【摘要】通过设计液压传动系统，巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统系统设计计算的一般步骤和方法；正确合理地确定执行液压机构，运用基本回路组成满足基本性能要求的、高效的液压系统；熟悉并运用有关国家标准、设计手册和产品样本等技术资料。
 
     【关键词】液压系统；铣床；设计
 
      1 、液压系统使用要求负载分析
 
     1.1 使用要求
 
     完成快进———工进———快退———停止的工作循环
 
     1.2 负载分析
 
     在负载分析中，先不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因为工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样要考虑的力有：切削力、导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为Fs，动摩擦力为Fd，则:

    
  
    如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响,并设液压缸的机械效率ηm=0.93, 则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出,如下表：
 

                                  表1 液压缸各运动阶段负载表
  
    
  
     根据负载计算结果和已知的各阶段的速度,可绘出负载图(F－S)和速度图(V—L).
 

                              图1 负载曲线图

     
  
  
                                    图2 速度曲线图

     
  
  
                                   图3 工作循环图
  

     2 、液压系统方案设计
 
     2.1 确定液压泵类型及调速方式
 
     参考同类组合机床, 选用单作用叶片泵双泵供油, 溢流阀作定压阀。为防止铣削完毕时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值Pb=0.7MPa。
 
     2.2 选用执行元件
 
     因为系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进，快退速度相等，所以选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。
 
     2.3 快速运动回路和速度换接回路
 
     根据本设计的运动方式和要求，采用差动连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。
 
     本设计采用电磁阀的速度换接回路，控制工件的快进和工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用二位二通电磁换向阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。
 
     2.4 换向回路的选择
 
     本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。为便于实现差动连接，选用了三位五通换向阀。为提高换向的位置精度，采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。
 
     2.5 组成液压系统绘原理图（图4）
 
     将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图4 所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观察各点压力。

                                            图4 液压系统图
 
 
                              表2 液压系统中各电磁铁的动作顺序表

   
     3 、系统的参数计算
 
     3.1 压缸参数计算
 
     3.1.1 初选液压缸的工作压力
 
     参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为P＝50×10（5次方）Pa。
 
     3.1.2 确定液压缸的主要结构尺寸
 
     本设计要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动连接，并取无杆腔有效面积A1＝2A2。为了防止在铣削完毕时滑台突然前冲，在回油路中装有背压阀，初选背压Pb=0.7MPa。
 
     由各阶段的负载数据表可知工进阶段的负载F＝82896.3N。按此计算A1则：
  
    

     按GB/T2348-1993 将所计算的D 与d 值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=16cm d=11cm按标准直径算
  
    

     3.1.3 计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率

     根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可计算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按Pb=7×105Pa 代入， 快退时背压按Pb=5×105Pa 代入计算公式和计算结果列于下表中。

                                                   表3

    
   
     3.2 液压泵的参数计算
  
    

            812.7+3407.4=4220.1W
 
     综合比较，快退时所需功率最大。可以查JB/T8680.2-1998 选用Y2-132M2-6 三相异步电机， 电动机额定功率为5.5kW， 额定转速960r/min。
 
     4 、液压元件的选择
 
     4.1 液压阀及过滤器的选择
 
     根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型号及规格。本例中所有阀的额定压力都为63×105Pa，额定流量根据各阀通过的流量， 确定为10L/min，25L/min，63L/min 三种规格，所有元件的规格型号列于下列表中。过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用隙式过滤器，表中序号与系统原理图中的序号一致。

                                          表4 液压元件明细表

    
  
     4.2 油管的选择
 
     根据选定的液压阀的连接口尺寸选择管道尺寸，液压缸的进、出油管按输入、输出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管内流量最大，实际流量为泵的额定流量的两倍为116L ／ min，则液压缸的进、出油管直径d 按产品样本，选用内径为28 外径为34的10 号冷拔钢管。
 
     4.3 油箱容积的确定
 
     中低压系统的油箱容积一般取液压泵的额定流量的5～7 倍，本设计取7 倍，故油箱容积为V＝（7×58.3）=410L