1、10.2 液壓系統設計舉例The Example of the Hydraulic System Design1某廠要設計制造一臺雙頭車床，加工壓縮機拖車上一根長軸兩端的軸頸。由于零件較長，擬采用零件固定，刀具旋轉和進給的加工方式。 加工動作循環：快進工進快退停止。同時要求各個車削頭能單獨調整。最大切削力在導軌中心線方向估計為12kN，所要移動的總重量估計為15kN；工作進給要求能在0.0201.2m/min范圍內進行無級調速，快速進、退速度一致，為 4 m/min。2圖10.1 機床的外形示意圖1左主軸頭(Left Principal Axle Head)；2夾具(Clamping Appa

2、ratus)；3右主軸頭(Right Principal Axle Head)；4床身(Lathe Bed)；5工件(Workpiece)310.2.1 確定對液壓系統的工作要求根據加工要求，刀具旋轉由機械傳動來實現；主軸頭沿導軌中心線方向的“快進工進快退停止”工作循環擬采用液壓傳動方式來實現。故擬選定液壓缸作執行機構。考慮到車削進給系統傳動功率不大，且要求低速穩定性好，粗加工時負載有較大變化，故擬選用調速閥、變量泵組成的容積節流調速方式。為了自動實現上述工作循環，并保證零件一定的加工長度(該長度并無過高的精度要求)，擬采用行程開關及電磁換向閥實現順序動作。 410.2.2 擬定液壓系統工作原

3、理圖系統同時驅動兩個車削頭，且動作相同。為保證快速進、退速度相等，并減小液壓泵的流量規格，擬選用差動連接回路。圖10.2 雙頭車床液壓系統工作原理圖5分別調節兩個調速閥，可使兩車削頭有較高的同步精度。由快進轉工進時，采用機動滑閥。工進終了時。壓下電器行程開關返回。快退到終點，壓下電器行程開關，運動停止。6快進轉工進后，系統壓力升高，遙控順序閥打開，回油經背壓閥回油箱。背壓閥使工進時運動平穩。圖10.2 雙頭車床液壓系統工作原理圖710.2.3 計算和選擇液壓元件10.2.3.1 液壓缸的計算圖10.3 液壓缸受力圖(1) 工作負載及慣性負載計算8工作負載：Fw=12000 N油缸所要移動負載總

4、重量：G=15000 N取工進時速度的最大變化量：v=0.02 m/s選取：t=0.2 s 10.2.3.1 液壓缸的計算9 啟動時：運動時：(2) 密封阻力的計算缸的密封阻力通常折算為克服密封阻力所需的等效壓力乘以液壓缸的有效面積。若密封結構為Y型，可取 peq=0.2MPa，缸的有效面積初估值為 A1=80mm,則密封力為：10.2.3.1 液壓缸的計算10圖10.4 導軌結構受力示意圖(3) 導軌摩擦阻力的計算 10.2.3.1 液壓缸的計算11分析液壓缸各工作階段中受力情況，得知在工進階段受力最大，作用在活塞上的總載荷：(4) 回油背壓造成的阻力計算回油背壓，一般為0.30.5MPa，

5、取回油背壓 pb=0.3MPa, 考慮兩邊差動比為2,且已知液壓缸進油腔的活塞面積 A1=80 mm,取有桿腔活塞面積A2=40 mm，將上述值代入公式得：10.2.3.1 液壓缸的計算12因為液壓缸的差動比為2，所以活塞桿直徑為：(5) 確定液壓缸的結構尺寸和工作壓力根據經驗確定系統工作壓力，選取 p=3MPa，則工作腔的有效工作面積和活塞直徑分別為：10.2.3.1 液壓缸的計算13則液壓缸實際計算工作壓力為:實際選取的工作壓力為:根據液壓技術行業標準，選取標準直徑10.2.3.1 液壓缸的計算14由于左右兩個切削頭工作時需做低速進給運動，在確定油缸活塞面積A1之后，還必須按最低進繪速度驗

6、算油缸尺寸。即應保證油缸有效工作面積A1為：qmin流量閥最小穩定流量，取為 50 mm3/min； vmin活塞最低進繪速度，本題給定為 20 mm/min。式中：10.2.3.1 液壓缸的計算15根據上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為：驗算說明活塞面積能滿足最小穩定速度要求。10.2.3.1 液壓缸的計算16對于調速閥進油節流調速系統，管路的局部壓力損失一般取 ，取總壓力損失 ，則液壓泵的實際計算工作壓力：(1) 確定油泵的實際工作壓力，選擇油泵10.2.3.2 油泵的計算1710.2.3.2 油泵的計算(1) 確定油泵的實際工作壓力，選擇油泵當液壓缸左右兩個切削頭快進時，所需的最大

7、流量之和為：根據求得的液壓泵的流量和壓力，又要求泵變量,選取YBN-40M型葉片泵。取液壓系統的泄漏系數 kl=1.1 ，則液壓泵的流量為： 18因該系統選用變量泵，所以應算出空載快速、最大工進時所需的功率，按兩者的最大值選取電機的功率。確定液壓泵電機的功率 最大工進：此時所需的最大流量為：選取液壓泵的總效率=0.8，則工進時所需的液壓泵的最大功率為：10.2.3.2 油泵的計算19導軌摩擦力： 選取空載快速條件下的系統壓力損失，則空載快速條件下液壓泵的輸出壓力為：空載條件下的總負載：空載快速時液壓泵所需的最大功率為：故應按最大工進時所需功率選取電機。2010.2.3.3 選擇控制元件控制元件的規格應根據系統最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標準元件的產品樣本中選取。 方向閥：按 ， 選35D25B(滑閥機能O型)。 單向閥：按 ， 選I25B。調速閥：按工進最大流量 ， 工作壓力 選Q10B。21 背壓閥：調至 ，流量為 選B10。 行程閥：按 ， 選22C25B。調速閥：按工進最大流量 ， 工作壓力 選Q10B。順序閥：調至大于 ，保證快進時不打開。 選XB10B。2210.2.3.3 油管及其它輔助裝置的選擇本系統的功率小，又采用限壓式變量泵，發熱少，所取油箱容量又較大，故不必進行系統溫升的驗算。確定鋼管通經、外徑、壁厚、連接螺紋