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卧式钻孔组合机床液压系统的设计【8张图纸】【优秀】

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摘要

　　　液压系统具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能、反应快、输出力(或力矩)大等优点，在组合机床中被广泛采用。液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同方向的动作。

　　　液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在组合机床设备中已经广泛引用液压技术。作为机电一体化专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要的。

　　　本论文主要介绍了液压系统的设计(包括系统工况分析，拟定液压系统原理图，液压元件的计算和选择以及液压系统的性能验算等)、液压缸主要零部件的设计及其结构设计。

关键词：液压系统；液压传动；组合机床

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 本课题的研究内容和意义1

1.2 国内外的发展概况1

1.3 本课题应达到的要求2

2 明确液压系统的设计要求3

3 液压系统性能与参数的初步确定4

3.1 工况分析和负载图的编制4

3.1.1 负载分析4

3.1.2 液压缸负载图和速度图的编制5

3.2 液压系统参数的初步确定6

3.2.1 初选液压缸的工作压力6

3.2.2 液压缸主要结构尺寸的确定7

3.2.3 液压缸各参数确定及编制工况图8

4 液压系统图的拟订10

4.1 选择液压回路10

4.2 拟订液压系统方案10

5 液压元件的计算和选择13

5.1 双定量泵式液压系统13

5.1.1 确定液压泵规格和电动机功率13

5.1.2 控制阀的选择15

5.1.3 管道尺寸15

5.1.4 油箱容量及结构16

5.2 限量式变量叶片泵的液压系统16

6 液压系统性能的估算17

6.1 液压系统稳态特性的检验17

6.1.1 回路中的压力损失18

6.1.2 液压泵的工作压力19

6.1.3 液压回路和液压系统的效率20

6.2 动态稳定性的验算21

6.3 液压系统发热与温升的验算22

6.4 液压系统的工作可靠度估算23

7 液压装置的结构设计25

7.1 液压装置结构形式的选择25

7.2 液压元件的配置形式25

7.3 液压装置的布局25

8 结论与展望27

8.1 结论27

8.2 不足之处及未来展望27

致谢28

参考文献29

附录30

1 绪论

1.1 本课题的研究内容和意义

　　　液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理。

　　　通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、工程理学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。

1.2 国内外的发展概况

(1)组合机床

组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。　　　现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。

综上所述，组合机床行业企业一要开展科技攻关，当前行业企业技术发展上的难题；二要加强与国外的合资合作，利用和学习国外的先进技术，提高企业的现代化管理水平和技术水平；三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新，发展自己的产品。通过我们的努力，使我国真正由制造大国变成制造强国。

1.3 本课题应达到的要求

　　　对卧式钻孔组合机床的液压传动系统具体设计：(1)明确工作循环并做工况分析。(2)明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。作出功率循环图，协调各个元件的动作时间和速度。(3)确定液压系统的主要参数：压力和流量，参照经验选取。(4)拟定液压系统原理图。确定系统的回路方式、液压油类型、执行元件及液压泵类型、调速、调压及换向方式、“开”或“闭”式确定。(5)液压元件选择。(6)液压系统验算。压力计算、系统容积效率计算和发热估算。

通过本毕业设计，在以下几方面得到锻炼：(1)能正确地理解和应用液压知识解决实际问题，进行简单的系统计算。(2)学会使用手册及图标资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途，做到熟练运用。(3)学生独立完成设计任务内容，利用计算机进行辅助设计，设计资料符合国家有关标准。3 液压系统性能与参数的初步确定

明确了液压系统的设计依据之后，对机床的工作过程进行分析，初步确定液压执行元件的主要参数，计算液压执行元件的结构尺寸，编制液压执行元件的工况图。

液压执行元件的工况图是选择基本回路，拟订液压系统方案的主要依据。

3.1 工况分析和负载图的编制

　　　工况分析即是分析机床工作过程的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率变化规律的分析或这些参数最大值的确定。工况分析的关键是分析负载性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种性质的负载组成的，而速度则是机床工作

部件在各该阶段的速度；知道了负载和速度之后，功率的变化规律也就不难求出了。本设计实例中执行元件采用液压缸式。

3.1.1 负载分析

　　　(1)切削阻力

　　　切削阻力是指机床上沿液压缸的运动方向的切削分力。此阻力可正可负：凡作用方向与液压缸（或活塞）运动方向相反者为正，相同者为负。切削阻力有基本上恒定不变的、有周期性变化的，须根据具体情况分析决定，其数值的大小则须由实验测出或按切削力公式估算。切削阻力是液压缸负载中最主要的部分，占的比重很大，因此必须对它的性质、大小分析清楚。

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卧式钻孔组合机床液压系统的设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目卧式钻孔组合机床液压系统的设计 2、专题二、课题来源及选题依据(1)课题来源：导师提供的研究项目 (2)选题依据：巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路，组合成满足基本性能要求的液压系统；熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：根据该机床对液压系统的要求，设计该液压系统，给出职能符号表示的液压系统图；正确选择液压元件，选定安装方式，绘制液压站总图；设计一动力油缸，给出油缸总图；可任选设计12个零件，画出零件图；完成设计说明书一份，有必要的文字阐述、图表及计算。四、接受任务学生：机械94 班姓名葛乔虹五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：卧式钻孔组合机床液压系统的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2012年11月30日课题来源导师提供的研究项目科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）（1）课题科学意义液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在一些加工的机械设备中已经广泛引用液压技术。作为机械制造及其自动化专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要的。（2）机床的液压传动应用及其发展前景液压传动在国民经济的各个部门都得到了广泛的应用，但是各部门采用液压传动的处发点不尽相同：例如，工程机械、压力机械采用液压传动的主要原因是取其结构简单、输出力大；航空工业采用液压传动的主要原因是取其重量轻、体积小；机床上采用液压传动的主要原因则是取其在工作过程中能无级变速，易于实现自动化，能实现换向频繁的往复运动等优点。现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。研究内容明确设计要求及技术参数的拟定；执行元件选择、工况分析（包括动力分析及运动分析）、负载图和速度图绘制、执行元件参数初步确定；系统方案确定，液压系统原理图拟订；计算和选择液压元件；估算液压系统性能；绘制液压装置系统图；设计液压装置；编写技术文件。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）研究方法进行图书资料和网络资料的收集。首先进行图书资料收集，收集有关液压传动资料。了解液压传动的发展史及其当前的应用情况。通过资料的收集，进一步拓宽对液压系统的认识。收集有关液压系统和卧式钻孔机床的中外文献以及其他有利资料，更进一步了解液压系统，关注国内外卧式钻孔机床中液压系统的应用情况，认真探索液压系统应用于卧式钻孔机床的必要性。（2）实验方案对卧式钻孔组合机床的液压传动系统具体设计： (1)明确工作循环并做工况分析。(2)明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。作出功率循环图，协调各个元件的动作时间和速度。(3)确定液压系统的主要参数：压力和流量，参照经验选取。(4)拟定液压系统原理图。确定系统的回路方式、液压油类型、执行元件及液压泵类型、调速、调压及换向方式、“开”或“闭”式确定。(5)液压元件选择。(6)液压系统验算。压力计算、系统容积效率计算和发热估算。(7)液压系统主要元件的设计。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2013年3月5日：填写毕业实习报告，并开始着手毕业设计零件图纸的分析。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告，同时开始绘制工作图，并且开始撰写说明书。2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料，进行系统图的设计，绘制图基本的图纸。2013年3月22日-2013年4月11日：图纸及说明书的修改。2013年4月12日-2013年4月25日：进一步完善工作。2013年4月26日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：液压系统图、装配图、各个零件图以及设计说明书的完成。特色或创新之处采用液压传动来实现机床进给运动，这样做有利于简化机床结构，提高机床自动化的程度。液压动力滑台是利用液压缸将泵站提供的液压能转变为滑台运动所需的机械能，来实现进给运动并完成一定得动作循环，是一种以速度变换为主的中、低压液压系统，在高效、专用、自动化程度较高的机床中已得到广泛的应用。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备了液压系统基础理论知识，基本机械设计能力和绘图能力学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号:无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：卧式钻孔组合机床液压系统的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日29无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）卧式钻孔组合机床液压系统的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械94 学号： 0923156 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要液压系统具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能、反应快、输出力(或力矩)大等优点，在组合机床中被广泛采用。液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同方向的动作。液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在组合机床设备中已经广泛引用液压技术。作为机电一体化专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要的。本论文主要介绍了液压系统的设计(包括系统工况分析，拟定液压系统原理图，液压元件的计算和选择以及液压系统的性能验算等)、液压缸主要零部件的设计及其结构设计。关键词：液压系统；液压传动；组合机床Abstract Hydraulic system with a wide range of adaptability, excellent process control performance, fast response, output force (or torque) and other advantages of combined machine tools that are widely used. hydraulic system is based on motor power,using hydraulic pump convert mechanical energy into pressure,promoting the hydraulic oil.Through various control valves to change the flow of hydraulic oil,by different directions by hydraulic cylinder. gas integration is the development of machinery and equi Hydraulic drive technology is one of the fastest growing pment today. Has been widely referenced in the modular machining equipment hydraulic technology. As technology students learn hydraulic numerical control system design, familiar with the working principle of the method of analysis of hydraulic systems, control and selection of hydraulic units and hydraulic systems maintenance and repair is necessary. This paper mainly on the design of the hydraulic system (including system condition analysis, development of hydraulic system schematics, calculation and selection of hydraulic components, and checking the performance of the hydraulic system, and so on), design and structure of the main components of hydraulic cylinder design.Key words: hydraulic system;hydraulic transmission;combination machine tools 目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外的发展概况11.3 本课题应达到的要求22 明确液压系统的设计要求33 液压系统性能与参数的初步确定43.1 工况分析和负载图的编制43.1.1 负载分析43.1.2 液压缸负载图和速度图的编制53.2 液压系统参数的初步确定63.2.1 初选液压缸的工作压力63.2.2 液压缸主要结构尺寸的确定73.2.3 液压缸各参数确定及编制工况图84 液压系统图的拟订104.1 选择液压回路104.2 拟订液压系统方案105 液压元件的计算和选择135.1 双定量泵式液压系统135.1.1 确定液压泵规格和电动机功率135.1.2 控制阀的选择155.1.3 管道尺寸155.1.4 油箱容量及结构165.2 限量式变量叶片泵的液压系统166 液压系统性能的估算176.1 液压系统稳态特性的检验176.1.1 回路中的压力损失186.1.2 液压泵的工作压力196.1.3 液压回路和液压系统的效率206.2 动态稳定性的验算216.3 液压系统发热与温升的验算226.4 液压系统的工作可靠度估算237 液压装置的结构设计257.1 液压装置结构形式的选择257.2 液压元件的配置形式257.3 液压装置的布局258 结论与展望278.1 结论278.2 不足之处及未来展望27致谢28参考文献29附录30卧式钻孔组合机床液压系统的设计1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理。通过本次毕业设计，培养学生综合运用液压传动、机械设计、工程理学等课程中所学理论知识的能力；强调设计的独创性和实用性，培养和提高设计者独立分析问题和解决实际问题的能力，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。1.2 国内外的发展概况 (1)组合机床组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床国内外发展：1908年，美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床，用于汽车零件的加工。1928年，前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间，“汽”、洛拖引进组合机床开始的。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。组合机床的研制和推广，是加速机械工业技术革命的有效途径之一。它是机械工业，特别是汽车、拖拉机、电机、仪表以及军工等生产部门进行机床革新、推动生产发展的重要设备。 (2)液压技术液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国际尖端产品不可缺少的重要技术基础。是它们向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展的关键技术。世界工业发达国家都将液压工业列为竞争发展的行业，其发展速度远高于机械工业的发展速度。液压元件及其控制已发展成为综合的液压工程技术。机械制造是为国民经济各部门和自身技术改造提供先进技术装备的工业部门。铸造、锻压、焊接、热处理、及切削等是机械制造工业获取毛坯、成形产品及提高零件机械性能的重要生产方法，在众多金属冷、热加工机器设备中普遍使用液压技术，其中压力机和金属切削机床是应用液压技术较早较广的领域。在车、铣、刨、磨、钻各类液压机床中，主要利用液压技术可在较宽范围内进行无级调速，具有良好的换向及换接性能，易于实现工作循环等优点，完成工件及刀具的加紧、控制进给速度和驱动主轴作业，尽管现代数控机床、加工中心等先进制造设备中采用离电伺服系统，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床自动化的重要途径。在锻造机、液压机、折弯机、剪切机等压力加工设备中，主要利用液压传动传递力较大、便于压力调节控制和过载保护的特点，进行下料、成形加工等作业。铸造、锻压、焊接、热处理等机器设备的生产作业环境极为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大。因此要求机器要有良好的适应性、可靠性和维护性。在造型机及浇铸机、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中，主要利用液压技术便于无级调速和远距离遥控作业等特点，进行造型及铸型输送与浇铸、高温零件抓取等作业，以减轻劳动者劳动强度、避免和减少热辐射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。现代液压技术与微电子技术、计算机控制技术、传感技术等为代表的新技术紧密结合，形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。综上所述，组合机床行业企业一要开展科技攻关，当前行业企业技术发展上的难题；二要加强与国外的合资合作，利用和学习国外的先进技术，提高企业的现代化管理水平和技术水平；三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新，发展自己的产品。通过我们的努力，使我国真正由制造大国变成制造强国。 1.3 本课题应达到的要求对卧式钻孔组合机床的液压传动系统具体设计：(1)明确工作循环并做工况分析。(2)明确主机的具体性能要求，进行负载分析和运动分析。作出功率循环图，协调各个元件的动作时间和速度。(3)确定液压系统的主要参数：压力和流量，参照经验选取。(4)拟定液压系统原理图。确定系统的回路方式、液压油类型、执行元件及液压泵类型、调速、调压及换向方式、“开”或“闭”式确定。(5)液压元件选择。(6)液压系统验算。压力计算、系统容积效率计算和发热估算。通过本毕业设计，在以下几方面得到锻炼：(1)能正确地理解和应用液压知识解决实际问题，进行简单的系统计算。(2)学会使用手册及图标资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途，做到熟练运用。(3)学生独立完成设计任务内容，利用计算机进行辅助设计，设计资料符合国家有关标准。卧式钻孔组合机床液压系统的设计2 明确液压系统的设计要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，并分析其工作性能。要求完成如下的动作循环：快进工进快退停止。已知：(1)机床有16个主轴，加工13.9mm的孔14个，8.5mm的孔2个；(2)工件材料为铸铁，硬度为HB240。(3)工作部件重量估计为，快进、快退速度为7m/min,快进行程长度为100mm，工进行程长度为50mm。 (4)动力滑台采用平导轨，其摩擦系数之值取，往复运动的加速、减速时间要求不大于0.2s，用高速钢钻头进行加工。3 液压系统性能与参数的初步确定明确了液压系统的设计依据之后，对机床的工作过程进行分析，初步确定液压执行元件的主要参数，计算液压执行元件的结构尺寸，编制液压执行元件的工况图。液压执行元件的工况图是选择基本回路，拟订液压系统方案的主要依据。3.1 工况分析和负载图的编制工况分析即是分析机床工作过程的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率变化规律的分析或这些参数最大值的确定。工况分析的关键是分析负载性质和编制负载图。在液压系统的工作循环中，各个阶段的负载是由各种性质的负载组成的，而速度则是机床工作部件在各该阶段的速度；知道了负载和速度之后，功率的变化规律也就不难求出了。本设计实例中执行元件采用液压缸式。 3.1.1 负载分析(1)切削阻力切削阻力是指机床上沿液压缸的运动方向的切削分力。此阻力可正可负：凡作用方向与液压缸（或活塞）运动方向相反者为正，相同者为负。切削阻力有基本上恒定不变的、有周期性变化的，须根据具体情况分析决定，其数值的大小则须由实验测出或按切削力公式估算。切削阻力是液压缸负载中最主要的部分，占的比重很大，因此必须对它的性质、大小分析清楚。由切削原理可知，高速钢钻头钻铸件时的轴向切削力计算公式为： (3.1)式中 Ft钻削力N D孔径mm S每转进给量mm/r HB铸件硬度根据组合机床的加工特点，选用的切削用量为：钻13.9mm孔时，取=360r/min,=0.147mm/r 钻8.5mm孔时，取=550r/min,=0.096mm/r代入上式求得： (2)摩擦阻力摩擦阻力是指机床工作台导轨处的摩擦力，它与导轨形状、放置情况以及运动状态有关，其估算公式可在机床设计的有关书籍、手册中找到。其摩擦阻力的估算公式为：平导轨 (3.2) 由上式得： (3)惯性阻力惯性阻力是指工作部件在启动和制动过程中的惯性力，可按牛顿第二定律求出： (3.3)式中 g重力加速度起动或制动时间，一般机床的主运动取0.250.5s、进给运动取0.10.5s、磨床取0.010.05s 惯性阻力可正可负。由 (3.3)式得： (4)重力因工作部件是卧式安置，所以根据上述分析，可计算出液压缸在各阶段中的负载如下：工况计算公式液压缸负载N液压缸推力N 启动加速快进工进快退 1962 1564981 31449 981 2180 1738 109034943 1090 注：这里取液压缸的机械效率 3.1.2 液压缸负载图和速度图的编制 (1)液压缸在动作循环中各个工作阶段的负载按以下诸式计算： 1)启动阶段这时活塞或液压缸处于刚未动状态，它的负载由下式表示： (3.4) 2)加速阶段 (3.5)根据工况负载绘制出来的负载图 (F-l)如图3-1 (a)所示。3) 恒速阶段 (3.6) 4)制动阶段 (3.7) 式 (3.4)(3.7)中，如工作部件水平放置，则。根据上述各个阶段内的负载和它所经历的工作时间(或移动的距离)可绘出液压缸的负载图(F-t图或F-l图)。该图可以清楚地表明液压缸在整个动作循环内的负载变化规律。图上的最大负载值是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。 (2)已知快进、快退的速度，其行程分别为100mm与150mm。工进的速度按选定的钻头转速与进给量求得为：工进行程是50mm。由此可绘出液压缸的速度图 (v-l )图如图3-1 (b)所示。图3-1液压缸的负载图和速度图 (a)负载图 (b)速度图3.2 液压系统参数的初步确定液压系统的主要参数有两个：压力和流量。系统的压力和流量都由两部分组成：一部分由液压执行元件的工作需要决定，另一部分由油液流过回路时的压力损失和泄露损失决定；前者是主要的，占有很大的比重，后者是附加的，并应设法尽可能使之减少。因此，这里的所谓系统主要参数的确定，其实是确定液压执行元件的主要参数，因为这时回路的结构尚未决定，其压力损失和泄露损失都无法估计。确定液压执行元件主要参数时应全盘考虑液压装置的性能要求、制造费用等多方面的因素，不能只从承载能力单方面着眼。 3.2.1 初选液压缸的工作压力各类机床液压系统由于各自特点和使用场合的不同，其液压缸的工作压力也不尽相同。例如，磨床类机床工作台的液压缸大都选用低压，这是因为磨削负载比较小，负载的变化也比较小，负载中占有主要比重的是工作部件的摩擦阻力和惯性阻力，而且磨床运动平稳性、换向精度、换向频率以及系统温升等都有较高的要求。相反地，普通组合机床液压滑台的液压缸一般都选用中压，因为它的切削阻力比磨床大，又是负载的主要成分，而这类机床对工作平稳性、转换精度及系统温升的要求都比磨床低，故可选用高一些的系统压力；为了不使油液压缩性造成过大的影响和液压元件在制造质量、密封等方面的要求过高起见，以选用中压系统为宜。总之，初选液压缸的工作压力时，必须对机床工作性能的要求和液压缸的负载情况进行仔细分析，根据各自的特点进行合理的选择。液压缸工作压力还可以参考同类型机床或按负载条件相当的情况来选择，见表3-1、3-2所示。表3-1 按负载选择液压缸的工作压力负载FN50000液压缸工作压力81015202530304040505070表3-2 按机床类型选择工作压力机床类型磨床车、镗、铣珩磨机组合机床齿轮加工机床拉床龙门刨床工作压力2020402050305063100由表3-1和表3-2可知，在组合机床上，对负载约为35000N的液缸来说应选取 3.2.2 液压缸主要结构尺寸的确定液压缸的有效工作面积或，与其类型、作用方式、往返行程的速比、背压力等因素有关，当前面三项确定之后，只要知道了就可以根据有关公式求出面积或、液压缸直径D、活塞杆直径d等的值。但是，液压缸回油腔中的背压力在液压系统尚未拟订、回油路结构尚未明确之前是无法估算的，因此这里只能先在表3-3的经验数据中暂选一个，到以后再进行订正。表3-3 液压缸中的背压力系统类型背压力回油路上有节流阀的调速系统25 回油路上有背压阀或调速阀的进给系统515 采用辅助泵补油的闭式回路（拉床、龙门刨床等）1015液压缸的有效工作面积对推力和速度两方面都发生影响，因此根据负载算出来的有效工作面积，还必须在速度方面进行验算，检查一下该面积能否在节流阀或调速阀的最小稳定流量下，满足机床规定的最低工作进给速度的要求。验算公式如下： (3.8) 式中国产节流阀或调速阀的最小稳定流量(由产品样本查出) 机床规定的最低工进速度液压缸的有效工作面积，调速阀或节流阀放在进油路上时，放在回油路上时验算结果如发现有效工作面积不满足机床最低工进速度的要求时，则须重新修改液压缸的直径。此外，最后确定下来的液压缸直径和活塞杆直径还必须就近圆化成JB2188-77中规定的标准数字，否则设计出来的液压缸将无法采用标准的密封元件。由于机床要求滑台快进与快退的速度相同，这里选用单杆式的液压缸，使,于是。钻孔加工中，液压缸的回油路上必须加施背压以防止钻孔通过工作部件的突然前冲，根据表3-3取背压力。快进时液压缸作差动连接，由于管路中有压力损失，这时液压缸有杆腔中的压力必须大于无杆腔；如这项损失按估计，则。快退时回油腔中是有背压的，这时亦按估计。液压缸大腔面积为： (3.9) 故得液压缸的内经为： (3.10) 按JB 2183-77圆化成就近的标准值得液压缸活塞杆的直径为: (3.11) 按JB 2183-77圆化成就近的标准值得由此求得液压缸实际有效工作面积为: 无杆腔面积 (3.12) 有杆腔面积 (3.13) 3.2.3 液压缸各参数确定及编制工况图液压缸的最大流量，按其实际的有效工作面积和最大移动速度求出。 (3.14) 液压缸工况图的内容包括压力图、流量图和功率图三部分。根据最后确定下来的液压缸缸直径、活塞杆直径，算出液压缸的实际有效工作面积，然后倒求出液压缸在其动作循环中各个阶段内的工作压力(这是液压缸的实际应用压力)，并把它们绘制成图(或图)即压力图。压力图在形状上与负载图很相似，它表示了整个动作循环中最大压力出现的位置和压力变化的规律。根据液压缸的实际有效工作面积计算出它在整个动作循环中每一个阶段内的实际流量，并把它们绘制成图(或图)即流量图。当系统中有多个液压缸时，必须把这些液压缸的流量图按系统总的动作循环组合成总流量图。流量图反映了流量在动作循环内的变化规律，其中最大流量是选择液压泵的依据之一。根据上述的压力图、流量图，可以很方便地作出液压缸的功率图，图(或图)，它表明了液压缸在动作循环内的功率变化规律。液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的实际使用值如下表所示。工况负载液压缸计算公式回油腔压力输入流量进油腔压力输入功率快进（差动）启动21804.34*加速17387.91恒速109035.196.620.39工进3494380.540.540.034 快退启动21804.87*加速1738514.50恒速109031.3413.050.68 *启动瞬间活塞尚未移动，根据上表可绘制出液压缸的工况图 (见图3-2 )。图3-2 组合机床液压缸的工况图4 液压系统图的拟订拟订液压系统图是整个液压系统设计中重要的一步。它是从油路结构上来具体体现设计任务中提出的各项性能要求的。拟订液压系统图包含两项内容：一是通过分析、对比选出合适的液压回路，二是把选出的回路组成液压系统。后面这一步可以采用经验法(凭设计人员的知识和经验进行设计)，也可以采用逻辑法(应用逻辑推理的方法寻找最佳方案)；目前在不很复杂的液压系统中经验法仍使用得比较普遍。4.1 选择液压回路 (1)调速回路与油路循环形式的确定由液压工况图 (图3-2 )中的p-l曲线得知，这台机床液压系统功率小，滑台运动速度低，可以选用节流阀调速的形式。由于钻孔工序切削力变化小而且是正负载，故以采用进口节流阀调速为好。为了防止工件钻通时工作部件突然前冲起见，在回油路上须加设背压阀。这台机床液压系统既选用了节流式的调速回路，油路的循环就应该是开式的。 (2)油源形式的确定从液压缸的工况图中的p-l和Q-l曲线得知，液压系统的主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，在这种情况下，采用单个定量泵的油源显然是不合理的，因为它会使系统的效率极低，为此须采用两个定量泵或变量泵的油源。双定量泵在大、小流量的选择上，往往不能匹配得很好，常造成较大的能量损失；限压式变量叶片泵输出流量能与调速阀的通过流量很好地适应，但由于泵的供油压力与输出流量有关，目前国内生产的限压式变量泵性能尚不够完善，高压时内泄露很大，仍有一定的能量损失；因此这里把两种油源形式都选出来，作为两种对比方案。 (3)快速运动回路和速度换接回路液压系统采用了节流调速回路后，不管使用什么油源形式都必须有单独的油路通向液压缸以实现快速运动。这台机床快进时采用液压缸差动连接的方式，以使往复快动的速度基本上相等。由液压缸工况图中的Q-l曲线得知，滑台由快进转工进时，液压系统的流量从35.19降至0.5，速度变化较大，故宜选用行程阀以减小液压冲击。同时，从工进转快退时回路中通过的流量很大(进油路为31.34，回油路为66.53)，为了保证换向平稳起见，决定采用有电液换向阀的换接回路。由于液压系统中选用了差动式液压缸，电液换向阀要三位五通式的。 (4)压力控制回路调压(限压)和卸荷的问题，无论在双泵供油或限压式变量叶片泵供油的油路中都已解决，这里只须使三位五通换向阀的中位为Y型就可以了。 (5)行程终点的控制方式这台机床由于加工通孔，工作部件终点位置的定位精度要求不高，因此采用行程控制(由档块压下电气行程开关发出信号)就可以了，不须采用定位精度较高的压力控制(滑台碰上死档块后，系统压力升高，由压力继电器发出信号)，以免结构复杂化。4.2 拟订液压系统方案(1) 绘制回路图图4-1示双定量泵方案和限压式变量叶片泵方案中所用的各个回路的结构图形。图4-1 液压回路图 (a)双泵油源 (b)限压式变量叶片泵油源 (c)速度换接回路 (d)换向回路 (2)组成系统图图4-2示由上面一些回路组合成的双定量泵方案的液压系统和限压式变量泵方案的液压系统。把这两个系统与上面的五点注意事项逐一对照进行检查，检查的结果表明：循环中除了有二个动作无法实现必须给与解决之外，其余都是符合要求的；这两个有问题的动作及其解决办法是：1)图4-2中的滑台在工作进给时，进油路与回油路串通，系统压力无法升高。为此必须在系统中添入一个单向阀，将工进时的进油路和回油路隔开，如图中虚线的单向阀6所示。2)滑台快速前进时，液压缸须作差动连接，这时回油路应不接通油箱。为此系统中须添入一个顺序阀，在快进时把回油路和油箱隔断，如图中虚线的顺序阀7所示(图4-2a中两个顺序阀合并了)。经过这样的修正之后，机床的各个动作要求就都得到满足了。图4-2 液压系统图(a)双定量泵方案 (b)变量泵方案5 液压元件的计算和选择液压元件的计算主要是计算元件工作压力和通过流量，此外还有电动机的功率和油箱的容量。选择元件时应尽量选用标准元件，只有在特殊情况下，才设计专用元件。5.1 双定量泵式液压系统 5.1.1 确定液压泵规格和电动机功率(1)液压泵工作压力的计算液压泵的工作压力是根据执行元件的工作性质来确定的：若执行元件在工作行程终了、运行停止时才需要最大压力，例如，夹紧液压缸的情况，则液压泵的工作压力就等于执行元件的最大压力。若执行元件是在工作行程过程中需要最大压力，则液压泵的工作压力应为： (5.1)式中执行元件的最大工作压力进油路上的压力损失。系统管路未曾画出，按经验资料选取：一般节流调速和管路简单的系统取：进油路有调速阀及管路复杂的系统取：1)确定小流量液压泵的工作压力小流量液压泵在快进和工进时都向液压缸输油。由图3-2可见，液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为，在调速阀进口节流式调速回路中，进油路上的压力损失如取，则小流量泵的最高工作压力为： 2)确定大流量液压泵的工作压力大流量液压泵只在快动时向液压缸输油，由图3-2可见，液压缸快退时的最大工作压力为，这时压力油不通过调速阀，如取进油路上的压力损失为，则大流量泵的最高工作压力为： (2)液压泵流量的计算液压泵的流量按执行元件工况图上的最大工作流量和回路的泄露量的确定1)单液压泵供给多个同时工作的执行元件时 (5.2)式中 K回路泄露折算系数，其值常数取1.11.3 同时工作的执行元件流量之和的最大值 2)采用差动连接的液压缸时 (5.3)式中、液压缸无杆腔、有杆腔的有效工作面积液压缸或活塞的最大移动速度 3)采用蓄能器储存压力油时按系统在一个工作周期中的平均工作流量来选择： (5.4)式中机组工作周期每个执行元件在工作周期中的总耗油量执行元件个数由图3-2得知，油源向液压缸输入最大的流量为35.19，若取回路泄露折算系数为K=1.1，则两个泵的总流量为：由于溢流阀的最小稳定流量为3，工进时的流量为0.5，所以小流量泵的流量最少应为3.5。 (3)液压泵规格的确定前面计算的pp仅仅是系统的静态压力。系统在工作过程中常因过渡过程内的压力超调或周期性的压力脉动而存在着动态压力，其值远超过静态压力。所以液压泵的额定压力应定得比系统最高压力大出2560%。至于液压泵的流量则应选得与系统所需的最大流量相符。根据以上计算数值查阅产品样本，选用规格相近的YB1-2.5/30型双联叶片泵。 (4)液压泵电机功率的确定 1)若工况图上的p-t与Q-t曲线变化比较平缓，则电动机所需功率为： (5.5)式中液压泵总效率 2)若工况图上的p-t与Q-t曲线起伏较大，则需按上式分别计算出电动机在各个循环阶段内所需的功率（注意液压泵在各阶段内的效果是不同的），然后用下式求出电动机的平均功率： (5.6)式中，整个循环中每一动作阶段内所需的功率整个循环中每一动作阶段所占用的时间求出了平均功率后还要返回去检查每一阶段内电动机的超载量是否都在允许的范围之内（电动机允许的短期超载量一般为25%）。由图3-2得知，液压缸的最大功率0.68kw出现在其压力为，流量为时，这时泵站的输出压力为，流量为。如取双泵的总功率为则电机所需功率为： (5.7) 由此计算功率值及JB/T 9616-1999，选用规格相近的Y112M-6型电动机，其转速为940r/min，功率为2.2kw。 5.1.2 控制阀的选择控制阀的规格是根据系统最高压力和通过该阀的实际流量在标准元件的产品样本中选取出来的。进行这项工作时必须注意：液压系统有串联油路与并联油路之分。油路串联时系统的流量即为油路中各处通过的流量；油路并联且各油路同时工作时系统的流量等于各条油路通过流量的总和，油路并联且各油路顺序工作时的情况与油路串联时同。元件选定的额定压力和流量应尽可能与其计算所需之值相近，必要时，应允许通过元件的最大实际流量超过其额定流量20%。根据液压泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选出各阀的规格如表5-1所示。其中调速阀的最小稳定流量为。表5-1 液压元件表序号元件名称型号通过阀的实际流量规格额定流量/(L/min)额定压力/MP1双联叶片泵YB1-2.5/302.5/306.32三位五通电磁阀S-DSG-03-3C 801006.33单向行程调速阀UCFIG-03-10801006.34单向阀RVP-1240636.35顺序阀DZ10DP35636.36背压阀FBF3-10B35636.37过滤器XU-8020040806.38压力表开关K-6B6.39溢流阀DB205106.310单向阀RVP-1235636.3 5.1.3 管道尺寸管道尺寸取决于需要通过的最大流量和管内允许的流速。油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得过小，以免使管内液体流速加大，液压系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。管道的壁厚取决于所承受的工作压力。在保证强度的情况下，管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，采用它可减少管接头数目，有助于解决系统泄漏问题。在实际设计中，管道尺寸常常是由已选定的液压元件连接口处的尺寸决定的。 5.1.4 油箱容量及结构(1)油箱容量液压系统的散热主要依靠油箱：油箱大，散热快，但占地面积大；油箱小则油温较高。一般中、低压系统中油箱的容量可按下列经验公式计算低压系统 =(24) (4.8) 中压系统 =(57) (4.9)式中油箱容量液压泵流量按经验公式计算： =(57) =640=240(2)油箱的结构分离式油箱一般用2.54mm钢板焊成，箱壁越薄，散热越快，有资料建议：100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以上的取6mm,箱底厚度大于箱壁，箱盖厚度应为箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增加刚度。当液压泵及其驱动电机和其他液压元件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应加厚。5.2 限量式变量叶片泵的液压系统限压式变量叶片泵的最大工作压力与流量的计算方法，和双联叶片泵的方案相同，根据计算结果查阅产品目录，选出这种方案的油源采用YBX-40型变量叶片泵，同时查出其所需的电机为Y132S-6，其功率为3.0kw，转速为960r/min。变量泵方案中控制阀的选择，管道尺寸的确定和油箱容量及结构的估算，都与定量泵方案完全相同。6 液压系统性能的估算液压系统设计完成之后，需要对它的技术性能进行验算，以便判断其设计质量，或从几种方案中评选出最好的设计方案。然而液压系统的性能验算是一个复杂的问题，目前详细验算尚有困难，只能采用一些经过简化的公式，选用近似的、粗略的数据进行估算，并以此来定性地说明系统性能上的一些主要问题。设计过程中如有经过生产实践考验的同类型系统可供参考、或有较可靠的实验结果可供使用，则系统的性能估算就可以省略。液压系统性能估算的内容包括：系统静态特性的估算、系统动态特性的估算、系统发热计算、液压冲击计算、换向精度估算和系统工作可靠性计算等项。6.1 液压系统稳态特性的检验液压系统的静态特性主要是指它在稳态下工作时负载和速度的关系，负载和效率的关系，等等。这些特性与系统中各处的降压、泄露有很大关系，后两者在确定系统结构形式和元件具体规格时，曾参照以往经验暂时作出过假定；当系统方案已经拟制出来、元件规格已经选择完毕时，就可以按照这些既定元件的性能倒过来估算系统的压降和泄露以考察系统的静态特性了。在实现自动工作循环的液压系统中，如果不同的动作阶段是由不同的油路实现的，则它们就各自有不同的静态特性；在机床上工作进给时的静态特性最为紧要，因为它对工件的加工质量有直接影响。液压系统的静态特性可以用计算法进行估计，也可以用图解法进行求解。计算法只能作出极粗略的运算，因为液压元件大多是非线性的，要进行细致的计算十分麻烦，计算的结果也只能说明某一工作状态下的情况，但是这种方法进行起来比较快。在选定了液压系统各个组成元件的规格之后，液压泵在实际快进、工进和快退时的输入、排出油量和移动速度，已与原来提要求时的数值不尽相同，它们现在如表6-1所示：表6-1 各工位流量、速度快进工进快退输入流量排出流量移动速度 6.1.1 回路中的压力损失液压元件的规格和管道尺寸确定之后，就可以估算回路中的压力损失。回路中的压力损失包括：油液通过管道时的沿程损失、局部损失和阀类元件的局部损失。即： (6.1)在实用中，管路简单且短时这些损失的数值较小，计算意义不大，常略去不计。一般只对长管进行值的计算 (6.2)式中为通过的流量，为长管长，为管径，为油液运动粘度至于之值，则按下式估计 (6.3)阀类元件的值与其额定流量、额定压力损失和实际通过的流量有关，其近似关系为 (6.4)和的值可以从产品目录或样本上查到。管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即d=18mm，管道长度则在具体液压装置未设计好以前尚不知道，这里暂按进油管、回油管都是进行估算。油液的运动粘度取。阀类元件的额定压力损失由产品样本上查得：电液换向阀和行程阀为，单向阀为。(1) 快进时的回路压力损失经检验，这时进油管中是层流，因为。进油管的沿程压力损失按式(6.2)为：在尚未确定出管道的结构的情况下，进油管的局部损失按式(6.3)暂作如下估计：同样，可以检验得这时回油管中亦是层流，并计算得其压力损失为：和快进时，进油路中的油液通过电液换向阀2和单向行程调速阀3，这方面的压力损失按式(6.4)计算得：，同样，快进时回油路中的油液由于通过电液换向阀2和单向行程调速阀3，且其流量为，故压力损失为由此得进油路上的总压力损失为：回油路上的总压力损失为：将回油路上的压力损失折算到进油路上，就可求出快进时回路中的整个压力损失为：这个数值与以前估计数字极为接近。事实上这种算法并不准确，尤其是在行程阀3上：因为估算中是两次分别以通过和的流量来确定各自压力损失值的，而实际上是同时通过的流量，其压力损失比分开计算时大，但由于这里只作近似估计，不去考究了。(2)工进时的回路压力损失工进时，进入液压缸的流量极少，进油路和回油路上的压力损失计算值分别为和，可以略去不计。工进时进油路上的油液通过单向行程调速阀3，回油路上的油液通过顺序阀5和背压阀6。为了保证工进时速度稳定，应使调速阀上有的压降，背压阀上有的压降。为此工进时回路中的整个压力损失为：(3)快退时的回路压力损失快退时，进油路和回油路上经检验亦都是层流，其压力损失计算分别为和。快退时，进油路上的油液只通过电液换向阀2，回油路上的油液则通过单向阀3和换向阀2，因此，它们在阀类元件上的局部压力损失分别为：和。快退时回路中的整个压力损失为：这个数值远比原来的估计数字为大，可见系统中元件的规格和管道直径都不宜再减小了。6.1.2 液压泵的工作压力小流量泵在工进时的工作压力为：此值是溢流阀9调压时的重要参考数据。大流量泵以快退时的工作压力为最高，其值为：此值是顺序阀5调整时的重要参考数据。6.1.3 液压回路和液压系统的效率(1)回路效率液压系统在每个动作阶段中的供油压力仍由式(5.1)算出，但式中的这时应为折算到进油路上的回路压力损失。液压缸的工作流量按选定的液压泵流量或通过调速元件输入的流量计算(多缸同时动作时，通向每个液压缸的流量按阻力关系分配，计算起来比较复杂)。液压回路的效率随其结构形式和组成元件的不同而不同，总的说来可以表达如下： (6.5)式中输入到同时动作的液压缸中去的功率，、；、；为每个液压缸的工作压力和流量。泵站输出的总功率，、；、；为每个液压泵的供油压力和输出流量。快进、工进和快退所占用的时间分别为：快进工进快退整个循环周期中，快进、快退仅占3%，而工进占97%。所以系统的效率以及下面要计算的发热和温升等都可以用工进时的情况来代表。工进时，两种泵方案的输出流量是不相同的，必须分开来计算其回路效率。方案(a)双定量泵方案按式(6.5)计算回路效率。，而。在这里，经顺序阀5卸荷的大流量泵在通过该阀的压力损失按估计，故，。故有：方案(b)变量泵方案同样按式(6.5)计算，这里，故有可见从回路效率上看，方案(a)远比方案(b)差。计算整个系统效率时，定量泵由于输出流量基本恒定，其效率可取。变量泵则由于不同压力下的泄露不同，其功率损失如下表所示：工作压力10 15 20 25 30 35 40 45 50 功率损失0.15 0.17 0.21 0.24 0.30 0.35 0.40 0.44 0.48它在和时的效率为：(2)系统效率液压回路的效率求出之后，只要知道了液压泵和执行元件的效率、，就可以求出整个液压系统的效率： (6.6)如取液压缸的效率为，则由式(6.6)可求出两个方案的系统效率为：方案(a)双定量泵方案0.750.0730.90.049方案(b)变量泵方案 0.0790.820.90.058可见从整个系统的效率来看，这两个方案是不相上下的。6.2 动态稳定性的验算对机床液压系统来说，切削加工过程中（亦即是工进阶段）的动态稳定性最为紧要，因为它对工件的加工质量有直接影响，因此，当系统动态特性有验算必要时首先要验算的应该是这一项。已知工进时，背压阀的调整压力为，。由于工作部件的重量为9810N（即质量M=1000kg），液压缸行程长度为，油液的体积模量，背压阀稳态特性曲线的斜率，当活塞移动到处时，可以求出和之值。为：这时由于，故这时博德图上的穿越频率为：由此可求得其相位稳定裕量为：近似计算的结果表明，随着值的加大，值上升得很快，并在31.5cm处转变。如果将M值加大，这种转变还会到来得更早些，系统的相位稳定裕量也会更大些，说明机械参数和液压参数的匹配情况对系统动态特性的影响是很大的。6.3 液压系统发热与温升的验算液压系统发热的原因，主要是由液压泵和执行元件的功率损失、管道的压力损失以及溢流阀的溢油损失所引起的。管道系统造成的发热较少，与它自身的散热基本上达到平衡，可以忽略不计，因此系统的总发热量可按下式估算： (6.7)式中液压泵的输入功率执行元件的有效功率液压系统的总功率如已由式(6.6)求出，则系统的总发热量亦可以按下式估算： (6.8)液压系统中产生的热量由系统中的各个散热面散发到空气中去，其中油箱是主要的散热面。估算时可只考虑油箱的散热，不再考虑其它部分的散热，这样就可以列出散热量的计算式为： (6.9)式中油箱散热面积系统温升，即系统到达热平衡时的温油与环境温度之差。在一般机床上，取3025；在数控机床上，取25 油箱散热系数。当通风很差时，取；通风良好时，取；用风扇冷却时，取；用循环水冷却时，取。当系统的发热量等于其散热量，即时，系统到达热平衡，这时有 (6.10)当油箱三个边的结构尺寸比例为：1:1:11:2:3、油平面高度是油箱高度的0.8倍时，其散热面积可近似地用下式计算： (6.11)式中 V油箱有效容积当取时，由上式得计算油液温升的近似公式为： (6.12)式中符号意义及单位同前工进时，液压缸的负载为，移动速度为，故输出功率为：输入功率在双定量泵方案中是：由此得液压系统的发热量：此值如用(6.10)来求，结果亦基本上一样系统中油液温升的近似值如按式(6.12)来计算，（注意它的种种假定条件）则有：变量泵方案的发热和温升的求法与上相同，数值亦相近，不再重复。6.4 液压系统的工作可靠度估算可靠度是评价工作可靠性的一个尺度，它的定义是：系统、设备或元件在规定的条件下和规定的时间内，无故障地完成规定功能的概率。可靠度的数学式以时间t的分布函数来表示，t为随机变量，即： (6.13)式中累积故障密度函数，亦称不可靠度故障密度函数该液压系统属于串联系统，可按估算其可靠度。各个元件的基本故障率按附录中附表 1取平均值，环境系数取，设备持续工作时间取（按每月检修一次计每月工作25天，每天两班）。当不考虑管路问题时，其可靠度为：同样，可以求出变量泵方案的可靠度（它比定量泵方案少一个溢流阀）由上可见，当双定量泵（连同单向阀12）和变量泵具有相同的基本故障率时，方案(b)比方案(a)更可靠些。此外，若将检修工作改为每季一次或半年一次，则方案(b)的可靠度将分别为0.485和0.235，可见维护保养对保证机床液压系统的可靠工作是非常重要的。7 液压装置的结构设计液压系统原理图确定之后，根据所选择的液压元件、辅助元件进行液压装置的设计，这时须先对液压装置的结构形式、液压元件的配置形式和管路接路法作出选择。7.1 液压装置结构形式的选择机床上液压装置的结构形式，有集中式和分散式两种。集中式结构是将机床液压系统的油源、控制调节装置独立于机床之外，单独设置一个液压泵站。这种结构形式的优点是：安装维修方便，油源的振动、发热都和机床隔开；缺点是液压泵站增加了占地面积。分散式结构是将机床液压系统的油源、控制调节装置分散在机床各处，例如，以机床床身或底座作油箱，安放油源；把控制调节装置设在便于操作的地方，等等。这种结构形式的优点是结构紧凑，节省占地面积，易于回收泄露出去的油液，缺点是安装维修较复杂，油源的振动、发热都对机床的工作精度产生不利影响。该设计采用集中式。7.2 液压元件的配置形式机床液压系统中元件的配置形式，分为板式配置与集成式配置两种。板式配置是把标准元件与其底板用螺钉固定在竖立着的平板上，底板上的油路用油管接通。这种配置方式的优点在于可按需要连接成各种形式的系统，安装维修方便，缺点是当液压系统的管路较多、较复杂时，油管的连接工作很不方便。集成式配置是以某种专用或通用的辅助元件把标准元件组合在一起。这种配置方式按其所用辅助件形式的不同又可分成箱体式，集成块式和叠加阀式三种。该设计采用集成块式配置。集成块式集成配置是根据典型液压系统的各种基本回路做成通用化的集成块，用它们来拼搭出各种液压系统。集成块的形状有正方形、长方形和圆柱形三种，我国采用正方形集成块，但亦有少数采用长方形集成块的。集成块上下两面为块与块之间的连接面，四周除一面安装接头通向执行部件外，其余都供固定标准元件之用。一个系统所需集成块的数目视其复杂程度而定，一般常须数块组成。7.3 液压装置的布局(1)液压装置中各部件、元件的布置要匀称，便于装配、调整、维修和使用，并且要适当注意外观的整齐和美观。(2)液压泵与电机在油箱上的安装方式有两种：卧式安装法使管道外露，安装维修都比较方便；立式安装法将液压泵与有关的管道都放在油箱里面，便于收集漏油。(3)在阀类元件的布置中：行程阀的安放位置必须靠近运动部件；手动换向阀的位置必须靠近操作部件；换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便及进行手动调整或装拆电磁铁；压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。(4)液压泵与机床相连接的管道一般都先集中接到机床的中间接头上，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修。(5)硬管应贴地或沿着机床外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道科采用软管、伸缩管或弹性管。软管布置时应注意勿使软管安装得在工作中发生扭转，以免影响其使用寿命。卧式钻孔组合机床液压系统的设计8 结论与展望8.1 结论将近半年的毕业设计快接近尾声，这次毕业设计我的主要任务是有关卧式钻孔组合机床液压系统的设计。此次设计和我们以前所做的课程设计大不一样。毕业设计是一项系统工程，比以前的任何一次课程设计都更全面和深入。在本次设计中，从明确设计要求到系统方案的确定，每一步都需要详细的分析和计算，并要做出相应的性能分析。通过本次设计使我对液压系统的知识的灵活度提高了。学会了运用工具书解决遇到的问题，并在查资料的过程中不断启发自己，使自己有新的设计灵感。许多理论知识在实际中应该怎样应用等待，液压元件的选择、性能评估等问题，都曾使我的设计停滞不前。但在许老师的殷勤指导和孜孜不倦的讲解下，我不仅了解到液压系统工作原理，还掌握了液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理。总的来说这次毕业设计让我获益匪浅。8.2 不足之处

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