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     【摘要】通過設計液壓傳動系統，鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統系統設計計算的一般步驟和方法；正確合理地確定執行液壓機構，運用基本回路組成滿足基本性能要求的、高效的液壓系統；熟悉并運用有關國家標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。
 
     【關鍵詞】液壓系統；銑床；設計
 
      1 、液壓系統使用要求負載分析
 
     1.1 使用要求
 
     完成快進———工進———快退———停止的工作循環
 
     1.2 負載分析
 
     在負載分析中，先不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。因為工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣要考慮的力有：切削力、導軌摩擦力和慣性力。導軌的正壓力等于動力部件的重力，設導軌的靜摩擦力為Fs，動摩擦力為Fd，則:

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

                                  表1 液壓缸各運動階段負載表
  
    
  
     根據負載計算結果和已知的各階段的速度,可繪出負載圖(F－S)和速度圖(V—L).
 

                              圖1 負載曲線圖

     
  
  
                                    圖2 速度曲線圖

     
  
  
                                   圖3 工作循環圖
  

     2 、液壓系統方案設計
 
     2.1 確定液壓泵類型及調速方式
 
     參考同類組合機床, 選用單作用葉片泵雙泵供油, 溢流閥作定壓閥。為防止銑削完畢時滑臺突然失去負載向前沖，回油路上設置背壓閥，初定背壓值Pb=0.7MPa。
 
     2.2 選用執行元件
 
     因為系統動作循環要求正向快進和工作，反向快退，且快進，快退速度相等，所以選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接，無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的兩倍。
 
     2.3 快速運動回路和速度換接回路
 
     根據本設計的運動方式和要求，采用差動連接與雙泵供油兩種快速運動回路來實現快速運動。即快進時，由大小泵同時供油，液壓缸實現差動連接。
 
     本設計采用電磁閥的速度換接回路，控制工件的快進和工進。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控制，管路較簡單，行程大小也容易調整，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合控制形式。
 
     2.4 換向回路的選擇
 
     本系統對換向的平穩性沒有嚴格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實現差動連接，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返程控制。
 
     2.5 組成液壓系統繪原理圖（圖4）
 
     將上述所選定的液壓回路進行組合，并根據要求作必要的修改補充，即組成如圖4 所示的液壓系統圖。為便于觀察調整壓力，在液壓泵的進口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進口處設置測壓點，并設置多點壓力表開關。這樣只需一個壓力表即能觀察各點壓力。

                                            圖4 液壓系統圖
 
 
                              表2 液壓系統中各電磁鐵的動作順序表

   
     3 、系統的參數計算
 
     3.1 壓缸參數計算
 
     3.1.1 初選液壓缸的工作壓力
 
     參考同類型組合機床，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構尺寸
 
     本設計要求動力滑臺的快進、快退速度相等，現采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進時采用差動連接，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。
 
     由各階段的負載數據表可知工進階段的負載F＝82896.3N。按此計算A1則：
  
    

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

     3.1.3 計算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量和功率

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

                                                   表3

    
   
     3.2 液壓泵的參數計算
  
    

            812.7+3407.4=4220.1W
 
     綜合比較，快退時所需功率最大。可以查JB/T8680.2-1998 選用Y2-132M2-6 三相異步電機， 電動機額定功率為5.5kW， 額定轉速960r/min。
 
     4 、液壓元件的選擇
 
     4.1 液壓閥及過濾器的選擇
 
     根據液壓閥在系統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格。本例中所有閥的額定壓力都為63×105Pa，額定流量根據各閥通過的流量， 確定為10L/min，25L/min，63L/min 三種規格，所有元件的規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，表中序號與系統原理圖中的序號一致。

                                          表4 液壓元件明細表

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