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     【摘要】通過設(shè)計(jì)液壓傳動系統(tǒng)，鞏固和深化已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟和方法；正確合理地確定執(zhí)行液壓機(jī)構(gòu)，運(yùn)用基本回路組成滿足基本性能要求的、高效的液壓系統(tǒng)；熟悉并運(yùn)用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。
 
     【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)；銑床；設(shè)計(jì)
 
      1 、液壓系統(tǒng)使用要求負(fù)載分析
 
     1.1 使用要求
 
     完成快進(jìn)———工進(jìn)———快退———停止的工作循環(huán)
 
     1.2 負(fù)載分析
 
     在負(fù)載分析中，先不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因?yàn)楣ぷ鞑考桥P式放置，重力的水平分力為零，這樣要考慮的力有：切削力、導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為Fs，動摩擦力為Fd，則:

    
  
    如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響,并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率ηm=0.93, 則液壓缸在各工作階段的總機(jī)械負(fù)載可以算出,如下表：
 

                                  表1 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表
  
    
  
     根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段的速度,可繪出負(fù)載圖(F－S)和速度圖(V—L).
 

                              圖1 負(fù)載曲線圖

     
  
  
                                    圖2 速度曲線圖

     
  
  
                                   圖3 工作循環(huán)圖
  

     2 、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
 
     2.1 確定液壓泵類型及調(diào)速方式
 
     參考同類組合機(jī)床, 選用單作用葉片泵雙泵供油, 溢流閥作定壓閥。為防止銑削完畢時(shí)滑臺突然失去負(fù)載向前沖，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值Pb=0.7MPa。
 
     2.2 選用執(zhí)行元件
 
     因?yàn)橄到y(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)，快退速度相等，所以選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動連接，無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。
 
     2.3 快速運(yùn)動回路和速度換接回路
 
     根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動方式和要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動連接。
 
     本設(shè)計(jì)采用電磁閥的速度換接回路，控制工件的快進(jìn)和工進(jìn)。與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺的行程開關(guān)控制，管路較簡單，行程大小也容易調(diào)整，另外采用二位二通電磁換向閥與單向閥來切斷差動油路。因此速度換接回路為行程與壓力聯(lián)合控制形式。
 
     2.4 換向回路的選擇
 
     本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動連接，選用了三位五通換向閥。為提高換向的位置精度，采用死擋鐵和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。
 
     2.5 組成液壓系統(tǒng)繪原理圖（圖4）
 
     將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖4 所示的液壓系統(tǒng)圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)置測壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表開關(guān)。這樣只需一個(gè)壓力表即能觀察各點(diǎn)壓力。

                                            圖4 液壓系統(tǒng)圖
 
 
                              表2 液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動作順序表

   
     3 、系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算
 
     3.1 壓缸參數(shù)計(jì)算
 
     3.1.1 初選液壓缸的工作壓力
 
     參考同類型組合機(jī)床，初定液壓缸的工作壓力為P＝50×10（5次方）Pa。
 
     3.1.2 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
 
     本設(shè)計(jì)要求動力滑臺的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動連接，并取無桿腔有效面積A1＝2A2。為了防止在銑削完畢時(shí)滑臺突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選背壓Pb=0.7MPa。
 
     由各階段的負(fù)載數(shù)據(jù)表可知工進(jìn)階段的負(fù)載F＝82896.3N。按此計(jì)算A1則：
  
    

     按GB/T2348-1993 將所計(jì)算的D 與d 值分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得D=16cm d=11cm按標(biāo)準(zhǔn)直徑算
  
    

     3.1.3 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率

     根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可計(jì)算出液壓缸工作過程各階段的壓力、流量和功率，在計(jì)算工進(jìn)時(shí)背壓按Pb=7×105Pa 代入， 快退時(shí)背壓按Pb=5×105Pa 代入計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果列于下表中。

                                                   表3

    
   
     3.2 液壓泵的參數(shù)計(jì)算
  
    

            812.7+3407.4=4220.1W
 
     綜合比較，快退時(shí)所需功率最大。可以查JB/T8680.2-1998 選用Y2-132M2-6 三相異步電機(jī)， 電動機(jī)額定功率為5.5kW， 額定轉(zhuǎn)速960r/min。
 
     4 、液壓元件的選擇
 
     4.1 液壓閥及過濾器的選擇
 
     根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格。本例中所有閥的額定壓力都為63×105Pa，額定流量根據(jù)各閥通過的流量， 確定為10L/min，25L/min，63L/min 三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號列于下列表中。過濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用隙式過濾器，表中序號與系統(tǒng)原理圖中的序號一致。

                                          表4 液壓元件明細(xì)表

    
  
     4.2 油管的選擇
 
     根據(jù)選定的液壓閥的連接口尺寸選擇管道尺寸，液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、輸出的最大流量來計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)流量最大，實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍為116L ／ min，則液壓缸的進(jìn)、出油管直徑d 按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為28 外徑為34的10 號冷拔鋼管。
 
     4.3 油箱容積的確定
 
     中低壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵的額定流量的5～7 倍，本設(shè)計(jì)取7 倍，故油箱容積為V＝（7×58.3）=410L