开题报告-车铣加工中心液体静压轴承液压系统设计

.本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：60T卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统设计学院：年级专业：学生姓名：指导教师：填写日期：

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.国内外研究动态液体静压轴承是是一种靠外部供给压力油，在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作，所以没有磨损，使用寿命长，起动功率小，在极低（甚至为零）的速度下也能应用。此外，这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等优点，但需要专用油箱供给压力油，高速时功耗较大。广泛的应用于各种加工机床中，解决了大型机床主轴低速、重载、高回转精度的实际问题。相应的设计研发也投入了很多，制造公司不断地涌现，使得越来越广泛的被应用到实际机床中，具有巨大的现实意义，良好的市场前景。目前，国内外对于静压轴承的应用已经大量普及，随之而来的就是静压轴承在运用中的液压供给系统的设计研发，因为这是保证静压轴承能良好工作的前提条件。1862年，法国的L.D.吉拉尔发明液体静压轴承，指出摩擦系数可小至1/500。1917年，英国科学家瑞利发表求解液体静压推力轴承的承载能力、流量和摩擦力矩方程。1938年，美国在大型天文望远镜上应用液体静压轴承，承载总重量500吨,每昼夜转动一周，驱动功率仅1/12马力。1948年法国开始把液体静压轴承用于磨床上。现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。在我国，静压轴承的标准化，系列化设计和作为通用零件出售，是静压技术成熟的标志。车铣加工中心静压主轴标准化，系列化设计等。这些都标志着我国静压技术发展进入了一个新阶段。随着机器向高效、精密的方向发展，静压轴承及相应的供给系统技术也面临挑战。对于静压轴承及供给系统来说，还存在着温度的影响严重地存在，材料热膨胀系数的差异引起轴承间隙的变化，轴系的动态刚性还有待进一步提高，在高速、重载下工作的静压主轴，要综合考虑动压效应、热效应、挤压膜效应、油可压缩性效应，以及轴与轴承弹性变形的影响，供给系统的稳定性以及精度问题都是需要考虑的因素。鉴于此，结合国外的发展状况以及对我国现如今的关于静压轴承及供给系统的研究还有很长的路要走，先进技术、前沿高新技术应用还未普及、设备完善性还不够、液压系统及控制系统还有诸多问题等等。2.选题的依据和意义静压轴承及供给系统是一项发展历时较短的新型高新技术，进些年来，越来越广泛的被应用于各种机械、仪器和军事装备上，成为了一种重要的支撑和传动形式，特别是在高精度、高效率和自动化高的机床上应用最为广泛，从而发挥了它所特有的优势。因其有着摩擦阻力小、刚度高、抗震性好、精度高、寿命长、使用范围广等显著的特点，越来越被广大的机床开发公司运用到现实机床上来实现特定的功能。因为需求的增多，市场份额的占比增大，又使得一大批公司开始着手研发静压轴承及供给系统技术，需求的增多、市场的需要、科研院所的研究需求等等，使得静压轴承技术及配套供给技术的研发迫在眉睫。现阶段就是研发一种全自动电液控制的新型粉末压机，现如今他的研发设计是非常紧迫的。本课题需要研究的是一种新型的卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统。是一种具有独立液压系统和独立电器控制系统模块的设计，电气控制采用PLC可编程控制器，液压系统采用集成阀组集中控制，保证了静压轴承供给的精准操控，精准供给，从而使得静压轴承在实际工作当中保持连续、频繁、稳定、精准的工作。同时设置高压变量泵提供高压油源，保证了静压轴承在工作中的高压稳定特性；泵站配备蓄能装置和冷却装置，可以使得系统在断电或者故障时候突然停止供油导致润滑中端，因发热导致元件受损影响系统整体性能等。以上这些性能都是长期实践应用中得到的性能要求，都是需要进行完善的性能。对国内外研究现状进行分析，对市场多系列多参数的不同型号的静压轴承技术及供给系统技术进行研究，对供给系统实际工作需要、动作需求进行分析，对于现在市场上的普遍出现的问题进行重点研究，从而设计以实现智能化、稳定化、效率化、集约化为目标。鉴于此，最终确定了本次毕业设计的课题：60T卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统，从而把以上依据作为此次课题的选题和设计依据。本课题研究的这种新型的静压轴承供给系统设计，可以解决现在市场上现有的一些产品共性问题，同时结合智能化控制模块实现智能控制，避免了因人为操作导致的精度低、误差大、效率低等问题，对整个液压系统进行优化设计，实现了集中控制、集约型体积小、成本低、性能高的功能特点。对于这种卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统的全新设计、全新优化是市场急需的，因为这种新型的液压系统的研究可以解决以上诸多问题。市场需求的增加、技术研发的迫切需求都是这种60T卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统研究设计的意义所在。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题1.研究的基本内容（1）根据任务书，搜集本课题的研究内容的背景、发展现状以及研究的主要目的和内容，市场调研，查阅文献，整理收集资料，明确课题任务；（2）根据任务书给定的具体参数，油腔压力2MPa，各油腔流量基本为2.0L/min，油膜厚度为50微米。计算轴承的承载能力及刚度，并进行液压系统选型及设计：（3）对60T卧式车铣加工中心液体静压轴承及其供给系统原理进行分析与模块化划分，收集不同规格系统参数；设计模块化组合结构；确定静压轴承供给系统所需实现的基本动作，确定液压系统原理、液压系统相关参数、实现各个操作步骤的方法和要求，初步设计60T卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统原理图。（4）60T卧式车铣加工中心液体静压轴承供给系统的液压系统的设计、集成块的设计、液压油箱的设计、阀孔及流道参数的设计计算、各类控制阀的选型设计、集成块阀组的组装装配、系统参数的计算和系统性能的验证等设计；（5）绘制液压系统原理图、阀组装配图、阀块加工图、三维建模、三维装配、二维图等；2.拟解决的主要问题（1）解决常规的静压轴承供给系统压力等参数不能匹配轴承在实际工作中因载荷变动导致的压力波动问题，因为静压轴承需要固定的压力作为供油支撑，所以维持定压较为重要。（2）解决市场上静压轴承供给系统中的油箱大、能耗高、效率低、系统功率损耗过大、系统发热较多容易损坏元件的问题。（3）解决顶起、加载主轴出现震动、流量不均匀、顶起和加载不能同时进行、因停电或者供油系统发生故障中断时，引起的润滑系统中断等问题。（4）解决保压问题、过载问题、轴承油腔在建立足够油压后才能允许主轴启动等问题。三、研究步骤、方法及措施1.研究的步骤及方法（1）查阅相关的资料，了解市场现有的粉末压机的不同的类型、结构和参数等。（2）详细了解粉末压机所需实现的基本动作、基本原理、性能和参数。（3）详细学习粉末压机在压制过程中所需的基本动作与逻辑关系，具体的动作中需要注意的事项，需要实现的辅助功能等，从而根据要求选用具体型号具体功能的执行元件，实现整个系统的动作要求。（4）初步拟定液压系统原理图，然后根据原理图计算系统各项参数，根据系统参数确定相关的液压元件的参数，然后进行液压元件选型。（5）各项参数确定后，绘制液压泵站及附属元部件三维图、二维图。2.解决问题的主要措施（1）针对常规的静压轴承供给系统压力等参数不能匹配轴承在实际工作中因载荷变动导致的压力波动问题，因为静压轴承需要固定的压力作为供油支撑，所以维持定压较为重要。本课题设计的这种静压轴承供给系统采用PLC控制，利用PLC的计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字控制技术和网络控制技术从而实现了参数动态管理，动态设置，伺服反馈，精确高效，从而解决了上述问题。（2）针对市场上静压轴承供给系统中的油箱大、能耗高、效率低、系统功率损耗过大、系统发热较多容易损坏元件的问题。系统采用定量泵供油，PLC反馈控制，可以自动适应负载的变化而变化，减少不必要的能量浪费，同时对整个液压系统进行优化设计，减小了整个泵站的体积大、能耗高、效率低问题；设置冷却器，这样可以进而减小油箱体积，同时还能减少系统发热较多损坏元件的问题；系统采用卸荷回路，降低功率损耗问题。（3）针对顶起、加载主轴出现震动、流量不均匀、顶起和加载不能同时进行、因停电或者供油系统发生故障中断时，引起的润滑系统中断而轴仍在惯性作用下运转导致磨损等问题。系统采用顶起加载共用同一个泵，且泵选用柱塞泵，因柱塞泵有着运转平稳、流量均匀、压力脉动小、自吸能力强、结构简单和使用方便等优点，可以很好的满足设计需求。同时在系统中设置一个蓄能器解决因停电或者供油系统发生故障中断时，引起的润滑系统中断，而轴仍在惯性转动导致的磨损问题，这个蓄能器的容量可以供应润滑油液延续到主轴停止转动。（4）针对保压问题、过载问题、轴承油腔在建立足够油压后才能允许主轴启动等问题。系统采用卸荷回路、流量调节阀和液压锁死回路等，保证整个油路的动作平稳、过载保护和减少冲击等问题。同时设置数字传感器，端口连接PLC进行控制反馈，可以保证轴承油腔建立足够的油压后才允许主轴启动。四、研究工作进度第1周：熟悉题目，查阅、消化参考书、科技论文，完成开题报告。第2-7周：总体方案设计，液压系统设计计算、元件选择。第8-9周：进行液压系统原理图设计，泵站设计，图纸设计。第10-11周：阀台、阀块装配图等的设计。第12-13周：设计计算说明书撰写，审图、改图，准备答辩资料，毕业答辩。主要参考文献[1]李壮云.液压元件与系统[M].北京：机械工业出版社，2011.[2]李洪人.液压控制系统[M].北京：国防工业出版社，1981.[3]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1998.[4]吴根茂译.液压控制集成块的产品模型化[J].工程设计，2001,(3):37-42.[5]余估官.AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用[J].液压气动与密封，2005,25(3):28-31.[6]吉林工业大学等校编写的《工程机械液压与液力传动》机械工业出版社，1979。[7]东北工学院《机械零件设计手册》编写组编，冶金工业出版社，1979。[8]雷天觉主编《液压工程手册》机械工业出版社，1990。[9]王江月.机械产品结构设计要点探究[J].中国设备工程,2021(09):233-234.[10]吴杰,向斌,高红星.液压传动系统的安装与调试[J].山西冶金,2021,44(02):170-171+203.[11]MhrubajMG,UJsoy.A.G,Y.Koren.Reconfiguarable[J].ManufacturingSystems:KeytoFutureManufacturing.JournalofInterlligentManufacturing,2005,(11):403-409.[12]崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[M].北京:化学工业出版社，2006:24-77.[13]KALPAKJAN.ManufacturingEngineeringandTechnology[M].AddisoWesleyPublish,2002:12-51.[14]刘鸿文主编《材料》高等教育出版社，1982。[15]成大先.机械