1、I本科毕业设计（论文）题目：数控车床尾座套筒液压装置设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 4 月 27 日II数控车床尾座套筒液压装置设计摘要为了完成本课题的设计，在设计之前的准备工作必须做好，首先是搜集和分析资料，主要包括国内外数控机床的发展现状；液压技术和液压传动系统的基本资料；同等机床液压尾座的图纸和资料等。其次是初步确定液压尾座的总体布局，包括配置形式、液压系统的布置及选择液压能源及相应的配套元件等。最后主要是关于尾座的设计计算。数控机床变档卡紧及尾座顶紧的控制方式基 本 上 是 手 工 控 制 ， 在 通 常 的 加 工
2、 过 程 中 ，需先用手工控制的方式完成变档和卡紧工作，然后再进行装夹，在装夹完毕后还需要使用手工控制的方式完成尾座的顶紧工作。由此可知，在数控机床的加工作效率效率并不高，而且工人劳动强度大，耗时又耗力，还会增加企业成本。因此，本课题研究所要达到的预期效果是在数控车床加工过程中，当需要使用尾座时，使用本课题所设计的尾座可以提高加工过程的机械化和自动化水平，提高生产效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本。关键词：数控机床；尾座；液压系统；液压缸 全套图纸，加 153893706IIIThe design of CNC machine Tailstock Hydraulic systemAbstr
3、actTo accomplish this design, I collected and analysed the information before the design, including domestic and international development of CNC machine tools; hydraulic system of hydraulic technology and the basic information; equal hydraulic machine Tailstock the drawings and information . Then i
4、s tentatively determined the overall layout of hydraulic Tailstock, including the allocation of form, layout and the hydraulic system of hydraulic energy, and select the appropriate matching components, such as. This was followed by the main Tailstock the design and calculation.CNC machine tools cha
5、nged file cards bear and Tailstock top tight is basically manual control, in the conventional process, the change required manual card file and clamping a tight and then again after the fixture also need to use a manual Tailstock The top tight. Therefore, in the process of CNC machine tools in effic
6、iency is not high, workers in labor intensity and great. Therefore, the issue of the Institute to achieve the desired results in the CNC lathe processing, when the need to use Tailstock, the use of this issue by the Tailstock design can improve the process of mechanization and automation level, incr
7、ease production efficiency and reduce Workers in the labor intensity.Key words：Numerically-controlled machine；Tailstock；Hydraulic system；Hydraulic cylinder inside diameterAbstractIIIIII目录1 绪论 .11.1 研究背景和意义 .11.2 液压传动介绍 .11.3 国内外数控机床的发展现状 .21.3.1 国外数控机床发展现状 .21.3.2 国内数控机床发展现状 .31.4 本文研究对象 .42 液压尾座液压传
8、动总体设计 .52.1 尾座简介 .52.2 回路设计 .52.2.1 液压尾座顶针液压回路 .62.2.2 液压尾座顶针夹紧液压回路 .73 尾座部分的设计 93.1 液压系统压力 .93.2 顶针油缸的计算 .93.2.1 顶针轴向力 93.2.2 液压油缸计算 103.3 液压泵的设计 .123.3.1 液压泵工作压力的确定 133.3.2 液压泵流量的确定 133.3.3 电动机功率的确定 153.4 液压元件的选择 .163.4.1 油管及管接头 163.4.2 过滤器的选择 163.4.3 油箱的选择 173.4.4 油箱容积的确定 173.5 液压系统的性能验算 183.5.1
9、液压系统压力损失计算 183.5.2 液压系统发热温升的验算 19IV4 液压尾座结构设计 .214.1 液压尾座箱体设计 .214.2 尾座顶尖的设计 .214.3 尾座主轴的设计 .214.4 尾座导轨的设计 .224.4 尾座孔系设计 .234.4.1 套筒与尾座体的配合 .244.4.2 套筒与顶尖、尾座活塞轴的配合 .244.4.3 孔和键的设计 .245 尾座精度的设计 265.1 表面粗糙度的确定 .265.2 尾座与机床形位公差的确定 .265.3 底面及立导向面形位公差的确定 .26结 论 .28参考文献 .29致 谢 .30毕业设计（论文）知识产权声明 31 毕业设计（论文
10、）独创性声明 .321 绪论11 绪论1.1 研究背景和意义随着科技的进步，生活水平提高，为了减小工人工作强度，自动化技术被广泛运用到各行各业。自动化（Automation）是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工
11、业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。液压自动化技术被运用到数控车床，减小了工人的工作强度和提高了加工质量。数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作 者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求 100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，我国已经
12、熟练掌握了液压传动技术，但是在某些环节上还不及发达国家，但是在五星红旗的照耀下，一切问题都将被我们所克服。社会主义制度的优越性决定了液压传动技术绝对能发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作加工零件。数控机床含盖了自动化技术、计算机技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。随着国内数控机床的迅速发展, 数控机床的应用普及，
13、数控机床出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维护也将会增加难度,所以要大号基础,热心研究。1 绪论21.2 液压传动介绍液压传动是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技毕业设计（论文）3术，是工农业生产中广为应用的一门技术，液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。利用有压的液体经过油压管路以及方向控制阀，压力控制阀等控制原件来实现指定的动作。相对传统的机械传动方式来说，液压传动具有输出力大，重量轻，惯性小，调速方便
14、以及易于控制等优点，因而广泛应用于工程机械，建筑机械和机床等设备上。液压传动的发展历史：近代液压传动技术是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床。第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有 30%应用了液压传动。在一些兵器上用上了功率大，反应快，动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化，规格化，系列化而在机械制造，工程机械，材料科学，控制技术，农业机械，汽车制造等行业中推广开来。由
15、于军事及建设需要的刺激，液压技术日益成熟。20 世纪 60 年代后，原子能技术，空间技术，计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动，控制，检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个方面都得到了应用。如工程机械，数控加工中心，冶金自动线等。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性优势。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整 装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等
16、等；船舶用的甲板起重机械（绞车） 、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置。国内外发展现状：今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断发展，不断提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。可以预见，为满足国民经济发展需要，液压技术也将继续获得飞速的发展，它在各个部门中的应
17、用也越来越广泛。1.3 国内外数控机床的发展现状1.3.1 国外数控机床发展现状数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、毕业设计（论文）4蜗杆等复杂工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发毕业设计（论文）5挥 了良好的经济效果。数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专 用 计 算机 实现数字程序控制，因此数控也称为计 算 机 数
18、控 (Computerized Numerical Control )，简称 CNC，国外一般都称为 CNC，很少再用 NC 这个概念了。 国外数控技术主要以以美、德、日三国为代表。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。美国 1952 年研制出世界第一台数控机床、1958 年创制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、1987 年首创开放式数控系统等。数控技术被广泛运用到大量大批生产自动化所需的自动线， ，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，国外国家特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液
19、、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。日本通过规划、法规(如“机振法” 、 “机电法”、 “机信法”等)引导数控机床工业发展。1.3.2 国内数控机床发展现状我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于 1958 年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在 19581979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，并逐步向前发展。特别是最近几年，我国
20、数控产业发展迅速，19982004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 39.3%和 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004 年中国机床主机消费高达 94.6 亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等
21、。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 在 20 余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立
22、发展，基本上处于从仿制走向自行开发毕业设计（论文）7阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法” 、 “机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。机床精度 （1）机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度） 、定位精度、重复定位精度等5 种。 （2）机床精度体系 目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国 VDI 标准、日本JIS 标准、国际标准 ISO 标准、国标 GB，国标和国
23、际标准差不多。 （3）看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到 0.005mm(ISO 标准.、统计法),就是一台高精度机床，在 0.005mm(ISO 标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。 （4）加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。1.4 本文研究对象 在机械制造行业中，数控车床被广泛用来加工盘类或轴类零件。在加工这类零件的时候，有许多零件需要用内孔作为定位夹紧面来进行外圆、端面、螺纹等的切削加工。目前，用数控车床对这类零件进行加工时的定位装夹通常采用人工手动夹紧，因此数控车
24、床的尾座结构普遍是手动控制结构，用手动方式旋转手轮带动尾座套筒使尾座上的顶尖伸出以顶紧工件，实现对工件的定位，再扳动手柄实现锁紧。采用这种手动控制方式，工作效率低，劳动强度大，夹紧力大小难以精确控制，定位准确性和稳定性都比较差。故设计一种车床尾座的液压控制机构代替传统的手动式控制是完全有必要的，可进一步完善和提高数控车床的自动化程度。数控车床的尾座是在加工轴类零件时，使用其顶尖顶紧工件，保证加工的稳定性。尾座的运动包括尾座体的移动和尾座套筒的移动。尾座体的移动有两个作用:一个作用是在加工轴类零件时，将尾座调整到使用位置 ;另一个作用是在加工短轴和盘类零件时，将尾座调至非干涉位置。尾座套筒的移动
25、是为了使顶尖顶紧或松开工件的，通常是由液压缸控制的。本文主要研究数控机床尾座的设计，并将液压传动运动运用到尾座上，实现尾座的自动顶紧与松开。设计出液压尾座的结构以及液压传动图、液压缸。其要求具体参数：数控车床的切削用量 f=0.1-0.3mm/r；切削速度为 v=50-80m/min；最大车削工件直径400mm,最大加工长度 350mm,切削粗糙度为 Ra1.6-3.2m。 2 液压尾座液压传动总体设计82 液压尾座液压传动总体设计尾座是车床的重要部件，其作用是固定轴类零件，当加工轴类零件时，除用卡盘外，还需要尾座将其加紧，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。本文设计的尾座采用的是整体式结构，整体式
26、结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、套筒液压测力装置、尾座和套筒移动机构、尾座和套筒夹紧与放松结构及液压装置等组成，其夹紧与松开，靠液压控制，液压控制具有，冲击小，对零件的损害小，抗震性好，能吸收一定震动，能实现高精度的加工。液压系统设计对整个尾座来说，非常重要，因此液压系统的设计十分关键。2.1 尾座简介（1）机床采用标准液压尾座，尾座套筒可编程控制，尾座体移动通过销轴由托板带动。根据用户需求也可提供可程控尾座、内置旋转活络顶尖等（特殊配置） 。尾座单元安装在床身导轨上，可沿导轨纵向调整其位置。它的功用是用顶尖支承长工件，也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进行孔加工。（2）尾座应具有足够的净刚度
27、和较高的刚度-重量比，后者在很大程度上反应了设计的合理性；应具有良好的动态性，这包括较大的动刚度和阻尼，与其它件配合，使整机的各个固有频率不致与激振频率重合而发生共振；应具有良好热变形性，使整机的热变形较小或热变形对加工精度的影响最小；应具有良好的工艺性，以便于制造和装配。图 2.1 液压尾座组成毕业设计（论文）92.2 回路设计液压尾座主要由两部分组成，顶针部分，加紧部分。顶针部分是将轴顶紧；加紧部分：当顶针已经到工作状态时，这时需要加紧机构将其加紧，保证零件装夹的精度，进而保证加工精度，其组成如图 2.1 所示。尾座顶针实现的是加紧与松开两个动作，因此其动作主要分为：夹紧，保压，松开。其运
28、动时序图如图 2.2 所示。图 2.2 液压缸运动时序图2.2.1 液压尾座顶针液压回路为了实现尾座的这些过程，设计如图 2.3 所示，液压系统原理图，该液压回路主要有：液压缸，电磁阀，调速阀，单向阀，溢流阀等组成，下面将分别对其进行说明。夹紧：加紧的过程是尾座缓缓移动，将零件顶住，为了避免大的碰撞，对工件以及机床本身造成伤害，因此加紧的速度应十分缓慢。保压：保压是零件正处于加工中，这时尾座压力系统的稳定性因足够的好，这样才能保证零件的位置没有便宜，这样零件的精度才会比较高。松开：松开是零件加工完后，将零件卸下，这时尾座应该先快速的松开，这样才能提高生产效率，因此尾座松开时的速度应该比较快。为
29、了实现快速的加紧与慢慢的松开两中功能，因此在回路中采用了调速阀，以及增速回路，先接受缓慢加紧的回路：当电磁发工作位在左边时，这时，单向阀截至，不能通过，回路只能从调速阀过，因此油缸的速度将是比较慢的。当电磁阀位于右边工位时，这时系统构成一个增速回路，实现尾座的快速缩回。同时在油路还设有溢流阀，主要设置油路的最高工作范围，防止超负荷运行，保证工人，机器的安全。2 液压尾座液压传动总体设计10毕业设计（论文）111.液压缸 2.调速阀 3.单向阀 4.电磁阀 5.溢流阀 6.液压泵 7.油箱图 2.3 原理图2.2.2 液压尾座顶针加紧液压回路当顶针顶住工件时，这时加紧油缸需要运动，并将顶针加紧。
30、其动作比较简单，只需实现，工步顶紧，和快速松开两个功能，因此为了实现这个设计液压回路如图 2.4 所示。液压油缸加紧：当顶针顶针轴后，加紧油缸控制电磁阀将处于左边工作为，通过调速阀，油缸将缓慢的伸出，将顶针夹紧。液压油缸缩回：当零件加工完，需要拆下零件时，这时夹紧油缸电磁阀处于右边工作位，油缸将快速缩回，松开顶针。这样，液压缸就能进行完整的工作，为尾座提供顶紧工件的动力，顺利的保压给工件提供相应的稳定压力，安全稳定的进行相关生产，当工件完成加工后，顶尖又能快速的退回，提高工作效率，让生产安全顺利的进行下去。毕业设计（论文）121.调速阀 2.溢流阀 3.单向阀 4.电磁阀图 2.4 顶针夹紧油
31、缸回路3 尾座液压系统设计133 尾座液压系统设计前面章节已经设计好液压尾座的控制回路，本章将从计算方面来设计液压缸的，以及液压泵的设计。液压缸的设计主要分为顶针油缸，顶针夹紧油缸。3.1 液压系统压力液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素： (1)各类设备的不同特点和使用场合,如表 3.1 所示。 (2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高，如表 3.2 所示。 所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。表3.1 负载与
32、工作压力的关系表负载 F/kN 50工作压力p/Mpa 57表3.2 机械类型与工作压力的关系表机床类型 磨床 车床铣床 龙门刨床 拉床 组合机床工作压力p/Mpa 2 24 8 810 35根据表 3.1 与 3.2，选定液压尾座的工作压力为：2Mpa。3.2 顶针油缸的计算液压尾座工作要求：主要技术参数：数控车床的切削用量 f=0.1-0.3mm/r；切削速度为 v=50-80m/min；最大车削工件直径 400mm,最大加工长度 350mm,切削粗糙度为 Ra1.6-3.2m。3.2.1 顶针轴向力尾座顶针如图 3.1 所示。顶针在受到外力主要来自于两部分：第一部分，来自与工件的自重在轴
33、向产生的轴向分力；第二部分，来自与工件在切削时，刀具对工件产生一个切削力，这个切削力将会在轴向产生一个分力。因此顶针收到外力应该是这两个分力之和。毕业设计（论文）14图 3.1 顶针示意图（1）工件重力产生的分力根据工件最大长度和最大旋转外径假设工件最大重量，顶尖和三爪卡盘支撑工件可简化为简支梁，如图 3.2 所示。图3.2 尾座顶尖受力分析图因此尾座负重 （3-)2/cot(1aGF1） 其中 G 为工件重力，取最大加工工件的重量, 其直径为 400mm，长度为 350mm，代入公式得 NlD315.0784.013108.74232 a 为顶针与工件之间的夹角，取 60o。带入公式得： F
34、3.290)ct(311毕业设计（论文）15（2）切削力的计算根据本文设计要求：要技术参数：数控车床的切削用量 ；切削速度rmf/3.01为 。由于切削量越大，切削速度越大，其切削力越大，因此取切量为min/805v0.3mm/r,切削速度为 80m/min 的切削力，材料为不锈钢。根据表 3.314所示常见的工件材料的单位切削力 Kc 值。表 3.3 常见的工件材料的单位切削力 Kc 值工件材料 HB 硬度 材质粗略分类 Kc（ ）2/mN110 C450 硬化、调质 4500根据公式(3-2)NfaKFpc)(其中 Kc 为单位切削力，由表 3.3 取 Kc 值为 2453 ；2/m为背吃
35、刀量，由表 3.3 取 。pam0.5将上面参数带入公式 3-2，得切削力 Fc 5.3679.24切削力将会在轴向上产生一个轴向分力，这个就是尾座需要克服的反作用力，根据根据金属切削原理与刀具切削时产生的轴向分力(0.10.6) （3-3） cF为了安全，取 NF2.075.369.0为了满足加工后的工件的精度要求，在工件重量较大和切削力较大的情况下机床不发生共振，取轴向力 。N285因此尾座需要克服的最大反作用力为： yF3.574.2903.2.2 液压油缸计算由前面计算可得尾座最大轴向力为 ，因此尾座液压油缸需要克服这一轴向力，N.毕业设计（论文）16因此，液压油缸的外作用力为 ,根表
36、据 3.1 与 3.2，取尾座液压系统加紧时的NFz3.574压力为 2 ，背压取 0.5 。MPaPa则液压油缸的内径为：（3-)(14.32pFDz4） 其中 D:油缸内径；：输出力；zF：液压系统输出压力；1p：液压系统背压；2将以上数据带入公式可得，液压油缸的直径为： mD9.6)5.02(14.37元整选取液压油缸的 ， 。m80d得出活塞杆直接 。d5如在计算液压缸尺寸时需要考虑背压，可初定参考数值，回路确定之后再修改，参考背压值见表 3.413所示。表 3.4 液压缸背压参考系统类型 背压 )10(52Pap回油路上有节流阀的调速系统 2-5回油路上有调速阀的调速系统 5-8回油
37、路上装有背压阀 5-15带补油泵的闭式回路 8-153.3 液压泵的设计液压泵是液压系统中的动力装置，也是能量转换元件，起着向系统提供动力源的作用。原动机驱动偏心轮 1 旋转时，柱塞 2 将做往复运动。使密封容积 a 的大小发生周期性的交替变化。当 a 由小变大就行程部分真空，油箱中的油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀 6 进入邮箱 a 而实现吸油；当 a 有大变小时， a 中吸满的油液将顶开单向阀 5 流入系统而实现压油。原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能输出。原理图如图 3.3 所示。液压泵为整个液压系统提供动力，能使
38、液压缸稳定安全的工作，是整个液压系统中的最根本装置。毕业设计（论文）171.偏心轮 2.柱塞 3.缸体 4.弹簧 5.6.单向阀 a.油箱图3.3 单柱塞液压泵的工作原理图3.3.1 液压泵工作压力的确定 液压泵的工作压力 p 是液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大笑取决与外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 液压泵工作压力计算公式：（3-pp15） 是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统，工作压力为 2MPa；取 1.5 安全系1p数， 。MPa3是泵到执行元件间总的管路压力损失。由系统图可见，从泵到增压缸之间取。 具体压力损失见表 3.57所示。8.
39、0表 3.5 液压系统元件压力损失表元件名称 额定压力损失 )10/(5Papn单向阀 .3电磁阀调速阀 5液压泵工作压力为 MPap8.3).03(当系统压力 p21 ,选用柱塞泵。 MPa3.3.2 液压泵流量的确定 因为液压泵的流量由 得出， 由工况图看出，系统最大流量发生在顶)(maxqKp紧油缸工作顶紧过程中，根据车床的通常参数，通常情况下取活塞杆的最大速度为毕业设计（论文）18v2m/s 。（3-vDQ42max6） 其中 D 为液压缸的直径，v 为液压的速度sL/0.124max取泄漏系数 K 为 1.2，求得液压泵流量 sqp/.in)/7(液压泵一般分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵
40、。齿轮泵由于油压变化比较大，不适合作为精密仪器供给留量，柱塞泵通常用于高压系统，根据本文实际要求：一般油压系统，且系统工作精度高，因此本系统选择叶片泵，为了提高液压系统的寿命，选用双作用式。根据液压泵的选型手册，确定液压泵的型号为 YYB-BCl71/48B 型双联叶片泵，当压力为时，泵流量为 。MPa3min/108L双作用式叶片泵的组成同单作用式叶片泵一样。它分别有两个吸油口和两个压油口。定子 1 和转子 2 的中心重合，定子内表面近似于长径为 R、短径为 r 的椭圆形，并有两对均布的配油窗口。两个相对的窗口连通后分别接近、出油口，构成两个吸油口和两个压油口。转子每转一周，每个密封工作空间
41、完成考两次吸油和压油。其工作原理如图 3.4 所示。1.定子 2.转子 3.叶片图 3.4 双作用式叶片泵的工作原理图一般来说。各种类型的液压泵由于其结构原理，运转方式和性能特点各有不同，因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在负载小、功率小的机械设备中，选择齿轮泵、双作用叶片泵；精度较高的机械设备（如磨床）选择螺杆泵、双作用叶片泵；对于负载较大，并有快速和慢速工作的机械设备（如组合机床）选择限压式变量叶片泵；对于负载大、功率大的设备（如龙门刨床、拉床等）选择柱塞泵；一般不太重要的液压毕业设计（论文）19系统（机床辅助装置中的送料、夹紧等）选择齿轮泵。各类液压泵的性能参数与比较见表 3
42、.67所示。对于液压泵的选取具有一定的参考作用及指导作用。表 3.6 各类液压泵的性能比较3.3 .3 电动机功率的确定液压尾座系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大。小泵供油压力为P13.8 ，其流量 q=108 ,取泵的总效率 0.8，泵的总驱动功率为：MPamin/L(3-7) qP压 力功 率 其中 p 为液压系统的压力，其最大压力为 3.8Mpa，q 为泵的流量为，q=108L/min，n为系统效率，带入公式得： kwqP51.038.013压 力功 率考虑顶紧过程时间短，不过 3s，而电动机一般允许短时间超载 25%，这样电动机功率还可降低一些, 。验算其他工况时，液压泵的驱
43、动功率均小kWP4.125/0.于或近于此值。查产品样本，选用 的电动机 。齿轮泵单作用式叶片泵双作用式叶片泵轴向柱塞泵 径向柱塞泵压力范围/(MPa) 2-21 2.5-6.3 6.3-21 21-40 10-20排量范围/(mL/r) 0.3-650 1-320 0.5-480 0.2-3600 20-720转速范围/(r/min) 300-7000 500-2000 500-4000 600-6000 700-1800容积效率（%） 70-95 85-92 80-94 88-93 80-90总效率（%） 63-87 71-85 65-82 81-88 81-83流量脉动（%） 1-27功
44、率质量比/(kW/kg)中 小 中中大小噪声 稍高 中 中 大 中耐污能力 中等 中 中 大 中价格 最低 中 中低 高 高毕业设计（论文）203.4 液压元件的选择3.4.1 油管及管接头液压系统中的油管，主要分金属钢管和耐压软管，一般使用硬管，它比软管安全可靠，而且经济。软管则通常用于两个有相对运动的部件之间的连接。所以本系统选用钢管。钢管，分为无缝钢管和焊接钢管两大类。压力大于 2.5MPa 的场合可用无缝钢管，压力小于 2.5MPa 的场合用焊接钢管，钢管的特点是耐高压，变形小，耐油性、抗腐蚀性比较好，价格较低，弯曲与装配比较困难。综上所述，本液压系统最大压力 3.8MPa，所以选用无
45、缝钢管。管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的连接件，它与满足连接牢固、密封可靠，装配方便、工艺性好、外形尺大小、通油能力强等性能要求，特别是管接头的密封性能是影响系统外泄的重要原因。常用管接头的性能特点比较如表 3.715所示。表 3.7 常用管接头的性能特点比较类型 特点 应用 许用压力/MPa扩口式管接头 结构简单，造价低适用于铜管、薄壁钢管、尼龙管和塑料管的链接10p焊接式管接头结构简单、制造方便、耐高压和振动、密封性能好适用于厚壁钢管的链接 32卡套式管接头不用密封件、工作可靠，拆卸方便，抗振性好，应用广泛应用场合广泛 p扣压式管接头连接软管用，需要在专用设备上扣押而成适用于软管链
46、接 10快换管接头不需要任何工具就能实现迅速连接和断开用于经常拆装的液压管路p综上所述，液压系统压力为 3.8MPa，选用的是无缝钢管，因此管接头选用扩口式管接头。3.4.2 过滤器的选择在液压系统中，由于系统内污染物的形成或外界污染物的侵入，液压油中难免会存在各种污染物，油液的污染能加速液压元件的磨损，卡死阀芯，堵塞工作间隙和小孔，使元件失效，导致液压系统不能正常工作，据统计，约 75%的故障和液压油的污染有关，因此必须对油液中的杂质和污染物进行清理，目前，控制液压油的清洁程度的最有效的毕业设计（论文）21方法就是采用过滤器。过滤器按过滤精度可分为四级：粗过滤器 md1.0普通过滤器 .精过
47、滤器 05.特精过滤器 d5.过滤精度只要取决于系统的压力。表 3.815所示为过滤精度推荐值。表 3.8 过滤精度推荐值系统压力小于 14 ，由表中得出选用普通过滤器网式过滤器。MPa网式过滤器的优点是通油能力大，压力损失小，容易清洗，但过滤精度不高，主要用于泵吸油口，本系统恰好用于泵吸油口，所以选用网式过滤器经济划算。3.4.3 油箱的选择油箱主要用来储存油液，此外还起到散热、溢出油液中的空气以及沉淀杂质的作用。油箱有开式和闭式两种。（1）开式油箱中的油液具有与大气相同的自由液面，常用于各种固定设备，应用广泛。开式油箱又分为整体式和分离式。整体式油箱利用主机的底座内腔作为油箱，这种油箱结构
48、紧凑，各处液压元件的漏油易于回收，但增加了设计和制造的复杂性，维修不便，散热条件不好，且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置，与主机分开，减小了油箱发热的液压源振动对主机工作精度的影响，因此得到了普遍的应用，特别是在精密机械上。（2）闭式油箱完全封闭，油箱中的油液与大气是隔绝的，由空压机向气罐充气，再由充气罐经过滤清、干燥、减压后进入油箱使液面压力高于大气压，从而改善了泵的吸油性能、减少了气蚀和噪声。常应用于水下设备、行走设备及车辆。综上所述。本课题选用开式整体式油箱。3.4.4 油箱容积的确定从油箱的散热、沉淀杂质等职能来看，油箱的容积越大越好，单容积过大会造成体积大，质量大，浪费材料又不节约空间。因此要合理地确定油箱容积。一般来说，油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量估计出来。一般容量可取最大流量的 倍。53对于机床的估算公式为（3-pqV3106系统类型 润滑系统 传动系统 伺服系统压力 p/ 5.201421p21过滤精度/ m25-50 505毕业设计（论文）228） 式中 V 为油箱的有效容积，单位为 ；3m为与系统有关的经验数字
