2207 Y3150E型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計,y3150e,精密,滾齒機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 年報 CIRP -制造技術(shù) 59(2010)235 – 238內(nèi)容列表可以在 ScienceDirect、年報 CIRP -制造技術(shù)期刊主頁 :http://ees.elsevier.com/cirp/default.asp絲電火花整形和細磨輪修整 A 型克林克，亞琛工業(yè)大學(xué)，斯坦巴甲烷結(jié)構(gòu) 19，52074 亞琛，德國提交·克羅那法（1）（亞琛工業(yè)大學(xué)，德國）。文章信息：本文基本調(diào)查提出的關(guān)于能力的電火花線切割為整形和敷料的細粒金屬結(jié)合劑金剛石磨輪。這些輪子是經(jīng)常用于精密磨削硬脆材料如陶瓷或硬質(zhì)合金模具。他們的特點是高中檔恒常性和耐磨性。由于導(dǎo)電粘結(jié)材料，電火花線切割提供了一個有效的和強有力的替代常規(guī)整形和敷料。實現(xiàn)砂突出和可能的熱損傷最小的金剛石磨粒的理論和實驗研究。此外，高精度加工策略，提出。關(guān)鍵詞: 關(guān)鍵詞：電火花加工（電火花） 整形1。介紹精密磨削是一個關(guān)鍵的精密磨削技術(shù)在模具及模具制造行業(yè)。尤其是光學(xué)行業(yè)需要最高形式的準確性和表面鍍層。細粒度的金屬結(jié)合劑金剛石砂輪輪子可以有效地使用的精密機械加工硬質(zhì)合金或陶瓷模具插入它們隨后將用于玻璃成型操作[1,2]。由于最好的組合鉆石用金屬的研磨作業(yè)可以是高穩(wěn)定性和高耐磨性。最好的表面鍍層可能達到與 Ra 值小于10 nm(取決于應(yīng)用磨削運動學(xué) )。結(jié)合一個高效的和強大的 整形著裝和技術(shù)這些砂輪提供生活的優(yōu)勢不再工具,這種可能性為單個的改編的金屬結(jié)合劑成分和更高的剖析的靈活性比最好的粒度電鍍金剛石磨輪 single-layered 最近公布[3]或粗粒度電鍍輪 single-layered[4]中所描述的。傳統(tǒng)的整形和敷料的細粒金屬結(jié)合劑金剛石砂輪是困難的，非常費時，由于高耐磨性的顆粒和粘合劑材料。因此，必須提供有效技術(shù)，尤其是當小和精確的刀具廓形幾何是必要的。由于導(dǎo)電的金屬基體材料去除過程的非常規(guī)電火花加工和細胞外基質(zhì)的往往是建議作為替代。 。因此,有效的技術(shù)必須可用尤其是當小和精密的工具配置文件需要幾何圖形。由于金屬基體的電導(dǎo)率的非傳統(tǒng)材料切割過程 of EDM 和 ECM 往往建議作為替代品。這些技術(shù)可以用作進程內(nèi)醬主要集中于勇氣凸像電解過程醬(修整、電化學(xué)過程控制醬(ECD) 和電化學(xué)點磨削(ECPG)[7] 。組合的電火花和 ECM 也知道。一個全面的調(diào)查顯示所有不同的技術(shù),可以發(fā)現(xiàn),在[10]。基本的研究領(lǐng)域,打扮的電火花整形 目前限制到更大的磨料粒度(> 20 毫米),比較了例子[9、11] 。本文介紹了線切割能力的整形和修整細顆粒（平均粒徑 5 毫米和 15 毫米）金屬結(jié)合劑金剛石砂輪（青銅）。實現(xiàn)砂突出和可能的熱損傷最小的金剛石磨粒的理論和實驗研究。最后，加工策略高姿態(tài)的精度提出。這個過程是適用于一個傳統(tǒng)的線切割機。2。線切割放電加工整形、修整原理線切割放電加工整形和敷料–相比 sinking-edm–提供的好處，沒有復(fù)雜的形狀的電極和沒有額外的磨損補償是必要的。在第一個假設(shè)，放電的電火花加工過程中主要發(fā)生在工具電極與導(dǎo)電金屬材料，因此可以被刪除，如圖 1 所示。電不導(dǎo)電的金剛石磨粒不直接參與的過程中，仍然在侵蝕區(qū)。通過伸出表面一定粒突后可實現(xiàn)過程。由于熱材料去除原理熱是當?shù)剡m用于砂輪表面和數(shù)量取決于熱傳導(dǎo)的參與材料罰款的金剛石顆?？梢员粺釗p壞。因此，一個可能的表面 graphitisation 的細粉已估計和評價。為了保持一個可能損害到最小數(shù)量的低排放 energies-as 他們常用的 wire-edm-and 較長的脈沖間隔時間為較好的沖洗和冷卻是有利的。使用較小的放電能量也避免太多線偏差的過程中由于幾何造成長期免費的線的長度，如圖 1 所示。圖 1。線切割放電加工原理整形和敷料和實例機器設(shè)置。表 1磨料粒度和濃度的金剛石超硬磨料磨具。D0C0 D1C50 D7C50 D15C50 D15C100 D46C100顆粒大小(u,m) 0 1-3 5-10 12-20 12-20 38-45結(jié)論（vol.%） 0 12.5 12.5 12.5 25 25D:鉆石 C:濃度。三種不同的銅銅、青銅、債券(Cu-Bz), 一個鐵基青銅 70%的鐵(Fe-Bz)和鈷銅債券 70%的股份有限公司(Co-Bz)都被調(diào)查。材料的變化會提高結(jié)合力硬度為單個的適應(yīng)磨削的任務(wù)。另外的多樣的勇氣大小和濃度試驗期間,表 1 中列出。加工中砂輪的電火花線切割層組成，是比較常見 steelor 對加工硬質(zhì)合金工件。類似的–或至少在同一數(shù)量級– 切削率和工作間隙寬度可以達到。因此，原有的加工技術(shù)，能夠適應(yīng)根據(jù)整形和敷料的任務(wù)。圖 2 顯示了一個比較切割率不同債券的加工在一架 CH -基于介電常數(shù)主要剪切條件下。沒有重大的負面影響，由于越來越多的電不導(dǎo)電的金剛石磨粒–如如聚晶金剛石– 可確定。更大的切削率一般都可以實現(xiàn)為除了最初的金剛石顆粒（0，1，7）在所有材料和銅–渤由于改變了物理特性。圖 2。電火花線切割切削率青銅債券（渤）相比，鋼，硬質(zhì)合金和金剛石加工在一架 CH -基于介質(zhì)。3。分析砂突最重要的是獲得鋒利砂輪實現(xiàn)一定的金剛石磨粒凸出的整形和選礦工藝。最突出的是定義為半砂的粒徑。如果是的過程挖掘債券夾緊是不夠的?；A(chǔ)研究的不同材料和金剛石磨粒尺寸顯示，在主要的材料去除粘結(jié)材料的電火花線切割過程定義的金剛石顆粒突起可以實現(xiàn)。這是有效的平均粒尺寸為 7。對于較小的尺寸（D 1）只有一個譜效應(yīng)可確定由于微地形的電火花加工過程。在' ' '沒有突出'crater-landscape 砂最小可以確定粒突一般都可以實現(xiàn)為主要和修剪削減，見例圖 3。附加修剪削減提供的優(yōu)勢，更高的精度和更高的債券之間的表面磨粒。但是，進一步的基礎(chǔ)研究顯示，一架 CH -基于介質(zhì)太多的修剪削減（僅用于去除粗糙的技巧和不附加任何更改）會導(dǎo)致扁平表面無砂突出，見圖 3。圖 3。金剛石磨粒突出的鈷基青銅砂輪債券（公司– 渤是否）后應(yīng)用電火花線切割修剪削減沒有進一步的偏移變化平滑粗糙度提示在水和一架 CH -基于介質(zhì)。這種效應(yīng)可以解釋的不同地層的電域水和一架 CH -基于介質(zhì)，如圖 4 所示。一架 CH -基于介質(zhì)為一個較小的相對介電常數(shù)的介電常數(shù)比鉆石最高電場強度可確定已經(jīng)突出的提示金剛石磨粒。水基介質(zhì)具有較高的介電常數(shù)最高電場強度出現(xiàn)在金屬鍵，特別是在地區(qū)除了磨料。在該地區(qū)的最高電場和最低介電強度下放電是可能發(fā)生的。因此，金剛石磨粒在一架 CH -基于電介質(zhì)有較高的風險完全清除，特別是當一個熱表面損傷由于圖是分析前修剪削減已經(jīng)存在。一個更詳細的描述這些影響可以找到[ 12]。因此，太多的修剪削減必須避免在電火花線切割整形和敷料。為定量測量的砂礫突起的立體掃描電鏡可以用理想的情況下，圖 5。它允許確定鉆石的表面，根據(jù)高度測量。一一般 Rz 或 Ra 地形值而無法成為適合這個。圖 4。形成的電場中的一架 CH -基于和水性介質(zhì)在供應(yīng)電壓和介電擊穿圖 5。定量分析中的金剛石磨粒突出一個立體掃描電鏡下為一架 CH -基于介質(zhì)的主要條件。4。分析熱砂表面損傷。鉆石是已知的變質(zhì)，在較高的溫度從鉆石到石墨改性。此圖的惰性條件下才發(fā)生在1500 個控制。催化環(huán)境溫度較低[1,13]。由于熱材料去除電火花加工原理，金剛石磨?？梢詿釗p壞。這種效應(yīng)可以被放大，改變表面/ volume-ratio 的最小粒度大小。詳細的視圖的顯示，表面發(fā)生變化的過程中，如圖 6 所示?？梢钥闯?，“'rounding ' '的邊緣和角落出現(xiàn)在磨料即使最小的放電能量。圖 6。邊和角舍入影響金剛石磨粒線切割后整形和敷料 。此圖的數(shù)量才進行了調(diào)查使用的晶體結(jié)構(gòu)分析。因此，一個小 tem-lamella 準備了一個金剛石顆粒在表面的侵蝕（共–渤氘代）由纖維蛋白原。第一 edx-analysis 的砂礫顯示三個碳層的制備層下，圖 7。一 hrtem-analysis 呈結(jié)晶結(jié)構(gòu)的內(nèi)層和外層的無定形結(jié)構(gòu)表明它才圖，圖 7。2 外層有一個約 500 納米的厚度。圖 7。透射電子顯微鏡和高分辨透射電子顯微鏡的概述，詳細查看一個鉆石層后，電火花線切割整形和修整砂輪有限公司 –渤是否型。一個 eels-analysis 沿掃描線的三層明確批準存在 2 石墨碳層和鉆石內(nèi)層由于外觀和非的 * -峰值在該光譜，圖 8。可以得出結(jié)論，熱損傷的發(fā)生在給定的條件，但僅限于表面圖，它才在 0.5 毫米大小。圖 8。考試的表面層圖才金剛石顆粒帶干/鰻魚在納米范圍。5。高精度加工策略實現(xiàn)高精度是另外非常重要的線切割放電加工整形和敷料。由于高度的靈活性的線切割過程幾乎任何用戶定義的配置文件，可以在維修企業(yè)不砂輪只有適應(yīng)編程代碼。唯一的限制，最小半徑內(nèi)的定義是由給定的線直徑。為減少線偏差由于高的自由線長度一般大線徑鋼絲預(yù)加載是有利的。在電火花線切割旋轉(zhuǎn)部件的加工與等速送絲代替一移動?在加工方向使用，如圖 9 所示。不利的頻率比旋轉(zhuǎn)砂輪速度和機器控制回路往往導(dǎo)致只有部分加工砂輪圓周。通過使用恒線運動學(xué)全譜的整個圓周面砂輪可以實現(xiàn)高穩(wěn)定性。獨立的初始夾緊高同心度偏差小于 1 毫米可以通過線切割放電加工整形。圖 9。質(zhì)量分布和徑向跳動的線切割放電加工整形和敷料與控制或等速送絲在加工方向。為了確定' '最佳'恒定進給速度必須區(qū)分的軸向和徑向線運動，圖 10。所有譜幾何可以組成了這些基本動作。軸向運動提供了一個相對開放的傷口沖洗條件好但純徑向方向的中心的特點是狹窄的間隙條件差導(dǎo)致需要進行技術(shù)適應(yīng)。圖 10。過程運動學(xué)的線切割放電加工整形和最高恒定進給速度對譜為軸向和徑向切深。最大等速送絲速度 可以計算出從理論上可以實現(xiàn)的材料去除率大眾在給定工藝條件（使用的材料，發(fā)電機參數(shù)?米，等。）。這種材料去除率已被處理材料的配置在旋轉(zhuǎn)圓盤。為軸向運動方程（1）和徑向運動方程（2）– 可以很容易地從圖紙在圖 10–計算最大進給速度。一個模范的計算是在圖 1。對于一個給定的圓盤和材料去除率最大的送絲速度表明對指定的高度。這取決于一個給定的最小進給速度的工具和最小的加工深度（為了平衡初始偏心率）所產(chǎn)生的工藝窗口有一個穩(wěn)定的電火花線切割整形可以確定。為了盡量減少幾何偏差在電火花線切割整形小砂輪的轉(zhuǎn)速是可取的，如圖 11 所示。較小的速度即可獲得較好的表面質(zhì)量的圓周表面由于振動減少和更穩(wěn)定的工藝條件。最后，在圖 12 的基礎(chǔ)上，考慮之前，成功譜例子細粒度金剛石砂輪直徑 75 毫米顯示。圖 11。表面粗糙度取決于轉(zhuǎn)速的磁盤。圖 12。簡介的例子，線切割放電加工整形和敷料的細粒度金剛石磨輪。6。結(jié)論本文的能力線切割放電加工整形和敷料的細粒金屬結(jié)合劑金剛石砂輪進行了研究。實現(xiàn)砂突出和可能的熱損傷最小的金剛石磨粒有理論和實驗研究。此外，提出了高精度加工策略。鳴謝這項工作經(jīng)費由德國研究協(xié)會東風集團內(nèi)的跨區(qū)域合作研究中心合作研究中心/4' 'process鏈復(fù)制的復(fù)雜光學(xué)原理'。7.工具書類[ 1] klocke，克林克，kamenzky 的（2007）電火花修整金屬結(jié)合劑砂輪的細粒。第十五屆國際電加工 153–158。[ 2] klocke，克林克，你¨奈德，格魯 ntzig 一（2007）電火花和 ecm-dressing細粒青銅金剛石研磨層。第七屆國際會議 euspen2:253–256。[ 3]奧里希賽馬，：，學(xué)生通用，哈伯蘭住宅（2009）微量研磨工具制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的脆性材料。志 58 包（ 1）：311–314 。[ 4]海因策爾，rickens 鉀（2009 ）工程輪磨削光學(xué)玻璃。志 58 包（1）：315–318。[ 5]大森，中川昭一噸（1990）鏡面磨削硅片的在線電解修整。志 39 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一、主要內(nèi)容及基本要求主要設(shè)計內(nèi)容為機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計。在正常情況下，其加工精度要求達到 7級精度，表面粗糙度 Ra 達 3.2μm。設(shè)計的預(yù)期效果是機床應(yīng)能滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求且運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。 二、重點研究的問題針對自己設(shè)計的主要內(nèi)容，在了解滾齒機的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設(shè)計過程中，先對滾齒機進行總體的結(jié)構(gòu)分析，再對滾齒機的液壓系統(tǒng)分析，并設(shè)計好液壓系統(tǒng)的各個回路。最后是設(shè)計冷卻裝置，主要滿足工作要求及工藝性就行了。 三、進度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 查閱資料、調(diào)研 1————2 周2 開題報告、制訂設(shè)計方案 3————5 周3 實驗（設(shè)計） 6————7 周4 分析、調(diào)試等 8————9 周5 寫出初稿 10————11 周6 修改，寫出第二稿 12————13 周7 寫出正式稿 14 周8 答辯 2012 年 6 月四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻[l] 齒輪手冊編委會.齒輪手冊(上、下).北京;機械工業(yè)出版社，2000[2] 齒輪手冊編委會.齒輪制造手冊.北京;機械工業(yè)出版社，1998[3] 廖紹華，李先廣,曹華軍，何彥. 面向綠色制造的滾齒機研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢. 制造技術(shù)與機床，2004，(11);47-50[4] 何開明.YKS3120 六軸數(shù)控高速滾齒機.機械與電子，2001,(2);50[5] 莊磊，王瑯，左敦穩(wěn)，齒輪加工機床的發(fā)展特點及相關(guān)技術(shù)，江蘇機械制造與自動化，2000，(5)[6] 張利平.液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用,[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2005[7] 周恩濤.液壓系統(tǒng)設(shè)計元器件選型手冊,[M].機械工業(yè)出版社,2004[8] 成大先.機械設(shè)計手冊,[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2004[9] 姜繼海.液壓傳動,[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006[10] 雷天覺.液壓工程手冊,[M].機械工業(yè)出版社，1991[11] 吳曉鈴.潤滑設(shè)計手冊,[M ].化學(xué)工業(yè)出版社,2007xxxxx畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 xxxxx 姓名 xxxxx 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1 符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量適中；3.與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；2.有綜合運用知識的能力；3.具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；4.具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；5.工科有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)計）質(zhì)量1.立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴謹合理；實驗正確，設(shè)計、計算、分析處理科學(xué)；技術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文規(guī)范；2.文字通順，有觀點提煉，綜合概括能力好；3.有理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有創(chuàng)新之處。 xxxxx畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號： xxxxx 姓名： xxxxx 專業(yè)： 機械 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 38 頁 圖 表 四 張論文（設(shè)計）題目： Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)容提要：本文講述了 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計過程。本論文首先概述了滾齒機的發(fā)展趨勢，了解了滾齒機的基本規(guī)格參數(shù)，然后明確技術(shù)要求對 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計，其中包括液壓系統(tǒng)各個回路的分析和元器件的選擇。同時，對滾齒機的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計。本課題研究的主要內(nèi)容包括對液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，完成液壓機構(gòu)裝置的裝綜合評價本設(shè)計選題綜合性較強，符合機械專業(yè)培養(yǎng)目標和要求；題目難度適中，與工業(yè)生產(chǎn)實際結(jié)合緊密。該生具有較強的查閱文獻和綜合歸納資料的能力，綜合應(yīng)用本科所學(xué)知識能力較強；計算機應(yīng)用能力較好，英文水平及應(yīng)用不錯。論文立論正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計與計算科學(xué)，技術(shù)用語準確，圖紙完備，引文規(guī)范。論文文字通順，該設(shè)計具有一定的實際應(yīng)用價值。同意參加答辨。評閱人： 2012 年 月 日配圖以及完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算及結(jié)構(gòu)繪制。指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯小組組長： 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任： 年 月 日目錄摘要 ...........................................................................................................1第一章 概 述 ...........................................................................................31.1 滾齒機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢 .....................................................31.1.1 滾齒機國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ............................................................................31.1.2 滾齒機國外研究現(xiàn)狀 ............................................................................41.1.3 滾齒機研制技術(shù)發(fā)展趨勢 ...................................................................41.2 本文研究內(nèi)容 .................................................................................................5第二章 滾齒機的液壓系統(tǒng)分析 .............................................................62.1 滾齒機的總體結(jié)構(gòu) ..........................................................................................62.2 滾齒機的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù) ..........................................................................72.3 滾齒機液壓系統(tǒng)組成及工作原理 ..................................................................72.3.1 滾齒機液壓系統(tǒng)組成 ............................................................................72.3.2 滾齒機液壓系統(tǒng)工作原理 ....................................................................82.4 初擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................92.5 滾齒機液壓系統(tǒng)回路分析 ..............................................................................9第三章 液壓系統(tǒng)工作臺液壓回路設(shè)計 ............................................123.1 確定設(shè)計要求 ................................................................................................123.2 選擇執(zhí)行原件 ................................................................................................123.3 液壓系統(tǒng)分析以及主要參數(shù)計算 ................................................................123.4 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ................................................153.5 計算選擇液壓元件 ........................................................................................163.6 驗算液壓系統(tǒng)性能 ........................................................................................18第四章 液壓站的設(shè)計 .........................................................................214.1 液壓站簡介 ...................................................................................................214.2 油箱設(shè)計 .......................................................................................................214.2.1 油箱有效容積的確定 ..........................................................................214.2.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................234.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .....................................................................................254.3.1 液壓泵的安裝方式 ...........................................................................254.3.2 液壓泵與電動機的連接 ...................................................................264.4 輔助元件 ....................................................................................................................284.4.1 濾油器 .....................................................................................................................284.4.2 空氣濾清器 .........................................................................................284.4.3 液壓油 ...............................................................................................284.5 液壓系統(tǒng)清洗、使用與維護 .......................................................................294.5.1 清洗液壓系統(tǒng) .....................................................................................294.5.2 系統(tǒng)的使用和維護 ..............................................................................29第五章 冷卻裝置的設(shè)計 ...................................................................305.1 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................................................................305.2 冷卻液的選用 ................................................................................................315.3 冷卻裝置使用 ................................................................................................33第六章 結(jié) 束 語 ..........................................34參考文獻 .................................................351Y3150E 型精密滾齒機液壓系統(tǒng)設(shè)計摘要本文講述了 Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計過程。本論文首先概述了滾齒機的發(fā)展趨勢，了解了滾齒機的基本規(guī)格參數(shù)，然后明確技術(shù)要求對Y3150E 滾齒機液壓系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計，其中包括液壓系統(tǒng)各個回路的分析和元器件的選擇。同時，對滾齒機的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計。關(guān)鍵詞：Y3150E 滾齒機；液壓系統(tǒng)；傳動；冷卻；潤滑。2ABSTRACTThis paper introduced the Y3150E gear hobbing hydraulic system the basic principle and design process.This paper first outlines the development trend of gear hobbing. Understand the basic specifications the gear hobbing, and clarify the technical requirement of Y3150E gear hobbing hydraulic system is analyzed and design, including hydraulic system of each circuit analysis and components choice. Meanwhile, the lubrication system of gear hobbing and cooling system analysis and design.Keyword: Y3150E gear hobbing machine; Hydraulic system; Transmission system;Cooling system; Lubrication system.3第一章 概述1.1 滾齒機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢1.1.1 滾齒機國內(nèi)研究現(xiàn)狀齒輪加工機床是一種技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機床系統(tǒng)，由于齒輪使用的量大面廣，齒輪加工機床已成為汽車、摩托車、工程機械、船舶等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。特別是，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對齒輪的需求量日益增加:對齒輪加工的效率、質(zhì)量及加工成本的要求愈來愈高，使齒輪加工機床在汽車、摩托車等行業(yè)中占有越來越重要的作用，滾齒機是齒輪加工機床中的一種，占齒輪加工機床擁有量的 40%，它主要用來加工圓柱齒輪和蝸輪等 [1,2]。我國生產(chǎn)滾齒機的歷史始于 1953 年，經(jīng)過 30 年的努力，到 80 年代初，已進入世界滾齒機主要生產(chǎn)國家行列。目前，國產(chǎn)滾齒機以傳統(tǒng)的機械傳動式為主，品種、系列齊全[1]。傳統(tǒng)滾齒機完全依靠機械內(nèi)聯(lián)傳動實現(xiàn)滾刀與工件的同步運動和差動運動，往往需要經(jīng)過多級齒輪傳動，并且引入蝸桿蝸輪機構(gòu)，使得機械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，調(diào)整維護非常困難，也降低了加工精度。近幾年，我國在滾齒機設(shè)計技術(shù)方面研究的主要經(jīng)歷了從傳統(tǒng)機械式滾齒機通過數(shù)控改造發(fā)展為 2 ～3 軸(直線運動軸)實用型數(shù)控高效滾齒機，到全新的六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機的開發(fā) [3]，最大主軸轉(zhuǎn)速一般為 1200轉(zhuǎn)/分。與發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比，我國仍然存在著不小的差距，究其原因，主要還是因為基礎(chǔ)研究差，整體設(shè)計能力不足，由此導(dǎo)致新技術(shù)應(yīng)用慢和仿制比重較大，如零傳動技術(shù)、干切技術(shù)在齒輪加工機床中的應(yīng)用一直處于落后狀態(tài)。目前國內(nèi)齒輪加工機床的最高水平如下:在工作臺直線移動方面，采用數(shù)控驅(qū)動系統(tǒng)代替普通滾齒機的各種交換掛輪，采用交流伺服電機通過多對降速齒輪副和一對滾珠絲杠副來驅(qū)動機床的運動部件;在滾刀回轉(zhuǎn)運動方面，采用交流伺服電機通過 2-3 對降速齒輪副來實現(xiàn);在工作臺回轉(zhuǎn)運動方面，絕大多數(shù)齒輪加工機床仍然需要采用多對高精度齒輪副和一對高精度蝸輪蝸桿副實現(xiàn)，由于存在著大量的機械傳動元件甲對機床的加工精度產(chǎn)生極大的影響甲也使得機械結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，調(diào)整維修也極不方便，例如，我國最大的齒輪加工機床生產(chǎn)廠——重慶機床廠于 2000 年通過鑒定的 YKS3120六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機曾被列入“國家重大技術(shù)裝備創(chuàng)新項目” ，被稱為是國產(chǎn)高檔數(shù)控滾齒機的里程碑 [4],但該機床仍然采用了滾珠絲杠副和齒輪傳動鏈，因此，迄今為止國內(nèi)在零傳動齒輪機床方面還是一個空白。41.1.2 滾齒機國外研究現(xiàn)狀國際上生產(chǎn)滾齒機的強國主要是美國、德國和日本。美國的 Gleason-Pfauter 公司，德國的 Liebherr 公司,日本的三菱重工公司、堅藤、清和公司和意大利的 SU 公司是國外最具實力的滾齒機制造商。這些公司目前生產(chǎn)的滾齒機均是全數(shù)控式滾齒機，中小規(guī)格滾齒機都在朝著高速方向發(fā)展，所有高效機床均采用了全密封護罩加油霧分離器及磁力排屑器的方式部分地解決了環(huán)保問題 [3]。國外滾齒機研制的熱點是干式切削滾齒機，Liebherr，Gleason-Pfauter,三菱重工、SU、堅藤以及清和均開發(fā)了適用于高速干式切削的滾齒機產(chǎn)品。國外制造商由于基礎(chǔ)研究厚實，積累了大量的經(jīng)驗，它們對滾齒機的研究已經(jīng)達到比較高的水準，將滾刀軸驅(qū)動、工件軸驅(qū)動、各直線運動軸的驅(qū)動、控制以及控制軟件的開發(fā)等因素作為一體來考慮，將多個因素結(jié)合在一起進行優(yōu)化 [5,6]。目前國外滾齒機研制水平如下 [5-10]:1) 為了適應(yīng)干式切削的需要，床身設(shè)計了大角度的斜坡，利于迅速將高溫切屑排出機床，同時在床身內(nèi)部采用循環(huán)水冷卻以保證熱穩(wěn)定性。2) 尾架采用電機驅(qū)動的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓方式，不用安裝限位裝置。3） 刀架和活動支承的軸承采用水冷，可以達到更高的速度和最大的熱穩(wěn)定性。4）標準的熱補償系統(tǒng)能夠根據(jù)機床溫度的變化自動調(diào)整零件的加工尺寸。5）刀架采用機械方式鎖緊，液壓方式松開。6）滾刀軸旋轉(zhuǎn)由電主軸直接驅(qū)動:工件軸旋轉(zhuǎn)由力矩電機直接驅(qū)動，極大提升了加工速度。1.1.3 滾齒機研制技術(shù)發(fā)展趨勢為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量及清潔生產(chǎn)的要求，滾齒機及滾齒加工技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢：a.全數(shù)控化所謂的全數(shù)控化，指不僅滾齒機的各軸進給運動是數(shù)控的，而且機床的展成運動和差動運動也是數(shù)控的，即機床的各運動軸進行 CNC 控制及軸間實現(xiàn)聯(lián)動。b.零傳動化“零傳動”即直接驅(qū)動，由電機直接驅(qū)動滾刀、回轉(zhuǎn)工作臺及直線進給系統(tǒng)，完全取消所有機械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)動力源對機床工作部件的直接傳動，傳動鏈的長度為零。c.高速、高精度化5滾齒機的高速化，主要是指機床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速，它們是影響切削效率的主要指標。提高加工精度的途徑可分為兩大類，一是提高機床本身的精度，二是通過誤差補償來減少加工誤差。由于采用了高精度、具有預(yù)加負荷的高剛性直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、滾動軸承、電主軸、大扭矩同步力矩伺服電動機，使齒輪加工機床在高速加工的條件下精度得到保證并有所提高。 d.環(huán)?；皇褂们邢饕旱母汕邢饕殉蔀楦纳粕鷳B(tài)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本的有效措施，也是實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一條重要途徑。國內(nèi)、外著名的齒輪加工機床制造商及齒輪刀具制造商，均把研制滿足環(huán)保要求的干式切削機床和刀具作為產(chǎn)品開發(fā)的一項首要任務(wù)。e.集成化齒輪機床（特別是大型齒輪機床）有集多種工藝于一體的趨勢。如 HURTI 公司的WF3500 滾齒機，將滾齒、插齒（包括插內(nèi)齒輪） 、磨齒和齒輪檢測集于一體，工件一次裝夾，只需更換切削頭，就可實現(xiàn)相應(yīng)的齒輪加工功能，同時還可以對加工過程中的齒輪進行檢測，以決定加工用量。f.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)功能不斷加強。開放的 CNC 系統(tǒng)可以方便地進入各級通用網(wǎng)絡(luò)，從而可以柔性地實現(xiàn) DNC、FMS、CIMS 和 FA（自動化工廠） 。g.智能化由于計算機技術(shù)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)也逐漸用于高性能數(shù)控齒輪機床中，具體表現(xiàn)在：a.完成加工質(zhì)量與加工過程智能控制。b.智能診斷。 1.2 本文研究內(nèi)容在本次畢業(yè)設(shè)計之前，本人對滾齒機進行了大概的了解，總結(jié)了以前在工廠中實習(xí)的經(jīng)驗，對普通機床的結(jié)構(gòu)、造型有了總體的認識，對滾齒機的工作原理也有了較深的了解。本人的主要設(shè)計內(nèi)容為機床的液壓系統(tǒng)設(shè)計。在正常情況下，其加工精度要求達到 7 級精度，表面粗糙度 Ra 達 3.2μm。設(shè)計的預(yù)期效果是機床應(yīng)能滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求且運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。針對自己設(shè)計的主要內(nèi)容，在了解滾齒機的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設(shè)計過程中，先對滾齒機進行總體的結(jié)構(gòu)分析，再對滾齒機的液壓系統(tǒng)分析，并設(shè)計好液壓系統(tǒng)的各個回路。最后是設(shè)計冷卻裝置，主要滿足工作要求及工藝性就行了。6第二章 滾齒機的液壓系統(tǒng)分析2.1 滾齒機的總體結(jié)構(gòu)工藝方法、刀具、工件的重量和尺寸對機床的結(jié)構(gòu)和性能影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機床的運行、傳動布局、結(jié)構(gòu)和性能的變化。一般情況下，運動件的重量和尺寸越小，則需要電動機功率和傳動件尺寸及慣性力也越小，機床的機構(gòu)也可簡化。根據(jù)這次設(shè)計的機床的設(shè)計依據(jù)及實際情況，選擇立式布局。根據(jù)機床的剛度要求，選擇了非封閉式的框架結(jié)構(gòu)。為減少機床振動，采用分離傳動，使主軸等工作部件與振動較大的部件分裝在兩個地方。為減少熱變形對機床加工精度的影響，進行總體布局可用下述措施：a.采用分離傳動等隔離熱源；b.對熱源采取冷卻；c.熱源平衡布置，使熱傳遞和變形對稱均勻；d.恰當布置熱源控制熱變形方向，使熱變形與機床受力變形相互補償，利用熱變形提高機床精度。本次設(shè)計的滾齒機主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工，所以對于機床的萬能性和調(diào)整方便性很重要。為適合右手操作的習(xí)慣和便于觀察測量，機床的主傳動箱設(shè)在右面，操縱機構(gòu)也設(shè)在右邊以便于操作。工作臺高度設(shè)在 1 米左右，以便于裝卸工件。圖 2-1 滾齒機外形圖72.2 滾齒機的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)最大工件直徑----------------------------- 550mm最大模數(shù)------------------------------------8mm最大加工螺旋角-----------------------------±45°最大安裝刀具直徑×長度----------------160×160mm工作臺直徑--------------------------------510mm刀具主軸軸線至工作臺距離：最大-------------------535mm最小-------------------235mm刀具主軸軸線至工作臺回轉(zhuǎn)軸線距離：最大-------------------330mm最小--------------------30mm外支架軸承孔下端面至工作臺面距離：最大-------------------630mm最小-------------------380mm工作臺液壓快速移動距離--------------------50mm刀具最大軸向串味距離----------------------55mm(手動)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)------------------------------9 級主軸轉(zhuǎn)速范圍------------------------------40-250r/min軸向進給量范圍----------------------------0.4-4mm/r[6r/min]工作臺最高轉(zhuǎn)速----------------------------7.8r/min主電動機功率及同步轉(zhuǎn)速--------------------4KW 1500r/min軸向快速電動機功率及同步轉(zhuǎn)速--------------1.1KW 1500r/min液壓泵電動機功率及同步轉(zhuǎn)速----------------1.1KW 1000r/min冷卻泵電動機功率--------------------------0.25KW機床凈重----------------------------------4500㎏機床輪廓尺寸（長×寬×高）------------244×137×180㎝2.3 滾齒機液壓系統(tǒng)組成及工作原理2.3.1 滾齒機液壓系統(tǒng)組成滾齒機采用液壓傳動系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)若能正常工作必須由以下五部分組成：(1)動力裝置 它是把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，一8般由電動機和液壓系組成，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。(2)執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度(直線運動)，或力矩和轉(zhuǎn)速(回轉(zhuǎn)運動)。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。(3)控制調(diào)節(jié)元件 它是能控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預(yù)期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。(4)輔助元件 輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力在以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分。(5)工作介質(zhì) 它在液壓傳功及控制今起傳遞運動、動力從信號的作用。工作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體。2.3.2 滾齒機液壓系統(tǒng)工作原理本機床液壓系統(tǒng)工作壓力油是由裝在床身上的液壓泵用電動機帶動葉片油泵供給、系統(tǒng)工作壓力為 1.8-2.5Mpa 中選擇理想的檔次試調(diào)合格為止。壓力的大小由裝在配油板上的中壓溢流閥調(diào)節(jié)。將壓力表開關(guān)的手柄推入，即可從安裝在它上面的壓力表看出系統(tǒng)壓力的大小。工作油液采用 HL46 普通液壓油。新安裝的機床若打不進油就在泵的出油口加進油液，并清洗濾油器。油液首先由吸油管上的網(wǎng)式濾油器凈化，流入油泵，再經(jīng)過線式濾油器進一步將油液凈潔后，經(jīng)單向閥，通到配油板內(nèi)。經(jīng)配油板上的各電磁換向閥，然后分路通往各油缸。92.4 初擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 2-2——液壓系統(tǒng)原理圖1-油箱 2-線式過濾器 3-單向定量液壓泵 4-溢流閥 5-壓力表開關(guān) 6-壓力表 7-單向閥 8-手動三位轉(zhuǎn)閥 9-雙液控單向閥 10、11-三位四通電磁換向閥 12-溢流閥 13、14、15-油缸2.5 滾齒機液壓系統(tǒng)回路分析本機床液壓系統(tǒng)工作壓力油是由裝在床身上的液壓泵用電動機帶動葉片油泵供給、系統(tǒng)工作壓力為 1.8-2.5Mpa 中選擇理想的檔次試調(diào)合格為止。壓力的大小由裝在配油板上的溢流閥調(diào)節(jié)。將壓力表開關(guān)的手柄推入，即可從安裝在它上面的壓力表看出系統(tǒng)壓力的大小。新安裝的機床若打不進油就在泵的出油口進油液，并清洗濾油器。油液首先由吸油管上的網(wǎng)式濾油器凈化，流入油泵，再經(jīng)單向閥，通到配油板內(nèi)。經(jīng)配10油板上各電磁換向閥，然后通往各油缸。（1）工作臺快速移動油缸回路分析 圖 2-3 工作臺快速移動油缸回路當電磁換向閥得電時，壓力油經(jīng)電磁換向閥，管路進入油缸無活塞桿腔，推動活塞帶動工作臺向前快速移動。當電磁閥失電時，壓力油經(jīng)電磁換向閥，管路進入油缸有活塞桿腔，使工作臺快速向后移動，回油流回油池。為操作安全，每次初始開機前，工作臺進退旋鈕，必需扳回退得位置。（2）刀架平衡移動油缸回路分析圖 2-4 刀架平衡移動油缸回路在刀架快速向上和軸向進給式，電磁閥失電，系統(tǒng)壓力油經(jīng)電磁換向閥、管路進入平衡油缸。只有當?shù)都芸焖傧蛳聲r，電磁閥失電，壓力油不再進入平衡油缸。此時，刀架平衡油缸向外排油經(jīng)管路，電磁閥，溢流閥流回油池。其回油背壓力由溢流閥調(diào)節(jié)，將壓力調(diào)整為 1.5-2Mpa。從裝在配油板上的壓力表可看出。11（3）小立柱油缸回路分析圖 2-5 小立柱油缸回路壓力油經(jīng)管路進入手動三位轉(zhuǎn)閥后再經(jīng)雙液控單向閥進入小立柱油缸，操縱轉(zhuǎn)閥在不同的三個位置可使壓力油路德方向改變，從而使小立柱外支架上升，下降，或停留在任何位置。雙液控單向閥使外支架在停留位置時不會自動爬向上或向下，可靠地保證停留在任何位置。12第三章 液壓系統(tǒng)工作臺液壓回路設(shè)計3.1 確定設(shè)計要求Y3150 滾齒機機床，其臥式動力滑臺（導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，其靜摩擦因素 us=0.2，動摩擦因素 ud=0.1）擬采用液壓缸驅(qū)動，以完成工件加工時進給運動；工件的夾緊采用液壓方式，以保證自動化要求。液壓實現(xiàn)自動循環(huán)為：定位——夾緊——快進——工進——快退——原位停止。工件部件終點定位精度無特殊要求。工件情況及動力滑臺的以知參數(shù)見表 3-1。表 3-1 工件情況及動力滑臺的已知參數(shù)動力滑臺工況 行程L/mm速度v/(m/s)運動部件重量G/N啟動、制動時間△t/s快速 L1:50 V1:待定快退 L2:50 V2:待定 9800 0.23.2 選擇執(zhí)行原件根據(jù)上述技術(shù)要求，選擇桿固定的單桿活塞缸作為驅(qū)動滑臺實現(xiàn)切削進給運動的液壓執(zhí)行元件；夾緊控制則選用缸筒固定的單桿活塞缸作為液壓執(zhí)行元件。3.3 液壓系統(tǒng)分析以及主要參數(shù)計算1、對動力滑臺液壓缸進行分析計算（1） 運動分析a.速度分析 與相近金屬切削機床相類比，確定滑臺液壓缸的快速進、退的速度相等，且 v1=v2=0.1m/sb.各工況的動作持續(xù)時間 由行程和運動速度算得各工況的動作持續(xù)時間為快進 t1=L1/v1=1(s)快退 t3=(L1+L2)/v3=1.5(s)(2)動力分析動力滑臺液壓缸在快速進、退階段，啟動時的外負載時導(dǎo)軌靜摩擦阻力，加速時的外13負載是導(dǎo)軌動摩擦阻力和慣性力，恒速時是動摩擦阻力；由式算得靜摩擦負載Ffs=us(G+Fn)=1960(N)由式算得動摩擦負載Ffd=ud(G+Fn)=980(N)由式算得慣性負載Fi=G/g ×△v/△t=500(N)上述各式中 G——運動部件重力，N;Fn——工作負載在導(dǎo)軌上的垂直分力，N；μs 、μd——靜摩擦，動摩擦因素，根據(jù)摩擦表面的材料及性質(zhì)選定。表 3-2——動力滑臺液壓缸外負載計算結(jié)果外負載 F/N工況計算公式 結(jié)果啟動 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/g×△v/△t 1480快進恒速 F=Ffd 980啟動 F=Ffs 1960加速 F=Ffd+G/g×△v/△t 1480快退恒速 F=Ffd 9802、 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力本機床屬于精加工階段，載荷最大時為啟動階段，其它工況時載荷都不大，預(yù)選液壓缸設(shè)計壓力 P1=4MPa.3、 計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸為了滿足滑臺快速進退速度相等，并減小液壓泵的流量，將液壓缸無桿腔作為主工作腔，并在快進時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足A1=2A2，即活塞桿直徑 d 和液壓缸內(nèi)徑 D 的關(guān)系應(yīng)為 d=0.71D.為了防止工作臺發(fā)生前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓。暫取背壓 0.6MPa,并取液壓缸機械效率為 0.9，則可算得液壓缸無桿腔的有效面積14A1= =94×10-4（㎡）????????2pcmF?液壓缸內(nèi)徑D= =0.109（m）?14按 GB/T2348-1993,將液壓缸內(nèi)徑圓整為 D=110mm=11cm因 A 1=2A,故活塞桿的直徑為d=0.71D=78.1(mm)按 GB/T2348-1993,將活塞桿直徑圓整為 d=80mm則液壓缸實際有效面積為A1= D2= ×112/4=95(cm2)4??A2= (D2-d2) =44.7(cm2)A=A1-A2=50.3(㎝ 2)式中 p1——主工作腔壓力，PaP2——回油腔壓力，PaA1——無桿腔活塞的有效面積，㎡A2——液壓缸有桿腔活塞的有效面積，㎡D、d——液壓缸活塞內(nèi)徑、活塞桿直徑，mη ㎝ ——液壓缸機械效率，一般取 0.90 ~0.97差動連接快進時，液壓缸有桿腔壓力 p2 必須大于無桿腔壓力 p1，其差值估取△p=p2-p1=0.5(Mpa),并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動，此時△p=0，另外，取快退時的回油壓力損失為 0.7MPa。4、 計算液壓缸所需流量液壓缸的最大流量 q max=Avmax式中 A——液壓缸的有效面積，㎡Vmax——液壓缸的最大速度，m/s5、根據(jù)上述條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率。表 3-3——工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率15工作階段 計算公式 負載F/N回油腔壓力p2/Mpa工作腔壓力p1/Mpa輸入流量q/（10 -3m3/s）輸入功率P/W啟動 1960 - 0.48 - -加速 1480 1.27 0.77 - -快進恒速P1=F/0.9+A2△p/A q=Av1;P=p1q980 1.16 0.66 0.5 330啟動 1960 - 0.48 - -加速 1480 0.7 1.86 - -快退恒速P1=F/0.9+p2A1/A2q=A2v1 P=p1q980 0.7 1.73 0.45 7803.4 制定液壓回路方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖 3-1——液壓系統(tǒng)原理圖161-油箱 2-線式過濾器 3-單向定量液壓泵 4-溢流閥 5-壓力表開關(guān) 6-壓力表 7-單向閥 8-手動三位轉(zhuǎn)閥 9-雙液控單向閥 10、11-三位四通電磁換向閥 12-溢流閥 13、14、15-油缸3.5 計算選擇液壓元件a.液壓泵及其驅(qū)動電機計算與選定液壓泵最高工作壓力的計算 由工況圖可以查的液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在后退階段，即 p1=1.86Mpa,快退時液壓缸的工作壓力比快進時大，取進油路壓力損失為△p=0.4MPa,則流量泵的最高工作壓力 pP=1.86+0.4=2.26Mpa液壓泵的流量計算 泵的最小供油流量 qP 按液壓缸的最大輸入流量qmax=0.5×10-2m3/s 進行估算，根據(jù)式取泄露系數(shù) K=1.2，泵最小供油流量 qP 應(yīng)為qP≥q v=Kqmax=0.016×10-3m3/s=16L/min式中 q V——系統(tǒng)所需流量；K——系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取 1.1 ~ 1.3確定液壓泵的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選液壓泵為轉(zhuǎn)速為 n1=1000r/min,泵的容積效率 ηv=0.9， 根據(jù)式可算得泵的排量參考值為 Vg=1000q v/nηv =9.5ml/r根據(jù)以上計算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的 YB1-10 葉片油泵供給，泵額定壓力為 pn=6.3Mpa,泵排量為 V=10ml/r,轉(zhuǎn)速為 1450r/min,驅(qū)動功率為 2.2KW.容積效率為 ηv=0.90,總效率為 0.80。與系統(tǒng)所需流量相符合。確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號 由工況知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，以知泵的總功率為 ηp=0.80,則液壓泵快退所需的去驅(qū)動功率為Pp=pPqP/η P=0.883(KW)式中 p P、 qP為液壓泵的最大工作壓力和最大流量；η P為液壓泵的總效率查表得，選用 Y 系列（IP44）中規(guī)格相近的 Y90I－6 型臥式三相異步電動機，其額定功率 1.1KW,轉(zhuǎn)速為 1000r/min,用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。b.液壓控制閥和液壓輔助元件的選定首先根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工況，算出液壓缸在各階段的實際進、出流量，運動速度和持續(xù)時間，以便為其他液壓控制閥及輔件的選擇的性能計算奠定基礎(chǔ)。17表 3-4-液壓缸在各階段的實際進出流量，運動速度和持續(xù)時間流量/(L/min)工作階段無桿腔 有桿腔速度/(m/s) 時間/s快進q 進 =A1(qp1+qp2)/A=73.98q 出 =q 進 A2/A1=34.81v1=qp1+qp2=0.13t1=L1/v1=0.77快退q 出 =q 進 A1/A2=83.24q 進 =qp1+qp2=39.17v2=q 進 /A2=0.15t3=L1/v3=1.0根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號規(guī)格見表表 3-5——機床液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格序號 名稱通過流量/（L/min）額定流量/(L/min)額定壓力/MPa額定壓降/Mpa 型 號1 線式過濾器 39.17 50 6.3 - XU-50×2002 單向定量液壓泵 -- 25 6.3 -- YB1-253 溢流閥 4.83 10 6.3 - Y-10B4 壓力表開光 - - - - K-6B5 單向閥 33.84 63 6.3 0.2 I-63B6 手動三位轉(zhuǎn)閥 - 60 6.3 - DMT-03-3C7 雙液控單向閥 - 16 25 - C2G-8058 三位四通電磁換向閥閥- 15 25 - WE10E30/A189 溢流閥 4.83 10 6.3 - Y-10B管件尺寸由選定的標準元件油口尺寸確定。油箱容量按式計算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，但考慮到要將泵組和閥組安裝在油箱頂蓋上，故取經(jīng)驗系數(shù) a=10,得油箱容量為V=aqP=10×16L=160≈200L3.6 驗算液壓系統(tǒng)性能A.驗算系統(tǒng)壓力損失油管和管接頭的確定d= ?vq4δ≥ bpdn?2式中 q——通過油管的最大流量，m 3/s;ν——油管中允許流速，m/sd——油管內(nèi)徑，mδ——油管壁厚，mp——管內(nèi)最高工作壓力，Mpaσb——管材抗拉強度，Mpan——安全系數(shù)按選定的液壓元件接口尺寸確定管道直徑為 d=12mm，進、回油管道長度均取為ι=2m;取油液運動黏度 v=1×10-4㎡/s ,油液密度 ρ=0.9174×10 3kg/m3.由表查的工作循環(huán)中進、回油管道中通過的最大流量 q=83.24L/min 發(fā)生在 快退階段，由此計算的液流雷諾數(shù) Re 小于臨界雷諾數(shù) Rec=2300,故可推論出，各工況下的進回油中的液流均為層流。Re=vd/v=4q/3.14dv=981將適用于層流的沿程阻力系數(shù) λ=75/Re=75πdν/(4q)和管道中液體流速v=4q/(πd 2)代入沿程壓力損失計算公式得Δpλ=4×75ρνιq/2πd 4=0.835×108q在管道具體結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道局部壓力損失Δp ζ =0.1Δp λ各工況下的閥類元件的局部壓力損失按式計算，即Δp ν =Δp s(q/qs)219根據(jù)以上三式計算出的各工況下的進回油管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失見表 3-6。表 3-6 壓力損失工況管道 壓力損失/Pa快進 快退Δp λ 1.105×105 0.545×105Δp ζ 0.111×105 0.0545×105Δp ν 2.101×105 0.460×105進油管道Δp 3.214×105 1.0596×105Δp λ 0.484×105 1.1584×105Δp ζ 0.0484×105 0.11584×105Δp ν 0.665×105 4.85×105回油管道Δp 1.197×105 6.1242×105將回油路上的壓力損失折算到進油路上，可求得總的壓力損失，例如快進工況下的總的壓力損失為∑Δp=3.241×10 5+1.197×105×44.7/95Pa=0.3804Mpa式中 ∑Δp——系統(tǒng)進油路上的總壓力損失，可按經(jīng)驗進行估取其余工況以此類推。盡管上述計算結(jié)果與估取值不同，但不會使系統(tǒng)工作壓力超過其能達到的最高壓力。B.液壓泵工作壓力估算泵在工進時的工作壓力等于液壓缸工作腔壓力 p1加上進油路上的壓力損失 Δp 1及壓力繼電器比缸工作腔最高壓力所大的壓力值 Δp 2,即pP1=3.96×106+5×105+5×105Pa=4.96Mpa此值即為溢流閥的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。泵在快退時工作壓力最高，其數(shù)值為pP2=1.86×106+1.059×105Pa=1.966Mpa此值為順序閥的調(diào)整壓力時的主要參考依據(jù)。C.估算系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升20由表可看出，本液壓系統(tǒng)的進給缸在其工作循環(huán)持續(xù)時間中，主要是快進和快退，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升可概略用后退時的數(shù)值來代表。a. 計算系統(tǒng)效率 根據(jù)式可算得快退時的回路效率η C=p1q1/(pP1qP1+pP2qP2)=0.067前已取液壓泵的總效率 η P=0.80，現(xiàn)取液壓缸的總效率 ηcm=0.95,則可算得本液壓系統(tǒng)的效率η=0.80×0.95×0.067=0.051足見共進時液壓系統(tǒng)效率低，這主要是由于溢流損失造成的。b. 計算系統(tǒng)發(fā)熱功率 根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱功率計算公式可算得后退階段的發(fā)熱功率Ph=Pp(1-η)=580.16(W)c. 計算系統(tǒng)散熱功率 前已初步求得油箱有效容積為 200L=0.2m3,按式即 V=0.8abh求得油箱各邊之積為abh=V/0.8=0.2/0.8=0.25(m3)取油箱三邊之比為 a:b:h=1:1:1，則算得 a=b=h=0.347(m)按式算得油箱散熱面積為A=1.8(a+b)h+1.5ab=2.27+0.945=3.22(㎡)由式知油箱的散熱功率為Pho=KAΔt取油箱散熱系數(shù) K=15W/(m·℃),油溫與環(huán)境溫度之差 Δt=25℃。算得Pho=KAΔt=1207.5(W) ﹥Ph=580.16W可見油箱散熱能夠滿足液壓系統(tǒng)的散熱要求。21第四章 液壓站的設(shè)計4.1 液壓站簡介液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同同類型的液壓泵、驅(qū)動電機及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。機床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。(1)集中式 這種型式將機床按壓系統(tǒng)的供油裝置 , 控制調(diào)節(jié)裝置獨立于機床之外，單獨設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安裝維修方便，按壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隔開；缺點是液壓站增加了占地面積?？刂普{(diào)節(jié)裝置獨立于機床之卸，按壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隅(2)分散式 這種型式將機床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機床的各處。例如利用機床床身或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放任便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修不方使。同時供油裝置酌振動、液壓油的發(fā)熱都將對機床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標設(shè)備不推薦使用。4.2 油箱設(shè)計在開式傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的，它的作用是，貯存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此，進行油箱設(shè)計時候，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問題。4.2.1 油箱有效容積的確定（一）油箱的有效容積油箱應(yīng)貯存液壓裝置所需要的液壓油，液壓油的貯存量與液壓泵流量有直接關(guān)系，在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗公式確定：（ 4.1）1vkQ?式中， ——油箱的有效容積（L） ；22Q ——油泵額定流量（L/min ） ；K ——系數(shù)；查參考文獻[1]，P47，取 K=7，油泵額定流量 Q=41.76 L/min，代入公式 4.1，計算得：=6×41.76=292.32 L1v油箱有效容積確定后，還需要根據(jù)油溫升高的允許植，進行油箱容積的驗算。（二） 油箱容積的驗算 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失轉(zhuǎn)化為熱