萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計

萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計,萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計,萬能,磨床,液壓,傳動系統(tǒng),設計 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 2008 年 2月 19 日 畢業(yè)設計題目 萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計 指導教師 俞云強 職稱 副教授 專業(yè)名稱 機電一體化技術 班級 機電50532 學生姓名 呂鵬 學號 5020053216 設計要求 1. 完成萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計； 2. 完成外文資料翻譯一份（3000字以上）； 3. 完成畢業(yè)設計調研報告一份； 4. 完成畢業(yè)設計說明書一份； 5. 完成相關圖紙。 完成畢業(yè)課題的計劃安排 序號 內容 時間安排 1 外文資料翻譯 2008.2.20至 2008.2.29 2 搜集相關資料并調研、完成調研報告，分析萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)的工作原理 2008.3.1至 2008.3.5 3 完成磨床液壓傳動系統(tǒng)設計及故障分析，完成畢業(yè)設計說明書，繪制相關圖紙 2008.3.6至2008.4.16 4 整理畢業(yè)設計說明書并定稿，準備答辯 2008.4.17至2008.4.23 5 答辯 2008.4.20 答辯提交資料 外文資料翻譯，畢業(yè)設計調研報告， 畢業(yè)設計說明書，相關圖紙。 計劃答辯時間 2008.4.20 無錫職業(yè)技術學院機電技術學院 2008 年 2 月 19 日 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計書明書 分類號 密級 無錫職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 題 目 萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計 英文并列題目 Universal cylindrical grinding machine hydraulic system design 學生姓名： 呂 鵬 專 業(yè)： 機電一體化 指導教師： 俞云強 職 稱： 講 師 畢業(yè)設計說明書提交日期 08.4.20 地址： 無錫職業(yè)技術學院 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)設計 摘要：隨著科技步伐的加快，液壓技術在各個領域中得到了廣泛應用，液壓系統(tǒng)已成為主機設備中最關鍵的部分之一。本文主要研究的是液壓傳動系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)的設計需要與主機的總體設計同時進行。設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 關鍵詞：液壓傳動、數據計算、裝量 III 目 錄 第一章 引言……………………………………..……………………….1 第二章 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求.……………..2 2.1 設計步驟 ……………………………………………….…………2 2.2 明確設計要求...................................................................................2 第三章 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理及特點…………………….. 2 3.1 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理……………………………...…3 3.2 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)的特點…………………………….…..…6 第四章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖…………………………….. 7 4.1基本方案.............................................................................. ……….7 4.2液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………... …9 第五章 型萬能外圓磨床各液壓元件的選擇…………………………..11 5.1液壓泵的選擇...................................................................................11 5.2閥的選擇……………………………………………………..…….12 5.3器的選擇……………………………………………………..…….13 5.4尺寸的確定................................................................... ……...........13 5.5量的確定………………………………………………………..…..14 第六章 磨床中上料機的液壓系統(tǒng)進行設計計算…………………..…16 6.1分析……………………………………………………………..….16 6.2缸主要參數的確定……………………………………………..….16 6.3液壓系統(tǒng)圖…………………………………………………..…….17 6.4元件的選擇…………………………………………………….…..18 6.5系統(tǒng)的性能驗算……………………………………………….…..20 第七章 型外圓磨床的故障分析及維修…………………………….… 22 7.1 型外圓磨床的故障分析……………………………………………. 22 7.2 型外圓磨床的維修………………………………………………...…25 第八章 總結………………………………………………………………28 第九章 畢業(yè)設計小結…………………………………………… …….29 第十章 致謝………………………………….…………………… ……30 參考文獻………………………………………………………………….31 譯文2： 隨車液壓的控制 摘 要：本文主要是描述隨車液壓起重機的控制過程。這篇論文分為五個部分：需求分析，液壓系統(tǒng)以及存在的問題的分析，不同結構產生不同問題的分析，基于更加先進復雜電液比例控制閥的新技術的發(fā)展趨勢的分析。本文的研究工作是和實際的工業(yè)相結合的，比純粹的研究理論更有意義。 關鍵字：隨車液壓起重機，控制策略，電液比例控制閥 1.引言 本文主要敘述的是對隨車起重機控制系統(tǒng)的改進方法 隨車汽車起重機可以看成是一種大型柔性控制機械結構 。這種控制系統(tǒng)把操作人員的命令由機械結構變?yōu)閳?zhí)行動作。 這樣定義這種控制系統(tǒng)是為了避免在設計它事產生模糊的思想這是一種通過人的命令把能量轉化成機械動作的控制系統(tǒng) 。本文所寫的就是這種控制系統(tǒng)。以這個目標為指導方針來分析怎樣設計出新的控制系統(tǒng)。 文章分為五個部分： 1.分析這種控制系統(tǒng)必須據有易操作性，高強度，高效性，穩(wěn)定性，安全性。 2.分析目前這種操作系統(tǒng)所存在的問題。 3.從不同的方面分析這種控制系統(tǒng)：不同的操作方式，不同的控制方法，不 同的組織結構。 4.介紹一種適合于未來工業(yè)的比較經濟的新的控制系統(tǒng)。 5.分析一種據有高性能，高效率，易控制等的比較好的控制系統(tǒng)。它將成為 今后研究的比較經濟高效的一種方案。 2. 論文部分 2.1 對控制系統(tǒng)必備條件的分析 在一種新的操作系統(tǒng)開始正式投入工作之前，對這種控制系統(tǒng)據有嚴格的要求。對控制系統(tǒng)的影響有很多因素。例如：機械結構的可實行性因素，可操作性因素，效率因素，符合工業(yè)標準。 工業(yè)需求必須放在第一位。這與在控制系統(tǒng)中導管破裂保護和超載保護有同等的地位。其次穩(wěn)定性要求也很重要；系統(tǒng)不穩(wěn)定就沒法正常工作。一旦穩(wěn)定性要求得以確定，控制系統(tǒng)性能要求就可以進一步確定。機械結構決定了起重機的可操作性。機械機構是隨車起重機中可以往復轉動固有頻率低的大型柔性結構。 為了防止起重機振動，必須使起重機在固有頻率下工作，或者提高起重機的固有頻率。如果它的固有頻率太低或者太高，操作人員將無法給它進行操作。最后傳動效率可以在工業(yè)標準，穩(wěn)定性，執(zhí)行機構確定的基礎上得到最優(yōu)的方案。 2.2 對目前這種控制系統(tǒng)的分析 在設計一種新的起重機之前，研究目前起重機存在的問題是很有必要的。當前液壓隨車起重機主要存在以下三個問題： 1.不穩(wěn)定性 2.不經濟性 3.低效性 2.2.1 不穩(wěn)定性 不穩(wěn)定性是一個嚴重問題，他可能會損傷操作人員或者會是設備受到毀壞。當一個系統(tǒng)不穩(wěn)定時通常產生嚴重振動。為了消除當前系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，設計人員既花費了很多時間來研究又花費了很多財力設計出更加復雜的機構。如圖1所示為一種起重機，它適合于在高速下工作。但是為了可以安全的工作必須合理控制其運行速度。要提高它的控制速度又必須增加更加昂貴復雜的機械系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)的參數，如溫度或壓力同樣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一個參數合理的液壓系統(tǒng)比一個設計參數不合理的液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，為了使整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，有時必須降低次要的參數值。 2.2.2 不經濟性 目前的液壓系統(tǒng)是純液壓的機械系統(tǒng)，因此如果用戶想實現一個功能，他就必須買一個能使現這個功能的液壓機械組件。因為大多數用戶又不同的使用要求，要求同一個設備可以進行升級。這就意味著這些標準設備可以人為的改造，這就增加了組件升級費用。 2.2.3 低效性 液體在液壓系統(tǒng)的兩個液壓缸之間流動時效率較低。這是因為大多數液壓閥都是用一個閥心來控制兩個節(jié)流口，由于這個鏈接不可能使閥芯兩側的壓力相等，因此在流出端就產生一個與液流方向相反的背壓力，同時也增加了流入端的壓力。由激勵源產生的這個背壓力與閥芯兩端的壓力差成正比的，給油缸的實際壓力沒有被有效的作用在油缸上。例如，給液壓缸的壓力為1000psi/1600psi傳到液壓缸時就只有0psi/600 psi了。無論如何，這樣的話，提供的電量必須高于有效電量，這些額外的電量就被白白的浪費了 2.3 控制系統(tǒng)不同的控制方法 目前主要用電液比例控制閥來控制液壓閥的運動。然而對控制筒有不同的控制方法。電液比例控制閥對閥的關/開，公共汽車系統(tǒng)，電源的智能激勵，泵的調節(jié)方案控制精度都較高。必須對這種系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行分析，找出合理的方案。 2.4 近期方案 即使這種十分新的系統(tǒng)最佳外形的布局已經得以證明是可行的，但是起重機制造商和配件商還不能立刻就接受這種技術。這是一個漸進的過程，所以提出了一種臨時解決的方案。 這種方案是由微型計算機和升縮機構組成。這種離合閥可使這種更加高效穩(wěn)定的執(zhí)行控制機構得以實現。微型計算機可以對閥進行柔性控制?？梢园堰@些變量編入軟件。這樣就消除了制造商許許多多不同的變量問題。起重機制造廠家可以根據產品功能選擇不同型號的液壓閥。配件商也將不得不生產這種型號的閥，這樣不僅降低了制造成本，而且使起重機的性能得到提高。 2.5 更高效方案的分析 這種分析依賴于不同布局結果，液壓泵控制的區(qū)域決定將要用的控制方法，再依次對這個區(qū)域進行分析。不同的區(qū)域將用不同的方法探討，用不同的刀具位置控制。 3. 實驗設備 本文的中心是研究發(fā)展中的經濟型機械控制方案的可實現問題，更多重點是先進的實驗結果。實驗結果由兩種方法獲得。第一種是通過研究單自由起重機實驗臺獲得，第二種是通過研究一臺由丹麥一家起重機廠送給英國的一所軍校的起重機獲得。如圖1所示 圖1系統(tǒng)實驗臺 左：單自由度起重機模型 右：隨車起重機實物 雖然目前這種升縮分離機構在生產商中沒有被普遍接受，但是兩分離閥將會被逐漸取代。如圖2所示是一種幅度-脈沖變換液壓缸，它是通過數字信息處理器/奔騰雙信息處理器運行程序來控制液壓閥的。由數字信號處理器運行控制代碼，奔騰處理器來判斷并提供圖形用戶界面。 4. 當前工作 4.1 直線軸流控琺 當今市場常見的直線流控器都需要壓力補償。壓力補償器可以使閥芯突然受壓時保持恒定的壓力。但是新增加的壓力補償器會使閥的結構比簡單的隨動閥更加復雜。另一種解決方法是用流控器測量閥的壓力降來調整閥芯的位置來實現。這種想法雖然簡單，但是由于壓力傳感器和微控器的費用比較高，想普遍運用于商品上是很難的。然而目前這種利用微控器和壓力傳感器的思想對于生產商來說是可以接受的。 雖然依據方程來看很簡單，但是要實現卻很難。流控器的位置精度取決于位置傳感器的精度壓力傳感器的精度。噪聲會影響位置傳感器和壓力傳感器的穩(wěn)定性。采用延時控制可以消除影響穩(wěn)定性的噪聲，這樣，超過閥的運行范圍的特征值用就不能用柏努力方程計算，應用更復雜的方程來計算。 圖2升縮分離機構 4.2 液壓缸控制方法 根據不同的受力方向和速度方向這種液壓缸有四種工作情形。如圖3所示： 多數是普通的隨動液壓閥，它這種控制方法已經在文獻中可以找到，依靠一般的測量法測液壓缸的速度位移相當復雜。它們也需要相當復雜的運算法則來控制。本文主要分析基于簡單的PI控制器和沒有嚴格速度位移要求的液壓缸的控制方法。這種系統(tǒng)的控制方法比復雜的控制方法簡單得多，由于它不需要特殊的傳感器而且容易被大多數工程師理解所以比較容易被廠商采用。 在設計一種控制方法時另一種特別的控制方法也需要了解，它也是液控中常用的一種方法。移動液壓閥要求低泄漏，以前的液壓閥大們通常有很大的交迭。然而，使生產商能夠接受的這種線軸式液壓缸的驅動性能相當慢。這種具有很大交迭的重合以及激發(fā)很慢的液壓閥很難滿足現在的要求。交迭和較慢的驅動使壓力控制變得相當困難。 圖3起重機工作的不同情形 新的控制方法可以用一個例子清楚簡單的描述出來。從入口端實行流控制，出口端就實現液壓力。流控制符合柏努力方程。液壓控制過程中PI控制器維持較小的壓力來提高效率并且可以防止氣穴現象。這些都是為了解決大交迭和較低的驅動所做的工作，壓力控制器僅僅能排除控制中的一點問題。這就意味著如果控制人員想提高壓力，卻不能使液壓缸移動，只能夠降低控制口的開口量。這樣做的作用只能使操作人員想改變活塞的方向時使它準時脫離零位。這種情況下外力方向和活塞運動仍然不能改變，這種方式需要改進。既然這樣，需要壓力控制器在出口變大時提供與外力方向相反的有用壓力，當已知入口端的壓力下降的時候，它可以增加與外力相反的壓力。這個壓力也受PI控制器控制，如圖4所示就是是一個這種控制系統(tǒng)的控制模型結構。 圖4減壓控制器 在寫本文的時候這種控制的實驗已經在圖1所示的實驗臺上完成了，由于起重機上安裝了載荷單向閥，所以穩(wěn)定性沒有達到要求。然而，用液壓單向閥取代這種載荷單向閥，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定。在液壓系統(tǒng)中，載荷閉式閥可以實現超載保護和卸載保護兩種功能。由于在這種控制方法中使用伸縮閥機構對卸載保護很起作用，因此在起升機構中很有必要使用有這種功能的單向閥。一個操作單向閥的駕駛員可以做這一點，沒有增加復雜的動力來阻止起重機的傾。安裝了這種單向閥，起重機操作人員不需要再增加更復雜的外力來防止起重機產生傾翻。 5. 結束語 即使沒有大量的實驗設施，但是實驗還是完成了，一個好的開始是成功的一半。這個論文題的大輪闊已經確定，它是有意義而且合理的。這個工作分為需求分析、目前的系統(tǒng)分析、不同布局分析、近期的解決辦法的分析和最優(yōu)解決方案的發(fā)展趨勢分析五個部分。在本論題的最后，液壓隨車起重機的控制模將會被修改。 6. 感謝語 感謝 Danfoss Fluid Power A/S為這個研究提供了部分基金。也感謝H?jbjerg Maskinfabrik (HMF) A/S愿意為這種起重機的測試提供技術上的支持 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第一章 引言 液壓技術自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有300年的歷史了，但其真正的發(fā)展只是在第二次世界大戰(zhàn)后50余年的時間內，戰(zhàn)后液壓技術迅速向民用工業(yè)，在機床，工程機械，農業(yè)機械，汽車等行業(yè)中逐步推廣。本世紀60年代以來，隨著原子能，空間技術，計算機技術的發(fā)展，液壓技術得到了很大的發(fā)展，并滲透到各個工業(yè)領域中去。當前液壓技術正向高壓，高速，大功率，高效，低噪音，經久耐用，高度集成化的方向發(fā)展。 隨著科技步伐的加快，液壓技術在各個領域中得到了廣泛應用，液壓系統(tǒng)已成為主機設備中最關鍵的部分之一。但是，由于設計、制造、安裝、使用和維護等方面的因素，影響了液壓系統(tǒng)的正常運行。因此，了解系統(tǒng)工作原理，懂得一些設計、制造、安裝、使用和維護等方面的知識，是保證液壓系統(tǒng)能正常運行并極大發(fā)揮液壓技術優(yōu)勢的先決條件。 本文主要研究的是液壓傳動系統(tǒng)，液壓傳動系統(tǒng)的設計需要與主機的總體設計同時進行。設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 第二章 萬能外圓磨床 液壓系統(tǒng)的設計步驟與設計要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 2.1 設計步驟 ????液壓系統(tǒng)的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。 ????1）確定液壓執(zhí)行元件的形式； ????2）進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數； ????3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； ????4）選擇液壓元件； ????5）液壓系統(tǒng)的性能驗算； 2.2 明確設計要求 ????設計要求是進行每項工程設計的依據。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面了解清楚。 ????1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； ????2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關系如何； ????3）液壓驅動機構的運動形式，運動速度； ????4）各動作機構的載荷大小及其性質； ????5）對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉換精度等性能方面的要求； ????6）自動化程序、操作控制方式的要求； ????7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8）對效率、成本等方面的要求。 第三章 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理及特點 3.1 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理 由萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)圖可見,這個系統(tǒng)利用工作臺擋塊和先導閥撥桿可以連續(xù)地實現工作臺的往復運動和砂輪架的間隙自動進給運動,其工作情況如下。 液壓系統(tǒng)工作原理 工作臺往復運動 工作臺換向過程 砂輪架的快進快退 砂輪架的周期進給 工作臺液動手動互鎖 尾架頂尖的退出 機床的潤滑 壓力的測量 1. 工作臺往復運動 在液壓系統(tǒng)圖的狀態(tài)下，當開停閥處于右位時，先導閥都處于右端位置，工作臺向右運動，主油路的油液流動情況為： 進油路：液壓泵—換向閥（右位）—工作臺液壓缸右腔； 回油路：工作臺液壓缸左腔—換向閥（右位）—先導閥（右位）—開停閥（右位）—節(jié)流閥—油箱。 當工作臺向右移到預定位置時，工作臺上的左擋塊撥動先導閥閥芯，并使它最終處于左端的位置上。這時控制油路上a2點接通高壓油、a1點接通油箱，使換向閥亦處于其左端位置上，于是主油路的油液流動變?yōu)? 進油路：液壓泵—換向閥（左位）—工作臺液壓缸左腔； 回油路：工作臺液壓缸右腔—換向閥（左位）—先導閥（左位）—開停閥（右位）—節(jié)流閥—油箱。 這時，工作臺向左運動，并在其右擋塊碰上撥桿后發(fā)生與上述情況相反的變換，使工作臺右改變方向向右運動；如此不停的反復進行下去，直到開停閥撥向左位時才使運動停下來。 2. 工作臺換向過程 工作臺換向時，先導閥先受到擋塊的操縱而移動，接著又受到抖動缸的操縱而產生快跳；換向的操縱油路則先后三次變換通流情況，使其閥芯產生第一次快跳，慢速移動和第二次快跳。這樣就使工作臺的換向經歷了迅速制動、停留和迅速反向啟動三個階段。當系統(tǒng)圖中先導閥被撥桿推著向左移動時，它的右制動錐逐漸將通向節(jié)流閥的通道關小，使工作臺逐漸減速，實現預制動。當工作臺擋塊推動先導閥直到先導閥閥芯右部環(huán)行槽使a2點接通高壓油，左部環(huán)行槽使a1點接通油箱時，控制油路被切換。這時左、右抖動缸便推動先導閥向左快跳，因為此時左、右抖動缸進回油路為： 進油路：液壓泵—精濾油器—先導閥（左位）—左抖動缸； 回油路：右抖動缸—先導閥（左位）—油箱。 由此可見，由于抖動缸的作用引起先導閥快跳，就使換向閥兩端的控制油路一旦切換就迅速打開，為換向閥閥芯快速移動創(chuàng)造了液流流動條件，由于閥芯右端接通高壓油，使液動換向閥閥芯開始向左移動，即 進油路：液壓泵—精濾油器—先導閥（左位）—單向閥I2—換向閥閥芯右端。 而液壓換向閥閥芯左端通向油箱的油路先后有三種接通情況，開始階段的情況如系統(tǒng)圖所示，回油路線為： 回油路（變換之一）：液動換向閥閥芯左端—先導閥（左位）—油箱。 由于回路暢通無阻，閥芯移動速度很大，主閥芯出現第一次快跳，右部制動錐很快的關小主回油路的通道，使工作臺迅速制動。當換向閥閥芯快速移動一小段距離后，它的中部臺肩移到閥體中間沉割槽處，使液壓缸兩腔油路相通，工作臺停止運動。此后換向閥閥芯在壓力油作用下繼續(xù)左移時，直通先導閥的通道被切斷，回油流動路線改為： 回油路（變換之二）：液動換向閥閥芯左端—節(jié)流閥J—先導閥（左位）—油箱。 這時閥芯按節(jié)流閥J1調定的速度慢速移動。由于閥體上的沉割槽寬度大與閥芯中部臺肩的寬度，液壓缸兩腔油路在閥芯慢速移動期間繼續(xù)保持相通，使工作臺的停止持續(xù)一段時間，這就是工作臺在反向前的端點停留。最后，當閥芯慢速移動到其左部環(huán)行槽和先導閥相連的通道接通時，回油流動路線又改變成 回油路（變換之三）：液動換向閥閥芯左端—通道b1—換向閥左部環(huán)槽—先導閥（左位）—油箱。 這時，回油路又暢通無阻，閥芯出現第二次快跳，主油路被迅速切換，工作臺迅速反向啟動，最終完成了全部換向過程。 3. 砂輪架的快進快退運動 砂輪架的快進快退運動由快動閥操縱，由快動缸來實現。在系統(tǒng)圖的狀態(tài)下，快動閥右位接入系統(tǒng)，砂輪架快速前進到其最前端位置，快進的終點位置是靠活塞與缸蓋的接觸來保證的，為了防止砂輪架在快速運動終點處引起沖擊和提高快進運動的重復位置精度，快動缸的兩端設有緩沖裝置，并設有抵住砂輪架的閘缸，用以消除絲杠和螺母間的間隙?？靹娱y左位接入系統(tǒng)時，砂輪架快速后退帶其最后端位置。 4. 砂輪架的周期進給運動 砂輪架的周期進給運動由進給閥操縱，由砂輪架進給缸通過其活塞上的撥爪棘輪、齒輪、絲杠螺母等傳動副來實現。砂輪架的周期進給運動可以在工件左端停留時進行，可以在工件右端停留時進行，也可以在工件兩端停留時進行，，也可以不進行進給。這些均由選擇閥的位置決定。在圖示狀態(tài)下，選擇閥選定的是“雙向進給”，進給閥在操縱油路的a1和a2點每次相互變換壓力時，向左或向右移動一次，于是砂輪架便做一次間歇進給。進給量的大小由撥爪棘輪機構調整，進給快慢及平穩(wěn)性則通過調節(jié)節(jié)流閥J3、J4來保證。 5. 工作臺液動手動的互鎖 工作臺液動和手動的互鎖由互鎖缸來實現。當開停閥處于圖示位置時，互鎖缸內通入壓力油，推動活塞使齒輪z1、z2脫開，工作臺運動時就不會帶動手輪轉動。當開停閥左位接入系統(tǒng)時，互鎖缸接通油箱，活塞在彈簧作用下移動，使z1、z2嚙合，工作臺就可以通過搖動手輪來移動，以調整工件。 6. 尾架頂尖的退出 尾架頂尖的退出是由一個腳踏式的尾架閥操縱，由尾架缸來實現。尾架頂尖只在砂輪架快速退出時才能后退以確保安全，因為這時系統(tǒng)中的壓力油必須在快動閥左位接入時才能通入尾架閥處。 7. 機床的潤滑 液壓泵輸出的油液有一部分經精濾油器到達潤滑穩(wěn)定器，經穩(wěn)定器進行壓力調節(jié)及分流后，送至導軌、絲杠螺母、軸承等處進行潤滑。 8. 壓力的測量 系統(tǒng)中的壓力可通過壓力表開關由壓力表測定，如：在壓力表開關處與左位時測出的是系統(tǒng)的工作壓力，而在右位時則可測出潤滑系統(tǒng)的壓力。 3.2 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)的特點 1. 該液壓系統(tǒng)采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證了左、右兩個方向運動速度一致，又減少了機床的占地面積。 2. 采用了結構簡單的節(jié)流閥式調速回路，功率損失小，這對調速范圍不大，負載較小且基本恒定的磨床來說是合適的。此外，由于采用了回油節(jié)流調速回路，液壓缸回油中有背壓力，可以防止空氣滲入液壓系統(tǒng)，且有助于工作穩(wěn)定和加速工作臺的制動。 3. 系統(tǒng)采用了HYY21/3P-25T型快跳操縱箱，結構緊湊，操縱方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。此外，這種操縱箱使工作臺能作很短距離的高頻抖動，有利于提高切入式磨削和階梯軸磨削的加工質量。 第四章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 4.1制定基本方案 ????（1）制定調速方案 ????液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 ????方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。 ????速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合——容積節(jié)流調速。 ????節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 ????容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 ????容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。 ????節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 ????調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 ????節(jié)流調速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。 ????（2）制定壓力控制方案 ????液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 ????在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 ????（3）制定順序動作方案 ????主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 ????（4）選擇液壓動力源 ????液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 ????為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 4.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 ???? 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統(tǒng)結構簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 ????為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。 見圖4-1； 圖4-1 液壓系統(tǒng)原理圖 第五章 萬能外圓磨床 液壓元件的選擇與專用件設計 ?5.1 液壓泵的選擇 ????1）確定液壓泵的最大工作壓力pp ????? ??pp≥p1+Σ△p???????????????????? ????式中 p1——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； ??? Σ△p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 Σ△p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選取：管路簡單、流速不大的，取Σ△p=（0.2～0.5）MPa；管路復雜，進口有調閥的，取Σ△p=（0.5～1.5）MPa。 ????2）確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應為 QP≥K（ΣQmax）??? ????式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取K=1.1～1.3； ????ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（Q-t）圖上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。 ????系統(tǒng)使用蓄能器作輔助動力源時 ????式中 K——系統(tǒng)泄漏系數，一般取K=1.2； ??? ????Tt——液壓設備工作周期（s）； ??? ????Vi——每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（m3）； ??? ?????z——液壓缸或液壓馬達的個數。 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據以上求得的pp和Qp值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。 ????4）確定液壓泵的驅動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（p-t）、（Q-t）圖變化較平緩，則 ????式中 pp——液壓泵的最大工作壓力（Pa）； ???? ????QP——液壓泵的流量（m3/s）； ??????? ηP——液壓泵的總效率，參考表5-1選擇。 表5-１液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.6～0.7 0.65～0.80 0.60～0.75 0.80～0.85 ???? 限壓式變量葉片泵的驅動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，則 ????式中 ——液壓泵的最大工作壓力（Pa）； ??????????? ——液壓泵的額定流量（m3/s）。 ????在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（Q-t），（p-t）曲線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率 ????式中 t1、t2、…tn——一個循環(huán)中每一動作階段內所需的時間（s）； ?????????P1、P2、…Pn——一個循環(huán)中每一動作階段內所需的功率（W）。 按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短時間超載量一般為25%。 5.2 液壓閥的選擇 ????1）閥的規(guī)格，根據系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內的短時間過流量。 2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 5.3 蓄能器的選擇 根據蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數。 ????1）液壓執(zhí)行元件短時間快速運動，由蓄能器來補充供油，其有效工作容積為 ????式中 A——液壓缸有效作用面積（m2）； ???? ????l——液壓缸行程（m）； ??? ?????K——油液損失系數，一般取K=1.2； ??? ????QP——液壓泵流量（m3/s）； ??? ?????t——動作時間（s） ????2）作應急能源，其有效工作容積為： ????式中 ——要求應急動作液壓缸總的工作容積（m3）。 有效工作容積算出后，根據有關蓄能器的相應計算公式，求出蓄能器的容積，再根據其他性能要求，即可確定所需蓄能器。 5.4 管道尺寸的確定 ????（1）管道內徑計算 ????式中? Q——通過管道內的流量（m3/s）； ???????? υ——管內允許流速（m/s），見表5-2: 計算出內徑d后，按標準系列選取相應的管子。 ????（2）管道壁厚δ的計算 表5-２ 允許流速推薦值 管道 推薦流速/（m/s） 液壓泵吸油管道 0.5～1.5，一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5～2.6 ????式中 p——管道內最高工作壓力（Pa）； ??? ?????d——管道內徑（m）； ???????[σ]——管道材料的許用應力（Pa），[σ]= ； ??????? σb——管道材料的抗拉強度（Pa）； ???????n——安全系數，對鋼管來說，p＜7MPa時，取n=8；p＜17.5MPa時，取n=6；p＞17.5MPa時，取n=4。 5.5 油箱容量的確定 初始設計時，先按經驗公式（31）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 ????油箱容量的經驗公式為 V=αQV?????????? ????式中 QV——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； ???????? α——經驗系數，見表5-3。 表5-3? 經驗系數α 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 α 1～2 2～4 5～7 6～12 10 ??? ?在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 第六章 磨床中上料機的液壓系統(tǒng)進行設計計算 本章對磨床中上料機的液壓系統(tǒng)進行設計計算。要求驅動它的液壓傳動系統(tǒng)完成快速上升—慢速上升—停留—快速下降的工作循環(huán)。其垂直上升工件的重力為5000N，滑臺的重量為1000N，快速上升行程350mm，速度要求≥45mm/s；慢速上升行程為100mm，其最小速度為8mm/s；快速下降行程為450mm，速度要求≥55mm/s，滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm，起動加速和減速時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.91。 6.1 負載分析 1. 工作負載 FL=FG=（5000+1000）N=6000N 2. 摩擦負載 Ff=fFn/sin（∝/2） 由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結構尺寸求得Fn=120N，取fs=0.2，fd=0.1則有 靜摩擦負載 Ffs=（0.2*120/sin45）=33.94N 動摩擦負載 Ffd=（0.1*120/sin45）=16.97N 3. 慣性負載 加速 Fa1=（G/g）*（△v/△t）=（6000/9.81）*（0.045/0.5）=55.05N 減速 Fa2=（G/g）*（△v/△t）=（6000/9.81）*（0.045-0.008）/0.5=45.26N 制動 Fa3=（G/g）*（△v/△t）=（6000/9.81）*（0.008/0.5）=9.79N 反向加速 Fa4=（G/g）*（△v/△t）=（6000/9.81）*（0.055/0.5）=67.28N 反向制動 Fa5=Fa4=67.82N 根據以上計算?？紤]到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量。 6.2 液壓缸主要參數的確定 1. 初選液壓缸的工作壓力 根據分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0Mpa。 2. 計算液壓缸的尺寸 A=F/P=6672.55/2000000m =33.36/10000m D= 4A/ = (4*33.36)/(10000*3.14159)m =6.52/100m 按標準取：D=63mm。 根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： D/（D-d）=55/45 d=26.86mm 按標準取d=25mm。 則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 A1= D/4=（ /4）*6.3cm =31.17cm 有桿腔面積 A2= （D –d ）/4= （6.3 –2.5 ）/4cm =26.26cm 3. 活塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿總行程為450mm，而活塞桿直徑為25mm，l/d=450/25=18>10，需要進行穩(wěn)定性校核，由材料力學中的有關公式，根據該液壓缸一端支承一打鉸接取末端系數∮2=2，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值f=4.9*10 Pa，系數 =1/5000，柔性系數∮1=85，Rk= J/A=d/4=6.25，因為l/Rk=72<∮1 ∮2=85 2=120，所以有其臨界載荷Fk Fk=197413.15N 當取安全系數為4時，Fk/nk=49353.29N>6672.55N 所以，滿足穩(wěn)定性條件。 6.3 擬訂液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)圖的擬訂，主要考慮以下幾個方面的問題： 1. 供油方式 該系統(tǒng)在快上和快下時做需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油方式顯然是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。 2. 調速回路 該系統(tǒng)在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速回路。 3. 速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現速度的換接。 4. 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內保持重物的位置，特在液壓缸的下腔進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。 本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通Y型中位機能的電磁換向閥。 6.4 液壓元件的選擇 1. 確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為1.93Mpa，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失∑△p=0.4Mpa，所以液壓泵的工作壓力為 Pp=P+∑△p=（1.93+0.4）Mpa=2.33Mpa 兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄露按10%計算，則兩個泵的總流量應為qp=1.1*8.67L/min=9.537L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需要流量為1.5L/min，所以，高壓泵的輸出流量不得少于4.5L/min。 根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，選用YB1-6.3/6.3型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa，容積效率 =0.85，總效率 =0.75，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力和輸出流量qp=2*6.3*910*0.85*10 L/min求出 Pp=（p *q ）/ =504.83W 查電機產品目錄，擬選用電動機的型號為Y90S-6，功率為750W，額定轉速為910r/min。 2. 選擇閥類元件及輔助元件 根據系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表6-1和表6-2所示。 表6-1 液壓元件型號及規(guī)格（GE系列） 序 號 名 稱 通過流量 型號及規(guī)格 1 濾油器 11.47 XLX-06-80 2 雙聯(lián)葉片泵 9.75 YB1-6.3/6.3 3 單向閥 4.875 AF3-Ea10B 4 外控順序閥 4.875 XF3-10B 5 溢流閥 3.375 YF3-10B 6 三位四通電磁換向閥 9.75 34EF3Y-E10B 7 單向順序閥 11.57 AXF3-10B 8 液控單向閥 11.57 YAF3-Ea10B 9 二位二通電磁換向閥 8.21 22EF3-E10B 10 單向調速閥 9.75 AQF3-E10B 11 壓力表 　 Y-100T 12 壓力表開關 　 KF3-E3B 13 電動機 　 Y90S-6 表6-2 液壓元件及規(guī)格（疊加閥系列） 序號 名稱 通過流量 型號及規(guī)格 1 濾油器 11.47 XLX-06-80 2 雙聯(lián)葉片泵 9.75 YB1-6.3/6.3 3 底板塊 9.75 EDKA-10 4 壓力表開關 4K-F10D-1 5 外控順序閥 4.875 XY-F10D-P/O（P1）—1 6 溢流閥 3.375 Y1-F10D-P1/O-1 7 單向閥 4.875 A-F10D-P/PP1 8 電動單向調速閥 9.75 QAE-F6/10D-AU 9 單向順序閥 11.57 XA-Fa10D-B 10 液控單向閥 11.57 AY-F10D-B（A） 11 三位四通電磁換向閥 9.75 34EY-H10BT 12 壓力表 　 Y-100T 13 電動機 　 Y90S-6 油管：油管內徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算。在本例中，出油口采用內徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。 油箱：油箱容積根據液壓泵的流量計算，取其體積V=（5~7）qp，即V=70L。 6.5 液壓系統(tǒng)的性能驗算 1. 壓力損失及調定壓力的確定 根據計算慢上時管道內的油液流動速度約為0.50m/s，通過的流量為1.5L/min，數值較小，主要壓力損失為調速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進為依據來計算卸荷閥和溢流閥的調定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為 v1=qp/A1=0.052m/s=52mm/s 此時油液在進油管中的流速為v=qp/A=3.23m/s。 2. 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結構而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過閥的流量大小有關，若閥的額定流量和額定壓力損失為qn和△pn，，則當通過閥的流量為q時的閥的壓力損失為△pv為 △pv=△pn（q/qn） 因為GE系列10mm通徑的閥的額定流量為63L/min，疊加閥10mm通徑系列的額定流量為40L/min，而在本例中通過每一個閥的最大流量僅為9.75L/min，所以通過整個閥的壓力損失很小，可以忽略不計。 同理，快上時回油路上的流量q =（q *A ）/A =8.21L/min，則回油路油管中的流速v=2.72m/s。由此可計算出Re=vd/v=217.6， =75/Re=0.345，所以回油路上的沿程壓力損失為0.287MPa。 （1） 總的壓力損失 由上面的結果可求出 ∑△p=△p1+（A2/A1）*△p2=0.637MPa 原設∑△p=0.4MPa，這與計算結果略有差異，應用計算出的結果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調定值。 （2） 壓力閥的調定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調定值應該滿足快進的要求，保證雙泵同時向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調定值應略大于快進時泵的供油壓力 Pp=F/A1+∑△p=（1.93+0.637）MPa=2.567MPa 所以卸荷閥的調定壓力應取2.6MPa為宜。 溢流閥的調定壓力應大于卸荷閥調定壓力0.3~0.5MPa，所以取溢流閥調定壓力為3MPa。 背壓閥的調定壓力以平衡滑臺自重為依據，即 P背=0.32MPa，取p背=0.4MPa。 3. 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 根據以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為Pp= / =563.33W；慢上時的電動機的輸入功率為Pp1= / =325W；而快上時其有用功率為P1=313.63W；慢上時的有效功率為48.25W；所以慢上時的功率損失為276.75W略大于快上時的功率損失249.7W，現以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。 設油箱的三個邊長在1：1：1~1：2：3范圍內，則散熱面積為A=0.065 V =1.104m ，假設通風良好，取h=15/1000Kw/（m * C），所以油液的溫升為 △ t=H/hA=16.71 C 室溫為20 C，熱平衡溫度為36.71 C<65 C，沒有超出允許范圍。 第七章 外圓磨床的故障分析及維修 7.1 外圓磨床的故障分析 1．磨削時，工件表面產生螺旋線 砂輪主軸中心線對工作臺移動的平行度超差。 工作臺導軌潤滑油浮力過大，使工作臺在運動中擺動。 修整砂輪時冷卻不夠，金剛鉆發(fā)熱膨脹，使砂輪工作面修不平。 工作臺低速時有爬行現象和不穩(wěn)定，使修整砂輪表面不均勻。 砂輪法蘭內錐面與主軸外錐面接觸不好。 砂輪主軸中心對工作臺移動的平行度一定要保證，特別是上母線精度。 當磨削時出現單邊火花，要進行排隊也可將砂輪工作面修理工正成微量鼓形，修去砂輪的兩角。 將百分表測量架吸在機床上，表頭觸及工作臺面，啟動液壓系統(tǒng)。 要保持砂輪工作面的平整。修整砂輪時要有充分的冷卻液。 檢查砂輪法蘭內錐面是否有毛刺，半用涂色法檢查錐孔與錐面的接觸是否良好。 2．磨削時，工件表面產生多角形波 砂輪主軸與軸瓦間隙過大。 尾架套筒與尾架孔的間隙過大，底面接觸不良。 頭架主軸裝配不良，軸承間隙不合理。 工作中心孔與頭、尾架二項尖接觸不良。 砂輪靜平衡不好，或砂輪切削刃變鈍。 檢查主軸與軸瓦的接觸面積，并重新高速主軸與軸瓦的間隙。 修復尾架套筒與尾架休的間隙，底面接觸不好應修。 檢查頭架主軸精度，若超差應重新裝配，并檢查其他部件是否擦邊。 檢查工件的中心孔與頂尖接觸面。 新裝的砂輪必須進行二次靜平衡以消除由于砂輪不平衡廁引起的振動。 　 3． 磨削時，工件內錐孔的母線不直 內圓磨具與頭架中心線的等高超差。 磨削內錐孔的外錐面時，裝上卡盤和工件后，由于卡盤和工件的重量，導致頭架部工件的中心線與內圓磨具主軸中心線等高精度超差。 按要求檢查和修復內圓磨具支架孔中心線與頭架主軸中心線的不等高度。 先在卡盤上裝一只工件，并把工件內孔光磨，再將校表桿用平行夾緊固在內圓磨具的磨桿上，表頭觸及工件的內孔表面，旋轉磨桿360度，并高速主軸軸承的間隙，使之達到要求。 4．磨削時，工件精度達不到精度 頭架主軸錐孔中心線對工作臺移動方向的平行度，對工件 精度有一定的影響此誤差大，使工件在水平面內彎曲，經磨削受力后，對工件精度影響大。 砂輪主軸中心線對工作臺移動方向的平行度誤差大，上母線超差。 頭架和尾架的中心連線對工作臺移動方向的平行度超差。 工作的中心孔與頭尾架二頂尖的接觸不良，影響工件圓度。 按要求保證頭架主軸中心線對工作臺移動方向的平行度。 按要求保證吵輪主軸中心線對工作臺移動方向的平行度。 做這項精度時，頭尾架靠得越近越好。 任何磨加工工件都應研磨中心孔，使工件與頭尾架中心保持同一直線。 　 5．工件表面粗糙度大，有拉毛，劃傷痕跡 砂輪主軸與軸瓦因磨損間隙增大，使砂輪主軸剛性減弱。 砂輪因磨削時間較長而變鈍及砂孔被堵塞。 振源的影響 修正砂輪時工作臺爬行，使砂輪工作面不平整。 砂輪材質的選擇不當。 按機床精度標準測量并調查砂輪主軸與軸瓦間的間隙。 經常修整砂輪表面，對冷卻液定期更換，并清除冷卻管雜物。 對新裝的砂輪及電動機必須進行靜平衡和動平衡。 要削除工作臺在行程中的不穩(wěn)定現象。 根據工件的材料性質來選擇砂輪。 6．砂輪架主軸“抱軸” 主軸與軸瓦的間隙太小。 主軸的前、后軸承不同心。 主軸潤滑油中的雜物嵌入主軸與軸瓦之間。 軸瓦的方向裝反。 主軸與軸承的間隙一定要好。 在檢查和裝配砂輪時，應用定心工藝套來保證主軸中心與體殼二孔中心的同心度。 潤滑油必須保持清潔。 軸瓦上的箭頭方向必須與主軸的旋轉方向一致。 7．砂輪架快速行程重復定位有誤差 橫進給機構絲杠前端的機械定位螺釘未調整好。 橫進給絲杠前端與定位螺釘接觸處有毛刺或臟物。 將砂輪架底座前端的定位螺伢旋出，以最大的行程快速行進砂輪架，午分表座固定在工作臺上，表觸及砂輪架，得出某一讀數。 旋出定位螺釘，對之進行調整。旋入時一定要做好清潔工作。 8．進刀刻度不準 輔助壓力油油壓低，使閘缸作用降低。 前罩上定位爪孔與銷軸間隙大，造成定位時位置變化。 前罩殼與床身無定位銷釘。 底座上齒輪套與絲杠接觸之導向孔的間隙大，轉動手輪時，絲杠有擺動。 適當提高輔助壓力油的油壓。 重配爪銷。 固緊罩殼的螺釘。 若齒輪套與絲杠的導向部分間隙過大，則應更換。 9．內圓磨具軸承燒環(huán)及加工精度差 軸承預加負荷不對，或內外隔圈尺寸不對。 潤滑不良，使軸承溫升增高。 軸承的精度較低，影響工作的精度。 皮帶拉得過緊。 裝配不當。 在軸承預加負荷5KG的前提下，測量軸承內外圈厚度差，內隔圈厚度等于一對軸承預加負荷的計算厚度。 裝配磨具時，每只軸承加潤滑脂1.5KG即可。 應按機床說明書中的規(guī)定，選用軸承的等級，即不低于D級。 應適當調節(jié)皮帶。 裝配時應嚴格清先軸承，切勿用壓縮空氣吹轉軸承。 7.2 外圓磨床的維修 機床液壓系統(tǒng)在運行中常有故障發(fā)生，如：噪聲、爬行、泄漏、油溫過高、換向沖擊大、壓力提不高、運動速度低于規(guī)定值等現象，從故障原因現場分析看，一般是某些液壓元件失靈和液壓系統(tǒng)中各液壓元件綜合因素造成，另外機械、電器、以及外界因素也會引起液壓系統(tǒng)出現故障。由于液壓機床種類繁多，故障現象千變萬化，只有掌握切合實際的檢修方法，積累檢修經驗和教訓，才能不斷地提高檢修技能，在具體的現場修理過程中，筆者根據多年的教學和實踐總結出對機床液壓系統(tǒng)故障采用看、聽、測、查的四字修理方法，可達到迅速準確的檢出故障和排除故障的目的。 　　看。即通過視覺察看故障，察看故障現象正確與否直接影響修理工藝的制定，如M1432A萬能外圓磨床出現工作臺爬行故障，在察看這種不正常狀態(tài)時，一看該機床的技術檔案所記錄的修理資料和操作者、修理工對故障現象的反映，為分析故障作資料準備，這是故障檢修的第一步；二看爬行故障出現是否在低速運行時較多，因低速運行時導軌潤滑油膜變薄(甚至形不成油膜)，油楔作用降低，部分油膜被破壞，使工作臺與床身導軌摩擦面的摩擦阻力發(fā)生變化，其現象在輕微時，用眼看不到，用手摸工作臺則有感覺，嚴重爬行則可見到工作臺大距離的竄動；三看空氣是否侵入液壓系統(tǒng)，其現象是空氣侵入不多則液壓油中會有針狀氣泡，逐漸油液會變成乳白色，空氣多則油箱表面會浮有許多氣泡，壓力表波動值大；四看液壓系統(tǒng)中各管路閥體的緊固螺釘螺母是否有松動，密封墊是否損壞而出現液壓油泄漏，或者工作臺導軌接觸面缺乏潤滑油而產生干摩擦或半干摩擦，增加了運動阻力而會產生工作臺爬行故障。 　　聽。監(jiān)聽是機床修理的一項重要手段，一般機床在運行中都有正常的運行聲，如果出現運行聲增大，產生噪聲、振動聲或沖擊聲則為故障，如：M7120A型臥軸矩臺平面磨床，液壓動力源大部分使用齒輪油泵工作，而這種泵的結構本身壓力脈動較大，易產生噪聲，特別是油泵吸入空氣后或溢流閥、單向閥、電磁閥出現的彈簧鋼球與閥座不密封、滑閥與閥體間隙磨損過大、閥內有污物、滑閥拉毛等嚴重現象，油泵則會發(fā)生“吱嗡”、“吱嗡”十分刺耳的噪聲，因此液壓機床故障在運行中可以通過監(jiān)聽手段查出。 　　測，即測量。在檢查液壓系統(tǒng)運行技術狀況時，需要測量系統(tǒng)的主壓力和輔助油壓力是否達到設計規(guī)定值，如M7130臥軸矩臺平面磨床調節(jié)溢流閥主系統(tǒng)壓力應達到1～2MPa，潤滑油壓力達到0.2～0.3MPa，以保證油路系統(tǒng)在運行中負荷穩(wěn)定。液壓系統(tǒng)的測量工作，包括工作臺最高移動速度的測量，各電動機額定速度的測量，液壓元件閥體孔、閥芯磨損后間隙的測量，磨頭主軸旋轉精度的測量，床身導軌幾何精度的測量及液壓油缸對工作臺導軌的垂直平面、水平平面的定位精度測量，根據測量所得的數據為依據對液壓系統(tǒng)故障進行分析研究而定出修理工藝和方法。 　　查，即檢查。液壓系統(tǒng)故障的檢查可依照液壓機床工作原理圖分主壓力油系統(tǒng)和輔助壓力系統(tǒng)劃出故障樹分析圖，逐段分區(qū)域進行細心、準確、全面的檢查，如果機修人員經驗豐富，也可根據故障現象在系統(tǒng)中分幾個檢查點，查找故障，如M1432A型萬能外圓磨床，運行時出現工作臺左行終了不能換向的故障，則可在該系統(tǒng)工作臺換向過程的制動階段、停留階段和啟動階段的三個階段，分為三個檢查點進行檢查。 　　(1)制動階段工作狀況故障檢查：工作臺換向時制動分兩步，即先導閥的預制動和換向閥的終制動是否有故障，從液壓系統(tǒng)運行圖來看，當工作臺左行至接近終點位置時，其撞塊碰上換向桿，撥動先導閥開始向右移動，在移動過程中，先導閥上的制動錐將液壓回油通路逐漸關小(是否能關小)，使主回油路受到節(jié)流，工作臺速度減慢，實現預制動。由于先導閥的移動，控制換向閥的油路被切換，使控制油路來的壓力油進入換向閥左端油腔，推動換向閥向右移動(閥芯是否能向右移動)，由于此時回油路直通油池，所以換向閥閥芯迅速地從左端原位快跳到中間位置(換向閥的第一次快跳)，壓力油同時進入工作臺液壓缸左右腔，兩腔壓力平衡，工作臺應迅速停止實現終制動，否則就有故障應檢查排除。 　　(2)停留階段工作狀況故障檢查，換向閥第一次快跳結束后，換向閥繼續(xù)右移(是否右移)工作臺液壓缸左、右腔應一直互通壓力油，使工作停止不動。 　　(3)啟動階段工作狀況故障檢查，換向閥繼續(xù)右移時，右腔回油經換向閥芯沉割槽、先導閥流回油池，換向閥應作第二次快跳，直到右端終點位置(是否有壓力油推動換向閥芯移動到右端終點)，此時換向閥應迅速切換主壓力油路，工作臺作啟動反向，否則就存在故障，應在此故障點進行分析檢查修理。 　　實踐證明，機床液壓系統(tǒng)故障點難發(fā)現，易排除，但只要按照上述看、聽、測、查四字方法進行，修理工作并不難。值得注意的是：液壓系統(tǒng)故障現象錯綜復雜，執(zhí)行四字方法要靈活運用，某些情況下要將看、聽、測、查四字有機地結合實施，就能使修理工作效率達到事半功倍而圓滿的結束修理任務 第八章 總結 本文主要研究的是萬能外圓磨床液壓傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設計需要與主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 第九章 畢業(yè)設計小結 時間過得真快，轉眼間兩個月的畢業(yè)論文設計就要結束了。由于基礎薄弱，設計起來很困難，剛拿到課題時找資料是第一大難關，那時腦子里一片紊亂，無從下手，記得當時在圖書館呆了幾個下午，挑了好多的書，但總是無法把那些片段串聯(lián)成一個方案，后來通過俞老師和同學們的幫忙，漸漸有了頭緒，確定了方案，正式著手設計。設計時只有拿著書本慢慢學，參考書本，經過兩個月的摸索和學習，把原本不清楚的東西都學會了，在這期間走過彎路，不知所措，經過指導老師俞老師細心的講解加上自己的努力，同學的幫助，終于完成了設計。 這次畢業(yè)設計對我以前學過的理論知識起到了很好的回顧作用，以前在校學習時不夠清楚如何應用所學知識，對所學的課程不能很好的融會貫通。以前我們每學期都會有一些各個科目的課程設計，但那樣的設計都會在老師的不斷提醒下完成，這次的畢業(yè)設計就有所不同，它需要自己去查找資料，自己拿出方案，找出設計的突破口，經過一個月左右的努力，這次設計才有了一個明確的思路。 在設計中遇到很多困難卻令我難忘，特別在用AUTO CAD制圖在繪制液壓原理圖時，由于對AUTO CAD軟件應用不熟練，還得邊翻書自學邊畫圖，畫一張簡單的圖往往要花上幾天的時間，還要將畫好的原理圖復制到WORD中，進行排版。雖然麻煩，但這次課程設計使我對AUTO CAD軟件有了進一步的了解，并能較為熟練的應用它。 通過本次設計，我對液壓方面的知識有了更深一步的了解，也進一步掌握了各類液壓元件的功能以及經常會出現的故障。為以后的工作打下了堅實的基礎。 我們即將步入社會，我們面臨的將會是更多的困難和挑戰(zhàn)，只要我們努力學習，勇于實踐，勤學好問，就會懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會很快地成長和成熟起來，我也相信，憑著我自強不息，勇于拼搏的精神，定能很快 適應這個多變的社會，充分發(fā)揮長處，朝我的方向不斷前進，前進，再前進！ 總之，通過這次畢業(yè)設計，我的創(chuàng)新思維的能力，自學的能力，學以致用的能力都得到提高為，這為我以后的工作打下一個良好的基礎。 29 第十章 致 謝 將近兩個月的畢業(yè)論文階段結束了，這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，感謝學院為我們精心安排的畢業(yè)課程設計和良好的學習環(huán)境，使我們能更快更好地完成畢業(yè)設計。在這段時間里，我得到了許多老師和朋友的關心和幫助。 首先，我要對我的指導老師俞云強表示最誠摯的謝意，在整個做畢業(yè)論文期間，俞老師無微不至的關心我的學習和生活，課題遇到困難時更是關注著課題的進程。俞老師高深的學術造詣、嚴謹的治學態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。 同時也要感謝我的班主任曾文萱老師，在課題的進行階段給我提出了許多有創(chuàng)新的觀點。 在我做畢業(yè)論文期間我的同學給予了我很大的幫助，在我遇到困難的時候，總是不斷給我提出許多有價值的意見，并且經常鼓勵我。 最后感謝在我的課題進行中給予我?guī)椭乃械呐笥褌儯? 呂 鵬 二零零八年四月 參考文獻 1.左健民. 液壓與氣壓傳動. 北京：機械工業(yè)出版社，2006 2.雷天覺. 壓力工程手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1990 3.章宏甲，黃宜主. 機床液壓傳動. 北京：機械工業(yè)出版社，1987 4.叢莊遠，劉震北. 液壓技術基本理論. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1989 5.林建亞，何存興. 液壓元件. 北京：機械工業(yè)出版社，1988 6.左健民. 液壓傳動學習指導. 南京：河南大學出版社，1989