半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD】

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半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 通過對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)的工況要求和工作原理的理解，制定了液壓系統(tǒng)設(shè)計方案。在設(shè)計過程中最主要的是液壓系統(tǒng)的設(shè)計，并掌握液壓系統(tǒng)的原理，以及液壓系統(tǒng)的典型零件裝配圖的認(rèn)識。采用計算機軟件既可以極大地提高編程質(zhì)量又增加計算的準(zhǔn)確性。 通過大量的搜集資料和認(rèn)真學(xué)習(xí)研究，本文提出了基于參數(shù)要求的一套半自動專用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計方法，通過計算機編程，驗證了該方法能夠滿足要求，最終得以實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：半自動；銑床；液壓系統(tǒng)；設(shè)計 Abstract through understanding of principles of the hydraulic system of Semi-automatic Special Milling machineand working condition demands, Developed a hydraulic system design. The most important is the hydraulic system design and application.Using software programming can greatly enhance both the quality and accuracy of the calculated added. Through a lot of data collection and deeply study and research, this paper puts forward a set of requirements based on parameters of hydraulic system for semi-automatic milling machine design methods.Through the computer programming, the method is proven, which finally can meet the requirements to achieve. Key words：Semi-automatic; Milling machines; Hydraulic System; design 第一章 緒論 近十年來，液壓傳動在防漏、治污、降噪、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個方面都有長足的進步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混合到整合，步步深入。時至今日，在盡可能小的空間內(nèi)傳出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上，液壓傳動已穩(wěn)居各種傳動方式之首，無可替代。因此研究液壓系統(tǒng)是十分必要的。 1.1 液壓傳動的定義 一部完整的機器是由原動機(Prime Mover)、傳動機構(gòu)(Transmission Section)及控制部分(Control Section)、工作機(End-use Device)(含輔助裝置)組成。原動機包括電動機、內(nèi)燃機等。工作機即完成該機器之工作任務(wù)的直接工作部分，如剪床的剪刀，車床的刀架、車刀、卡盤等。由于原動機的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機的工作力和工作速度變化范圍較寬，以及其它操縱性能的要求，在原動機和工作機之間設(shè)置了傳動機構(gòu)，其作用是把原動機輸出功率經(jīng)過變換后傳遞給工作機。 傳動機構(gòu)通常分為機械傳動(Mechanics)、電氣傳動(Electrics)和流體傳動(Fluid Power)機構(gòu)。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。它包括液壓傳動(Hydraulic Power Transmission )、液力傳動(Fluid drive)和氣壓傳動(Pneumatics) 。 液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質(zhì)來進行能量傳遞的傳動方式【1】。液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；而液力傳動則主要是利用液體的動能來傳遞能量。由于液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此，它被廣泛地應(yīng)用于機械制造、工程建筑、石油化工、交通運輸、軍事器械、礦山冶金、輕工、農(nóng)機、漁業(yè)、林業(yè)等各方面。同時，也被應(yīng)用到航天航空、海洋開發(fā)、核能工程和地震預(yù)測等各個工程技術(shù)領(lǐng)域。 1.2 液壓傳動的發(fā)展概況 液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有2～3百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，由于軍事及建設(shè)需求的刺激，液壓技術(shù)日趨成熟。 第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀(jì)30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應(yīng)快、動作準(zhǔn)的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善及各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。近30年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，在國民經(jīng)濟的各個部門都得到了應(yīng)用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。 今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新不斷的提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。液壓技術(shù)的持續(xù)發(fā)展體現(xiàn)在如下一些重要的特征上【2】： (1)提高元件性能，創(chuàng)新新型元件，不斷小型化和微型化。 (2)高度的組合化、集成化和模塊化。 (3)和微電子技術(shù)相結(jié)合，走向智能化。 (4)研究和開發(fā)特殊傳動介質(zhì)，推進工作介質(zhì)多元化。 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點　 （1）液壓傳動的優(yōu)點 　　1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的10％～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊。 　　2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達1：2000(一般為1：100）。 　　3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換。 　　4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制。 　　5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。 　　6）操縱控制簡便，自動化程度高。 　　7）容易實現(xiàn)過載保護。 　　8)液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和使用。 （2）液壓傳動的缺點 　　1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。 　　2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。 　　3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平。 　　4）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。 5）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。 第二章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 設(shè)計目的 本次設(shè)計屬于機械類科目，這一課題涉及液壓傳動、力學(xué)、計算機制圖等多方面的知識，通過這次設(shè)計不僅能夠使我綜合運用所學(xué)的專業(yè)知識，加深對知識的理解和運用，而且鍛煉我的實際手動能力和創(chuàng)新能力。進一步加深了我對液壓系統(tǒng)工作原理的理解，使我更全面的了解半自動專用液壓系統(tǒng)設(shè)計過程以及銑床在工作過程中的要求。 2.2 設(shè)計內(nèi)容及要求 半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計，主要是明確系統(tǒng)設(shè)計要求，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，進行工況分析，擬定和分析液壓系統(tǒng)的傳動方案，繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖，計算和設(shè)計主要液壓元件，液壓系統(tǒng)性能驗算，編寫說明書。 設(shè)計液壓系統(tǒng)必須首先明確設(shè)計要求： （1）主機的用途、主要結(jié)構(gòu)、總統(tǒng)布局；主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸以及質(zhì)量上的限制。 （2）主機的工藝流程或工作循環(huán)；液壓執(zhí)行元件的運動方式及其工作范圍。 （3）液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運動速度的大小及其變化范圍。 （4）主機各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求，各動作的同步要求及同步精度。 （5）對液壓系統(tǒng)工作性能、工作效率、自動化程度等方面的要求。 （6）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。 （7）其他方面的要求，如液壓裝置在外觀、色彩、經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。 2.2.1 機床類型及動作循環(huán)要求 本設(shè)計以一臺臥式半自動專用銑床為例，要求設(shè)計出驅(qū)動它的動力滑臺的液壓系統(tǒng)，以實現(xiàn)“手工上料→按電鈕開始→手工定位夾緊→工作臺快進→銑削進給→鞏固總臺快退→夾具松開→手工卸料”的工作循環(huán)【3】。 2.2.2 機床對液壓傳動系統(tǒng)的具體參數(shù)要求 通過綜合比較，可以將液壓傳動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定為如下： 定位缸負(fù)載力 200N 移動重件力 20N， 移動行程 10mm 定位夾緊時間 1S 夾緊缸負(fù)載力 4000N 加工直徑 =38mm 快進行程 300mm, 工進行程 80mm, 快進、快退速度 6m/min,0.345m/min 動力滑臺采用半導(dǎo)軌 靜摩擦系數(shù) f=0.3 動摩擦系數(shù) f=0.15 2.3 負(fù)載與運動分析 （1）計算工作負(fù)載 工作負(fù)載即為切削力，經(jīng)資料得【4】，切削力可為: F=20000N （2）計算工進速度 切削速度可按孔的切削用量計算，選擇切削用量為：鉆38孔時，取半自動專用銑床的切削用量s=0.2mm/r,切削速度v=40m/min,則主軸轉(zhuǎn)速為n=≈360r/min，則工進速度v=ns=×0.2=1.2(mm/s)=1.2×10(m/s) （3）計算摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力 F=uG (2-1) 動摩擦阻力F=uG (2-2) （4）計算慣性負(fù)載 F= (2-3) 以上參數(shù)F、F、F的具體計算方法見用MATLAB程序設(shè)計【5】編制的程序一： 程序一：參數(shù)計算 Function f % 工作負(fù)載的參數(shù)計算 G=9800;g=9.8;deltat=0.5; Deltav=0.1; % 單位：m/s Fs=0.2; % 導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù) Fd=0.1 % 導(dǎo)軌動摩擦系數(shù) Fa=(G/g*(deltav/deltat) %運動部件慣性負(fù)載 Fs=fs*G % 導(dǎo)軌靜摩擦力 Fd=fd*G % 導(dǎo)軌動摩擦力 運行結(jié)果： >> Fg=500 Fs=1960 Fd=980 其他運行程序同上，得出各工作階段液壓缸的負(fù)載，如表2-1所示。 表2-1 液壓缸負(fù)載計算 工況 計算公式 液壓缸負(fù)載F/N 液壓缸驅(qū)動力F/N 啟動 F=uG 1960 2180 加速 F=uG+(G/g)() 1480 1650 快進 F=uG 980 1090 工進 F=F+uG 30980 34422 反向啟動 F=uG 1960 2180 加速 F=uG+(G/g)() 1480 1650 快退 F=uG 980 1090 注：（1）液壓缸的機械效率η=0.9。 （2）不考慮動力滑臺上的顛覆力矩的作用。 2.4 液壓缸參數(shù) 2.4.1 初選液壓缸工作壓力 參照表2-2，初選液壓缸工作壓力p=4MPa。為使快進、快退速度相等并使系統(tǒng)油源所需最大流量減小1/2倍，選用A=2A差動液壓缸。快進時液壓缸作差動連接，由于管路中有壓力損失，液壓缸有桿腔壓力p必須大于無桿腔壓力p,計算中取兩者之差=p-p=0.5MPa；同時還要注意到，啟動瞬間活塞尚未移動，此時。工進時為防止孔鉆通時負(fù)載突然消失發(fā)生前前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)此背壓為0.6MPa。同時假定，快退時間油壓損失為0.7MPa【6】。 表2-2【3】 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力 負(fù)載F/KN ＜5 5～10 10～20 20～30 30～50 ＞50 工作壓力p/MPa ＜0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ＞5～7 2.4.2 計算液壓缸主要尺寸 由工進時的推力式F=(pA-pA) 【7】計算液壓缸面積 A====103.4×10（cm） (2-4) 液壓缸直徑為 D= (2-5) 取標(biāo)準(zhǔn)直徑D= 115mm；因為A=2A,所以 d=0.7D【8】 (2-6) 則液壓缸的有效面積 A=A-A=-(D-d)=50.2(cm) (2-7) 液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計算，見用MATLAB語言編制的程序二。 程序二：液壓缸直徑和活塞桿直徑的參數(shù)設(shè)計 function d A=103.4 D=((4*A)/pi)^(1/2) If 110> D=115 d=80 2.4.3 計算液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率 根據(jù)液壓缸的負(fù)載和速度要求及液壓缸的有效工作面積，可以計算出液壓缸工作過程中各階段的壓力、流量和功率。在計算過程中，工進時因回油節(jié)流調(diào)速，背壓p=0.6MPa。計算公式及結(jié)果如表2-3所示。 表2-3 各工況所需壓力、流量和功率 工況 計算公式 F/N 回油腔壓力p/Mpa 進油腔壓力p/Mpa 輸入流量Q/(L/s) 輸入功率P/KW 快進 啟動 p= Q=Au P=pq 2180 0 0.434 - - 加速 1650 1.36 0.86 - - 恒速 1090 1.25 0.75 0.5 0.375 工進 p= q=Au P=pQ 34422 0.6 3.63 0.012 0.045 快退 啟動 p= q=Au P=pQ 2180 - 0.48 - - 加速 1650 0.7 1.85 - - 恒速 1090 0.7 1.74 0.5 0.87 2.5 擬定液壓系統(tǒng)圖 2.5.1 選擇基本回路 （1）調(diào)速回路與油路循環(huán)形式的確定 考慮到所設(shè)計的液壓系統(tǒng)功率較小，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故選用進口節(jié)流調(diào)速回路。如圖2-1，為選用的進口節(jié)流調(diào)速回路。 圖2-1 進口節(jié)流調(diào)速回路 為防止孔鉆通時負(fù)載突然消失引起動力部件前沖，在回油路上加背壓閥，由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。 （2）油源形式的確定 半自動專用銑床的液壓系統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，應(yīng)采用定量泵供油,泵的供油壓力和卸荷由電磁溢流閥控制，壓力可由壓力表及其開關(guān)顯示。 （3）快速、換向與速度換接回路的確定 液壓馬達的進油和轉(zhuǎn)速由二位四通電磁換向閥和節(jié)流閥控制與調(diào)節(jié)，考慮到在鉆頭不斷屑、切屑排除困難導(dǎo)致堵塞而使系統(tǒng)壓力升高，可設(shè)置壓力繼電器用于液壓馬達的扭轉(zhuǎn)保護，在壓力升高時發(fā)出信號；液壓缸的工作壓力有減壓閥設(shè)定并通過壓力表及其開關(guān)顯示；液壓缸的運動方向由三位四通電磁換向閥控制，快慢速度換接由二位二通電磁換向閥控制，進給通過節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速。另外考慮到系統(tǒng)需要散熱，故在系統(tǒng)的總的回油管路上設(shè)置冷卻器。 2.5.2 組成系統(tǒng)圖 將所選擇的回路結(jié)合起來，并經(jīng)過修改和完善，便組成圖2-2所示的完整的液壓系統(tǒng)原理圖。 2.5.3 液壓系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)啟動后，電磁鐵1YA通電，液壓泵由卸荷轉(zhuǎn)為升壓并向液壓馬達和液壓缸同時供油狀態(tài)。電磁鐵5YA通電使換向閥6切換至右位，液壓泵1的壓力油經(jīng)換向閥6、節(jié)流閥9進入液壓馬達14的壓油腔，液壓馬達驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)（同時馬達回油腔經(jīng)冷卻器5向油箱排油）。與此同時，電磁鐵2YA通電使換向閥7切換至右位，泵1的壓力油經(jīng)減壓閥3換向閥7進入液壓缸13的無桿腔（有桿腔油液經(jīng)閥11和7排回油箱），活塞桿驅(qū)動鉆頭鐵速前進；當(dāng)固定于滑座前端的擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ1時，電磁鐵4YA通電使換向閥11切換至右位，則液壓缸無桿腔回油只能經(jīng)節(jié)流閥10和換向閥7回油，活塞桿變?yōu)槁俟みM，機床進入鉆削階段，工進速度由節(jié)流閥10的開度決定。工件孔鉆通后，擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ2，電磁鐵3YA通電使換向閥7切換至左位，泵1的壓力油經(jīng)換向閥7、11進入液壓缸13的有桿腔，使活塞桿連同滑座及其上的鉆頭快速后退，滑座后端的擋鐵碰觸行程開關(guān)SQ3時，則后退停止，工件亦停轉(zhuǎn)。 鉆削加工中，如出現(xiàn)鉆頭不斷屑、切屑排除困難，導(dǎo)致堵塞故障時，則液壓馬達扭距增大，使馬達進油壓力上升，當(dāng)壓力超過壓力繼電器12的設(shè)定值時發(fā)信使電磁鐵3YA通電，4YA斷電，換向閥7和11均切換至左位，泵1的壓力油進入液壓缸13的有桿腔，活塞桿連鉆頭快速后退。待檢查或處理不斷屑故障后，重新工作。 本設(shè)計中，為了使設(shè)計簡便，在變量泵與定量泵之間選擇了定量泵。定量泵是每轉(zhuǎn)的理論排量不變的泵。定量泵用于鎂合金熔化以及保溫熔爐，可定量供給鎂合金液用于壓鑄之使用。 其主要特點是【9】： 　　1、自行設(shè)計的定量泵轉(zhuǎn)子，可提供客戶規(guī)定范圍之供液能力。 　　2、獨特的正壓式結(jié)構(gòu)，使熔液流動速度更加穩(wěn)定。 　 3、根據(jù)客戶要求定做，可與各品牌型號之壓鑄設(shè)備配合。 1—定量液壓泵； 2—電磁溢流閥； 3—減壓閥； 4、8—壓力表；5—冷卻器；6—二位四通電磁換向閥；7—三位四通電磁換向閥；9、10—節(jié)流閥；11—二位二通電磁換向閥；12—壓力繼電器； 13—液壓缸；14—雙向定量液壓馬達 圖2-2 半自動專用銑床系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)既能單獨動作，又能連續(xù)自動工作，其自動循環(huán)工作時電磁鐵動作順序如表2-4。 表2-4 電磁鐵動作順序 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進 + + - - + 工進 + + - + + 快退 - - + - - 2.5.4 技術(shù)特點 （1）該半自動專用銑床液壓系統(tǒng)采用定量泵供油；液壓馬達為進油節(jié)流調(diào)速；液壓缸為回油節(jié)流調(diào)速；液壓泵可通過電磁溢流閥卸荷。 （2）通過壓力繼電器實現(xiàn)液壓馬達的扭矩保護。 （3）液壓缸通過電磁換向閥實現(xiàn)快慢進給的轉(zhuǎn)換。 （4）機床的床身兼做液壓系統(tǒng)的油箱，減小機床的占地面積；系統(tǒng)設(shè)有冷卻器，減小了油液發(fā)熱對機床精度的影響。 第三章 液壓系統(tǒng)性能的驗算 3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失 實際液體是有粘性的，所以流動時粘性阻力要損耗一定能量，這種能量損失表現(xiàn)為壓力損失。損耗的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使液壓系統(tǒng)溫度升高，甚至性能變差。因此在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，應(yīng)考慮盡量減小壓力損失。 液體在流動時產(chǎn)生的壓力損失分為兩種：一種是液體在等直徑管內(nèi)流動時因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失；另一種是液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口及變化的截面等處時，因流速或流向發(fā)生急劇變化而在局部區(qū)域產(chǎn)生流動阻力所造成的壓力損失，稱為局部壓力損失【10】。 計算系統(tǒng)的壓力損失，必須知道管道的直徑和管道長度。已知選定油管的直徑d=20mm，進、回油管長度都定為l=2m；查表2-8【14】取油液的運動粘度取為=1×10m/s，油液的密度取為=0.9174×10Kg/m。 （1）判斷流動狀態(tài) 由雷諾數(shù) Re== (3-1) 可知，在油液粘度、管道內(nèi)徑d一定的條件下，Re的大小與Q成正比，又由表3-5可知:在快進、工進和快退三種工況下，進、回油路中所通過的流量以快退時回油量為Q=63.9L/min最大，由此可知，此時的雷諾數(shù)也最大。 雷諾數(shù)的具體計算方法見用MATLAB程序設(shè)計編制的程序五： 程序五：雷諾數(shù)的計算 Function Re % 雷諾系數(shù)的計算 V=1: % 液的運動粘度 q1=63.9: % 快退時的最大回油量 d=18： % 油管內(nèi)徑 Re=(4*q1)/(pi*60*d*v*10^(-4)) % 雷諾系數(shù) 運行結(jié)果 >> Re=753.7155 因為最大的雷諾系數(shù)小于臨界雷諾系數(shù)（2300）【11】，故可推出：各工況下的進、回油路中的流動狀態(tài)均為層流。 （2）計算系統(tǒng)壓力損失 為了計算上的方便，首先將計算沿程壓力損失的公式簡化，為此，將適用于層流流動狀態(tài)的沿程阻力系數(shù) == (3-2) 和溶液在管道內(nèi)的流量 u= (3-3) 同時代入沿程壓力損失計算公式 = (3-4) 整理得 =q (3-5) 可見，沿程壓力損失的大小與其通過的流量成正比，這是由層流流動所決定的。 在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失常按以下經(jīng)驗公式計算 =0.1 (3-6) 各工況下的閥類元件的局部壓力損失按下式計算 =（） (3-7) 式中：—沿程壓力損失，Pa； —管道局部壓力損失，Pa； —閥類元件局部壓力損失，Pa； q—通過閥的實際流量，m/s； q—閥的額定流量，m/s； —閥的額定壓力損失，Pa。 計算各工況下的閥類元件的局部壓力損失：其中的由產(chǎn)品樣品查出，q和q數(shù)值由表2-4查出【12】。 壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作循環(huán)的不同階段分別進行。下面以快進工況，進油路中的壓力損失計算如下： 在進油路上的壓力損失分別為： =8.22×10q (3-8) =0.1 (3-9) =[0.2×（）+0.2×（）]MPa (3-10) =++ (3-11) 在回油路上，壓力損失分別為： =8.22×10q (3-12) =0.1 (3-13) =[0.3×()]MPa (3-14) =++ (3-15) 根據(jù)以上三公式計算出各工況下的進回油管的沿程、局部和閥類元件的壓力損失，如表3-1所示。 表3-1【13】 管路的壓力損失數(shù)值表 快進 工進 快退 進油路 0.0744 0 0.033 0.0742 0 0.0033 0.2926 0.5 0.0022 0.3742 0.5 0.059 回油路 0.0507 0 0.0495 0.00507 0 0.00495 0.1142 0.5 0.232 0.17 0.5 0.2764 注：工進時管路中的流速很小，所以沿程壓力損失和局部壓力損失都很小，可以忽略不計。 （3）確定系統(tǒng)的調(diào)整壓力 根據(jù)上述計算可知：溢流閥2的調(diào)整壓力應(yīng)為液壓缸工進階段的工作壓力與進油壓力損失之和【14】 p≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-16) 此值是調(diào)整溢流閥2的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。 減壓閥3的調(diào)整壓力應(yīng)為液壓缸工進階段的工作壓力與進油壓力損失之和 p≥(3.63+0.5)Mpa=4.13Mpa (3-17) 此值是調(diào)整溢流閥2的調(diào)整壓力值時的主要參考數(shù)據(jù)。 3.2 估計系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升 由已知條件及表3-6可計算出快進、工進及快退所需的時間 t==1.82(s) (3-18) t==125(s) (3-19) t==1.95(s) (3-20) 由上可以看出，在一個工作循環(huán)周期中，快進、快退僅占3%，而工進占97%，系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升完全可以用工進時的效率來代表整個循環(huán)的效率。 根據(jù)9-32【15】中的公式可算出工進階段回路效率 (3-21) 式中： 。 前面已取定量液壓泵的總效率，取液壓缸的總效率，則可計算得此液壓系統(tǒng)的效率 (3-22) 工進時液壓泵的輸入功率為【16】 P= (3-23) 根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱量計算公式可算得工進階段的發(fā)熱功率【17】 H=P（1-） (3-24) 取散熱系數(shù)K=15W/(m·℃)，算得系統(tǒng)溫升【18】 T= (3-25) 該機床溫度環(huán)境t=25℃，加上此溫升后有 T=T+t≤[T] (3-26) 式中：[T]—最高允許溫度，取[T]=65℃【19】。 第四章 結(jié)論 本次設(shè)計主要是對半自動專用銑床液壓系統(tǒng)進行設(shè)計，包括液壓缸、液壓泵、驅(qū)動電機等的計算與選擇，還有對整個液壓系統(tǒng)的效率、發(fā)熱和溫升的驗算。其中還綜合了油管、油箱及油液、液壓輔助元件的選擇。 我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，我們應(yīng)該具有更加淵博的知識。 在計算過程難免會存在這樣那樣的問題，由于本人的專業(yè)水平限制，以及對國家標(biāo)準(zhǔn)的理解程度不夠深入和透徹，還有理論過程與實際過程之間的差異的考慮較少，在對一些設(shè)計參數(shù)的估計上存在著或多或少的偏差，這就直接導(dǎo)致了計算結(jié)果與實際正確值之間的誤差。這是本設(shè)計最大的不足之處。 此外，我并沒有過多從經(jīng)濟性的角度來考慮系統(tǒng)，由于對材料成本方面了解的欠缺，我們只能從性能的角度來討論問題，經(jīng)濟性能方面的問題有所提及，但是涉及的非常少。這也是此設(shè)計的一個不足之處。我們的生活正一天天地變得更好。電氣化已經(jīng)不再是遙遠的夢想，即中國的廣大農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)，人們也已經(jīng)可以感覺到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)給他們帶來的巨大的好處。我相信只有將書本中學(xué)到的東西運用到實踐當(dāng)中，知識才能真正的為我所用，才能真正實現(xiàn)自己的人生價值。 參考文獻 [1] 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經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師（）老師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是（）老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩（）老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 - 21 -