)速表3-2 各種調(diào)速方式的性能比較Tab.3-2 various forms of Speed Performance Comparison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      簡式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)  帶壓力補償閥的節(jié)流調(diào)速

34、系統(tǒng)  變量泵 定量馬達  流量適應(yīng)  功率適應(yīng)      進油節(jié)流及回油節(jié)流  旁路節(jié)流  調(diào)速閥在進油路  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&

35、#160; 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

36、60; 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    

37、;適用范圍  小功率 輕載或者低速的中 低壓系統(tǒng)及工程機械非經(jīng)常性調(diào)速的場合  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)    式的分析與選擇液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，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

38、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。對長時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。一般泵的入口要裝有過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 液壓原理圖的擬定與設(shè)計根據(jù)上述分析，可以擬定整個液壓系統(tǒng)的原理圖如下：1油箱、 2空氣過濾器、3油溫油

39、位計、4吸油過濾器5電機、 6泵、7單向閥、8安全閥、9蓄能器 10壓力表開關(guān)、11壓力表、12壓力表、13二位四通換向閥14三位四通換向閥、15疊加式減壓閥、16疊加式減壓閥18通道體、19壓力繼電器、20液控單向閥圖21液壓系統(tǒng)的原理圖Fig.2-1 Hydraulic system diagram電磁鐵的動作順序表見表23表23電磁鐵動作順序表Tab.2-3 Action sequence table of the solenoid valve  動

40、作名稱  電磁鐵工作狀態(tài)        YV1.1  YV1.2  YV1.3  YV1.4    夾盤高壓  外夾緊  +  -  +  -      外松開  -  +  +&

41、#160; -      內(nèi)夾緊  -  +  +  -      內(nèi)松開  +  -  +  -    夾盤低壓  外夾緊  +  -  -  +  

42、;    外松開  -  +  -  +      動作名稱  電磁鐵工作狀態(tài)        YV1.1  YV1.2  YV1.3  YV1.4    夾盤低壓  內(nèi)夾緊  -&

43、#160; +  -  +      內(nèi)松開  +  -  -  +    注：“+” 通電；“-” 斷電。4 計算和選擇液壓元件液壓元件的計算是指計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，此外還要計算原動機的功率和油箱的容量。選擇元件時應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。4.1 液壓泵的確定 液壓泵的類型選擇液壓泵有

44、齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、和柱塞泵等多種類型，各種泵間的特性有很大差異，見表31，選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量，同時還要考慮定量或變量、原動機類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、自吸特性、噪聲等因素。這些因素通常在產(chǎn)品樣本或型錄中均有反映。參照表31，比較各種泵的性能參數(shù)，本設(shè)計選擇葉片泵。表31液壓泵的類型及特性Tab.3-1The types and characteristics of the Pump特性  齒輪泵  葉片泵  螺桿泵  柱塞泵&

45、#160;           軸向式  徑向式    額定壓力/MPa  低壓泵2.5高壓泵達25  低壓8中壓16高壓32  2.510  約40  約40    排量/  0.5650  1350  251500 

46、 4100  6500    最高轉(zhuǎn)速/  3007000  5004000  10002300  5000  1800    最大功率/kW  120  320  390  2660  260    總效率/%  7590

47、60; 7590  7085  8595  8092    適用黏度/  20500  20200  1949  20200    自吸能力  非常好  好  最好  差    變量能力  否  單作用葉片泵能

48、變量  否  好    功率質(zhì)量/  中  大  小  大    輸出壓力脈動  大  小  小  小    污染敏感度  小  大  小  大    特性&#

49、160; 齒輪泵  葉片泵  螺桿泵  柱塞泵            軸向式  徑向式    歷時變化  齒輪磨損后效率下降  葉片磨損效率下降較小  螺桿磨損效率下降  配流盤、滑靴或分配閥磨損時效率下降較大    黏度對效率的

50、影響  很大  稍小    很小    噪聲  小大  小中  最小  中大    價格  最低  中  高  高    使用場合  機床、工程機械、車輛等  機床、液壓機飛機及噪聲較低的場合

51、0; 機密機床、輕紡化工、石油機械  工程機械、礦山冶金機械、鍛壓機械、建筑機械、船舶、飛機    液壓泵站按照泵組的布置方式可以分為上置式、柜式和非上置式。液壓泵組置于油箱之上的上置式液壓泵站，分為立式和臥式兩種，上置式液壓泵站結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，被廣泛應(yīng)用于中、小功率液壓系統(tǒng)中?？紤]到整個安裝空間的布置，本設(shè)計選擇上置式的臥式安裝。 液壓泵的計算與選擇液壓泵的最大工作壓力為  （41）式中 液壓執(zhí)行元件最大工作壓力；  液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損

52、失和局部壓力損失之和。初算時按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵危苤辛魉俨淮髸r，取;管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時，取。由上述選取0.3MPa，然后帶入公式（41）計算得4.2+0.34.5MPa在選擇泵的額定壓力時應(yīng)考慮到動態(tài)過程和制造質(zhì)量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應(yīng)比上述最大工作壓力高2060，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應(yīng)為4.5×（1+0.2）5.4Mpa液壓泵的流量按照下式進行計算，即   K   （42）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；同時工作

53、的執(zhí)行元件的最大總流量。本設(shè)計取泄漏系數(shù)K1.1，帶入公式（42）得1.1×8.89.7L/min由維樂樣本查的VP-12-FA2低壓變量葉片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7MPa，公稱排量V8.3 ，額定轉(zhuǎn)速為1800。現(xiàn)取泵的容積效率0.85，當(dāng)選用轉(zhuǎn)速n1400 的驅(qū)動電機時，泵的實際流量為 Vn （43）8.3×0.85×1400×10.0式中 V泵的公稱排量； n電機轉(zhuǎn)速； 泵的容積效率。由前面計算可知泵的最大功率出現(xiàn)在夾緊保壓階段，參照表3-2取泵的總

54、效率為0.75，則     933W選用電動機型號：由于內(nèi)軸式電動機可以與相對應(yīng)的泵直接連接，無需用連軸器，從而減少安裝空間，裝配方便。所以由維樂樣本查的CT-01-1HP-4P-3-J-V式電動機滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為1450，額定功率為0.735KW。表液壓泵的總效率Tab.3-2 The total efficiency of hydraulic pumps液壓泵類型  齒輪泵  螺桿泵  葉片泵  

55、柱塞泵    總效率            .4-2 The actual working conditions of the clamping cylinder工作階段  無桿腔/  有桿腔/  速度/  時間/s    快進 

56、  13.3   10     0.08        2s    快退   13.3   10   0.11        2.5s    4.2 液壓控制閥

57、的確定液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中的功能是通過控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的油液的流向、壓力和流量使執(zhí)行器及其驅(qū)動的工作機構(gòu)獲得所需的運動方向、推力（轉(zhuǎn)矩）及運動速度（轉(zhuǎn)速）等。同一工藝的目的的液壓機械設(shè)備，通過液壓閥的不同的組合使用，可以組成有路截然不同的多種液壓系統(tǒng)方案，因此，液壓閥是液壓技術(shù)中品種與規(guī)格最多的、應(yīng)用最廣泛、最活躍的部分（元件）。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)，將來是否按照既定要求正常可靠運行，很大程度上取決與其中所采用的各種液壓閥的性能優(yōu)劣及參數(shù)匹配是否合理。足見液壓閥的在整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中占有相當(dāng)重要的地位。各種液壓控制閥的規(guī)格型號，可以系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實際流量為依據(jù)，并考慮閥的控制特性、穩(wěn)

58、定型及油口的尺寸、外型尺寸與重量、安裝連接方式、操縱方式、適應(yīng)性與維修方便性、貨源及產(chǎn)品歷史，從相關(guān)的設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本中選取。選擇壓力控制閥時，應(yīng)考慮壓力控制閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。選擇流量控制閥時，應(yīng)考慮流量閥的流量調(diào)節(jié)范圍，流量壓力特性，最小穩(wěn)定流量，壓力補償要求或者溫度補償要求，對濾油器過濾精度的要求，閥進出口壓差的大小以及閥內(nèi)泄漏的大小等。選擇方向控制閥時，應(yīng)考慮方向閥的換向頻率，響應(yīng)時間，閥口的壓力損失以及閥的內(nèi)泄漏的大小等。通過各類閥的實際流量最多不應(yīng)超過其額定流量的120。根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求，本系統(tǒng)需要有管式單向閥，安全閥，疊加式減壓閥，

59、疊加式單向閥，液控單向閥，電磁換向閥。4.3 液壓附件的計算和選擇 蓄能器的選擇液壓系統(tǒng)使用蓄能器的目的很多，但歸納起來主要是蓄能保壓、吸收液壓沖擊和吸收液壓脈動等三種，詳細作用見表4-3。按照加載方式不同，蓄能器有彈簧加載、重力加載和氣體加載等三種類型。其中氣體加載型蓄能器按照氣體與油液是否隔開，又分為隔離式和非隔離式兩大類，而隔離按照物體的材料及工作的形態(tài)又分為非可撓式和可撓式兩種主要形式，可撓式中的皮囊式蓄能器應(yīng)用最多，詳細分類見表4-4。由于本設(shè)計中使用變量泵，會有脈動；而且在卡緊過程中有液壓沖擊。所以本設(shè)計中蓄能器主要用途是吸收脈動、緩和沖擊與保壓。結(jié)合表4-3和

60、4-4，選擇直通氣囊式蓄能器型號為NXQA-0.63/10-L，容量10L。表4-3 蓄能器的用途Tab.4-3 The use of accumulator用途  說明    蓄能  用于間歇型機械的液壓系統(tǒng)，可以存儲在執(zhí)行器間歇或低速運動時液壓泵輸出的油液（充液蓄能），并在執(zhí)行器快速運動需要大流量時，作為輔助能源與液壓泵一起向系統(tǒng)提供油液。從而實現(xiàn)了液壓泵組及整個液壓裝置的小型化，達到了節(jié)能的目的    吸收沖擊 

61、; 液壓換向閥快速啟閉和負(fù)載的驟然變化，系統(tǒng)會產(chǎn)生沖擊壓力，從而導(dǎo)致振動和噪聲，甚至損壞機器。蓄能器緩和、吸收這些流體的沖擊壓力    吸收脈動  能吸收或減小各種液壓泵的流量脈動和壓力脈動，從而降低系統(tǒng)噪聲    減震  就有吸收氣體彈簧的作用，可用于吸收車輛等行走機械機身與車輪之間的振動    平衡  可把立置執(zhí)行器（液壓缸）及其負(fù)載下降時的重力勢能轉(zhuǎn)化為液壓能進行儲存，同時產(chǎn)生極限阻力；立置執(zhí)行器上升

62、時，蓄能器釋放吸收的能量，與泵一起向液壓缸供油。從而實現(xiàn)了平衡和節(jié)能    補油  在執(zhí)行器鎖緊回路里的液體，隨著溫度的變化而膨脹或縮小，它的壓力也上升或下降，會引起回路故障或機器損壞。蓄能器能吸收或補充這種因溫度變化而導(dǎo)致的油量變化    保壓  在工件夾緊時液壓泵卸載的液壓回路中，蓄能器可保持執(zhí)行器所需的壓力以補償液壓泵卸載系統(tǒng)所產(chǎn)生的泄漏     表4-4 蓄能器的詳細分類及特點Tab.4-4 the

63、 detailed classification and characteristics of the Accumulator類   型  特點  用途      響應(yīng)  噪聲  容量限制/L  最大壓力/MPa  漏氣  溫度/  蓄能  吸收脈動沖擊

64、60; 傳送異性液體    彈簧加載式  不好  有  小  1.2    -50120  可  不太好  不可    重力加載式  不好  有  可做較大容量  45    -50120  

65、;可  不好  不可    類   型  特點  用途      響應(yīng)  噪聲  容量限制/L  最大壓力/MPa  漏氣  溫度/  蓄能  吸收脈動沖擊  傳送異性液體     

66、;    非隔離式  良好  有  大  5  有  可不限制  可  可  不可        非可撓式  活塞式  不太好  有  較大  21  小量  

67、-50120  可  不太好  可          差動活塞式  不太好  有  較大  45  無  -50120  可  不太好  不可    氣體加載式隔離式    柱塞式

68、  不太好  有  較大  45  小量  -50120  可  不太好  可          皮囊式  良好  無  480  200  無  -10120  可 &

69、#160;可  可        可撓式  隔膜式  良好  無  0.9511.5  7  無  -1070  可  可  可          直通氣囊式  好 &#

70、160;無  小  21  無  -1070  可  很好  不可          盤式  好  無  小  21  無  -1070  不可  很好  不可 

71、0;        金屬波紋管式  良好  無  小  21  無  -50120  不可  可  不可          活塞隔膜式  良好  無  較大  

72、7  小量  -1070  可  可  可     過濾器的確定由于液壓系統(tǒng)的各類故障絕大多數(shù)由油液的污染造成，而過濾器是保持油液清潔的主要手段，所以合理選擇過濾器顯得非常重要。按照過濾器在液壓系統(tǒng)中安放部位的不同，過濾器有多種類型。 詳細分類見表4-5。表4-5過濾器的類型Tab.4-5 The types of the filters序號  類型 

73、60;作用    1  吸油過濾器  保護液壓泵    2  高壓過濾器  保護液壓泵以外的液壓元件    3  回油過濾器  濾出液壓元件磨損后生成的污物    4  離線過濾器  獨立于系統(tǒng)之外，連續(xù)清除系統(tǒng)雜質(zhì)    5 &

74、#160;泄油過濾器  防止生成物進入油箱    6  注油過濾器  防止注油時污物侵入    7  安全過濾器  保護抗污能力低的液壓元件    過濾器的主要指標(biāo)有：過濾精度（濾除各種不同尺寸的污染顆粒的能力）、液降特性性和納垢量（壓力降達到規(guī)定限值之前，可以濾除并容納的）。按照過濾精度的不同，過濾器又可分為粗過濾器、普通過濾器、精過濾器和特精過濾器四類，各類過濾器的精度及其

75、適用的液壓系統(tǒng)見表4-6。本設(shè)計中液壓系統(tǒng)是低壓系統(tǒng)過濾器的主要作用是保護液壓泵，所以選擇吸油過濾器型號為MF-02。表4-6 各類過濾器的過濾精度Tab.4-6 The accuracy of the filters類型  過濾精度  適用系統(tǒng)及元件    粗過濾器  100  重型設(shè)備、低壓液壓系統(tǒng)    普通過濾器  10100  

76、機床、液壓機、船舶的設(shè)備的液壓系統(tǒng)，齒輪泵、葉片泵、一般液壓閥、疊加閥、插裝閥    精過濾器  510  一般電液伺服、比例液壓系統(tǒng)，柱塞泵、工業(yè)伺服閥、比例閥    特精過濾器  15  航空航天設(shè)備、飛船的精密電液伺服系統(tǒng)、高性能伺服閥等    綜上所述，現(xiàn)選定卡盤液壓系統(tǒng)的各個液壓元件的類型如表4-4所示。表44液壓系統(tǒng)元件選型Tab.4-4 Various types

77、 of hydraulic components of choice序號  名稱  通過流量/L  額定流量/  額定壓力/MPa  額定壓降/MPa  型號規(guī)格    1  空氣過濾器          AB-1162    2

78、  油溫油位計          LS-3”    3  吸油過濾器  10  20  1    MF-02    4  單向閥  10  40  25  0.05 &#

79、160;CI-T02-05-10    5  安全球閥  10  35  20  0.1  YJZQ-J10    6  蓄能器      10    NXQA-0.63/10-L    7  壓力表開關(guān) &#

80、160;10  21  21    GCT-03    8  壓力表      10    I-21/2-100-B1    9  壓力表      5    I-21/2-50-B1 &#

81、160;  10  二位四通換向閥  10  63  10   0.2  SWH-G02-C2-D24-20-LS    11  三位四通換向閥  10  63  5   0.2  SWH-G02-D2-D24-20-LS    12

82、60; 疊加式減壓閥  10  35  25   0.1  MPR-02A-K-1-20    13  疊加式減壓閥  10  35  25   0.1  MPR-02B-K-1-20    14  疊加式單向閥  10 

83、; 35  21   0.1  MC-02AB-05-30    15  壓力繼電器    35  3.5    PS70-1-20    16  液控單向閥  10  35  21   0.1 &#

84、160;MPC-02W-50-30     確定油箱容積液壓系統(tǒng)的散熱主要是靠油箱，油箱大散熱塊，油箱小則油溫較高。初始設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾個方面：1  油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當(dāng)?shù)囊何?  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100m左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5°

85、;角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠些，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2/33/4。（44） 式中 液壓泵每分鐘排出的液體體積；  經(jīng)驗系數(shù)。低壓系統(tǒng)取24；中壓系統(tǒng)取57；高壓系統(tǒng)取612；行走機械取12。將數(shù)值帶入公式（44）得V7×1070L 確定管件的尺寸由表42和43 得知液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實際最大流量分別為13.3L/min和10L/min，按照表45的推薦值取油管內(nèi)油液的

86、允許流速為4m/min，管徑的計算公式為   d （45）式中  q通過油管的最大流量；  V油管中允許流速；  d油管內(nèi)徑；  將數(shù)值帶入公式（45）得 8.4mm  7.3mm根據(jù)JB82766，同時考慮到制作方便，兩根油管同時選用10×1（外徑10mm，壁厚1mm）的冷拔無縫鋼管。由機械設(shè)計手冊查得管材的抗拉強度為412MPa，由表56取安全系數(shù)為8，按公式（46）對油管的強度進行校核，公式如下：（46） 式中 

87、; p管內(nèi)最高工作壓力；  d油管內(nèi)徑；  n安全系數(shù)；  管材抗拉強度；  油管壁厚。將數(shù)值帶入公式（46）得0.26mm因為0.26mm 1mm,所以所選油管壁厚安全。表45  油管中的允許流速Tab.4-5 Allow the pipeline flow油液流經(jīng)油管  吸油管  高壓管  回油管  短管及局部收縮處   &

88、#160;允許速度（m/s）    2.55    57    表46 安全系數(shù)Tab.4-6 Safety Factor管內(nèi)最高工作壓力   7  717.5  17.5    安全系數(shù)  8  6  4    5 液壓油的選擇

89、與維護5.1 液壓油的種類液壓油可分為三大類:礦油型、合成型和含水型。國內(nèi)常用的液壓油有L -HL液壓油、L -HM抗磨液壓油、LHV低溫抗磨液壓油、L-HS低凝抗磨液壓油、L-HG液壓導(dǎo)軌油和抗燃液壓油等。油品的主要性能及適用范圍:1）50.6，粘度指數(shù)90，閃點，凝點,油的密度為 918kg5.3 液壓油的維護合理選好油液是液壓機械設(shè)備工作的開始，在工作過程中，油液的維護也很重要。首先，應(yīng)了解液壓油污染物的來源，液壓油污染物的來源可分為外部影響，包括:油液運輸過程帶來的污染;液壓元件內(nèi)存在的污染;周圍環(huán)境的污染。其次是了解使用過程中產(chǎn)生的影

90、響，包括:運動部件磨損產(chǎn)生的影響;油液發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生的影響;外來污染物、統(tǒng)維修和元件更換過程的污染。在工作開始前和工作過程中，對液壓油應(yīng)注意以下幾點: 防止油污染1）使用前保持油的清潔。購買油品時，雖經(jīng)化驗合格，但存放時間或保管環(huán)境都可能使油品的清潔受到影響。因此，使用前應(yīng)重新化驗，如有問題及時處理。2）安裝和運轉(zhuǎn)前保持液壓系統(tǒng)的清潔。液壓元件加工和安裝過程殘存的金屬粉末等雜質(zhì)，如未及時清洗干凈，會帶進油液中隨著油流動，引起液壓元件的磨損、卡死或堵塞油路，甚至造成事故。因此，安裝和運轉(zhuǎn)前一定要對系統(tǒng)進行清洗。清洗時最好用液壓裝置所需的工作油或試車油，尤其是系統(tǒng)選用水一乙二醇、乳化液及高水基液時，更要用這些液體本身進行沖洗，以取得更好的效果。3）工作過程中保持油品清潔。運動和振動引起元件磨損，所產(chǎn)生的微粒隨油循環(huán)，引起元件進一步磨損，造成油膜被破壞、潤滑性變差、元件使用壽命縮短。另外，油在工作過程中會受到環(huán)境的污染，空氣、塵埃、冷卻水、蒸汽等會使油氧化變質(zhì)，產(chǎn)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和炭渣等污染物，需隨時除去。要保持壓油的清潔，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求，選用不同過濾精度的過濾器，過濾器的材質(zhì)要與所用油品相適應(yīng)，選擇過濾器的原則如下:根據(jù)被過濾微粒的大小，選擇適