液压与气压系统设计.doc

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计数控铣削中心设计 液压与气压系统设计 学 院： 工业自动化学院 专 业： 机械工程 姓 名： 谭锦华 学号： 160406102779 指导老师： 吴明友 职称： 副教授 中国珠海二二年 五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计数控铣削中心设计液压与气压系统设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期： 年 月 日数控铣削中心设计液压与气压系统设计摘 要液压与气压传动在整个现代机械工程中起到非常重要的作用，数控铣削中心的组成离不开液压与气

2、压传动系统。目前全世界数控铣削中心的现状、发展和发展方向上在现代工业中起到重要作用，尤其是加工中心生产装备，是现代化工业的核心。运用液压与气压元件知识，对其系统设计。根据设计的实际需要和个人能力水平，对数控铣削中心对液压与气压系统设计并进行优化。 本设计针对主轴换刀气压系统和动力滑台的液压系统进行设计。关键词： 数控铣削中心；液压系统；气压系统 Design of CNC Milling Center Hydraulic and Pneumatic SystemABSTRACTHydraulic and pneumatic transmission has been used in many

3、aspects, among which the machining center is inseparable from it.At present, the status quo, development and development direction of CNC milling centers all over the world play an important role in modern industry, especially the production equipment of machining centers, which is the core of moder

4、n industry.According to the actual needs of the design and personal ability level, the hydraulic and pneumatic part system of CNC milling center is studied, and the structural elements of the hydraulic and pneumatic system and the structure of the hydraulic and pneumatic control system are optimized

5、.This design is designed for the pressure system of spindle tool change and the hydraulic system of power slide.Keywords: CNC milling center; Hydraulic system; Air pressure system目录1绪论11.1数控铣削中心国内外现状11.2数控铣削中心今后发展11.3液压与气压传动特点21.4液压与气压技术发展趋势32数控加工中心的总体设计42.1加工中心的组成42.2数控铣削中心的布局52.3性能技术参数63主轴换刀气压系统设计

6、73.1数控铣削加工中心Z轴换刀装置73.2换刀气动系统的工作原理73.3气压回路设计103.3.1溢流阀控制回路103.3.2方向回路113.3.3单向节流阀回路133.4选择、设计执行元件143.4.1双作用普通气缸（拔插缸）设计153.4.2单作用活塞式气缸（定位缸）设计163.4.3气缸选型163.4.4耗气量计算173.5选择控制元件183.5.1压力控制阀183.5.2速度控制阀193.5.3换向控制阀193.6选择气压辅件193.7管道直径确定和验算压力损失193.7.1管径确定193.7.2压力损失验算203.8空压机的选择234加工中心液压工作台设计254.1工况分析254.

7、1.1运动分析254.1.2初参数254.2设计液压系统参数274.2.1液压缸工作压力选择274.2.2液压系统主要参数的确定274.3绘制液压系统原理图294.3.1制订回路基本方案294.3.2液压系统原理图的拟定324.4确定液压元件324.4.1液压泵类型324.4.2确定其它元件及辅件334.5性能验算364.5.1压力损失的验算364.5.2发热温升的验算385 总结40参考文献41谢辞42 1绪论1.1数控铣削中心国内外现状随着我国国力增强，机械行业日益发展，数控机床是整个机械行业的重要部分，国内数控加工中心的快速发展，自动化率高。国内数控产品成熟，质量高，在国际市场上竞争力超

8、高。但是和发达国家相比，我国数控加工中心仍存在许多多不足，如表1-1所示。表1-1 数控加工中心不足之处不足之处叙述信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高我国数控机床行业总体的技术基础薄弱和技术开发能力。引进国外技术对行业现有的信息化技术成为了主要依靠来源，依存度高，仍停留在技术和提高国产化率的掌握上。产品成熟度较低，可行性不高国外数控系统平均无故障时间在 10000 小时以上，国内自主开发的数控系统仅 3000-5000 小时；整机平均无故障工作时间国外达 800 小时以上，国内最好只有 300 小时创新能力低，市场竞争力不强我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化

9、技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强1.2数控铣削中心今后发展在计算机集成系统（CIMS）的迅速发展与柔性制造系统（FMS）的不断成熟,如表1-2所示，对数控加工中心提出了更高要求。表1-2 数控加工中心属性属性叙述高速度、高精度化它们直接关系到加工效率和产品质量。现在，国内的生产均采用智能化现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态基于 CAD 和 CAM 的数控编程自动化随着计算机应用技术的发展，目前

10、 CAD/CAM 图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用 CAD 绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现 CAD 与 CAM 的集成。随着 CIMS 技术的发展，当前又出现了 CAD/CAPP/CAM 集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的 CAPP 数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展发展可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，减少元器件的数量，

11、从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警1.3液压与气压传动特点液压与气压传动在机械行业中应用广泛，特别是在加工中心不可缺少的一部分，如表1-3和表1-4所示，液气压传动优缺点如下。表1-3液压传动的特点优点缺点体积小、重量轻、结构紧凑液压传动能量损失较大 ，传动效率比机械、电力传动要低液压传动的各种元件可根据需要灵活方便的布置液压装置工作平稳，换向冲击小，易于实现快递启动、制动和频繁的换向不能保证严格的传动比，这主要由液压油泄漏等造成的操纵控制方便，可实现大范围的无级调速，而且可以在运行过程中进行调速工作性

12、能易受温度变化的影响，不宜在高温或者温度很低的环境下工作一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长易于实现自动化以及过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、复杂运动的自动控制液压传动系统出现故障不易诊断液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广使用表1-4 气压传动的特点优点缺点以空气为工作介质，来源方便且用之不竭，用后可直接排入大气而不污染环境由于空气是可压缩的，因此气压传动系统稳定性差。给位置控制和速度控制精度带来很大影响使用快速接头可以非常简单的进行配管，因此系统的组装维修以及元件的更换比较简单不宜获得较大的推力或转矩全气压传动

13、控制装置具有防火、防爆、防潮的能力，可在高温场合下使用噪声大，尤其在声速排气时，需要加装消声器空气的黏性很小，其损失也很小，节能高效，适于远距离运输因工作介质空气本身没有润滑性，须在气路中设置给油润滑装置动作迅速、反应快、维护简单、不易堵塞工作环境适用好，安全可靠。具有较高的自保持能力，即使压缩机停止运行，由于储气罐的储能，气压传动系统仍可维持一个稳定压力1.4液压与气压技术发展趋势 走向未来的液压与气动技术应该要以现在的技术基础上改进和扩展，不断满足未来的生产需要。如表1-5所示为液压与气压的发展方向。表1-5 液压与气压发展方向液压气压液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展

14、气动行业产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术普遍采用无油润滑，应用新工艺2数控加工中心的总体设计2.1加工中心的组成数控系统，主传动，进给系统，冷却润滑系统等几部分是数控铣削中心的组成。如表2-1所示各部分介绍，总体布局如图2-1所示。图2-1 数控铣

15、削中心组成表2-1 数控铣削中心系统介绍名称详细介绍主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工辅助装置液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置机床基础件底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架2.2数控铣削中心的布局设计应以整机整体尺寸小，加工的零件种类广泛。采用立式铣床形式，为了，并考虑所做项目的实际情况，采用 XY垂直结构工作滑台，床身导轨水

16、平放置，主轴Z轴垂直工作台，这样布局有利于减少占地面积。图2-2为立式加工中心。图2-2 立式数控铣削加工中心2.3性能技术参数如表2-2所示，为加工中心性能和技术参数。表2-2 加工中心的性能和技术参数名称技术参数工作台外形尺寸（工作面）1200mm*450(1000*320)mm工作台T形槽宽*槽数18*3工作台左右行程（X轴）750mm工作台前后行程（Y轴）400mm主轴箱上下行程（Z轴）470mm主轴端面到工作台面距离180-650mm主轴锥孔BT-45主轴转速22.5-2250r/min主轴电动机5.5/7.5(额定/30min)kW FANUC AC 12型快速移动速度X、Y轴14

17、m/minZ轴10m/min进给速度(X、Y、Z轴)1-400mm/min进给驱动电动机(X、Y、Z轴)1.4kW FANUC-BESK 直流伺服电动机15型刀库容量16选刀方式任选最大刀具尺寸100-300mm最大刀具质量8kg刀库电动机1.4kW FANUC-BESK 直流伺服电动机15型工作台允许负载500kg滚珠丝杠尺寸(X、Y、Z轴)40mm*10mm钻孔能力（一次钻出）32mm攻螺纹能力M24mm铣削能力110cm3/min定位精度0.012mm/300mm重复定位精度0.006mm气源5-7*105Pa （250L/min）3主轴换刀气压系统设计3.1数控铣削加工中心Z轴换刀装置

18、数控铣削加工中心Z轴是数控机床的重要执行部件之一，其前端锥孔用于装夹刀杆和刀柄. 换刀定位靠前端的两个端面键实现。如图3-1和3-2所示主轴的内部有刀具自动夹紧机构，由伺服爪和蝶形弹簧。该机构在换刀时具有松开和夹紧刀柄的功用。 图3-1 松开状态（碟簧压紧，四瓣爪松开） 图3-2 夹紧状态（碟簧复位，四瓣爪夹紧）3.2换刀气动系统的工作原理如图3-3和3-4所示系统工况图和气压系统原理图，工作状态和过程如表3-1、表3-2和表3-3所示。 表3-1 状态和过程状态过程定位系统发出换刀指令时,Z轴停转,4YA通电,气源调节装置2、换向阀4和单向节流阀8进入Z轴定位缸A的右腔，定位缸A活塞向左移动

19、，使Z轴自动定位拔刀定位后压下无触点开关，使 6YA 通电，压缩空气经换向阀 6 和快速排气阀 8 进入气液增压缸 B 的上腔，增压腔的高压油使活塞伸出，实现主轴松刀，同时使 8YA 通电，压缩空气经换向阀 9 和单向节流阀 11 进入气缸 C 的上腔，气缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。由回转刀库交换刀具，同时 1YA 通电，压缩空气经换向阀 2 和单向节流阀 3 向主轴锥孔吹气。夹紧稍后1YA断电、2YA通电，停止吹气，8fA 断电、7YA通电，压缩空气经换向阀 9、单向节流阀10进入气缸C下腔，活塞上移，实现插刀动作。6YA断电、5YA通电，压缩空气经换向阀6进入气液增压缸 B 的下腔，活

20、塞退回，主轴的机械机构使刀具夹紧。4YA断电、3YA通电，缸A的活塞在弹簧力作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。图3-3 工况图图3-4 气压原理图表3-2 元件表序号名称序号名称1气源7、8、9、10单向节流阀2气源调节装置11、12快速排气阀3二位三通电磁换向阀A单作用气缸4二位三通电磁换向阀B气液增压缸5二位五通电磁换向阀C双作用气缸6三位五通电磁换向阀表3-3 电磁铁动作顺序表1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA主轴定位+主轴松刀+拔刀+主轴锥孔吹气+停止吹气+插刀+刀具夹紧+主轴复位+3.3气压回路设计3.3.1溢流阀控制回路如图3-5所示，压缩电动机的启停是靠溢流阀和

21、压力表控制来控制，从而使气源内的压力保持在规定压力范围内，采用溢流阀，结构简单，工作可靠，但无功耗，气量大。 图3-5 溢流阀控制回路如图3-6所示，为了提高气液缸的输出力，增力回路采用气液增压缸，图中的油箱是为了液腔补液。图3-6增力回路3.3.2方向回路采用二位三通电磁阀使定位气缸变向，如图3-7所示，通电时，工作位在上方，气路同，断电时靠弹簧力是工作为在下方。图3-7 二位三通电磁阀变向回路采用三位五通电磁阀使拔插气缸变向，当上方电磁铁通电时，工作位在上方，气源进入拔插缸左腔，活塞右移，当下方电磁铁通电时，工作位在下方，气源进入拔插缸右腔，活塞左移。如图3-8所示。图3-8 三位五通双电

22、控阀控制回路采用二位五通双电磁阀使气液缸气缸变向，当左方电磁铁通电时，工作位在左方，气源进入气液缸左腔，活塞右移，当右方电磁铁通电时，工作位在右方，气源进入气液缸右腔，活塞左移。如图3-9所示。图3-9 二位五通双电控阀控制回路3.3.3单向节流阀回路活塞杆进退速度靠单向节流阀调速，如图3-10所示。图3-10 单向节流阀调速回路如图3-11所示，当二位五通阀工作位在右位时，气源从右单向节流阀进入拔插缸右腔，活塞左移。当阀工作位在左位时，气源从左单向节流阀进入拔插缸左腔，活塞右移。阻力小，效果好。使双作用气缸运动平稳。图3-11 两单向节流阀调速回路气液联动速度控制回路气液传动缸。图中配备两个

23、快速排气阀。可实现气液缸快速运动，油杯（图中未标出）起补充漏油作用，如图3-12所示。图3-12 气液联动速度控制回路综合回路和补漏得气压系统原理图如图3-4所示。3.4选择、设计执行元件由于系统执行元件的直线运动可转化为相关换刀所需要的动作，因此都选气缸，如表3-4所示。表3-4 各气缸特点气缸名称简图特点定位缸单作用活塞式气缸压缩空气使活塞向一个方向运动，借助弹簧力复位，用于形成较小的场合夹紧缸气-液增压缸液体可看作是不可压缩的，根据力的平衡原理，利用两两相连活塞面积的不等压缩空气驱动大活塞，小活塞便可输出相应比例的高压液体拔插缸双作用普通气缸利用压缩空气使活塞向两个方向运动，活塞行程可根

24、据实际需要选定，双向作用的力和速度不同运动要求。设所有气缸平均速度v=0.1m/s,AB缸行程均为1000mm。动力要求。设拔插缸推力=14000N,拉力=12000N。定位缸=10000N。工作环境。环境温度3040，灰尘较多。3.4.1双作用普通气缸（拔插缸）设计双作用普通气缸（拔插缸）计算公式为： （3-1） （3-2）式中 活塞杆的推力(N);p工作压力(Pa);d气缸活塞杆直径(m);气缸活塞杆的拉力(N);D气缸活塞直径(m);气缸工作时的总阻力(N)。气缸工作时的总阻力与众多因素有关，因此可以用载荷率计入公式。则气缸的静推力和静拉力为： （3-3） （3-4）取=14000N,=

25、12000N,=0.8,=0.5MPa由式可求得气缸直径D：当推力做功时 （3-5）3.4.2单作用活塞式气缸（定位缸）设计活塞杆上输出推力其公式为： （3-6）式中弹簧反作用力，其余符号意义同前。考虑载荷率的影响，则 （3-7）取=10000N,=2000N,=0.8,=0.4MPa由式可求得气缸直径D单作用气缸直径： （3-8）3.4.3气缸选型如表3-5所示，拔插缸和定位缸因取标准圆整，分别为250mm和200mm。表3-5 气筒内径系列81012162025324050638090100110125140160180200220250320400500630综上，根据机械设计手册，拔插

26、缸和定位缸分别选QGA2501000和QGA2001000拔插缸和定位缸，夹紧缸选QGZY160130系列3.4.4耗气量计算在实际应用中，无论是单作用气缸还是双作用气缸，其耗气量都离不开气缸直径、气缸行程、气源到达时间及导气管道的容积等有关。气缸消耗量可按下式计算：或 （3-9） （3-10） （3-11）式中 每秒钟压缩空气消耗量（/s），当是双作用缸和单作用缸无活塞杆腔工作以及是柱塞杆时均用，当是气缸有活塞杆腔工作时用。缸前进时（杆伸出）无杆腔（包括柱塞缸）压缩空气消耗量（/s）；缸后退时（杆缩回）有杆腔压缩空气消耗量（/s）D气缸内径(柱塞杆的柱塞直径)（m）；d活塞杆直径（m）；s气

27、缸的行程（m）；气缸后退（杆缩回）时完成全行程所需时间（s）；气缸前进（杆伸出）时完成全行程所需时间（s）。缸A：已知缸径=200mm,行程=1000mm，全程需要时间=6s，压缩空气量 （3-12）缸B：已知缸径=160mm,行程=130mm，全程需要时间=6s，压缩空气量 （3-13）缸C: 已知缸径=250mm,行程=1000mm，全程需要时间=6s，压缩空气量 （3-14）3.5选择控制元件几种控制阀的比较项目如表3-6所示。表3-6 几种气控元件选用比较控制方式比较项目电磁气阀控制气控气阀控制气控逻辑元件控制安全可靠性较好(交流的易烧线圈)较好较好恶劣环境适应性(易燃易爆潮汐)等较差

28、较好较好气源净化要求一般一般一般远距离控制性,速度传递好，快一般，大10几毫秒一般，几毫秒10几毫秒控制元件体积一般大较小元件无功耗气量很小很小小元件带负载能力高高较高价格稍贵一般便宜3.5.1压力控制阀根据系统所要求的压力流量，可知双作用拔插缸C是系统消耗流量压力最大的一个气缸。因此型号AR5000-10减压阀，该阀供气压力00.7MPa，额定流量为。3.5.2速度控制阀根据各缸流量，及通过各阀额定流量选择型号：单向节流阀7选KLA-L20单向节流阀8选KLA-L20单向节流阀9选KLA-L25单向节流阀10选KLA-L253.5.3换向控制阀根据各缸流量，及通过各阀额定流量选择型号：电磁阀

29、3选 PQF-6电磁阀5 选PS4130电磁阀4选 PC23-1/2电磁阀6 选Q35D2CL10单向阀13选KAL-10快速排气阀12选KKP-L10快速排气阀14选KKP-L103.6选择气压辅件由减压阀供气压力和额定流量选择辅件。油雾器选AL5000-10过滤气器选AF5000-10消声器选配与两快速排气阀12、14和电磁阀4、6处，起消声、滤尘作用。选QXS-L25.3.7管道直径确定和验算压力损失3.7.1管径确定设oe段为分水滤气器前和油雾器后之间段，yo段为气源前后段。根据通径相同原则，初定各段管径。用气量最大的气缸是C缸。设oe段的管径为25mm，则由流量为供给流量之和的关系,

30、可得mm=33.3mm=40mm。3.7.2压力损失验算因B缸的管径较小，损失大，则验算为供气管y处到B缸进气口x处的损失验算，看其值是否满足。1.沿程压力损失Yo段的沿程压力损失 （3-15）式中 沿程压力损失；d管内径，d0.04mm；管长，=0.6m管中流速，沿程阻力系数，由雷诺数Re和管壁相对表面粗糙度确定。根据温度30，由机械设计手册表23.2-6查的运动粘度v=1.66m/s （3-16） （3-17）根据、得=0.0265，温度30，压力0.4MPa时，空气密度值： （3-18）（3-19）oe段的沿程压力损失 （3-20） （3-21）由和由流体力学相关资料查的=0.029（3

31、-22）ex段沿程压力损失 （3-23） （3-24）由和可查的=0.035 （3-25）由yx的所有沿程损失 （3-26） 2.局部压力损失流经管路中的局部压力损失 （3-27） （3-28）各局部阻力系数：入口局部阻力系数；、分别为三通管局部阻力系数，；、流经截止阀处局部阻力系数；、弯头局部阻力系数，分别为，；软管处局部阻力系数，近似计算；出口局部阻力系数，； （3-29） 流经元、辅件的压力损失： （3-30）式中 流经分水滤气器的压力损失；流经油雾器的压力损失；流经截止式换向阀的压力损失。查机械设计手册表23.8-12得，。 （3-31）总局部压力损失 （3-32）3.总压力损失 （3

32、-33）考虑排气口消声器得未计入的压力损失： （3-34），取则安全系数中取较大值就可以了。 （3-35）执行元件需工作压力p=0.4MPa，压力损失。供气压力为0.5MPa大于。3.8空压机的选择一个标准大气压状态下的流量q： （3-36） （3-37）气缸的理论用气量由下式计算： （3-38）式中 气缸总用气量；n设备台数，n=2；m执行元件数量，m=2；a每个周期内单程作用次数，a=1；台设备中某一气缸在一个周期内的平均用气量；t汽缸单行程的时间，t=6s；T工作循环时间，24s；若考虑气缸都由一台空气压缩机供气，则气缸的理论用气量 （3-39）取设备利用系数；漏损系数；备用系数，则气缸

33、的理论用量： （3-40）如无气源系统而需单独供气时，可按供气压力0.5MPa，流量，选用空压机机型为TIGER-15型，额定排气压力为0.7MPa时，额定排气量为（自由空气流量）。4加工中心液压工作台设计4.1工况分析4.1.1运动分析 因为该加工中心有3个进给轴，因能力水平有限，只对其工作台X轴进行液压设计。工作循环：快进工进快退。设工作负载（切削阻力） FL=30468N，快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm，动摩擦系数d=0.1，静摩擦系数s=0.2,部件所受重力G=9800N；快进、快退速度1=3=0.1m/s ，往复运动的加速时间t=0.2s工进速度2=0.8810-3

34、m/s;。其运动是直线运动，因此采用液压缸作为执行元件。4.1.2初参数（1）切削阻力FL=30468N。（2）导轨摩擦阻力：静摩擦阻力 Ffs=sG=0.29800=1960N (4-1)动摩擦阻力 Ffd=dG=0.19800=980N (4-2)（3） 惯性负载 (4-3)（4） 运动时间 快进 (4-4)工进 (4-5)快退 (4-6)机械效率 cm =0.9，各工作阶段的负载和推力如表 4-1 所列。表 4-1 液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载 F /N液压缸推力 F 0 = F / cm /N启 动19602180加 速14801650快 进9801090工 进314

35、4834942反向启动19602180加 速14801650快 退9801090绘制出负载循环图 F - t 和速度循环图 - t ，如图 4-1 所示。图4-1 F-t与- t图4.2设计液压系统参数4.2.1液压缸工作压力选择参考表4- 2 和表 4-3 ，工作台X轴在工进时负载最大，所以选择X轴液压缸的工作压力p1 =4MPa 。表 4-2 负载对应的工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.533445 5表 4-3 各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力 /

36、MPa0.823528810101820324.2.2液压系统主要参数的确定由表4-4得快进是差动连接，背压为p2=0.6MPa，选用单活塞杆式液压缸。 表 4-4 各系统类型的执行元件背压力系统类型背压力 /MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计由式（4-7） （4-7）得 （4-8）则活塞直径 （4-9）参考表4-5及表4-6，得，取标准数值，。所求得液压缸两腔的实际有效面积为 （4-10） （4-11）工作压力选取和按速比要求

37、确定如表4-5和表4-6所示。表 4-5 按工作压力选取 d/D工作压力 /MPa 5.05.07.0 7.0d/D0.50.550.620.700.7表 4-6 按速比要求确定 d/D2 / 11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注： 1 无杆腔进油时活塞运动速度；2 有杆腔进油时活塞运动速度 。估算液压缸在各阶段的压力、流量和功率值,如表 4-7 所示。表 4-7 液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力F 0 /N回油腔压力p 2 /MPa进油腔压力p 1 /MPa输入流量q 10 -3 /m 3 /s输入功率P /KW计算公式快进

38、启动21800.43加速1650p1 + p0.77恒速1090p1+ p0.660.50.33工进349420.63.960.8410 -20.033快退启动21800.49加速16500.51.43恒速10900.51.310.450.594.3绘制液压系统原理图4.3.1制订回路基本方案（1）制订调速方案。由散热方便，对主泵自吸性能高，选择开式循环系统，如图4-2所示，选用节流调速回路。加背压阀是为了止发生负载消失。图4-2 调速回路叠加特性（2）油源形式选择。确定工进行程的高压小流量的油液快进、快退行程的低压大流量，图4-2。时间之比，最大流量与最小流量之；。以上表明高压小流量工作占大部分时间。如图 4-3 所示，因此选用双联叶片泵作为油源。图 4-3 液压源回路（3）制定换向回路方案。如图 4-4 所示，阀为三位五通电液换向阀，当左边电磁铁通电时，工作在左位，压力油经换向阀进入液压缸右腔，左腔一部分油液经换向阀进入右腔，另一部分流回邮箱。当右电磁铁通电或两个都不通电时，原理如前面所述。这样的连接叫差动连接，从而可以使液压缸快速运动。图 4-4 换向回路（4）制定速度换接回路方案。为了防止速度换接时的液压冲击，在液压缸右腔接一个行程阀。如图 4-5 所示，由快进转为工进时，速度变化大（1/2 =0.1/(0.8