CKJ61100数控车床液压系统设计毕业论文.doc

CKJ61100数控车床液压系统设计毕业论文目 录引 言.2第一章 液压系统设计计算 21.1液压系统的设计要求21.2液压系统方案设计21.2.1确定液压泵类型及调速方式21.2.2选用执行原件21.2.3换向回路和压力回路的选择21.2.4组成液压系统绘原理图21.3液压系统的参数计算21.3.1液压缸参数计算21.3.2液压缸的结构设计21.3.3液压泵性能参数计算21.4液压元件的选择21.4.1液压阀及过滤器的选择21.4.2油管的选择21.4.3油箱容积的确定2第二章 液压站的设计22.1液压油箱的作用及外形尺寸22.1.1液压油箱的作用22.1.2液压油箱的外形尺寸22.2液压油箱的结构设计22.3液压泵装置22.3.1液压泵的工作原理22.3.2液压控制装置22.4液压系统的安装22.4.1液压泵装置的安装要求22.4.2油箱装置的安装要求22.4.3液压阀的安装要求22.4.4液压缸的安装要求22.5电动机与液压泵的联接方式2第三章 集成块的设计 23.1集成块及其工作23.2集成块的工作要求23.2.1集成块的工作要求23.2.3集成块的总体设计23.2.4液压阀位置的确定23.2.5视图及尺寸标注23.2.6加工精度的要求23.2.7集成块的设计结果23.2.8集成块装配与调试2第四章 液压系统的性能验算及维护24.1性能验算24.1.1沿程压力损失24.1.2局部压力损失24.1.2系统温升的验算24.1.3泵站调试24.1.4压力调试24.1.5执行机构调速24.2液压系统的维护2结 论2致 谢2参考文献 2引 言液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济各个领域，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一，所以正确合理地提高设计与使用液压系统，对于提高各类液压机械及装备的工作品质和技术经济性能具有重要意义。同时能让我们学到的理论知识运用到实践中，提高实践能力,使我们的设计更具实用性。液压系统设计的步骤一般是：（1）明确液压系统使用要求，进行负载特性分析；（2）设计液压系统方案；（3）计算液压系统主要参数；（4）绘制液压系统工作原理图；（5）选择液压元件；（6）验算液压系统性能；（7）液压装置结构设计；（8）绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。一、课题研究的主要内容、目的和意义主要研究CKJ61100数控车床液压系统，包括：控制主轴的正车、反车和主轴箱润滑， 分为以下几部分:（1）液压系统原理图的设计；（2）液压元件的选择；（3）装配图的设计与计算；（4）油箱的设计与计算；（5）集成块的设计；通过对CKJ61100数控车床的原有液压系统的分析和了解，结合已学的液压方面的知识，对液压系统的结构，设计等方面的知识有深一步的认识与提高。通过CKJ61100数控车床液压系统的设计，使现有的机床在原有的功能基础上得到更大的改善，使加工生产步骤更直接简便，从而减轻工人的劳动强度、提高效率，节省能源。液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济各个领域，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。所以正确合理地提高设计与使用液压系统，对于降低各类液压机械及装备的劳动成本，提高经济效益具有重要意义。同时能将所学到的理论知识运用到实践，提高实践能力。二、课题研究的现状1.国内液压技术的现状及发展趋势我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品。近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。例如北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。 虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。 具体表现在产品水平、产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。因此，在众多低档产品压价竞争的同时，不得不让出一块巨大的市场给国外产品。这表明，在市场丰富多样的需求面前，第一、国内企业必须依靠科技进步，不断调整产品结构；第二、适应国际传动技术产品工业向国际化发展趋向，对现有国内企业进行改组、合并，使企业开发能力，装备能力、管理水平和服务水平不断提高，以保持一定的竞争能力；第三、不断提高企业产品的开发能力和创新能力，加强产学研结合，充分利用高等院校的科研开发人力资源，发展有自主产权的产品和技术；第四、完善质保体系，不断提高产品质量及可靠性，计划地进行技术改造、设备更新，提高产品知名度，创立名牌。2.液压技术及产品的发展方向： (1) 节省能耗，提高效率，采用液压传动与控制系统的节能技术(2) 机电一体化技术及IT技术的应用高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。用AC电机或变频电机驱动定量泵，发展机电一体化元件和系统。(3) 发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等(4) 重视环保。提高液压系统及污染控制技术，采用无泄漏液压系统和元件。(5) 应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能，开发水压传动与控制技术，大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。 (6) 先进设计技术，如计算机辅助设计与试验，仿真技术。 (7) 现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术总之，液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。脚踏实地，放眼未来，经过行业的共同努力，我国的液压工业一定能走进一个新天地。三、方案论证.机械系统传统的机械传动如：齿轮传动，它的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大，传动中能量损耗相对较小。但如果齿轮加工粗糙导致齿轮间不能完整啮合,就会发生震动,影响机械设备寿命。.气压系统气压系统的优点：能源经济，其工作介质是空气，取之不尽，用之不竭；能源损失小，容易实现集中供应和远距离输送；适合于高速间歇运动；自保持能力强，即断电后由于气体的压缩性机械装置能在较长的一段时间停留在原来的位置上；可靠性高，寿命长；安全方便，气动元件结构简单、轻便，安装维修方便；缺点：稳定性差；输出功率小；噪声大；润滑性差等。.液压系统 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。液压传动的优点 ：（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液作为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。液压传动的缺点 :（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低 。.方案比较除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大。通过以上几种方案的比较，可以得出在目前的技术水平下，液压系统传动较之机械系统和气压系统有很多的优点，因此设计人员往往在机床中选择液压系统。这样可以使工作时操纵控制简便，自动化程度高，提高工作的效率。第一章 液压系统设计计算1.1液压系统的设计要求本机床床身最大回转直径1000mm，刀架上最大工件回转直径630mm，顶尖距1500/3000/5000mm，主轴转速为3.15315r/min。主轴箱内由液压控制正车、反车、刹车和润滑，其中正反车通过一个三位油缸控制，刹车由一个两位油缸控制,刹车油缸直径为40mm,所需最大刹车力为21Kg/c。1.2液压系统方案设计1.2.1确定液压泵类型及调速方式由于本系统对于运动的平稳性和切削力的变化没有特殊要求，出于经济性价比考虑，选用单向定量液压泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路。溢流阀作定压阀，回油路上设置背压阀，初定背压值为0.8MPa。1.2.2选用执行原件因液压缸有正向和反向和刹车运动，因此正车和反车选用单活塞杆的二位液压缸，刹车选用三位油缸。1.2.3换向回路和压力回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。因此二位油缸选用三位四通换向阀,三位油缸选用两位四通换向阀。将溢流阀旁接在油泵出口调定和限制刹车制动的最高工作压力。1.2.4组成液压系统绘原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图1.1所示的液压系统原理图。为便于观察调整压力，在回路中装一个压力表。液压系统中各电磁铁的动作顺序如表1.1所示。图1.1 液压系统原理图表1.1 电磁铁动作顺序表液压系统的原理说明：液压站集中控制，液压泵为定量泵，主轴箱润滑与液压系统分隔开，共用一个油箱；一个两位油缸控制主轴正反车和一个三位油缸控制刹车和润滑.1、液压系统的功用（1） 液压缸的正反车和刹车；（2） 润滑（包括主轴箱的齿轮、轴承，见图1.2 润滑图）。2、液压系统的元件和作用（参见图1.1 液压系统原理图）（1） 齿轮泵公称流量为6 L/min，用于液压缸的正反车同时用于主轴箱的润滑。（2） 液压阀: 由溢流阀 、压力表 、两个换向阀 以及二个节流阀组成。调节溢流阀使系统压力为0.8-1.3MPa。两个换向阀分别控制二位油缸和三位油缸。二个节流阀分别控制二个油缸的速度。（3） 二位油缸：向前为正车，向后为反车。（4） 三位油缸：向前为刹车，向后为润滑。图1.2 润滑图1.3液压系统的参数计算1.3.1液压缸参数计算1、液计算工作油缸面积：计算油缸作用力：假设油缸作用力为R,则R=PA=23kg/cm12.56cm=288.88kg液压缸的主要几何尺寸，包括液压缸的内径，活塞杆的直径，液压缸行程等。液压负载F，由公式：查参考文献1可知 （1-1）式中：F液压缸负载； R液压缸外作用力；液压缸总效率；查参考文献1可知液压缸的总效率为 （1-2）式中：液压缸的机械效率；液压缸的容积效率；液压缸的作用力效率；由于此液压缸采用的是弹性体密封圈，所以1.0；又因为回油直接去润滑，所受回油压力很小，所以1；液压缸的机械效率=0.90.95，取=0.93。所以代入公式（1-1）得：F=kg=310.6kg计算所需流量Q：油缸无杆腔充满油液时油缸容积V为 V=12.564.5=56.52=0.05652 由最大转速n=300r/min，因此计算流量Q：Q=Vn=0.05652300=16.956L/min根据流量和压力可选出液压阀规格和型号，选用直径为6通用液压阀 , 流量为40L/min,压力为20MPa。2、液压缸的壁厚：液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。由材料力学可知，承受内压力的筒体，其内应力分布规律因壁厚的不同而异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸材料一般采用无缝钢管，其结构属于薄壁圆筒。查阅参考文献2表4-17，可知壁厚计算公式为： （1-7）式中：缸筒壁厚，m； 试验压力，工作压力p16MPa时，=1.5p；工作压力p16Mpa时，=1.25p D液压缸内壁，m； 缸体材料的许用应力，MPa；采用35#无缝钢管，取=110Mpa，=1.51.68Mpa=2.52Mpa，D=40mm把数据代入公式（1-7）可得液压缸的壁厚：可取壁厚=5mm，所以外径=50mm。对于最终采用的缸筒壁厚应作相应的验算：额定压力应低于一定极限值，以保证工作安全,查参考文献1可知： （1-8），故满足要求式中：液压缸的额定压力，MPa；液压缸的外径，mm；缸筒材料屈服强度，MPa；同时额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定得比例范围，以避免塑性变形的发生，查参考文献1可知：（0.350.42） （1-9） 故满足要求。式中：缸筒发生完全塑性变形的压力，MPa ；2）缸筒壁厚的验算液压缸的额定压力值应低于一定的极限值,保证工作安全。 （1-6） 为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力值应与塑性变形压力有一定的比例范围。 （1-7） 式中 D- 缸筒内径（m）； - 缸筒外径 (m) ,=D+2； - 液压缸的额定压力 (MPa)； - 缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa)； - 缸筒材料的屈服点 (MPa)；缸筒材料的屈服强度=285MPa，将代入公式（1-6），得；将代入公式（1-7）得；取=0.4282=34.4 MPa液压缸的额定压力=4MPa，所以卡紧油缸筒厚度合格3、液压缸缸底厚度查参考文献1表17-6-8可知 （1-10）将，=110Mpa代入公式（3-11）可得：可取液压缸缸底厚度为10mm。4、活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力的作用，其受力如下图所示：图1.3 活塞杆受力图-缸筒内径；d-活塞杆直径;F-轴向推力;查参考文献，只受轴向推力的作用时，则可以近似地用直杆承受的简单强度计算公式进行计算： （1-7）式中:F活塞杆的作用力（N）；d活塞杆直径（m）；p材料的许用应力，无缝钢管p=100110MPa。液压缸受轴向推力的作用，F，d带入公式，计算得：液压缸F=283.6kg，d=20mm. 所以活塞杆强度满足要求。1.3.2 液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择1、缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的有法兰连接、螺纹连接、卡环连接、拉杆连接、焊接连接。查相关参考文献参考文献3，(1) 法兰式连接结构简单、加工方便、连接可靠、易装卸，但重量和外形尺寸较大；缸筒端部一般用铸造、墩粗或焊接兰盘，用螺钉与端盖紧固。它是常见的一种连接形式。(2) 螺纹式连接有外螺纹式和内螺纹式两种。其特点是体积小、重量轻、结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，装卸时需用专门工具。一般用于要求外形尺寸、重量轻的场合。(3) 卡环式连接分内卡环式和外卡环式两种。卡环式连接工艺性好、连接可靠结构紧凑、外形尺寸小、重量较轻、易装卸，但缸筒开槽后消弱了缸壁强度，需加厚缸筒，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。(4) 拉杆式连接是前后端盖装饰在缸筒两头，用四根拉杆（螺栓）将其紧固。其特点是结构简单、工艺性好、零件通用性好，但径向尺寸和重量较大，拉杆受力后变大，影响密封效果，只适用于长度短的中、低压液压缸。(5) 焊接式连接结构简单、尺寸小，但缸筒焊接易产生变形，缸低内径不易加工。焊接连接只能用于缸筒的一端，另一端必须采用其他结构。2、活塞杆与活塞的连接结构活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等构成。活塞在缸筒内受油压作用实现往复直线运动，必须具有良好的耐磨性和一定的强度，一般用耐磨铸铁制造，有整体式和组合式两种。活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，必须有足够的强度和刚性，通常都用钢料制造，其外圆表面应耐磨并有防锈能力，活塞杆外圆表面有时需镀铬。活塞杆头部有耳环式、球头式和螺环式等几种活塞和活塞杆的连接形式，整体式连接和焊接式连接的结构简单，轴向尺寸小，但损坏后需整体更换，常用于小直径液压缸。螺纹式联接结构简单、装拆方便，一般需备有螺纹防松装置，由于加工螺纹消弱了活塞杆的强度，因此不适用于高压系统。3、活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向变的位置可安装在密封圈的内侧，也可以在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧，防止在高压下工作时，密封固有足够的油压将唇边张开，这样提高了密封性能。其特点是：a） 端部与活塞杆直接触导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖；b） 盖与杆的密封常用O型、Y型密封圈；c） 防尘圈选用无骨架的防尘圈；4、密封圈选用 密封的分类：可分为静密封和动密封两种3。1). 静密封 在正常工作的时候，无相对运动的零件的配合表面之间的密封叫静密封。2). 动密封 在正常工作的时候，具有相对运动的零件配合表面之间的密封叫动密封。静密封和动密封都可以达到完全密封，但某些动密封部位有一定的泄漏量，可以起到润滑作用，减小摩擦和磨损。活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈，通过参考相关文献，选用O型圈加挡圈的形式1.3.3液压泵性能参数计算1、确定液压泵的最大工作压力式中：执行元件的最高工作压力；执行元件进油路的压力损失，如对夹紧、压制和定位等工况，在执行元件到终点时系统才出现最高压力，则=0；其他工况，液压元件的规格和管路长度、直径未确定时，可初定简单系统，复杂系统。本系统比较简单，所以初选10。执行件最高工作压力,即有又由于初选的压力损失值为最大，液压泵的最大工作压力会因此而变大，所以齿轮泵的额定压力可选为，即2.5MPa。2、确定液压泵的最大流量式中：同时动作各执行元件所需流量之和的最大值；K泄露系数，一般取，大流量取小值，反之取大值。从系统所要求的功能和所给的参数可知，本系统为小流量所以取K=1.3。车床工作时的流量为换向时的流量为3.3912L/min，约为4L/min，即所以取最大流量为6L/min的齿轮泵，压力为2.5MPa，型号为CB-B6齿轮泵。 1.3.4电动机的选择根据压力和流量确定液压泵的规格型号后，驱动液压泵的电动机功率可按下式10计算：式中 P电动机功率（W）； 液压泵最大工作压力（Pa）； 液压泵的输出流量（L/min）； 液压泵总效率。可选出电动机标准功率为550W转速1400r/min型号为A02-8014-B3。1.4 液压元件的选择1.4.1液压阀及过滤器的选择根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型号及规格。本系统中所有阀的额定压力都为2.5MPa，额定流量根据各阀通过的流量，确定为6L/min，所有元件的规格型号列于表1.2中。过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。1.4.2油管的选择油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算8。本系统最大流量为17.8035L/min,压油管的允许流速取v=5m/s,则内径d为d =4.6=8.68mm综合诸因素，现取油管的内径d为9mm。1.4.3油箱容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量V可确定为：在低压系统中（P2.5MPa） 可取：V=（24）在中压系统中（P6.3MPa） 可取:V=(612)式中V液压油箱有效容积； 液压泵额定流量。本系统为低压系统，所以油箱容积为： V=46=24L根据经验，考虑到散热和漏油等因素，选取的油箱容积为30-50L。根据设计要求,油箱里的油要满足工作和润滑的需求，在设计油箱时，这两部分共用一个油箱，但油箱中间用隔板完全隔开。隔板两侧各自有液位计，进油口，出油口，清洗窗等。润滑部分用的泵和电机是齿轮泵组。 表1.2 液压元件明细表序号元件名称型号个数1溢流阀MRV-02-P1-K-2012二位四通电磁换向阀WE-2B3-02-G-D2-3013三位四通电磁换向阀WE-3C4-02-G-D2-3014单向节流阀MCT-02-P-2025过滤器XU-16-80-J16电机A02-8014-B317油泵CB-B618压力表YZT-601第二章 液压站的设计液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。参考同类产品的设计，本液压站采用了集中式结构。2.1 液压油箱的作用及外形尺寸2.1.1 液压油箱的作用油箱在液压系统中的主要功能是：(1) 贮存供系统工作循环所需的油量。(2) 散发系统工作过程中产生的一部分热量。(3) 促进油液中的空气分离及消泡作用。(4) 为系统提供某些元件的安装位置。过去认为，油箱还应起到分离和沉积油液中污物的作用，但现在的液压系统污染控制理论，要求油箱不再是一个容纳污垢的场合，油箱中的油液是达到一定清洁度等级的油液，以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路，因此对油箱的设计、制造、工作运行和维护都应按照以上这些功能的要求来实施。油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热作用。2.1.2 液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定以后，需设计液压油箱的外形尺寸，这次采用的外型尺寸为：长730mm；宽406mm；高295mm的外型尺寸7。 2.2 液压油箱的结构设计1 (1)油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度；在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，需要设冷却装置。（2）设置过滤器：油箱的回油口一般都设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以保证返回油箱的油液具有允许的污染等级。油箱的排油口（即泵的吸口）为了防止意外落入油箱中污染物，有时也装吸油网式过滤器。由于这种过滤器侵入油箱的深处，不好清理，因此，即使设置，过滤网目也是很低的，一般为60目以下。（3）设置油箱主要油口：油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成450的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致过大。管口应面向箱壁，吸油管离箱底距离(D为管径)，距箱边不小于3D，回油管离箱底距离。（4）设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离和沉淀，隔板结构有溢流式标准型、回流式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。（5）在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器，兼做注油口用，油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤网从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。（6）放油孔要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污物能顺利地从放油孔流出，在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。（7）当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板，安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。（8）为了能够观察向油箱注油的液位上升情况和在系统过程中看见液位高度，必须设置液位计。（9）按GB/T3766-1983中5、2、3a规定：“油箱的底部应离地面150mm以上，以便于搬移、放油和散热”。（10）为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘，油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁.2顶盖及清洗孔（1）顶盖：在液压油箱顶盖上装设阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封垫圈以及液压密封胶衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时，防止由阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压油箱内，电机和泵放在液压油箱的的上面。（2）清洗孔：液压油箱上的清洗孔，最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。（3）杂质和污油的排放：为了便于排放污油，液压油箱底部做成了倾斜式箱底，并将放油塞安放在了最低处。（4）液面指示：检查液压油箱内的液面情况，在箱的侧面安装了液面指示计，指示最高、最低油位。（5）液压油箱的防锈：为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈涂料。2.3 液压泵装置2.3.1液压泵的工作原理1 工作原理及必备条件：柱塞靠弹簧紧压在偏心轮上，偏心轮的转运使柱塞往复运动。柱塞向右移动时，油腔（它是一个密封的工作腔）的容积由小变大，形成局部真空，大气压力迫使油箱中的油液通过吸油管顶开单向阀，进入油腔中，这是泵的吸油过程。当柱塞向左移动时，油腔的容积由大变小，迫使其中的油液顶开单向阀流入系统，这就是泵的压油过程。偏心轮不断地旋转，泵就不断地吸油和压油。可见，液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，因此称为容积式液压泵它的工作原理过程就是吸油和压油的过程。由上述可知，液压泵正常工作的必要条件是：（1） 应具有一个或若干个能周期性变化的密封容积。（2） 应有配流装置 保证在吸油过程中密封容积与油箱想通，同时关闭供油通路；压油时，与供油管路相通而与油箱切断。（3） 吸油过程中，油箱必须与大气相通。 2. 常见种类 液压泵的种类很多，目前最常见的有齿轮泵、叶片泵及柱塞泵等。按泵的输油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵；按其输出的流量能否调节，可为定量泵和变量泵；按额定压力的高低，又可分为低压泵、中压泵和高压泵等三类。2.3.2 液压控制装置液压控制阀的种类繁多，功能各异，根据其结构、用途和操纵方式进行分类，见表1.3 表1.3 液压控制阀的分类分类方法种类详细分类按用途压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、比例压力控制阀等流量控制阀节流阀、调节阀、分流阀、比例流量控制阀等方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀等按操纵方式人力操纵阀手把及手轮、踏板、杠杆机械操纵阀挡块、弹簧、液压气动电动操纵阀电磁铁控制、电液联合控制按联接方式管式联接螺纹式联接、法兰式联接板式及叠加式联接单层联接板式、双层联接板式、集成块联接、叠加阀插装式联接螺纹式插装、法兰式插装2.4液压系统的安装2.4.1液压泵装置的安装要求（1）液压泵与电动机之间的联轴器的形式及安装要求必须符合制造厂的规定。（2）外露的旋转轴、联轴器必须安装防护罩。（3）液压泵与电动机的安装底座必须有足够的刚性，以保证运转时始终同轴。（4）液压泵的进油管路应短而直，避免拐弯增多，断面突变。（5）液压泵的进油管路密封必须可靠，不得吸入空气。2.4.2油箱装置的安装要求（1）油箱应仔细清洗，用压缩空气干燥后，再用煤油检查焊缝质量。（2）油箱底部应高于安装面150mm以上，以便搬移，、放油和散热。（3）必须有足够的支撑面积，以便去装配和安装时用垫片和楔块等进行调整。2.4.3液压阀的安装要求（1）为了保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击、振动对阀内主要零件的影响。（2）阀用联接螺钉的性能等级必须符合制造厂的要求，不得随意代换。（3）应注意进油口和回油口的方位，某些阀如将进油口和出油口装反，会造成事故。（4）方向控制阀的安装，一般应使轴线安装在水平位置。2.4.4液压缸的安装要求（1）安装液压缸时，如果结构允许，进出油口的位置应在最上面，应装成使其能自动放气或装有方便的放气阀。（2）配管连接不得松弛。（3）液压缸的安装面和活塞杆的滑动面，应保持足够的平行度和垂直度。2.5 电动机与液压泵的联接方式1、法兰式：液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构装拆很方便。2、液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，再与带底座的电动机相联。3、法兰支架式：电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架再装在底板上，它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。本系统采用支架式结构，这种结构对于保证同轴度比较困难，为避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，该电机与液压泵联接时采用ML8梅花弹性柱塞联轴器。为增加电机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，把液压泵和电机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板再焊接到油箱上侧。第三章 集成块的设计3.1 集成块及其工作集成块就是将若干元件组合在一起，省去连结用的管子而构成液压系统的部分回路。随着液压系统向高压化、高精度方向发展，系统的结构形式也向着集成化方向发展，在这种趋势下尤其显出液压集成化的优越性。集成块内的油通道，用来联系各个控制元件，构成单元回路及液压控制系统。油液流经块体内通道的压力损失与块体的油通孔的孔径尺寸形状及表面光滑程度有关。通道孔径过小，拐弯过多，内表面粗糙，工艺孔过多，会使压力损失变大。而油道孔径过大，压力损失减小，但增大了集成块尺寸。提高管道表面光洁度会使压力损失降低，但又会增加制造成本。综上所述，设计集成块时，对以上各点应多方面考虑。3.2 集成块的工作要求3.2.1集成块的工作要求（1）通道体及叠加阀中工作介质为N32#或N46#液压油，固密封性要求较高，各个连接件之间必须加密封圈；（2）块内油道纵横分布，比较复杂，故应注意各个油路中间的距离，两孔中间的壁厚不得小于5mm；（3）以底面为基准，上表面与下表面的平行度公差不超过0.03mm，各个侧面与底面垂直度公差不超过0.1mm。块接合面光洁度0.8，其余面为3.2；（4）所有棱边倒圆角，去毛刺；（5）表面镀铬处理；（6）钢坯不得有影响使用的气孔裂纹和杂质等缺陷；（7）其余孔的定位尺寸公差为 0.2mm。3.2.3集成块的总体设计根据液压系统原理图，将液压控制阀分为两个部分，分别安装在两个集成块上，集成块安放在阀台上。具体设计结果在后面有详细论述。3.2.4 液压阀位置的确定在认真分析液压系统原理图的基础上，根据油口就近连通原则，应将有互通关系的阀安装在相邻的表面。因集成块多为六面体，且进出油口一般布置在集成块的底面，因此其余五面均可布置液压阀。布置阀的位置时，除需保证阀的互通油口位于同一层，互不通的油道之间有足够的壁厚外海必须考虑阀的上、下、左、右安装空间，保证阀与阀之间，阀与安装底板之间不得有相碰的情况。3.2.5 视图及尺寸标注集成块加工图一般用六个视图表示，每个视图表示一个面的安装螺孔和油口的尺寸。在标注尺寸时一般以主视图的左下角为尺寸基准（坐标原点）标注阀安装螺孔的坐标尺寸，再以螺孔为基准标注该阀其它孔口的位置尺寸。3.2.6 加工精度的要求集成块采用35号钢经锻打成形，然后机加工（铇、铣平面、钳工划线钻孔、攻丝、精磨平面），去毛刺、清洗、装配。一般加工精度要求为：. 装阀或法兰的表面粗糙度应达到3.2m，末端管接头的密封面的表面粗糙度应达到3.2m。. 阀块上所有安装螺孔的精度要求为7H，一般流道的表面粗糙度为3.2m。3.2.7 集成块的设计结果以弯辊控制系统为例，本系统中液压控制阀比较多，分为两部分安装在集成块上。下面说明弯辊部分的系统原理图1.4所示：图1.4 弯辊部分系统原理图这部分的管路在集成块中的设计结果如图1.5所示：图1.5 弯辊部分集成块3.2.8 集成块装配与调试加工完所有零件后，在洁净的环境进行集成块系统的装配，以防止元器件锈蚀或受环境污染；装配后的集成块进出口用螺堵加组合密封垫进行密封。装配后的产品要进行耐压试验和功能试验，耐压试验试验压力按照国家标准进行。试压时间为510min，各接头处不得有泄漏，不允许有其他异常现象，功能试验依据不同的功能要求进形。第四章 液压系统的性能验算及维护4.1 性能验算4.1.1沿程压力损失沿程压力损失是指液体在等直径圆管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失4。管道内液体流动最大速度为2.4m/min，最大流量为3L/min，则油液在管内的流速为 （5-1）由于本系统采用的工作介质为H-HM-32矿物油，所以在400C时其粘度，故管道内的流动雷诺数为 Re2300 （5-2）可见液压油在管道内流动状态为层流，其沿程阻力系数 （5-3）管道的沿程压力损失 （5-4）液压缸工进时工作阻力最大，压降满足压力损失范围要求，所以无需修改原设计。4.1.2局部压力损失局部压力损失是指液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向将急剧发生变化，因而会产生漩涡，并发生强烈的紊动现象，于是产生流动阻力，由此造成的压力损失4。查参考文献4可知圆滑弯管处局部压力损失 （5-5）节流阀处局部压力损失换向阀处局部压力损失所以整个液压系统的总压力损失为，（5-6）由于实际压力损失小于初定压力损失0.3MPa，所以原设计不必修改。4.1.2系统温升的验算由4.2.2可知，液压泵的输入功率为：液压缸的输出功率： （5-7）系统总的发热功率为： （5-8）已知油箱容积V=32L，则油箱的近似散热面积A为： （5-9）假定通风良好，取油箱散热系数，可得油液温升为 （5-10）设环境温度，则油液最高温度为 （5-11）数控机床允许的最高油温为，所以散热条件达到要求，故不需要对原设计进行调整。液压系统的调试一般应按泵站调试、系统压力调试和执行机构速度调试的顺序进行并应配合机械的单部件调试、和单机调试的调试顺序。4.1.3泵站调试启动液压站，进油压力应符合说明书的规定；泵出口油温不得大于,且不得低于；过滤器不得吸入空气，先空转1020min，