珩磨機液壓系統(tǒng)設計

珩磨機液壓系統(tǒng)設計摘 要 珩磨是一項要求嚴格的操作，往往涉及多級中斷的表面形成，它受磨粒類型的影響很大。當珩磨在其發(fā)展的50年前，它基本上被用作一個整理的操作，但是現(xiàn)在，珩磨是響應朝著更高的生產力的挑戰(zhàn)。 珩磨的原理是：在一定壓力下，珩磨頭上的油石與工件加工表面之間產生復雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。 本論文主要研究珩磨機工作液壓系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)的組成。通過對珩磨機液壓組成部分的分析、計算和設計，從而掌握珩磨機的基本設計過程，并在原有的基礎上加以改進，以適應各種不同加工的需求。 關鍵詞： 液壓系統(tǒng)；珩磨；泵站；Abstract Honing is a demanding operation, often involving a great deal of interrupted multistage surface formation which is decisively influenced by the abrasive grain types.When honing technology was developed 50 years ago, it was primary used as a finishing operation.But now, honing is responding towards the challenge of higher productivity . The principle of honing is that under a certain pressure, honing stones of the tool make complex relative motion between the workpiece surface.The head of the honing tool play the role of cutting, scraping, extruding, and cut off thin metal layer form the workpiece surface.In this thesis, the main is to study the working principle of hydraulic systems and system components.Through analysising, calculating and designing to the honing hydraulic component, in ord to grasp the basic design process of honing machine.And make improvement on the original to meet the needs of different processing. Keywords: Hydraulic System;Honing;Pumping Station目 錄第一章 緒論- 1 -1.1概述- 1 -1.2發(fā)展趨勢- 2 -1.3課題主要研究設計內容- 2 -第二章 液壓系統(tǒng)方案設計- 3 -2.1工作原理- 3 -2.2 珩磨加工工藝相關參數(shù)- 4 -2.3液壓系統(tǒng)方案的擬定- 7 -2.4液壓系統(tǒng)原理圖- 9 -第三章 液壓元件的設計計算選擇- 10 -3.1系統(tǒng)主要參數(shù)- 10 -3.2液壓缸的計算- 10 -3.3 液壓缸回路中液壓泵及電機的計算與選擇- 14 -3.4 液壓馬達回路中泵、電機及液壓馬達計算與選擇- 15 -3.5 油箱容積的計算- 17 -3.6 油路冷卻器的計算及選擇- 18 -3.7 油管內徑和壁厚設計- 19 -3.8 油箱附屬零件的選擇- 21 -3.9 液壓閥及零件的選擇- 22 -第四章 珩磨頭切屑液系統(tǒng)設計- 23 -4.1切屑液的作用- 23 -4.2 冷卻液油箱計算- 23 -第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗算- 25 -5.1液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率計算- 25 -5.2液壓系統(tǒng)的效率計算- 25 -第六章 系統(tǒng)的安裝調試與維護- 26 -6.1系統(tǒng)的安裝- 26 -6.2系統(tǒng)的調試- 27 -6.3系統(tǒng)的維護- 27 -第七章 總結- 30 -致謝- 31 -參考文獻- 32 -裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書第一章 緒論1.1概述 珩磨是磨削加工的一種特殊形式，屬于光整加工。珩磨機床的分類方法有很多種，如單軸，多軸的不同；如數(shù)控的，機械的差別：分為立式和臥式珩磨機，其加工原理是在一定壓力下，珩磨頭上的砂條（油石）與工件加工表面之間產生復雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。珩磨工序需要在磨削或精鏜的基礎上進行。其加工范圍廣泛運用在汽車、拖拉機、船舶、航空、軍工等特別是大批大量生產中采用專用珩磨機珩磨更為經濟合理，對于某些零件，珩磨已成為典型的光整加工方法，如發(fā)動機的氣缸套，連桿孔和液壓缸筒等。 從十八世紀30年代，為了適應鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，剛度低，磨削時易產生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復移動的平面磨床。 1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。 自動測量裝置于1908年開始應用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應控制等技術在磨床上得到了廣泛的應用。 隨著全世界機械行業(yè)的快速的發(fā)展，珩磨機的發(fā)展也得到了迅猛的發(fā)展。目前，大型臥式珩磨機床的發(fā)展很迅速，已經作到NC控制，遠程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進給頻率更快，進給晚小的進給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的影響。目前，珩磨機床能實現(xiàn)平面、外圓、內圓的珩磨加工；通過珩磨工具的改進，能夠實現(xiàn)橢圓內孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。 隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，珩磨機的性能、品種和產量都在不斷的提高和增長。1.2發(fā)展趨勢 珩磨機床向復雜化、數(shù)控化方向發(fā)展。臥式珩磨機床目前很少做到閉環(huán)控制，無法嚴格保證大批量生產的超高加工精度。未來的小型臥式珩磨機床通過NC控制，主動測量，應當能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型臥式珩磨機床的發(fā)展很迅速，已經作到NC控制，遠程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進給頻率更快，進給晚小的進給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的影響。目前，珩磨機床能實現(xiàn)平面、外圓、內圓的珩磨加工；通過珩磨工具的改進，能夠實現(xiàn)橢圓內孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。 珩磨機床作為復雜的生產工具，最根本的是加工工藝與主機結構布局設計，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運用在珩磨機床上，未來的珩磨機床的加工精度會更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。1.3課題主要研究設計內容 本課題所設計的強力深孔珩磨機，其加工范圍缸徑從 50800mm，行程可達12m ,加工精度H6 H7級，粗糙度達到04，磨削功率大，磨削行程長。而且磨削頭上下速度及回轉速度需隨工件直徑的變化而可調。經計算分析，該機采用液壓傳動，立式安裝方式有利于磨削時磨屑的排出及噴油潤滑，以保證磨削質量。磨削頭上下運動需等速，采用差動控制回路來實現(xiàn)。磨削頭的回轉運動選用液壓馬達帶動。磨削時進給采用無返回自動張緊式進給機構，當磨削功率一定時，其進給量可以手動調節(jié)。因此，該液壓系統(tǒng)設計主要包括兩個部分：第一，是液壓缸上下移動的液壓回路設計，主要用于控制珩磨頭的上下移動，以適應不同大小規(guī)格的工件的加工。第二，是珩磨頭的旋轉控制回路設計，主要用于加工不同工件是珩磨頭旋轉速度的控制 第二章 液壓系統(tǒng)方案設計2.1工作原理 珩磨機一般分為立式珩磨機和臥式珩磨機。照片如下所示： 圖1 立式珩磨機 圖2 臥式珩磨機 珩磨機的原理是在一定壓力下，珩磨頭上的砂條（油石）與工件加工表面之間產生復雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。珩磨加工一般分為粗珩、精珩和光整階段。如圖1所示為珩磨機液壓系統(tǒng)主要由一個差動連接的閥控液壓缸和一個閥控馬達回路組成,兩回路相互獨立。1） 液壓缸回路 液壓缸回路采用液壓泵3供油，其壓力和卸荷由電磁溢流閥1設定和控制；剛的上下運動由Y型中位機能的三位四通電夜換向閥4控制，液控單向閥5和7用于液壓缸8上升時構成差動連接和液壓缸停止時的鎖緊，單向順序閥6用于防止液壓缸下降時超速。工作原理如下： 當液壓缸上升時，電磁鐵1YA和3YA通電使閥1中的換向閥切換至左位，換向閥4切換至右位，液壓泵3由卸荷轉為供油狀態(tài)，泵3的壓力油經換向閥4、液控單向閥5、閥6中的單向閥進入液壓缸8的無桿腔，同時導通液控單向閥7，缸8有桿腔的油經液控單向閥7、閥6反饋到無桿腔中，缸形成差動連接，液壓缸快速上升。當液壓缸下降時，電磁鐵3YA通電使換向閥4切換至左位，液壓泵3的壓力油經閥4、單向閥9進入液壓缸8的有桿腔，同時導通液控單向閥5，缸8無桿腔排油經閥6中的順序閥、液控單向閥5、換向閥4回到油箱。停車時，換向閥4處于中位，液控單向閥5、7關閉，液壓缸可以在任意位置鎖定。2） 液壓馬達回路 液壓馬達15由變量泵11供油，其回路中有兩個溢流閥13、14。兩個溢流閥控制珩磨頭的旋轉和停止。當電磁換向閥12的5YA不通電時，電磁換向閥12處在左位，溢流閥14不能工作，此時液壓馬達回路中液壓馬達不旋轉。泵11的流量經溢流閥13回到油箱。當電磁換向閥12的5YA通電。電磁換向閥出在右位，此時溢流閥13不工作，泵11的流量經過液壓馬達，帶動液壓馬達旋轉。后經溢流閥14 回到油箱。2.2 珩磨加工工藝相關參數(shù) 珩磨工藝參數(shù)包括切削速度, 切削交叉角角, 油石工作壓力P, 擴脹進給量, 加工余量及油石越程量a，珩磨速比等。這些參數(shù)對珩磨加工效率, 加工精度及表面粗糙度有不同程度的影響。 1.切削速度它是圓周速度V減去缸筒自轉速度與往復速度的合成速度, 其方向為磨粒的切削方向。珩磨頭每一往復行程中參加切削的每一磨粒的運動軌跡是兩條交叉成角的螺旋線, 網紋交叉角稱為切削交叉角。角直接影響生產效率和表面粗糙度, 角大即往復速度大, 生產效率高, 表面較粗糙。推薦粗珩角取一.精珩取一。 切削速度是由旋轉(圓周)速度和往復速度合成的, 在琦磨加工中是指珩磨頭的旋轉和往復運動速度的合速度, 它影響到零件表面質量和生產率, 但對表面的粗糙度的影響, 卻隨著材料的不同而有所差異。珩磨有色金屬時, 如鋁合金時, 旋轉速度增加, 零件表面粗糙度值也就降低, 相反, 往復運動增加, 表面粗糙度則變差。加工灰鑄鐵時, 旋轉速度和往復速度的增加, 有利于表面粗糙度值的降低。加工鋼件時, 珩磨頭的旋轉速度變化范圍很小, 僅只是在臨界速度以下時, 旋轉速度的增加會使零件表面粗糙度相應地得到改善, 而往復運動速度增加時, 則不論何種牌號的鋼材, 表面粗糙度都變壞, 對于球墨鑄鐵材料來說, 切削速度不宜過高。 生產經驗證明, 珩磨不同材料時, 切削速度采用表數(shù)值是比較合理的。具體可以根據(jù)下表1選擇。 表 1 2.油石工作壓力和擴脹進給量 油石工作壓力是指垂直作用于珩磨條單位面積上的平均壓力。它不僅影響金屬的切除量和油石的損耗, 而且還影響缸筒的幾何形狀和表面粗糙度。擴脹進給量常采用液壓定壓擴脹進給,其目的使油石產生工作壓力。一般很據(jù)粗、精加工及缸筒的孔徑, 材質來選擇, 但必須考慮機床的剛度和功率, 擴脹進給量的行程大小與油石利用率有關, 設計珩磨頭時應予考慮。加工缸筒時粗珩油石壓力取2-2.5MPa, 精珩壓力取0.6-1MPa。具體各根據(jù)下面的表2格選擇合適的工作壓力： 表2 表 3 3.加工余量 由于珩磨上道工序采用浮動精鏜, 表面粗糙度可達, 因此其珩磨加工余量取為0.15-0.25 mm, 這樣有利于提高生產效率。實踐經驗表明, 浮動精鍵后的缸筒約有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 一般來說, 粗珩時徑向進給量為0.005一0.01mm/min, 精珩時徑向進給量為0.005-0.002mm/min。當衍磨的徑向進給量完畢以后, 必須再進行幾次設有徑向進給量的附加行程, 用來修整被加工面, 以提高表面粗糙度。具體可根據(jù)表面的表4選擇合適的加工余量： 表4 4.珩磨工作行程和越程量 珩磨工作行程, 油石長度, 孔長度, 及越程量, 按下式確定 =+-為了保證缸筒表面受到油石切削機率的一致, 不產生切削殘留區(qū), 采用多油石的加工和合理選擇油石長度, 越程量, 使油石在旋轉一周之后, 在軸向有一定的搭接量。油石越程量應滿足下面公式的條件: 式中: a一越程量 b一油石寬度 D一缸徑 一交叉角 Z一油石根數(shù)越程量a的大小對孔的幾何形狀誤差影響較大, 若越程量過大, 油石在孔內接觸面積減小, 使工作壓力突然增加, 而切去較多的金屬, 出現(xiàn)“ 喇叭口” 越程量過小易出現(xiàn)“ 腰鼓形” 兩端越程量相差懸殊易出現(xiàn)錐度。 5.珩磨速比 珩磨速比=這也是直接影響被加工表面粗糙度的一個重要因素。速比的大小與形成零件表面切削交叉角（網紋）有直接的關系, 珩磨時采用速比不同, 在被加工零件表面得到的切削交叉角（網紋）也就不同。粗珩磨時, 采用較大的速比, 以獲得較高的生產效率。精珩磨時采用較小的速比, 以降低零件表面粗糙度值。不磨速比一般也要根據(jù)材料不同來選擇見下表5。 表5 2.3液壓系統(tǒng)方案的擬定 方案一：珩磨頭工況的選擇 1.一種是珩磨頭由液壓缸驅動而上下移動，工件固定在下面卡盤上，卡盤能夠獨立旋轉的。珩磨頭在液壓馬達的帶動下旋轉。 2.另外一種是珩磨頭一方面有液壓缸驅動而上下移動，另一方面能夠繞工件內壁旋轉，工件固定在下面卡盤上。 示意圖如下： 1 2 圖3. 珩磨頭工況示意圖 以上兩種方案的優(yōu)缺點對比： 1.操作方便，易于實現(xiàn)，且所需要的設備較簡單 2.此工況所要求的額設備的運到那個軌跡較復雜，難于實際實現(xiàn)。綜上,此方案的設計時，應選用方法1較為合理。 方案二： 在液壓馬達回路中 1.采用換向閥控制液壓馬達的旋轉和停止情況 2.采用由兩個溢流閥即電磁換向閥的組合回路控制馬達的工作情況 兩種方法優(yōu)缺點的對比： 方法1：此回路比較簡單，且易于實現(xiàn)操作，但是頻繁的換向會造成沖擊，給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定。 方法2：用溢流閥的組合形式來控制液壓馬達的工作使的系統(tǒng)的避免了進入系統(tǒng)的油首先經過換向閥而因換向產生的沖擊，且控制較為方便，可靈活的根據(jù)不同的加工工件選擇不同的回路壓力。 綜上，該方案應選擇方法2。 方案三:珩磨頭的驅動 1.是用減速器 2.是用液壓馬達 兩種方法優(yōu)缺點的對比：方法1中減速器傳動具有嚙合性能好，齒輪輪齒之間是二種逐漸嚙合過程，輪齒上的受力也是逐漸有小到大的，再由大到小。因此齒輪嚙合較為平穩(wěn)沖擊和噪聲小，適合大功率的傳動，重合度打，結構緊湊。但是用減速器傳動時，安裝精度要求較高，工作情況及環(huán)境要求較大，且體積較大，調速范圍有限。方法2執(zhí)行元件體積小，重量輕，結構緊湊。如：同功率液壓馬達重量只有電動機的1/6左右。液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要靈活布置。液壓裝置工作平穩(wěn)，由于重量小、慣性小、反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、別動和頻繁的換向，操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調速（調速范圍達2000:1）還可以在運行中調速，使用壽命長，容易實現(xiàn)直線運動、機器的自動化及過載保護。采用電液聯(lián)合控制后，可實現(xiàn)大負載、高精度遠程控制。易實現(xiàn)標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。但液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油可壓縮性和泄漏造成的。工作性能易受溫度變化的影響。 綜上，該方案應選用液壓傳動，以實現(xiàn)珩磨頭靈活的旋轉。2.4液壓系統(tǒng)原理圖 圖4. 珩磨機系統(tǒng)原理圖1、10-電磁溢流閥；2-過濾器；3、11-變量液壓泵；4-三位四通電液換向閥；5、7-液控單向閥；6-單向順序閥；8-液壓缸；9-單向閥；12-電液換向閥；13、14-溢流閥；15-液壓馬達第三章 液壓元件的設計計算選擇3.1系統(tǒng)主要參數(shù) 缸徑加工范圍：（50-800）mm 可加工的液壓缸缸筒行程max： L =12 m 加工后的缸筒內壁表面黏粗糙度為0.4，橢圓度：0.002-0.005，加工精度應達到H6-H7級 原液壓系統(tǒng)的額定壓力Pn =16（MPa） 原液壓系統(tǒng)的額定流量 qn = 100( L/min ) 液壓系統(tǒng)工作介質的清潔度要求為（NASS1638） 8級以上3.2液壓缸的計算 一.液壓缸基本參數(shù)的確定 1.工作負載與液壓缸的推力 液壓缸的工作負載FR是指工作機構在滿負荷情況下，以一定速度起動時對液壓缸產生的總阻力，即： FR = F1 + Ff + Fg式中： F1 - 工作機構的負載、自重等對液壓缸產生的作用力。 Ff - 工作機構在滿負載下起動時的靜摩擦力。 Fg - 工作機構滿負載起動時的慣性力。則有： F1 = G F軸向力 取m=700Kg, G=mg=70010=7000(N) F軸向力=sp = fsin上式中： f - 切削力珩磨系數(shù) 取0.25 - 網紋交叉角 取40 S - 油石工作面積 取s=3.142.52.5=19.625(cm2) P - 磨削壓力 取1Mp則 F軸向力=f2sp=0.25sin2019.6251001 =167.8036(N) F1 = G F軸向力 = 7000 + 167.8036 =7167.8036 (N)由于液壓缸處于垂直位置，故此時摩擦力的大小可以忽略不計。 Fg = ma設定對于12m長的行程對應的總時間為20s,且加速和減速過程中加速度的大小一樣大。則速度示意圖如下：由以上速度圖可得：s = V。t +即 12= 2a+148a =64a+112a =176a0.06818 (m/s2)則 Fg = ma=7000.06818=47.727（N）FR = F1 + Ff + Fg=71.67.8036+47.727=7215.531（N）缸筒內徑 圖5. 液壓缸示意圖缸筒內徑即活塞的外徑，為液壓缸主要參數(shù)，可根據(jù)以下原則確定：按推力F計算缸筒內徑D在液壓系統(tǒng)給定的夠給你做壓力P后，應滿足以下關系式：F=FR =PAm其中： A - 液壓缸的有效工作面積，對于無活塞桿腔A=。對于有活塞桿腔 A=（對無活塞桿腔，當要求推力為F1=7215.531 N時，D1=24.807（mm） 圓整取D =100 mm活塞桿直徑的確定 確定活塞桿的直徑d時，通常應先滿足液壓缸速度或速比的要求，然后再校核其機構強度和穩(wěn)定性。若速比為，則：d=D a.缸筒內徑確定后，由強度條件計算壁厚；然后求出缸筒外徑D1。當缸筒壁厚與內徑D的比值小于0.1時，稱為薄壁缸筒，壁厚按材料力學薄壁圓筒共識計算： p-液壓缸的最大工作壓力；b - 缸筒材料的抗拉強度極限。n-安全系數(shù)，一般取n=5.-活塞桿材料的許用應力，=取n=4， 缸材料為45號鋼，則其=100 M；由于該處液壓缸為差動缸，故取 =2, d/D=0.7 d=D =100=70.7(mm) 圓整取d=85 mm最小導向長度的計算 當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中電到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度H。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始擾度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有一定的導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求： H+ 其中： L-液壓缸的最大行程 D-缸筒內徑 H+ =+=612.4035（mm） 最后取H=615mm 活塞的寬度，一般取B=（0.6-1.0）D; 取B=0.8D=0.8100=80(mm)，導向套滑動面的長度A,取A=0.8D=0.8100=80(mm)。為保證最小導向長度，過分增大A和B都是不適宜的，必要是可在導向套和活塞之間裝一隔套，隔套的長度C由需要的導向長度H確定，即C=H-（A+B）=612.4035-(80+80)=532.4035(mm)結構強度計算與穩(wěn)定校核 1. 缸筒外徑：則=1004=25 （M） =1624.80725=11.5834 （mm） b. 當缸筒壁厚與內徑D的比值大于0.1時，稱為厚壁缸筒，厚壁按材料力學第二強度理論計算： 即： （mm）則液壓缸的外徑 =100+220.811 =141.622 （mm）2液壓缸的穩(wěn)定性和活塞桿強度驗算： 按材料力學的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負載超過穩(wěn)定臨界力時，即失去原有的直線狀態(tài)下的平衡，稱為失穩(wěn)。對液壓缸，其穩(wěn)定條件為： 式中： F - 液壓缸的最大推力； F = - 液壓缸的穩(wěn)定臨界力。 - 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 =2-4 液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度及其兩端支承狀況等因素有關。當大于10時，活塞桿要進行穩(wěn)定性驗算 由機械設計手冊第四版 第四卷（成大先主編） 知： (取 =4) = N式中： K- 液壓缸安裝及導向系數(shù)，見表17-6-17 取K=0.5 =1.80 （M)圓截面： =0.049 = = =7993.2207 (N) > 7215.5308 (N)由以上可知，該活塞桿穩(wěn)定性符合要求。3.3 液壓缸回路中液壓泵及電機的計算與選擇 1. 流量的計算 液壓缸缸上下移動是速度簡圖如下： 圖5.液壓缸速度液壓缸動作的一個周期為90s.前8s為快速加速階段，等速度上升到最大速度0.5m/s時，轉為勻速上升，到22s后快接近最大高度時，轉為減速階段，直至速度降為0。液壓缸下降為勻速下降過程，這個階段時間為60s. 在這一個動作周期中，液壓缸輸入的最大流量為：= A= = = =235.5 （L/min）則：最大功率 16 =62.8 （W） =62.8 (KW)原動機所需要的功率= （KW）一個周期中所需要的最小流量 = =1.57 （） =94.2 （L/min）則： 所需要的最小功率 1.57 =25.12 （KW） 根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選擇液壓泵和電機： 由機械設計手冊第四版 第五卷 中表22-1-74選擇 YTSZ 280S-6 型電機 由力士樂產品樣本選擇 A4VSO250 的恒壓變量泵3.4 液壓馬達回路中泵、電機及液壓馬達計算與選擇 由: r/min其中：缸筒D的范圍為50-800 mm 取圓周速度為0.6 m/s珩磨頭在與工件之間進行珩磨時，圓周切削力計算公式為： 則 ： 式中： -切削力珩磨系數(shù) - 網紋交叉角 S- 油石工作面積 P - 磨削是珩磨頭處的壓力 根據(jù)珩磨加工相關工藝，相關參數(shù)如下： 取切削力珩磨系數(shù) =0.25 網紋交叉角 = 油石工作面積 S= =3.14 =19.625 （） 磨削壓力 P=6 =0.25 = 2766.22 （N）則：由切削力產生的切削力力矩為=2766.22 =69.1555 （N/m）液壓馬達的轉速：則: 當D= 50 mm時， n=229.29 r/min當D=800mm時， n=14.23 r/min根據(jù)機械手冊第四版 第四卷 中表17-5-85選取 1QJM01-0.063 型徑向柱塞液壓馬達 功率P=16 = = =16 =5024 (W) =5.024 (KW)原動機所需要的功率=5.582 （KW）流量 = =18840 () =18.840 ()根據(jù) 機械設計手冊 第四版 第四卷選擇 25PCY14-1B型軸向柱塞泵根據(jù)機械設計手冊 第四版 第五卷 中表22-1-74選擇 YTSZ132S-4 型電動機3.5 油箱容積的計算 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計等。 油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結構簡單，安裝維護方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設備中經常采用。 根據(jù)液壓元件與系統(tǒng)教材 （華中科技大學 、 李壯云編） 按下列經驗公式確定： 油箱容積 其中： V- 油箱的有效容積 - 液壓泵的流量 - 經驗系數(shù)由任務指導書中系統(tǒng)的要求及書中表21-2，和機械設計手冊第四版 第四卷 中表21-2得：該系統(tǒng)額定壓力 16 為中壓系統(tǒng)。則 取經驗系數(shù) =5 即有： V=5=5 =1.9126 （） 所以取油箱的容積為2 油箱中底板的傾斜角為，且最高處離油箱底部的高度為 則： 按系統(tǒng)發(fā)熱與散熱關系確定油箱容積 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 由液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)圖，可確定一個循環(huán)中由液壓泵輸入的平均功率 =式中： T - 一個循環(huán)所需要的時間（s） - 液壓泵輸出的壓力 （） - 壓力為時液壓泵的流量 （） - 在、工況下的運轉時間（S） - 在、工況下液壓泵的總功率由前面的速度時間關系圖，可知： =34.1135 (KW) =55+5.5-34.1135= 36.3865 （KW）則 系統(tǒng)的效率 =64.7%3.6 油路冷卻器的計算及選擇 液壓油首先是從液壓油箱出去，進入液壓工作系統(tǒng)，在這之間已經產生了溫度，然后經過回油管回到油箱，這之間為了降低液壓油進入油箱后的溫度，防止液壓油變稀，還有機械系統(tǒng)產生高溫，所以就在回油箱的最后關口安裝了冷卻器。以使系統(tǒng)液壓油的工作效果更好。當環(huán)境通風良好時，取K=15 。則油箱在自然通風散熱時的最小有效體積應當為： 其中： - 最高允許的溫度 （） - 環(huán)境溫度 （）取 =50 ， =25 則 = 1.0843 由前面的經驗公式 算出來的油箱體積小于這里的，則油箱應采用循環(huán)水強制冷卻。 冷卻器的計算 根據(jù)機械設計手冊第四版 第四卷 可知：冷卻器的散熱面積： 其中： - 油和水之間的平均溫差 K - 冷卻器的傳熱系數(shù) 多管式水冷時 K=1.6 所以 =7.1823 ()冷卻水的量： 其中： C、 - 油和水的比熱 ， C=1675-2093 ，=4186.8 、- 油和水的密度， 900 ， =1000 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表17-8-114 選擇 2LQF6W型 A7.2F的冷卻器。其結構示意圖如下： 圖6. 冷卻器結構圖3.6 電加熱器的計算 在外界環(huán)境溫度較低時，為了使油箱的液壓油的溫度能夠達到系統(tǒng)的要求，可使用電加熱器對油箱中油液進行加熱。 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 電加熱器的功率： 其中： - 熱效率。 一般為 0.6-0.8 這里取0.7 則; =0.0438 (KW)根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表17-8-164選用 SRY2-220/1 型油用管狀電加熱器，數(shù)量為兩個。3.7 油管內徑和壁厚設計 根據(jù)液壓元件與系統(tǒng) 允許流速V可參考下列數(shù)據(jù)：P>10 MPa時，取 V=5-7 m/s ,這里取 6 m/s；回油管里的流速 V=2-5 m/s， 這里取4 m/s；吸油管里的流速 V=0.5-3 m/s，這里取 1.5m/s；則對： 壓力管 = （mm）根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 公稱直徑為32 mm 回油管 = = 1.089 = 根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 公稱直徑為 20mm 吸油管 =根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 公稱直徑為50 mm 油管的壁厚的計算 根據(jù)液壓與系統(tǒng)可知： 管壁厚： 其中： - 油管的壁厚 P - 油管內液體的最大壓力 （MPa） d - 油管內徑 （mm） - 許用壓力 （MPa） 對鋼管 = 當P < 17.5 MPa 時，n取6 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表 3-1-7 對壓力管 選擇的材料為20號鋼，其 =400 MPa則： =3.84 （mm）根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 ，則 ：油管外徑D=32+2=40（mm） 對回油管 ：取10號鋼， =335 MPa 則： =1.4（mm）根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 ，則 ：油管外徑D=20+2=24（mm） 對吸油管 選擇的材料為20號鋼，其 =400 MPa則： =（mm）根據(jù)機械設計手冊 第四冊 第四卷 中表17-8-2 取 ，則 ：油管外徑D=50+2=63（mm） 3.8 油箱附屬零件的選擇1.空氣濾清器 用于清除空氣中的微粒雜質的裝置，系統(tǒng)在工作時如果吸入空氣中含有灰塵等雜質就將加劇零件的磨損，所以必須裝有空氣濾清器?？諝鉃V清器由濾芯和殼體兩部分組成?？諝鉃V清器的主要要求是濾清效率高、流動阻力低、能較長時間連續(xù)使用而無需保養(yǎng)。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的要求，查機械設計手冊第四版 第四卷 ;選擇: 空氣濾清器 2. 回油口過濾器選擇 過濾器按其過濾精度(濾去雜質的顆粒大小)的不同，有粗過濾器、普通過濾器、精密過濾器和特精過濾器四種，它們分別能濾去大于100m、10100m、510m和15m大小的雜質。 選用過濾器時，要考慮下列幾點：(1)過濾精度應滿足預定要求。(2)能在較長時間內保持足夠的通流能力。(3)濾心具有足夠的強度，不因液壓的作用而損壞。(4)濾心抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作。(5)濾心清洗或更換簡便。因此，濾油器應根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術要求，按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件選定其型號。安裝過濾器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置通常有以下幾種： 要裝在泵的吸油口處：泵的吸油路上一般都安裝有表面型濾油器，目的是濾去較大的雜質微粒以保護液壓泵，此外濾油器的過濾能力應為泵流量的兩倍以上，壓力損失小于0.02MPa。(2)安裝在泵的出口油路上：此處安裝濾油器的目的是用來濾除可能侵入閥類等元件的污染物。其過濾精度應為1015m，且能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，壓力降應小于0.35MPa。同時應安裝安全閥以防濾油器堵塞。(3)安裝在系統(tǒng)的回油路上：這種安裝起間接過濾作用。一般與過濾器并連安裝一背壓閥，當過濾器堵塞達到一定壓力值時，背壓閥打開。(4)安裝在系統(tǒng)分支油路上。(5)單獨過濾系統(tǒng)：大型液壓系統(tǒng)可專設一液壓泵和濾油器組成獨立過濾回路。液壓系統(tǒng)中除了整個系統(tǒng)所需的過濾器外，還常常在一些重要元件(如伺服閥、精密節(jié)流閥等)的前面單獨安裝一個專用的精濾油器來確保它們的正常工作。 根據(jù)上面的流量計算及該系統(tǒng)工作介質的清潔度要求（NASS1638）8級以上。參考黎明液壓過濾器產品樣本 選擇：QU-H100*10 DFP型過濾器 過濾精度為10 um 濾芯型號 ：HDX-100* 采用倒裝法蘭式安裝在油箱上。 3. 油箱液位計的選擇 油箱液位計是用于顯示油箱中液壓油的液面高度的，方便操作人員在外面觀察油箱內部液面的高度情況，以便判斷系統(tǒng)液壓油的使用情況。 根據(jù)黎明液壓產品樣本 選擇 CYW-400 型液位計 3.9 液壓閥及零件的選擇 1. 截止閥 ：泵1，2吸油口出截止閥根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中 表17-7-254 選擇 YJZQ-H40N 型管接頭 2. 單向閥： 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表17-7-135 選S型單向閥通徑為30mm. 3. 泵出口三通 ： 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表17-8-25 選擇 泵1出口的三通為S30A120， 泵2出口的三通為S25A120. 4. 管接頭 ： 根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 泵2進口處為焊接式管接頭型號為 50/M482 ， 出口處為34/M42 2 泵1進出口為50/M482 5. 電磁溢流閥： 泵1，2出口處電磁溢流閥根據(jù)機械設計手冊 第四版 第四卷 中表17-7-14 選用 DBW10 型電磁溢流閥 第四章 珩磨頭切屑液系統(tǒng)設計 珩磨產生的切削熱很大, 冷卻潤滑液應能及時沖走切屑及脫落的磨粒, 起到良好的冷卻潤滑作用。 切屑液主要用來減少切屑過程中的摩擦和降低切屑溫度。合理的使用切屑液，對提高刀具耐用度和加工表面的質量、加工精度起重要的作用。 4.1切屑液的作用冷卻作用切屑液澆注在切屑區(qū)域后，通過切屑熱的傳導、對流和汽化，使切屑、刀具和工件上的熱量散逸而起到冷卻作用。冷卻的主要目的是使切屑區(qū)切屑溫度降低，尤為重要的是降低前刀面上的最高溫度。潤滑作用 -邊界潤滑原理切屑液的潤滑作用是通過切屑液滲透到刀具與切屑、工件表面之間形成潤滑膜而達到的。由于切屑時各接觸面間具有高速、低溫、高壓和粘結等特點，故切屑液的滲透作用是教困難的。滲透式由接觸面間毛細管的作用和刀具、工件、切屑間振動形成空隙后產生泵吸作用造成的，與切屑液分子的滲透作用有關。洗滌與防銹作用澆注切屑液能沖走在切削過程中留下的細屑或磨粒，從而能起到清洗、防止、刮傷加工表面和機床導軌面的作用。如果在切屑液中加入防銹添加劑，如亞硝酸鈉、磷酸三鈉、三乙醇胺和石油硫酸鋇等，可使金屬表面生成保護膜。防止刀具和工件空氣、水分和酸等介質的腐蝕，起到防銹的作用。 在衍磨加工中, 一般都采用煤油做切削液,因為它的粘性小, 很容易滲到被加工表面和琦磨油石中間, 降低切削溫度, 同時把衍磨下來的切屑和磨粒沖洗掉, 使切削性能提高。此外, 因為它屬于油類, 不易腐蝕機床、形磨夾具、工具及被加工件, 適合于各種衍磨油石使用。當然, 也有采用10號和20號機油或輕柴油等做為沂磨切削液。雖然它們比煤油粘性大, 切削性能低, 但是它們在軟金屬加工中效果較好,表面質量也較高。 4.2 冷卻液油箱計算 根據(jù)上面的參數(shù)選擇冷卻泵的流量為200 L/min 查機械設計手冊 第四版 第四卷中表17-5-13 選擇CBG3140型齒輪泵由此查機械設計手冊 第四版 第五卷 中表22-1-21 選擇 Y2-250M-2 型電機切屑液油箱的大小計算： 根據(jù)液壓元件與系統(tǒng)教材 （華中科技大學 、 李壯云編）按下列經驗公式確定： 油箱容積 其中： V- 油箱的有效容積 - 液壓泵的流量 - 經驗系數(shù)由任務指導書中系統(tǒng)的要求及書中表21-2，和機械設計手冊第四版 第四卷 中表21-2得：該系統(tǒng)額定壓力 16 為中壓系統(tǒng)。則 取經驗系數(shù) =3即有： V=3=3 =0.6（） 所以取油箱的容積為0.6 第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗算5.1液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率計算 由前面的計算可知： 輸入到系統(tǒng)的功率=34.1135 (KW) 系統(tǒng)損失的功率 =55+5.5-34.1135= 36.3865 （KW） 系統(tǒng)的發(fā)熱功率 （KW）5.2液壓系統(tǒng)的效率計算 該系統(tǒng)的效率 =64.7%第六章 系統(tǒng)的安裝調試與維護6.1系統(tǒng)的安裝一、液壓系統(tǒng)的安裝 1安裝前的準備工作和要求 液壓系統(tǒng)的安裝應按液壓系統(tǒng)工作原理圖，系統(tǒng)管道連接圖，有關的泵、閥、輔助元件使用說明書的要求進行。安裝前應對上述資料進行仔細分析，了解工作原理，元件、部件、輔件的結構和安裝使用方法等，按圖樣準備好所需的液壓元件、部件、輔件。并要進行認真的檢查，看元件是否完好、靈活，儀器儀表是否靈敏、準確、可靠。檢查密封件型號是否合乎圖樣要求和完好。管件應符合要求，有缺陷應及時更換，油管應清洗，干燥。2液壓元件的安裝與要求 （1）安裝各種泵和閥時，必須注意各油口的位置不能接錯，各接口要固緊，密封要可靠，不得漏油。（2）液壓泵輸入軸與電動機驅動軸的同軸度應控制在0.1mm以內。安裝好后用手轉動時，應輕松無卡滯現(xiàn)象。 （3）液壓缸安裝時應使活塞桿（或柱塞）的軸線與運動部件導軌面平行度控制在0.1mm以內。安裝好后，用手推拉工作臺時，應靈活輕便無局部卡滯現(xiàn)象。 （4）方向閥一般應保持水平安裝，蓄能器一般應保持軸線豎直安裝。 （5）各種儀表的安裝位置應考慮便于觀察和維修。 （6）閥件安裝前后應檢查各控制閥移動或轉動是否靈活，若出現(xiàn)呆滯現(xiàn)象，應查明是否由于臟物、銹斑、平直度不好或緊固螺釘扭緊力不均衡使閥體變形等引起，應通過清洗、研磨、調整加以消除，如不符合要求應及時更換。 3液壓管道的安裝與要求 管道安裝應注意以下幾方面。 （1）管道的布置要整齊，油路走向應平直、距離短，直角轉彎應盡量少，同時應便于拆裝、檢修。各平行與交叉的油管間距離應大于10mm，長管道應用支架固定。各油管接頭要固緊可靠，密封良好，不得出現(xiàn)泄漏。 （2）吸油管與液壓泵吸油口處應涂以密封膠，保證良好的密封；液壓泵的吸油高度一般不大于500mm；吸油管路上應設置過濾器，過濾精度為0.10.2mm，要有足夠的通油能力。 （3）回油管應插入油面以下有足夠的深度，以防飛濺形成氣泡，伸入油中的一端管口應切成45，且斜口向箱壁一側，使回油平穩(wěn)，便于散熱；凡外部有泄油口的閥（如減壓閥、順序閥等），其泄油路不應有背壓，應單獨設置泄油管通油箱。 （4）溢流閥的回油管口與液壓泵的吸油管不能靠得太近，以免吸入溫度較高的油液。 6.2系統(tǒng)的調試1空載調試 空載調試的目的是全面