搖臂鉆床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

搖臂鉆床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),搖臂鉆床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),搖臂,鉆床,液壓,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1 緒論 1.1 液壓技術(shù)的應(yīng)用 液壓技術(shù)與現(xiàn)代社會(huì)中人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究活動(dòng)產(chǎn)生著日益密切的關(guān)系，已成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備和裝置中的基本技術(shù)構(gòu)成、現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素和工業(yè)及國(guó)防自動(dòng)化的重要手段，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)以及幾乎所有技術(shù)領(lǐng)域中日益廣泛應(yīng)用，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志[1,2]。液壓傳動(dòng)控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過(guò)程。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動(dòng)是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動(dòng)控制的學(xué)科?，F(xiàn)代機(jī)械一般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位[3]。 從原理上來(lái)說(shuō)，液壓傳動(dòng)所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說(shuō)，液體各處的壓強(qiáng)是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面承受的壓力比較小，而大的活塞上承受的壓力也就比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過(guò)液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達(dá)到一個(gè)變換的目的[4]。 圖1-1 液壓傳動(dòng)基本原理 1.2 我國(guó)液壓傳動(dòng)技術(shù)的歷史進(jìn)展與趨勢(shì) 我國(guó)的液壓技術(shù)是隨著新中國(guó)的建立、發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，從1952年上海機(jī)床廠試制出我國(guó)第一臺(tái)液壓元件（齒輪泵）起，迄今，大致經(jīng)歷了創(chuàng)業(yè)奠基、體系建立、成長(zhǎng)發(fā)展、引進(jìn)提高等幾個(gè)發(fā)展階段[5]。 20世紀(jì)50年代初期，我國(guó)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的液壓元件制造廠，上海、天津、沈陽(yáng)、長(zhǎng)沙等地機(jī)床廠的液壓車(chē)間自產(chǎn)自用仿前蘇聯(lián)的頸項(xiàng)柱塞泵、葉片泵、組合機(jī)床用液壓操縱版、磨床操縱箱及液壓刨床等元件。此期間的液壓產(chǎn)品多為管式連接，結(jié)構(gòu)差，性能基本上是國(guó)際上20世紀(jì)40年代的水平[6,7]。進(jìn)入20世紀(jì)60年代，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機(jī)床行業(yè)逐步推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械和工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域，為了解決仿蘇產(chǎn)品品種單調(diào)、結(jié)構(gòu)笨重和性能落后的問(wèn)題，并滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的主機(jī)行業(yè)的需要，我國(guó)的液壓工業(yè)從仿制開(kāi)始走向自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的道路。1965年，為適應(yīng)液壓機(jī)械從低壓向高壓方向的發(fā)展，成立了榆次液壓件廠，并引進(jìn)了日本油研公司公稱(chēng)壓力為21MPa的中高壓系列液壓閥及其全部制造加工和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)引進(jìn)30萬(wàn)美元的液壓元件國(guó)外樣機(jī)，組織測(cè)繪仿制[8,9]。1966年，北京機(jī)床研究所研制成功了噴嘴擋板式電液伺服閥并用于電火花機(jī)床。1967年濟(jì)南鑄鍛機(jī)械研究所完成了32MPa的CY14-1型軸向柱塞泵的系列設(shè)計(jì)。直至1968年我國(guó)液壓元件產(chǎn)量已接近20萬(wàn)件。至此我國(guó)已基本形成一個(gè)獨(dú)立的液壓元件制造工業(yè)體系。20世紀(jì)70年代，在高壓液壓閥品種規(guī)格逐漸增多的情況下，為了實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，擴(kuò)大品種，提高質(zhì)量，追趕國(guó)際先進(jìn)水平。1973年，有關(guān)科研單位、高等院校、液壓閥專(zhuān)業(yè)制造廠等10多個(gè)單位參加，組成液壓閥聯(lián)合設(shè)計(jì)組，在分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類(lèi)液壓閥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、工藝特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)液壓閥生產(chǎn)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，完成了我國(guó)公稱(chēng)壓力32MPa高壓閥新系列圖紙的設(shè)計(jì)?？梢哉f(shuō)，整個(gè)70年代是我國(guó)液壓元件品種發(fā)展最多的時(shí)期之一。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，在國(guó)家改革開(kāi)放的方針的指引下，隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后于主機(jī)的矛盾日益突出，并引起有關(guān)政府部門(mén)的重視。為此，原一機(jī)部于1982年組建了通用基礎(chǔ)件工業(yè)局，將原分散在機(jī)床、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等行業(yè)歸口的液壓專(zhuān)業(yè)廠，統(tǒng)一劃歸通用基礎(chǔ)件工業(yè)局管理，從此我國(guó)的液壓工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，先后引進(jìn)了40余項(xiàng)國(guó)外先進(jìn)液壓技術(shù)[10]。 經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的努力，我國(guó)液壓行業(yè)已形成了門(mén)類(lèi)比較齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。目前我國(guó)的液壓產(chǎn)品有1200個(gè)品種、1000多個(gè)規(guī)格，已基本能適應(yīng)各類(lèi)主機(jī)產(chǎn)品的一般需求?，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件制造業(yè)已能為包括金屬材料工程、機(jī)床與汽車(chē)工業(yè)、電力與煤炭行業(yè)、石油天然氣探采與化工裝備、礦山及冶金機(jī)械、鐵路與公路運(yùn)輸、建材建筑、工程機(jī)械及農(nóng)林牧機(jī)械、家電五金、輕工紡織、航空與河海工程、計(jì)量質(zhì)檢與特種設(shè)備、國(guó)防及武器裝備、公共設(shè)施與環(huán)保等行業(yè)在內(nèi)的多種部門(mén)提供較為齊全的液壓元件產(chǎn)品[11]。 21世紀(jì)是信息化、網(wǎng)絡(luò)化、知識(shí)化和全球化的世紀(jì)，信息技術(shù)、生命科學(xué)、生物技術(shù)和納米技術(shù)等新科技的日益進(jìn)展將對(duì)液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的研究、設(shè)計(jì)觀念及方法、對(duì)包括液壓閥在內(nèi)的各類(lèi)液壓產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與工藝、對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域以及企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理模式產(chǎn)生深刻影響并帶來(lái)革命性變化。在社會(huì)和工程需求的強(qiáng)力推動(dòng)及機(jī)械與電氣傳動(dòng)及控制的挑戰(zhàn)下，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)將依托機(jī)械制造、材料工程、微電子及計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)及力學(xué)、控制科學(xué)，不斷發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足顧客需求，變的更為綠色化、機(jī)械電子一體化、模塊化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，將自身推進(jìn)到新的水平?？梢灶A(yù)見(jiàn)，液壓技術(shù)也將獲得進(jìn)一步發(fā)展，它在各個(gè)工業(yè)部門(mén)中的用應(yīng)，也將會(huì)越來(lái)越廣泛[12,13]。 1.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)中所需要的元件主要有動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動(dòng)力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來(lái)工作，所以一般也稱(chēng)為容積液壓泵。齒輪泵是最常見(jiàn)的一種液壓泵，它通過(guò)兩個(gè)嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使得液體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時(shí)候主要需要注意的問(wèn)題包括消耗的能量、效率、降低噪音。 　　除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過(guò)濾器、蓄能器和密封裝置。通過(guò)以上的各個(gè)器件，我們就能夠建設(shè)出一個(gè)液壓回路。所謂液壓回路就是通過(guò)各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的控制回路。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計(jì)不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用性是很強(qiáng)的，比如裝卸堆碼機(jī)液壓系統(tǒng)，它作為一種倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械，在現(xiàn)代化的倉(cāng)庫(kù)里利用它實(shí)現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機(jī)械化工作。也可以應(yīng)用在萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產(chǎn)實(shí)踐中。這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是功率比較大，生產(chǎn)的效率比較高，平穩(wěn)性比較好[14]。 1.3.1 優(yōu)點(diǎn) 1) 傳動(dòng)平穩(wěn) 在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動(dòng)。 2) 質(zhì)量輕體積小 液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對(duì)液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來(lái)說(shuō)，是特別重要的。例如我國(guó)生產(chǎn)的1m3挖掘機(jī)在采用液壓傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了1t。 3) 承載能力大 液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬(wàn)噸輪船操舵機(jī)和萬(wàn)噸水壓機(jī)等。 4) 容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)凋速，并且調(diào)速范圍很大，可達(dá)2000：1，很容易獲得極低的速度。 5) 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過(guò)載，避免發(fā)生事故。 6) 液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑 由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。 7) 容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作 采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車(chē)床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。 8) 簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu) 采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。 9) 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍[15,16]。 10) 便于實(shí)現(xiàn)“三化” 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化．也易于設(shè)計(jì)和組織專(zhuān)業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。 1.3.2 缺點(diǎn) 1) 液壓元件制造精度要求高 由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。 2) 實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難 液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 3) 油液受溫度的影響 由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。 4) 不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力 由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。 5) 油液中混入空氣易影響工作性能 油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。 6) 油液容易污染 油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。 7) 發(fā)生故障不易檢查和排除。 2 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)是機(jī)械伺服裝置中的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。即使在機(jī)電類(lèi)元件獲得長(zhǎng)足進(jìn)步的今天，液壓系統(tǒng)仍以其高功率、重量比、響應(yīng)快、低速特性好等特點(diǎn)而在不少系統(tǒng)當(dāng)中扮演舉足輕重的角色。在現(xiàn)代電子和控制技術(shù)推動(dòng)下涌現(xiàn)出了一些原理新穎，物美價(jià)廉的液壓元器件，給這一傳統(tǒng)的技術(shù)帶來(lái)了新的生機(jī)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 2.1 制定調(diào)速方案 目前，大部分的鉆床機(jī)床的卡盤(pán)，鉆頭等都是由液壓來(lái)控制的。而他們的基本工作原理都是：通過(guò)液壓系統(tǒng)回路，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制卡盤(pán)的卡緊，松開(kāi)及對(duì)不同的零件類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)正鉆、反鉆的控制。而它們的工作循環(huán)大都為： 快進(jìn)卡緊保壓鉆孔松開(kāi) 其中快進(jìn)和卡緊并不是通過(guò)高低壓的換向來(lái)控制，而是通過(guò)負(fù)載的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而保壓過(guò)程是通過(guò)換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而它是保證卡緊力在突然斷電等事故發(fā)生時(shí)保護(hù)設(shè)備和人員安全的必要設(shè)備。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 2.2 制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。 2.3 制定順序動(dòng)作方案 在液壓系統(tǒng)中，如果一個(gè)油源供給液壓執(zhí)行器壓力油時(shí)，這些執(zhí)行器會(huì)因壓力和流量的彼此影響而在動(dòng)作上相互牽制。因此，必須使用一些特殊的回路才能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作要求。 順序動(dòng)作回路的功用是使液壓系統(tǒng)中的多個(gè)執(zhí)行器嚴(yán)格地按規(guī)定的順序動(dòng)作。按控制方式可分為壓力控制、行程控制和時(shí)間控制三類(lèi)。壓力控制回路是用油路中壓力的差別自動(dòng)控制多個(gè)執(zhí)行元件先后動(dòng)作的回路。行程控制順序動(dòng)作回路是在液壓缸移動(dòng)一段規(guī)定行程后，由機(jī)械機(jī)構(gòu)或電器元件作用，改變液流方向，使另一液壓缸移動(dòng)的回路。時(shí)間順序動(dòng)作回路是采用延時(shí)閥、時(shí)間繼電器等延時(shí)元件，使多個(gè)液壓缸按時(shí)間先后完成動(dòng)作的回路。 對(duì)于順序動(dòng)作要求嚴(yán)格的多執(zhí)行器液壓系統(tǒng)，采用行程控制回路實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作更為合適。行程開(kāi)關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場(chǎng)合。 2.4 選擇液壓動(dòng)力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施[17]。 2.5 繪制液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)上述分析，可以基本擬訂本次所設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的原理圖及電磁鐵動(dòng)作表： 1 液位計(jì); 2 空氣濾清器; 3 油箱; 4 液壓泵電機(jī); 5 過(guò)濾器; 6 單向變量液壓泵; 7,13 減壓閥; 8,14 壓力繼電器; 9,15 三位四通換向閥; 10,11,16,17 雙單向節(jié)流閥; 12 液壓缸; 18 雙向變量液壓馬達(dá) 圖2-1 液壓原理圖 表2-1 電磁鐵動(dòng)作 YV1 YV2 YV3 YV4 缸進(jìn)給 + - 缸返回 - + 馬達(dá)正轉(zhuǎn) + - 馬達(dá)反轉(zhuǎn) - + 整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免錯(cuò)誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測(cè)元件（如壓力表、溫度計(jì)等）。 各液壓元件盡量采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱(chēng)和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表。 3 液壓執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選用 3.1 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)就是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 3.1.1 搖臂鉆床控制控制液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 系統(tǒng)工作壓力：2.8MPa—3.5MPa 系統(tǒng)流量：18L/min 馬達(dá)工作壓力：1.8MPa 馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍：150r/min—2000r/min 液壓缸工作壓力：1.5MPa 3.1.2 初步估算系統(tǒng)工作壓力 此鉆床液壓控制系統(tǒng)，壓力最大時(shí)是在馬達(dá)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)，油壓是由液壓泵提供的，其它工況時(shí)，載荷都沒(méi)有此時(shí)大，所以系統(tǒng)的工作壓力暫定為此時(shí)的工作壓力1.8Mpa。 而液壓系統(tǒng)的最大工作壓力應(yīng)按下式計(jì)算： P1 = Ps +?P （3-1） 式中 P1－系統(tǒng)最大工作壓力 －液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力 －從液壓泵到液壓馬達(dá)或液壓缸之間總的管路損失，可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，流速不大的取。也可選取高于0.5Mpa的壓力，由于本系統(tǒng)流速較低，所以取為0.5MPa。 由本設(shè)計(jì)系統(tǒng)求得：該系統(tǒng)的最大工作壓力取。 3.1.3 系統(tǒng)工作流量的選擇 由于在工況中已經(jīng)給出系統(tǒng)的最大流量所以在這里就不對(duì)系統(tǒng)的最大流量進(jìn)行計(jì)算。用工況中給出的系統(tǒng)最大流量： 。 3.2 管道尺寸的確定 3.2.1 油管類(lèi)型的選擇 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 (1)鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無(wú)縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。 (2)銅管：紫銅管工作壓力在6.5MPa～10MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。 (3)軟管：用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.5MPa～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。 本設(shè)計(jì)為低壓系統(tǒng)，故選用焊接鋼管作為回路的管路。 3.2.2 油管尺寸的確定 管道內(nèi)徑及壁厚是液壓管道的兩個(gè)主要參數(shù)，計(jì)算公式如下： （3-2） 式中 －系統(tǒng)流量 V－系統(tǒng)流速 表3-1 流速推薦值 管道 推薦流速（m/s） 液壓泵吸油管路 0.5－1.5 液壓系統(tǒng)壓油管路 3－6 液壓系統(tǒng)回油管路 1.5－2.6 由上式及相關(guān)資料可求得下表： 表3-2 各油管內(nèi)外徑實(shí)取值 管路名稱(chēng) 流量 流速 內(nèi)徑 實(shí)取 外徑 吸油管 18L/min 1m/s 19.52mm 20mm 26.9mm 壓油管 18L/min 5m/s 8.74mm 10mm 17.2mm 回油管 18L/min 2.5m/s 12.34mm 15mm 21.3mm 3.3 各類(lèi)閥的選擇 根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，選擇一個(gè)有電磁換向閥，疊加式雙單向節(jié)流閥，疊加式壓力計(jì)電器，疊加式減壓閥組成液壓回路。實(shí)現(xiàn)卡盤(pán)的卡緊，松開(kāi)和退回，鉆頭的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)等動(dòng)作。閥的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和工作年限來(lái)通過(guò)樣本的選取決定。 3.3.1 換向閥的選取 一般來(lái)說(shuō)，流量在190L/min以上的適宜用二通插裝閥；190L/min以下時(shí)可采用滑閥式換向閥。70L/min以下時(shí)通常用電磁換向閥?？刂崎y的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也可以有20％以?xún)?nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。 根據(jù)以上要求，本系統(tǒng)選擇的換向閥為電磁換向閥，具體的型號(hào)和尺寸由相關(guān)廠家的樣本中查得。 其中電磁換向閥的產(chǎn)品型號(hào)為：4WE6E6X/EG24NZ5L/B10。 3.3.2 單向閥的選擇 應(yīng)選擇開(kāi)啟壓力小的單向閥，開(kāi)啟壓力較大的單向閥可作為背壓閥使用。所以，本系統(tǒng)選擇疊加式雙單向節(jié)流閥，具體型號(hào)和尺寸可由相關(guān)廠家樣本中查得。其中疊加式雙單向節(jié)流閥的型號(hào)為：Z2FS6-3-L4X/2Q。 3.3.3 減壓閥的選擇 減壓閥根據(jù)不同的需要，可將液壓系統(tǒng)區(qū)分成不同的壓力油路，例如控制機(jī)構(gòu)的控制油路或其他輔助油路，以使不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不同的工作壓力；減壓閥也可用作穩(wěn)定油路工作壓力的調(diào)節(jié)裝置，使油路不受壓力源壓力變化及其他閥門(mén)工作時(shí)引起壓力波動(dòng)的影響。 根據(jù)以上要求，本系統(tǒng)選擇的減壓閥為疊加式P口減壓閥，具體型號(hào)和尺寸可由相關(guān)廠家樣本中查得。 本系統(tǒng)中的疊加式減壓閥型號(hào)為：ZDR6DP3-30/2.5YM。 3.3.4 壓力繼電器的選擇 壓力繼電器是利用液體壓力信號(hào)來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉電器觸點(diǎn)的液壓電器轉(zhuǎn)換元件。它在油液壓力達(dá)到其設(shè)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制電器元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)泵的加載和卸荷。其設(shè)定值通常是比系統(tǒng)正常工作壓力高出約0.5Mpa，所以本系統(tǒng)的壓力繼電器預(yù)先調(diào)定壓力為4.3Mpa。 根據(jù)以上要求，本系統(tǒng)選擇的壓力繼電器為疊加式壓力繼電器，具體型號(hào)和尺寸可由相關(guān)廠家樣本中查得。 疊加式壓力繼電器的型號(hào)為：HED40H10/5Z14/2。 表3-3 系統(tǒng)中所用到的元件現(xiàn)總結(jié) 序號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 規(guī)格 1 減壓閥 2 ZDR6DP3-30/2.5YM 2 壓力繼電器 2 HED4OH10/5Z14/2 3 雙單向節(jié)流閥 2 Z2FS6-3-L4X/2Q 4 電磁換向閥 2 4WE6E6X/EG24NZ5L/B10 5 WU型網(wǎng)式過(guò)濾器 1 WU-40180 6 空氣濾清器 1 QUQ1-200.4 7 液位計(jì) 1 YWZ-80T 3.4 液壓泵的選擇 選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量，同時(shí)還要考慮定量或變量、轉(zhuǎn)速、容積效率等。 1) 確定液壓泵的額定壓力： （3-3） －從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并會(huì)出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：管路簡(jiǎn)單，流速不大的，取。 2) 確定液壓泵的流量： （3-4） 式中 K－泄露系數(shù) 一般取1.1～1.3，本文取K=1.2； －系統(tǒng)最大流量 一般比系統(tǒng)流量大2 L/min～3L/min 3) 選擇泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所以選擇的泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大。 泵取YBX-16限壓式變量泵，排量調(diào)節(jié)為0ml/r～25ml/r，額定壓力6.3Mpa，調(diào)節(jié)范圍，轉(zhuǎn)速，額定功率為2.6Kw，效率。 3.5 液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率一般可直接從產(chǎn)品樣本或技術(shù)手冊(cè)中查得，但其數(shù)值在實(shí)際中往往偏大。因此，也可以根據(jù)具體工況用下述方法計(jì)算出來(lái)。 整個(gè)系統(tǒng)中所需功率最大的工況是發(fā)生在馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速的情況下。 （3-5） 式中 －泵的最大工作壓力 －泵的流量 －泵的總效率 綜上所述，由廠家樣本中查出本系統(tǒng)所選擇的電機(jī)型號(hào)為Y100L2-4 額定功率3kw 轉(zhuǎn)速1420r/min。 3.6 液壓馬達(dá)的選取 馬達(dá)工作壓力為1.8Mpa。選用YM-A19B，理論排量 19ml/r，額定壓力6.0Mpa，調(diào)速范圍150r/min-2000r/min，最高轉(zhuǎn)矩 10Nm-80Nm，機(jī)械效率大于。 馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩 （3-6） 取馬達(dá)的機(jī)械效率0.95，則理論轉(zhuǎn)矩為 （3-7） 3.7 確定油箱的有效容積 常見(jiàn)的油箱類(lèi)型有整體式油箱、兩用油箱和獨(dú)立油箱三種，而獨(dú)立油箱應(yīng)用最為廣泛，常用于各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，通常做成矩形的，也有圓柱形的或油罐系形的。容量是油箱的主要參數(shù)，通常按液壓泵的額定流量估算確定。 （3-8） 式中 －泵每分鐘排出的容積； －與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)，中壓系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)為低壓系統(tǒng)，故??； 取V=100L 3.8 液壓缸的載荷力計(jì)算 液壓缸是一類(lèi)只用最為廣泛的執(zhí)行器，結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣，下面介紹一下雙作用單活塞干液壓缸的載荷力的計(jì)算方法。 液壓缸尺寸（由系統(tǒng)給出） D=50mm,d=28mm 行程為35mm （3-9） 式中 d－油缸內(nèi)經(jīng)； P－油缸壓力； 進(jìn)給時(shí) (3-10) 返回時(shí) （3-11） 表3-3 液壓油缸的載荷力 名稱(chēng) 工況 活塞上的載荷力 卡緊油缸 進(jìn)給 2.94KN 返回 2.03KN 4 系統(tǒng)性能驗(yàn)算 本系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，執(zhí)行元件較少并且動(dòng)作簡(jiǎn)單。管路損失很小，故主要驗(yàn)算各元件的壓力損失對(duì)系統(tǒng)造成的影響。 4.1 沿程壓力損失 主要是壓油管的壓力損失，管長(zhǎng)0.5m，內(nèi)徑0.01m，流量18L/min 選用L-HL 礦物油型液壓油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度V=35.2，油液的密度。 油在管中實(shí)際的流速為 （4-1） （4-2） 油在管路中呈亂流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： （4-3） （4-4） 4.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過(guò)管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過(guò)控制閥的局部壓力損失，其中管路局部壓力損失相對(duì)來(lái)說(shuō)小得多，故主要計(jì)算通過(guò)控制閥的局部壓力損失。 參看系統(tǒng)原理圖可知從泵口到執(zhí)行元件要經(jīng)過(guò)減壓閥，節(jié)流閥，換向閥各閥的性能如下表5-1所示： 表4-1 各閥額定壓力損失 名稱(chēng) 額定流量 額定壓力損失 減壓閥 30L/min 0.21Mpa 節(jié)流閥 80L/min 0.315Mpa 換向閥 80L/min 0.35Mpa 所以通過(guò)各閥的局部壓力損失之和為： （4-5） 由以上計(jì)算結(jié)果可求得此系統(tǒng)總的壓力損失為： 泵的出口壓力距泵的額定壓力有一定的壓力裕度，所以泵的選取是合適的。 5 系統(tǒng)發(fā)熱量的計(jì)算 5.1 計(jì)算發(fā)熱功率 系統(tǒng)發(fā)熱來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部的能量損失，如液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、溢流閥的溢流損失、液壓閥及管道的壓力損失等。這些能量損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油液溫度升高。油液的溫升使粘度下降，泄漏增加，同時(shí)，使油分子裂化或聚合，產(chǎn)生樹(shù)脂狀物質(zhì)，堵塞液壓元件小孔，影響系統(tǒng)正常工作，因此必須使系統(tǒng)中油溫保持在允許范圍內(nèi)。因?yàn)橐簤洪y等液壓元件能量損失較少，故本文主要計(jì)算液壓泵的發(fā)熱功率。 (5-1) 式中：PS為液壓泵的輸入功率(W)； η為液壓泵的總效率； 5.2 計(jì)算散熱功率 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因?yàn)楣艿赖纳崦娣e較小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般略去不計(jì)，只考慮油箱散熱。前面求得有效容積為0.1，按求各邊之積： （5-2） 圖 5-1 油箱示意圖 選各邊均為0.5m。 式中 －有效散熱面積 （5-3） 式中 散熱功率； －散熱系數(shù)；??； －溫差??； 油箱散熱功率滿(mǎn)足系統(tǒng)發(fā)熱功率的需要。 6 液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護(hù) 6.1 安裝前的技術(shù)準(zhǔn)備工作 1) 技術(shù)資料的準(zhǔn)備與熟悉 液壓系統(tǒng)原理圖、電氣原理圖、管道布置圖、液壓元件、輔件、管件清單和有關(guān)元件樣本等，這些資料都應(yīng)準(zhǔn)備齊全，以便對(duì)具體內(nèi)容和技術(shù)要求逐項(xiàng)熟悉和研究。 2) 物資準(zhǔn)備 按照液壓系統(tǒng)圖和液壓件清單，核對(duì)液壓件的數(shù)量，確認(rèn)所有液壓元件的質(zhì)量狀況。嚴(yán)格檢查壓力表的質(zhì)量，查明壓力表交驗(yàn)日期，對(duì)檢驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的壓力表要重新進(jìn)行校驗(yàn)，確保準(zhǔn)確。 3) 質(zhì)量檢查 液壓元件在運(yùn)輸或庫(kù)存過(guò)程中極易被污染和銹蝕，庫(kù)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使液壓元件中的密封件老化而喪失密封性，有些液壓元件由于加工及裝配質(zhì)量不良使性能不可用，所以必須對(duì)元件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查[18,19]。 6.1.1 液壓元件質(zhì)量檢查 1) 各類(lèi)液壓元件型號(hào)必須與元件清單一致 2) 要查明液壓元件保管時(shí)間是否過(guò)長(zhǎng)，或保管環(huán)境不合要求，應(yīng)注意液壓元件內(nèi)部密封件老化程度，必要時(shí)要進(jìn)行拆洗、更換、并進(jìn)行性能測(cè)試。 3) 每個(gè)液壓元件上的調(diào)整螺釘、調(diào)節(jié)手輪、鎖緊螺母等都要完整無(wú)損。 4) 液壓元件所附帶的密封件表面質(zhì)量應(yīng)符合要求、否則應(yīng)予更換。 5) 板式連接元件連接平面不準(zhǔn)有缺陷。安裝密封件的溝槽尺寸加工精度要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 6) 管式連接元件的連接螺紋口不準(zhǔn)有破損和活扣現(xiàn)象。 7) 板式閥安裝底板的連接平面不準(zhǔn)有凹凸不平缺陷，連接螺紋不準(zhǔn)有破損和活扣現(xiàn)象。 8) 將通油口堵塞取下，檢查元件內(nèi)部是否清潔。 9) 檢查電磁閥中的電磁鐵芯及外表質(zhì)量，若有異常不準(zhǔn)使用。 10) 各液壓元件上的附件必須齊全[20]。 6.1.2 液壓輔件質(zhì)量檢查 1) 油箱要達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求。油箱上附件必須齊全。箱內(nèi)部不準(zhǔn)有銹蝕，裝油前油箱內(nèi)部一定要清洗干凈。 2) 濾油器型號(hào)規(guī)格與設(shè)計(jì)要求必須一致，確認(rèn)濾芯精度等級(jí)，濾芯不得有缺陷，連接螺口不準(zhǔn)有破損，所帶附件必須齊全。 3) 各種密封件外觀質(zhì)量要符合要求，并查明所領(lǐng)密封件保管期限。有異?；虮９芷谙捱^(guò)長(zhǎng)的密封件不準(zhǔn)使用。 4) 蓄能器質(zhì)量要符合要求，所帶附件要齊全。查明保管期限，對(duì)存放過(guò)長(zhǎng)的蓄能器要嚴(yán)格檢查質(zhì)量，不符合技術(shù)指標(biāo)和使用要求的蓄能器不準(zhǔn)使用。 5) 空氣濾清器用于過(guò)濾空氣中的粉塵，通氣阻力不能太大，保證箱內(nèi)壓力為大氣壓。所以空氣濾清器要有足夠大的通過(guò)空氣的能力[21,22]。 6.1.3 管子和接頭質(zhì)量檢查、管接頭壓力等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 1) 管子的材料、通徑、壁厚和接頭的型號(hào)規(guī)格及加工質(zhì)量都要符合設(shè)計(jì)要求。 2) 所用管子不準(zhǔn)有缺陷。有下列異常，不準(zhǔn)使用： a 管子內(nèi)、外壁表面已腐蝕或有顯著變色。 b 管子表面?zhèn)诹押凵疃葹楣茏颖诤竦?0%以上。 c 管子壁內(nèi)有小孔。 d 管子表面凹入程度達(dá)到管子直徑的10%以上。 3) 使用彎曲的管子時(shí)，有下列異常不準(zhǔn)使用： a 管子彎曲部位內(nèi)、外壁表面曲線不規(guī)則或有鋸齒形。 b 管子彎曲部位其橢圓度大于10%以上。 c 扁平彎曲部位的最小外徑為原管子外徑的70%以下。 4) 所用接頭不準(zhǔn)有缺陷。若有下列異常，不準(zhǔn)使用： a 接頭體或螺母的螺紋有傷痕、毛刺或斷扣等現(xiàn)象。 b 接頭體各結(jié)合面加工精度未達(dá)到技術(shù)要求。 c 接頭體與螺母配合不良，有松動(dòng)或卡澀現(xiàn)象。 d 安裝密封圈的溝槽尺寸和加工精度未達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。 5) 軟管和接頭有下列缺陷的不準(zhǔn)使用： a 軟管表面有傷皮或老化現(xiàn)象。 b 接頭體有銹蝕現(xiàn)象。 c 螺紋有傷痕、毛刺、斷扣和配合有松動(dòng)、卡澀現(xiàn)象。 6) 法蘭件有下列缺陷不準(zhǔn)使用： a 法蘭密封面有氣孔、裂縫、毛刺、徑向溝槽。 b 法蘭密封溝槽尺寸、加工精度不符合設(shè)計(jì)要求。 c 法蘭上的密封金屬墊片不準(zhǔn)有各種缺陷。材料硬度應(yīng)低于法蘭硬度[23]。 6.2 液壓管道的安裝要求 液壓管道安裝是液壓設(shè)備安裝的一項(xiàng)主要工程。管道安裝質(zhì)量的好壞是關(guān)系到液壓系統(tǒng)工作性能是否正常的關(guān)鍵之一。 1) 布管設(shè)計(jì)和配管時(shí)都應(yīng)先根據(jù)液壓原理圖，對(duì)所需連接的組件、液壓元件、管接頭、法蘭作一個(gè)通盤(pán)的考慮。 2) 管道的敷設(shè)排列和走向應(yīng)整齊一致，層次分明。盡量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度應(yīng)≤2/1000；垂直管道的不垂直度應(yīng)≤2/400。用水平儀檢測(cè)。 3) 平行或交叉的管系之間，應(yīng)有10mm以上的空隙。 4) 管道的配置必須使管道、液壓閥和其它元件裝卸、維修方便。系統(tǒng)中任何一段管道或元件應(yīng)盡量能自由拆裝而不影響其它元件。 5) 配管時(shí)必須使管道有一定的剛性和抗振能力。適當(dāng)配置管道支架和管夾。彎曲的管子應(yīng)在起彎點(diǎn)附近設(shè)支架或管夾。管道不得與支架或管夾直接焊接。 6) 管道的重量不應(yīng)由閥、泵及其它液壓元件和輔件承受；也不應(yīng)由管道支承較重的元件重量。 7) 較長(zhǎng)的管道必須考慮有效措施以防止溫度變化使管子伸縮而引起的應(yīng)力。 8) 使用的管道材質(zhì)必須有明確的原始依據(jù)材料，對(duì)于材質(zhì)不明的管子不允許使用。 9) 液壓系統(tǒng)管子直徑在50mm以下的可用砂輪切割機(jī)切割。直徑50mm以上的管子一般應(yīng)采用機(jī)械加工方法切割。如用氣割，則必須用機(jī)械加工方法車(chē)去因氣割形成的組織變化部分，同時(shí)可車(chē)出焊接坡口。除回油管外，壓力由管道不允許用滾輪式擠壓切割器切割。管子切割表面必須平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面與管子軸線應(yīng)垂直。 10) 一條管路由多段管段與配套件組成時(shí)應(yīng)依次逐段接管，完成一段，組裝后，再配置其后一段，以避免一次焊完產(chǎn)生累積誤差。 11) 為了減少局部壓力損失，管道各段應(yīng)避免斷面的局部急劇擴(kuò)大或縮小以及急劇彎曲。 12) 與管接頭或法蘭連接的管子必須是一段直管，即這段管子的軸心線應(yīng)與管接頭、法蘭的軸心平行、重合。此直線段長(zhǎng)度要大于或等于2倍管徑。 13) 外徑小于30mm的管子可采用冷彎法。管子外徑在30～50mm時(shí)可采用冷彎或熱彎法。管子外徑大于50mm時(shí)，一般采用熱彎法。 14) 焊接液壓管道的焊工應(yīng)持有有效的高壓管道焊接合格證。 15) 焊接工藝的選擇：乙炔氣焊主要用于一般碳鋼管壁厚度小于等于2mm的管子。電弧焊主要用于碳鋼管壁厚大于2mm的管子。管子的焊接最好用氬弧焊。對(duì)壁厚大于5mm的管子應(yīng)采用氬弧焊打底，電弧焊填充。必要的場(chǎng)合應(yīng)采用管孔內(nèi)充保護(hù)氣體方法焊接。 16) 焊條、焊劑應(yīng)與所焊管材相匹配，其牌號(hào)必須有明確的依據(jù)資料，有產(chǎn)品合格證，且在有效使用期內(nèi)。焊條、焊劑在使用前應(yīng)按其產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規(guī)定烘干，并在使用過(guò)程中保持干燥，在當(dāng)天使用。焊條藥皮應(yīng)無(wú)脫落和顯著裂紋。 17) 液壓管道焊接都應(yīng)采用對(duì)接焊。焊接前應(yīng)將坡口及其附近寬10～20mm處表面臟物、油跡、水份和銹斑等清除干凈。 18) 管道與法蘭的焊接應(yīng)采用對(duì)接焊法蘭，不可采用插入式法蘭。 19) 管道與管接頭的焊接應(yīng)采用對(duì)接焊，不可采用插入式的形式。 20) 管道與管道的焊接應(yīng)采用對(duì)接焊，不允許用插入式的焊接形式。 21) 液壓管道采用對(duì)接焊時(shí)，焊縫內(nèi)壁必須比管道高出0.3～0.5mm。不允許出現(xiàn)凹入內(nèi)壁的現(xiàn)象。在焊完后，再用銼或手提砂輪把內(nèi)壁中高出的焊縫修平。去除焊渣、毛刺，達(dá)到光潔程度。 22) 對(duì)接焊焊縫的截面應(yīng)與管子中心線垂直。 23) 焊縫截面不允許在轉(zhuǎn)角處，也應(yīng)避免在管道的兩個(gè)彎管之間。 24) 在焊接配管時(shí)，必須先按安裝位置點(diǎn)焊定位，再拆下來(lái)焊接，焊后再組裝上整形。 25) 在焊接全過(guò)程中，應(yīng)防止風(fēng)、雨、雪的侵襲。管道焊接后，對(duì)壁厚小于等于5mm的焊縫，應(yīng)在室溫下自然冷卻，不得用強(qiáng)風(fēng)或淋水強(qiáng)迫冷卻。 26) 焊縫應(yīng)焊透，外表應(yīng)均勻平整。壓力管道的焊縫應(yīng)抽樣探傷檢查。 27) 管道配管焊接以后，所有管道都應(yīng)按所處位置預(yù)安裝一次。將各液壓元件、閥塊、閥架、泵站連接起來(lái)。各接口應(yīng)自然貼和、對(duì)中，不能強(qiáng)扭連接。當(dāng)松開(kāi)管接頭或法蘭螺釘時(shí)，相對(duì)結(jié)合面中心線不許有較大的錯(cuò)位、離縫或蹺角。如發(fā)生此種情況可用火烤整形消除。 28) 可以在全部配管完畢后將管夾與機(jī)架焊牢，也可以按需求交叉進(jìn)行。 29) 管道在配管、焊接、預(yù)安裝后，再次拆開(kāi)進(jìn)行酸洗磷化處理。經(jīng)酸洗磷化后的管道，向管道內(nèi)通入熱空氣進(jìn)行快速干燥。干燥后，如在幾日就復(fù)裝成系統(tǒng)、管內(nèi)通入液壓油，一般可不作防銹處理，但應(yīng)妥善保管。如須長(zhǎng)期擱置，需要涂防銹涂料，則必須在磷化處理48小時(shí)后才能涂裝。應(yīng)注意，防銹涂料必須能與以后管道清洗時(shí)的清洗液或使用的液壓油相容。 30) 管道在酸洗、磷化、干燥后再次安裝起來(lái)以前，需對(duì)每一根管道內(nèi)壁先進(jìn)行一次預(yù)清洗。預(yù)清洗完畢后應(yīng)盡早復(fù)裝成系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的整體循環(huán)凈化處理，直至達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的清潔度等級(jí)。 31) 軟管的應(yīng)用只限于以下場(chǎng)合： a 設(shè)備可動(dòng)元件之間 b 便于替換件的更換處 c 抑制機(jī)械振動(dòng)或噪聲的傳遞處 32) 軟管的安裝一定要注意不要使軟管和接頭造成附加的受力、扭曲、急劇彎曲、磨擦等不良工況。 33) 軟管在裝入系統(tǒng)前，也應(yīng)將內(nèi)腔及接頭清洗干凈。 6.3 液壓件安裝要求 6.3.1 泵的安裝 1) 在安裝時(shí)，油泵、電動(dòng)機(jī)、支架、底座各元件相互結(jié)合面上必須無(wú)銹、無(wú)凸出斑點(diǎn)和油漆層。在這些結(jié)合面上應(yīng)涂一薄層防銹油。 2) 安裝液壓泵、支架和電動(dòng)機(jī)時(shí)，泵與電動(dòng)機(jī)兩軸之間的同軸度允差，平行度允差應(yīng)符合規(guī)定，或者不大于泵與電動(dòng)機(jī)之間聯(lián)軸器制造商推薦的同軸度、平行度要求。 3) 直角支架安裝時(shí)，泵支架的支口中心高，允許比電動(dòng)機(jī)的中心高略高0～0.8mm，這樣在安裝時(shí)，調(diào)整泵與電動(dòng)機(jī)的同軸度時(shí)，可只墊高電動(dòng)機(jī)的底面。允許在電動(dòng)機(jī)與底座的接觸面之間墊入圖樣未規(guī)定的金屬墊片（墊片數(shù)量不得超過(guò)3個(gè)，總厚度不大于0.8mm）。一旦調(diào)整好后，電動(dòng)機(jī)一般不再拆動(dòng)。必要時(shí)只拆動(dòng)泵支架，而泵支架應(yīng)有定位銷(xiāo)定位。 4) 調(diào)整完畢后，在泵支架與底板之間鉆、鉸定位銷(xiāo)孔。再裝入聯(lián)軸器的彈性耦合件。然后用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)、泵和聯(lián)軸器都應(yīng)能輕松、平滑地轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)異常聲響。 6.3.2 集成塊的安裝 1) 閥塊所有各油流通道內(nèi)，尤其是孔與孔貫穿交會(huì)處，都必須仔細(xì)去凈毛刺，用探燈伸入到孔中仔細(xì)清除、檢查。閥塊外周及各周棱邊必須倒角去毛刺。加工完畢的閥塊與液壓閥、管接頭、法蘭相貼合的平面上不得留有傷痕，也不得留有劃線的痕跡。 2) 閥塊加工完畢后必須用防銹清洗液反復(fù)加壓清洗。各孔流道，尤其是對(duì)盲孔應(yīng)特別注意洗凈。清洗槽應(yīng)分粗洗和精洗。清洗后的閥塊，如暫不裝配，應(yīng)立即將各孔口蓋住，可用大幅的膠紙封在孔口上。 3) 往閥塊上安裝液壓閥時(shí)，要核對(duì)它們的型號(hào)、規(guī)格。各閥都必須有產(chǎn)品合格證，并確認(rèn)其清潔度合格。 4) 核對(duì)所有密封件的規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)及出廠日期（應(yīng)在使用期內(nèi)）。 5) 裝配前再一次檢查閥塊上所有的孔道是否與設(shè)計(jì)圖一致、正確。 6) 檢查所用的連接螺栓的材質(zhì)及強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及液壓件生產(chǎn)廠規(guī)定的要求。閥塊上各液壓閥的連接螺栓都必須用測(cè)力扳手?jǐn)Q緊。擰緊力矩應(yīng)符合液壓閥制造廠的規(guī)定。 7) 凡有定位銷(xiāo)的液壓閥，必須裝上定位銷(xiāo)。 8) 閥塊上應(yīng)訂上金屬制的小標(biāo)牌，標(biāo)明各液壓閥在設(shè)計(jì)圖上的序號(hào)，各回路名稱(chēng)，各外接口的作用。 9) 閥塊裝配完畢后，在裝到閥架或液壓系統(tǒng)上之前，應(yīng)將閥塊單獨(dú)先進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和功能試驗(yàn)。 6.4 液壓系統(tǒng)清洗 液壓系統(tǒng)安裝完畢后，在試車(chē)前必須對(duì)管道、流道等進(jìn)行循環(huán)清洗。使系統(tǒng)清潔度達(dá)到設(shè)計(jì)要求： 1) 清洗液要選用低粘度的專(zhuān)用清洗油，或本系統(tǒng)同牌號(hào)的液壓油。 2) 清洗工作以主管道系統(tǒng)為主。清洗前將溢流閥壓力調(diào)到0.3～0.5MPa，對(duì)其它液壓閥的排油回路要在閥的入口處臨時(shí)切斷，將主管路連接臨時(shí)管路，并使換向閥換向到某一位置，使油路循環(huán)。 3) 在主回路的回油管處臨時(shí)接一個(gè)回油過(guò)濾器。濾油器的過(guò)濾精度，一般液壓系統(tǒng)的不同清洗循環(huán)階段，分別使用30m、20m、10m的濾芯；伺服系統(tǒng)用20m、10m、5m濾芯，分階段分次清洗。清洗后液壓系統(tǒng)必須達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)，不達(dá)凈化標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)不準(zhǔn)運(yùn)行。 4) 復(fù)雜的液壓系統(tǒng)可以按工作區(qū)域分別對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行清洗。 5) 清洗后，將清洗油排盡，確認(rèn)清洗油排盡后，才算清洗完畢。 6) 確認(rèn)液壓系統(tǒng)凈化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，將臨時(shí)管路拆掉，恢復(fù)系統(tǒng)，按要求加油。 6.5 調(diào)試 1) 確認(rèn)液壓系統(tǒng)凈化符合標(biāo)準(zhǔn)后，向油箱加入規(guī)定的介質(zhì)。加入介質(zhì)時(shí)一定要過(guò)濾，濾芯的精度要符合要求，并要經(jīng)過(guò)檢測(cè)確認(rèn)。 2) 檢查液壓系統(tǒng)各部，確認(rèn)安裝合理無(wú)誤。 3) 向油箱灌油，當(dāng)油液充滿(mǎn)液壓泵后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸節(jié)，直至泵的出油口出油并不見(jiàn)氣泡時(shí)為止。有泄油口的泵，要向泵殼體中灌滿(mǎn)油。 4) 放松并調(diào)整液壓閥的調(diào)節(jié)螺釘，使調(diào)節(jié)壓力值能維持空轉(zhuǎn)即可。調(diào)整好執(zhí)行機(jī)構(gòu)的極限位置，并維持在無(wú)負(fù)載狀態(tài)。如有必要，伺服閥、比例閥、蓄能器、壓力傳感器等重要元件應(yīng)臨時(shí)與循環(huán)回路脫離。節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥等應(yīng)調(diào)到最大開(kāi)度。 5) 接通電源、點(diǎn)動(dòng)液壓泵電機(jī)，檢查電源連線是否正確。延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，檢查空運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)異常。按說(shuō)明書(shū)規(guī)定的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)要隨時(shí)了解濾油器的濾芯堵塞情況，并注意隨時(shí)更換堵塞的濾芯。 6) 在空運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提下，進(jìn)行加載試驗(yàn)，即壓力調(diào)試。加載可以利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)移到終點(diǎn)位置，也可用節(jié)流閥加載，使系統(tǒng)建立起壓力。壓力升高要逐級(jí)進(jìn)行，每一級(jí)為1MPa，并穩(wěn)壓5分鐘左右。最高試驗(yàn)調(diào)整壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)額定壓力或按實(shí)際工作對(duì)象所需的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 7) 壓力試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障應(yīng)及時(shí)排除。排除故障必須在泄壓后進(jìn)行。若焊縫需要重焊，必須將該件拆下，除凈油污后方可焊接。 8) 調(diào)試過(guò)程應(yīng)詳細(xì)記錄，整理后納入設(shè)備檔案。 9) 注意：不準(zhǔn)在執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力；調(diào)壓前應(yīng)先檢查壓力表，無(wú)壓力表的系統(tǒng)不準(zhǔn)調(diào)壓；壓力調(diào)節(jié)后應(yīng)將調(diào)節(jié)螺釘鎖住，防止松動(dòng)。 6.6 保養(yǎng) 1) 按設(shè)計(jì)規(guī)定和工作要求，合理調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力與工作速度。壓力閥、調(diào)速閥調(diào)到所要求的數(shù)值時(shí)，應(yīng)將調(diào)節(jié)螺釘緊固，防止松動(dòng)。 2) 液壓系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，要注意油質(zhì)的變化狀況，要定期取樣化驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)油質(zhì)不符合要求，要進(jìn)行凈化處理或更換新油液。 3) 液壓系統(tǒng)油液工作溫度不得過(guò)高。 4) 為保證電磁閥正常工作，應(yīng)保持電壓穩(wěn)定，其波動(dòng)值不應(yīng)超過(guò)額定電壓的5%～10%。 5) 電氣柜、電氣盒、操作臺(tái)和指令控制箱等應(yīng)有蓋子或門(mén)，不得敞開(kāi)使用。 6) 當(dāng)系統(tǒng)某部位產(chǎn)生異常時(shí)，要及時(shí)分析原因進(jìn)行處理，不要勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 7) 定期檢查冷卻器和加熱器工作性能。 8) 經(jīng)常觀察蓄能器工作性能，若發(fā)現(xiàn)氣壓不足或油氣混合，要及時(shí)充氣和修理。 9) 高壓軟管、密封件要定期更換。 10) 主要液壓元件定期進(jìn)行性能測(cè)定，實(shí)行定期更換維修制。 11) 定期檢查潤(rùn)滑管路是否完好，潤(rùn)滑元件是否可用，潤(rùn)滑油脂量是否達(dá)標(biāo)。 12) 檢查所有液壓閥、液壓缸、管件是否有泄漏。 13) 檢查液壓泵或馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否有異常噪聲。 14) 檢查液壓缸運(yùn)動(dòng)全行程是否正常平穩(wěn)。 15) 檢查系統(tǒng)中各測(cè)壓點(diǎn)壓力是否在允許范圍內(nèi)，壓力是否穩(wěn)定。 16) 檢查系統(tǒng)各部位有無(wú)高頻振動(dòng)。 17) 檢查換向閥工作是否靈敏。 18) 檢查各限位裝置是否變動(dòng)。 結(jié) 論 本液壓站是搖臂鉆床的控制系統(tǒng) 它通過(guò)對(duì)液壓油的壓力及流量控制來(lái)完成對(duì)鉆床夾盤(pán)的夾緊與松開(kāi)，力的大小，鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止，轉(zhuǎn)速的大小等相關(guān)控制。 1) 系統(tǒng)采用了液壓缸來(lái)完成對(duì)夾盤(pán)的夾緊和松開(kāi)的動(dòng)作，保證了慢進(jìn)快退的性能要求，并使得系統(tǒng)占地空間小。 2) 系統(tǒng)采用了電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。 3) 系統(tǒng)設(shè)置了壓力繼電器，使系統(tǒng)工作時(shí)有著一定的保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，有利于系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的工作。 4) 系統(tǒng)采用了進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，功率損失小，這對(duì)調(diào)速范圍不需很大，負(fù)載較小且基本恒定的鉆床來(lái)說(shuō)是很合適的。此外，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速的形式在液壓缸回路中不易造成較大的背壓，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，使質(zhì)量較小的鉆床工作時(shí)的加速制動(dòng)，也有助于防止空氣的滲入。 本系統(tǒng)的壓力及流量都比較小，所以對(duì)系統(tǒng)的控制較靈敏，不容易出現(xiàn)大的泄露。并且它的散熱是通過(guò)油箱來(lái)完成不但節(jié)省空間而且節(jié)省資金。它相對(duì)于以前的液壓控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更具有空間小、能耗低、無(wú)污染、無(wú)噪音等特點(diǎn)，與電器相配合使得操縱、控制簡(jiǎn)單、方便、省力，是搖臂鉆床理想的控制元件 致 謝 感謝我的導(dǎo)師江琴老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。江老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖接觸較少，卻給以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)江老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。另外感謝陳安民老師、方子良老師等對(duì)我的課程指導(dǎo)。有了他們的細(xì)心指導(dǎo)，才使我的論文得以順利完成，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。 感謝我的輔導(dǎo)員楊鳴老師，多虧她及時(shí)得給我們提供必要的信息，有了楊老師提供的信息，我可以及時(shí)得趕上論文進(jìn)度，并且在大學(xué)四年里，楊老師給我們的學(xué)習(xí)和生活方面都提供了很大的幫助，在這里請(qǐng)?jiān)试S我代表全體的機(jī)械系同學(xué)向楊鳴老師奉上真誠(chéng)的敬意。 感謝我的室友們，我們一起從校園來(lái)到這個(gè)遙遠(yuǎn)而又陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳嘉上.2006版實(shí)用液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).北京:中國(guó)知識(shí)出版社 2006. 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