简易石材磨光机系统设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计第 I 页 简易石材磨光机系统设计 摘要 传送带式石料磨光机就是专门用来磨削加工石料表面并最终获得准确尺寸和光亮 美观表面的板材墓碑石和拼花石的一种机器设备。它在磨头升降和加压控制，以及传送 带驱动两个装置中，采用了液压传动系统。它的基本结构分为上下两大部分。上部包括 四组磨头，每组磨头由单独的电机经三角皮带轮驱动主轴旋转，机器下部包括由许多链 板组成的传送带，以及送料和出料装置。电机经链条驱动链轮带动传送带作反时针方向 运动。被加工的石料板坯，由右端的送料装置连续送人传送带上，经过四组磨头的磨削 加工，达到预定的尺寸和光洁度以后，由左端出料装置上取出，成为合格产品。根据设计 任务书的要求，本设计说明书针对石材磨光机进行设计说明。主要内容包括简易石材磨 光机结构设计；电机功率的计算与确定；液压系统的组成、工作原理、液压系统参数、拟 定液压系统图；液压元件的计算及选择，包括液压缸、液压阀、油箱容积、压力损失、发 热与温升等相关计算。 关键词：磨光机、液压、设计 辽宁科技大学本科生毕业设计第 II 页 Simple stone material polishing engine system design Abstract The transmission belt type stone material polishing engine is uses for the abrasive machining stone material surface specially and finally obtains the accurate size and luminous artistic surface plate tombstone Shi Hepin the rocks and flowers one kind of machine equipment.It in the wheelhead fluctuation and the compression control, as well as the conveyer belt actuates in two equipments, has used the hydraulic actuation system. About its basic structure divides into two major parts.Upside including four groups of wheelheads, each group of wheelheads actuates main axle revolving by the independent electrical machinery after the v-belt pulley, lower part the machine including the conveyer belt which is composed by many link joints, as well as feeding and material installment.The electrical machinery actuates the chain wheel impetus conveyer belt after the chain link to make the counter- clockwise direction movement.Stone material tube blank which processes, sees somebody off continuously by the right margin feeding equipment on the conveyer belt, passes through four group of wheelhead abrasive machinings, achieved after predetermined size and smooth finish, takes out by the left side material installment in, becomes the certified product.According to the design project description request, this design instruction booklet carries on the design explanation in view of the stone material polishing engine.Primary coverage including simple stone material polishing engine structural design; Electrical machinery power computation and determination; The hydraulic system composition, the principle of work, the hydraulic system parameter, draws up the hydraulic scheme; The hydraulic pressure part computation and the choice, including the hydraulic cylinder, the hydraulic valve, the fuel tank volume, the 辽宁科技大学本科生毕业设计第 III 页 pressure loses, gives off heat with correlation computations and so on the temperature rise. Key word: Polishing engine, hydraulic pressure, design 目录 摘要I ABSTRACTII 1 绪论1 1.1 液压与气动的发展史1 1.2 液压的发展现状和趋势2 1.3 我国液压技术发展现状及趋势5 1.3.1 目前状况6 1.3.2 今后发展走势7 2 石材磨光机的液压系统原理8 3 总体方案设计12 4 液压系统的计算16 4.1 油缸推力的确定16 4.2 油缸的工作压力、工作面积 16 4.2.1 确定油缸的工作压力17 4.2.2 确定油缸工作面积和尺寸18 4.2.3 油泵的工作压力18 4.3 流量的计算 19 4.3.1 油缸的需油量19 4.3.2 油泵的供油量19 4.4 油泵功率计算19 辽宁科技大学本科生毕业设计第 IV 页 5 液压系统的验算20 5.1 系统的发热验算20 5.2 系统的效率21 6 液压元件的选择22 6.1 单向阀的选择22 6.2 换向阀的选择22 6.3 溢流阀的选择22 6.4 减压阀的选择23 6.5 蓄能器的选择23 6.6 滤油器的选择24 6.7 单向节流阀的选择24 7 液压油的选择26 8 液压系统故障的排除27 8.1 液压系统泄漏27 8.2 油温过高28 8.3 液压缸运行中有抖动爬行现象29 8.4 振动与噪声30 8.5 液压系统压力不足或完全无压力30 8.6 工作机构运行速度不够或完全不动31 结论33 致谢34 参考文献35 辽宁科技大学本科生毕业设计第 V 页 辽宁科技大学本科生毕业设计第1页 1 绪论 1.1 液压与气动的发展史 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动 原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体 传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795 年英国约瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749 - 1814) ，在伦敦用水作为工作 介质 , 以水压机的形式将其应用于工业上 , 诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将 工作 介质水改为油 , 又进一步得到改善。 第一次世界大战 (1914 - 1918) 后液压传动广泛应用 , 特别是 1920 年以后 , 发 展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业 生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液 压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (G Constantimsco) 对能量 波动传递所进行的理论及实际研究；1910 年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等) 方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战 (1941 - 1945) 期间 , 在美国机床中有 30%应用了液压传动。 应 该指出 , 日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅 速发展液压传动 ,1956 年成立了“ 液压工业会 ” 。近 2030 年间，日本液压传动发 展之快，届世界领先地位。 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工 机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等； 钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及 堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国； 船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨 型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减 摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 气压传动的应用历史悠久。从 18 世纪的产业革命开始 , 气压传动逐渐被应用于 各类行业中 。 如矿山用的风钻 , 火车的刹车装置等。而气压传动应用于一般工业中 的自动化、省力化则是近些年的事情。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的 辽宁科技大学本科生毕业设计第2页 工业自动化手段。国内外自 20 世纪 60 年代以来 , 气压传动发展十分迅速 , 目前气压 传动元件的发展速度已超过了液压元件 , 气压传动已成为一个独立的专门技术领域。 气压传动技术应用也相当普遍，许多机器设备中装有气压传动系统，在工业各领 域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷 和烟草领域等，气压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航 中，气压传动技术也占据着重要的地位。 1.2 液压的发展现状和趋势 液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展 都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为 350 亿美元。据统计，世界各主要国家 液压工业销售额占机械工业产值的 2%3.5%，而我国只占 1%左右，这充分说明我国液 压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有 独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好， 可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安 全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因 此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来，液压气动技术面临与机械 传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分 取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力 发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域， 同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续 努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、 可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定 的提高。尽管如此，走向 21 世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现 有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将 集中在以下几个方面。 减少损耗，充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中，总存在能量损耗。为减少能 量的损失，必须解决下面几个问题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损 失；减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量；采用静压技术和新 辽宁科技大学本科生毕业设计第3页 型密封材料，减少摩擦损失；改善液压系统性能，采用负荷传感系统、二次调节系统 和采用蓄能器回路。 泄漏控制 泄漏控制包括：防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个 方面。今后，将发展无泄漏元件和系统，如发展集成化和复合化的元件和系统，实现 无管连接，研制新型密封和无泄漏管接头，电机油泵组合装置等。无泄漏将是世界液 压界今后努力的重要方向之一。 污染控制 过去，液压界主要致力于控制固体颗粒的污染，而对水、空气等的污染控制往往 不够重视。今后应重视解决：严格控制产品生产过程中的污染，发展封闭式系统，防 止外部污染物侵入系统；应改进元件和系统设计，使之具有更大的耐污染能力。同时 开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量；开发油水分离净化 装置和排湿元件，以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元江 及检测装置。 主动维护 开展液压系统的故障预测，实现主动维护技术。必须使液压系统故障诊断现代化， 加强专家系统的开发研究，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机 和知识库中的知识，推算出引起故障的原因，提出维修方案和预防措施。要进一步开 发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，开发液压系统自补偿系统，包括自调整、 自校正，在故障发生之前进行补偿，这是液压行业努力的方向。 机电一体化 机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化，充分发挥液压传动出力大、惯性小、 响应快等优点，其主要发展动向如下：液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例 控制系统转向闭环比例伺服系统，同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实 现标准化；提高液压元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需 求，发展与计算机直接接口的高频，低功耗的电磁电控元件；液压系统的流量、压力、 温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断；电子直接控制元件将得到广泛采用， 如电控液压泵，可实现液压泵的各种调节方式，实现软启动、合理分配功率、自动保 护等；借助现场总线，实现高水平信息系统，简化液压系统的调节、争端和维护。 辽宁科技大学本科生毕业设计第4页 液压 CAD 技术 充分利用现有的液压 CAD 设计软件，进行二次开发，建立知识库信息系统，它将 构成设计-制造-销售-使用-设计的闭环系统。将计算机防真及适时控制结合起来，在试 制样机前，便可用软件修改其特性参数，以达到最佳设计效果。下一个目标是，利用 CAD 技术支持液压产品到零不见设计的全过程，并把 CAD/CAM/CAPP/CAT，以及现 代管理系统集成在一起建立集成计算机制造系统（CIMS） ，使液压设计与制造技术有 一个突破性的发展。 新材料、新工艺的应用 新型材料的使用，如陶瓷、聚合物或涂敷料，可使液压的发展引起新的飞跃。为 了保护环境，研究采用生物降解迅速的压力流体，如采用菜油基和合成脂基或者水及 海水等介质替代矿物液压油。铸造工艺的发展，将促进液压元件性能的提高，如铸造 流道在阀体和集成块中的广泛使用，可优化元件内部流动，减少压力损失和降低噪声， 实现元件小型化。 目前,它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成 化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时,由于与 微电子技术密切配合,能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制 , 从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。 应该特别提及的是，近年来，世界科学技术不断迅速发展，各部门对液压传动提 出了更高的要求。液压传动与电子技术配合在一起，广泛应用于智能机器人、海洋开 发、宇宙航行、地震予测及各种电液伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新的 高度。目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点: 1. 节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率； 2. 发展新型液压介质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油基液 压介质； 3. 注意环境保护，降低液压元件噪声； 4. 重视液压油的污染控制； 5. 进一步发展电气液压控制，提高控制性能和操作性能； 6. 重视发展密封技术，防止漏油； 辽宁科技大学本科生毕业设计第5页 7. 其它方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压 系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测 以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。 1.3 我国液压技术发展现状及趋势 我国液压、气动和密封件工业发展历程，大致可分为三个阶段，即：20 世纪 50 年 代初到 60 年代初为起步阶段；6070 年代为专业化生产体系成长阶段；8090 年代为 快速发展阶段。其中，液压工业于 50 年代初从机床行业生产仿苏的磨床、拉床、仿形 车床等液压传动起步，液压元件由机床厂的液压车间生产，自产自用。进入 60 年代后， 液压技术的应用从机床逐渐推广到农业机械和工程机械等领域，原来附属于主机厂的 液压车间有的独立出来，成为液压件专业生产厂。到了 60 年代末、70 年代初，随着生 产机械化的发展，特别是在为第二汽车制造厂等提供高效、自动化设备的带动下，液 压元件制造业出现了迅速发展的局面，一批中小企业也成为液压件专业制造厂。1968 年中国液压元件年产量已接近 20 万件；1973 年在机床、农机、工程机械等行业，生产 液压件的专业厂已发展到 100 余家，年产量超过 100 万件，一个独立的液压件制造业 已初步形成。这时，液压件产品已从仿苏产品发展为引进技术与自行设计相结合的产 品，压力向中、高压发展，并开发了电液伺服阀及系统，液压应用领域进一步扩大。 气动工业的起步比液压稍晚几年，到 1967 年开始建立气动元件专业厂，气动元件才作 为商品生产和销售。含橡塑密封、机械密封和柔性石墨密封的密封件工业，50 年代初 从生产普通 O 型圈、油封等挤压橡塑密封和石棉密封制品起步，到 60 年代初，开始研 制生产机械密封和柔性石墨密封等制品。70 年代，在原燃化部、一机部、农机部所属 系统内，一批专业生产厂相继成立，并正式形成行业，为密封件工业的发展成长奠定 了基础。 进入 80 年代，在国家改革开放的方针指引下，随着机械工业的发展，基础件滞后 于主机的矛盾日益突出，并引起各有关部门的重视。为此，原一机部于 1982 年组建了 通用基础件工业局，将原有分散在机床、农业机械、工程机械等行业归口的液压、气 动和密封件专业厂，统一划归通用基础件局管理，从而使该行业在规划、投资、引进 技术和科研开发等方面得到基础件局的指导和支持。从此进入了快速发展期，先后引 进了 60 余项国外先进技术，其中液压 40 余项、气动 7 项，经消化吸收和技术改造， 现均已批量生产，并成为行业的主导产品。近年来，行业加大了技术改造力度， 辽宁科技大学本科生毕业设计第6页 19911998 年国家、地方和企业自筹资金总投入共约 20 多亿元，其中液压 16 亿多元。 经过技术改造和技术攻关，一批主要企业技术水平进一步提高，工艺装备得到很大改 善，为形成高起点、专业化、批量生产打下了良好基础。近几年，在国家多种所有制 共同发展的方针指引下，不同所有制的中小企业迅猛崛起，呈现出勃勃生机。随着国 家进一步开放，三资企业迅速发展，对提高行业水平和扩大出口起着重要作用。目前 我国已和美国、日本、德国等国著名厂商合资或由外国厂商独资建立了柱塞泵/马达、 行星减速机、转向器、液压控制阀、液压系统、静液压传动装置、液压件铸造、气动 控制阀、气缸、气源处理三联件、机械密封、橡塑密封等类产品生产企业 50 多家，引 进外资 2 亿多美元。 1.3.1 目前状况 (1)基本概况 经过 40 多年的努力，我国液压、气动和密封件行业已形成了一个门类比较齐全， 有一定生产能力和技术水平的工业体系。据 1995 年全国第三次工业普查统计，我国液 压、气动和密封件工业乡及乡以上年销售收入在 100 万元以上的国营、村办、私营、 合作经营、个体、“三资”等企业共有 1300 余家，其中液压约 700 家，气动和密封件各 约 300 余家。按 1996 年国际同行业统计，我国液压行业总产值 23.48 亿元，占世界第 6 位；气动行业总产值 4.19 亿元，占世界第 10 位。 (2)当前供需概况 通过技术引进，自主开发和技术改造，高压柱塞泵、齿轮泵、叶片泵、通用液压 阀门、油缸、无油润滑气动件和各类密封件第一大批产品的技术水平有了明显的提高， 并可稳定的批量生产，为各类主机提高产品水平提供了保证。另外，在液压气动元件 和系统的 CAD、污染控制、比例伺服技术等方面也取得一定成果，并已用于生产。目 前，液压、气动和密封件产品总计约有 3000 个品种、23000 多个规格。其中，液压有 1200 个品种、10000 多个规格（含液力产品 60 个品种、500 个规格）；气动有 1350 个 品种、8000 多个规格；橡塑密封有 350 个品种、5000 多个规格，已基本能适应各类主 机产品的一般需要，为重大成套装备的品种配套率也可达 60%以上，并开始有少量出 口。 1998 年国产液压件产量 480 万件，销售额约 28 亿元（其中机械系统约占 70%）； 气动件产量 360 万件，销售额约 5.5 亿元（其中机械系统约占 60%）；密封件产量约 辽宁科技大学本科生毕业设计第7页 8 亿件，销售额约 10 亿元（其中机械系统约占 50%）。据中国液压气动密封件工业协 会 1998 年年报统计，液压产品产销率为 97 .5%（液力为 101%），气动为 95.9%，密 封为 98.7%。这充分反映了产销基本衔接。 我国液压、气动和密封工业虽取得了很大的进步，但与主机发展需求，以及和世 界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可靠性等方面。以 液压产品为例，产品品种只有国外的 1/3，寿命为国外的 1/2。为了满足重点主机、进 口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。据海 关统计及有关资料分析，1998 年液压、气动和密封件产品的进口额约 2 亿美元，其中 液压约 1.4 亿美元，气动近 0.3 亿美元，密封约 0.3 亿美元，比 1997 年稍有下降。按金 额计，目前进口产品的国内市场占有率约为 30%。1998 年国内市场液压件需求总量约 600 万件，销售总额近 40 亿元；气动件需求总量约 500 万件，销售总额 7 亿多元；密 封件需求总量约 11 亿件，销售总额约 13 亿元。 1.3.2 今后发展走势 1、影响发展的主要因素 (1)企业产品开发能力不强，技术开发的水平和速度不能完全满足先进主机产品、 重大技术装备和进口设备的配套和维修需要； (2)不少企业的制造工艺、装备水平和管理水平都较落后，加上质量意识不强，导 致产品性能水平低、质量不稳定、可靠性差，服务不及时，缺乏使用户满意和信赖的 名牌产品； (3)行业内生产专业化程度低，力量分散，低水平重复严重，地区和企业之间产品 趋同，盲目竞争，相互压价，使企业效益下降，资金缺乏、周转困难，产品开发和技 术改造投入不足，严重地制约了行业整体水平的提高以及竞争实力的增强； (4)国内市场国际化程度日益提高，国外公司纷纷进入中国市场参与竞争，加上国 内私营、合作经营、个体、三资等企业的崛起，给国有企业造成愈来愈大的冲击。 2、发展走势 随着社会主义市场经济的不断深化，液压、气动和密封产品的市场供求关系发生 较大变化，长期来以“短缺”为特征的卖方市场已基本成为以“结构性过剩”为特征的买方 市场所取代。从总体能力看，已处于供大于求的态势，特别是一般低档次液压、气动 和密封件，普遍供过于求；而主机急需的技术含量高的高参数、高附加值的高档产品， 辽宁科技大学本科生毕业设计第8页 又不能满足市场需要，只能依赖于进口。在我国加入 WTO 后，其冲击有可能更大。因 此，“十五”期间行业产值的增长，决不能依赖于量的增长，而应针对行业自身的结构 性矛盾，加大力度，调整产业结构和产品结构，也就是应依靠质的提高，促进产品技 术升级，以适应和拉动市场需求，求得更大的发展。 2 石材磨光机的液压系统原理 图 2.1 是磨光机的结构示意图，它在磨头升降和加压控制中采用了液压传动系统。 图 2.1 石料磨光机结构示意图 它的基本结构分为上下两大部分。上部包括四组磨头，每组磨头由单独的电机经 三角皮带轮驱动主轴旋转，主轴下端装有砂轮磨具主轴中心孔由水管通水流向磨具与 石料板坯的接触磨削表面，一方面冷却磨具，另一方面借助水流冲走磨屑。 机器下部包括由许多链板组成的传送带，以及送料和出料装置。电机经链条驱动 链轮带动传送带作反时针方向运动。被加工的石料板坯，由右端的送料装置连续送人 传送带上，经过四组磨头的磨削加工，达到预定的尺寸和光洁度以后，由左端出料装 置上取出，成为合格产品。 每组磨头由单独的液压系统控制磨具升降和加压。泵站向磨头的升降油缸供油并 实 施控制。 磨光机的主要技术参数如下: 辽宁科技大学本科生毕业设计第9页 1 号磨头与 2 号磨头电机功率为 22 千瓦，其余磨头功率均为 17 千瓦。 砂轮磨具直径 500 毫米，转速 576 转/分。 传送带驱动功率为 3 千瓦，运动速度 1 米/分。 加工板坯尺寸 305 X 305 毫米或 400 X 400 毫米，产量约 60 米 2/小时。 磨头升降液压缸内径 180 毫米，水耗量为 6 米 3/小时。 图 2.2 为磨头主传动及磨具升降油缸的结构原理图。 图 2.2 磨头主传动及升降油缸结构 主电机经过皮带轮和驱动主轴 I 旋转。主轴中空，并插人水管。主轴与大皮带轮 之间以滑键连接，保证主轴既可旋转又可自由升降。活塞在升降油缸内上下移动，带 动磨具砂轮一起动作。泵站供给的压力油经油管进出油缸的上下腔。砂轮与传送带上 的板坯接触后，便可磨削加工。磨具上下移动的范围由撞块压下相应的行程开关 K1或 K1加以控制。 图 2.3 为磨头升降液压系统图。液压系统控制的动作包括磨头上升、磨头下降和浮 辽宁科技大学本科生毕业设计第10页 动磨削加工。 图 2.3 磨头升降液压系统图 一、磨头上升 当起动叶片泵 2 而磨头主电机尚未起动时，二位四通换向阀 6 和二位二通换向阀 11 的电磁铁均不通电，处于图示状态。这时压力油经滤油器 1、单向阀 5、换向阀 6 和 单向节流阀 7 中的单向阀，进人油缸 10 下腔，泵的出口压力由压力计 3 指示。油缸上 腔的回油经换向阀 11 和 6 返回油箱。这时磨头以大约 4 厘米/秒的速度快速升起，直到 上极限位置(由行程开关限定)。 二、磨头下降 当磨头主电机开动时，同时使换向阀 6 和 11 的电磁铁通电，这时两个换向阀均处 于左位，泵供给的压力油经换向阀 6、单向阀 14 进入油缸的上腔，推动活塞下降。油 缸下腔的回油经单向节流阀 7 中的节流阀和换向阀 6 返回油箱。磨头下降的速度由阀 辽宁科技大学本科生毕业设计第11页 7 调节，可实现慢速下降。 三、浮动磨削加工 当磨头下降到使砂轮压在板坯上时，油缸上腔的压力将迅速升高，直至使溢流阀 4 开启。若溢流阀的调定压力过高，势将板坯压碎，主电机也会过载。 为便于调节压力，本系统采取对磨头进行差压式加工方案。油缸上腔的压力由溢 流阀 4 调节，下腔压力由减压阀 8 和单向节流阀 7 配合调节。此时，单向节流阀起背 压阀作用。油路中如果没有背庄或背压不足，油缸上下腔的压差将无法建立。油缸下 腔压力由压力计 9 指示。单向阀 12 可防止油缸下腔油液倒流。 磨光机工作时，实际所需油缸上下腔压差的大小，即磨头对板坯施加的压力，可 根据板坯的抗折强度、磨削量、传送带送料速度等因素加以调节，一般在 0.81.2 兆帕 左右。 由于送入板坯厚度不一致，为了平衡磨削加工时的负载，保护主电机安全，遇到 厚度过大的板坯时，必须使磨头自动抬升，使磨头始终保持磨削量恒定的浮动加压工 作状态。在本机上是借助于电气装置控制液压阀自动实现的，控制信号是磨头主电机 的负载电流。 当负载电流小于调定值时，换向阀 6 通电，磨头在油缸上下腔压力差作用下压在 板坯上，进行正常加工作业。 当遇到突然而来的厚板时，一主电机负载电流增大很多，以至超过调定值。这时 使换向阀 6 断电，而使换向阀 11 通电，于是压力油进人油缸下腔，推动磨头升起。油 缸上腔的油液只能进入蓄能器 13，并且由它来限制磨头上升的高度最大不超过 10 毫米。 当磨头抬起时，磨削量减少，主电机的负载电流随之下降，当降到调定值以下时， 换向阀 6 又将通电，磨头重新下降，自动增大磨削量。 辽宁科技大学本科生毕业设计第12页 3 总体方案设计 速度控制回路的公用是对液压系统中执行元件的速度进行调节和控制。执行元件 的速度应能在一定范围内加以调节（调速回路） ；由空载进入加工状态时，速度要能由 快速运动稳定地转换为工进速度；为提高效率，空载快进速度大于工作进给的速度， 甚至能是泵的流量有所增加。工作完毕后的退回速度也同样要求大于工作进给速度。 目前常用的调速回路主要有以下几种。 (1)节流调速回路 采用定量泵供油，通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制输入或 流出执行元件的流量，以调节其速度。 (2)容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量等方式来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速） 采用压力反馈式变量泵供油，由流量控制元件改变流入或流出执行元件的流量来 调节速度。同时，这种调节方式可使变量泵的输出流量与通过流量控制元件的流量相 匹配。 节流调速回路 节流调速回路根据流量控制元件在回路中安放的位置不同，分为进油路节流调速、 回油路节流调速、旁油路节流调速三种基本形式 .进油节流调速回路 将节流阀串联在液压泵和缸之间，用它来控制进入液压缸的流量从而达到调速的 目的，称为进油路节流调速回路。在这种回路中，定量泵输出的多余流量通过溢流阀 流回邮箱。由于溢流阀有溢流，泵的出口压力 pP为溢流阀的调定压力泵保持定值，这 是进油节流调速回路能够正常工作的必要条件。 (1)速度负载特性 辽宁科技大学本科生毕业设计第13页 v= 1 1 A q 1 1 1 )( A FApCA PT 即为进油路节流调速回路的速度负载特性方程，它描述了执行元件的速度 v 与负载 F 之间的关系。由此可知，当节流阀通流面积 AT不变时负载越小，速度刚度越高；在相 同负载下工作时，节流阀通流面积小的比大的速度刚度高，即速度低时速度刚度高。 (2)功率和效率 液压泵的输入功率值为 PP=pPqP=常量，液压缸的输出功率为 P1=Fv=F=p1q1，所 1 1 A q 以回路的功率损失为： =PP-P1= pPqP- p1q1= PP（q1+qP）-（pP-p）q1P = pPqy-pq1=Py+PTP 式中，qy为通过溢流阀的溢流量。 由上式可知，这种调速回路的功率损失由两部分组成，即溢流损失Py= pPqy和节 流损失PT=pq1。由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。有资料表 明当负载恒定或变化很小时，=0.20.6；当负载变化较大时，回路的最高效率 max=0.385. 可见，进有路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和相对稳定性要求 不高的小功率液压系统。 .回油路节流调速回路 回油路节流调速回路与进油路节流调速回路负载特性基本相同；最大承载能力完 全相同；功率损失仍是溢流损失和节流损失，仅是节流损失的值略有不同。效率的表 达式虽然不同，但实质上的损失却是相同的。 进油路节流调速回路与回油路节流调速回路虽然特性基本相同，但仍然存在以下 不同点。 （1） 承受负值负载的能力 （2） 实现压力控制的方便性 辽宁科技大学本科生毕业设计第14页 （3） 运动平稳性 （4） 油液发热对回路的影响 （5） 启动性能 综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价格低廉，但效率较低，只 适用于负载变化不大，低速、小功率场合。 .旁路节流调速回路 将流量阀安放在和执行元件并联的旁油路上，即构成旁油路节流调速回路，节流阀调 节了泵溢回邮箱的流量。从而间接控制了进入液压缸的流量，即实现了调速。由于溢 流已由节流阀承担，故此处的溢流阀是作安全阀用，常态时关闭，过载时打开。其调 定压力为回路最大工作压力的 1.11.2 倍。故液压泵的工作压力完全取决于负载而恒 定。 液压缸的工作速度为： v= 1 1 A q 1 11 1 )()( A A F CA A F kq Tt 根据上式可知，当节流阀的通流面积一定而负载增加时，速度显著下降