珩磨机液压系统设计

珩磨机液压系统设计摘 要 珩磨是一项要求严格的操作，往往涉及多级中断的表面形成，它受磨粒类型的影响很大。当珩磨在其发展的50年前，它基本上被用作一个整理的操作，但是现在，珩磨是响应朝着更高的生产力的挑战。 珩磨的原理是：在一定压力下，珩磨头上的油石与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 本论文主要研究珩磨机工作液压系统的工作原理及系统的组成。通过对珩磨机液压组成部分的分析、计算和设计，从而掌握珩磨机的基本设计过程，并在原有的基础上加以改进，以适应各种不同加工的需求。 关键词： 液压系统；珩磨；泵站；Abstract Honing is a demanding operation, often involving a great deal of interrupted multistage surface formation which is decisively influenced by the abrasive grain types.When honing technology was developed 50 years ago, it was primary used as a finishing operation.But now, honing is responding towards the challenge of higher productivity . The principle of honing is that under a certain pressure, honing stones of the tool make complex relative motion between the workpiece surface.The head of the honing tool play the role of cutting, scraping, extruding, and cut off thin metal layer form the workpiece surface.In this thesis, the main is to study the working principle of hydraulic systems and system components.Through analysising, calculating and designing to the honing hydraulic component, in ord to grasp the basic design process of honing machine.And make improvement on the original to meet the needs of different processing. Keywords: Hydraulic System;Honing;Pumping Station目 录第一章 绪论- 1 -1.1概述- 1 -1.2发展趋势- 2 -1.3课题主要研究设计内容- 2 -第二章 液压系统方案设计- 3 -2.1工作原理- 3 -2.2 珩磨加工工艺相关参数- 4 -2.3液压系统方案的拟定- 7 -2.4液压系统原理图- 9 -第三章 液压元件的设计计算选择- 10 -3.1系统主要参数- 10 -3.2液压缸的计算- 10 -3.3 液压缸回路中液压泵及电机的计算与选择- 14 -3.4 液压马达回路中泵、电机及液压马达计算与选择- 15 -3.5 油箱容积的计算- 17 -3.6 油路冷却器的计算及选择- 18 -3.7 油管内径和壁厚设计- 19 -3.8 油箱附属零件的选择- 21 -3.9 液压阀及零件的选择- 22 -第四章 珩磨头切屑液系统设计- 23 -4.1切屑液的作用- 23 -4.2 冷却液油箱计算- 23 -第五章 液压系统性能的验算- 25 -5.1液压系统发热功率计算- 25 -5.2液压系统的效率计算- 25 -第六章 系统的安装调试与维护- 26 -6.1系统的安装- 26 -6.2系统的调试- 27 -6.3系统的维护- 27 -第七章 总结- 30 -致谢- 31 -参考文献- 32 -装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第一章 绪论1.1概述 珩磨是磨削加工的一种特殊形式，属于光整加工。珩磨机床的分类方法有很多种，如单轴，多轴的不同；如数控的，机械的差别：分为立式和卧式珩磨机，其加工原理是在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。珩磨工序需要在磨削或精镗的基础上进行。其加工范围广泛运用在汽车、拖拉机、船舶、航空、军工等特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 从十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。 1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。 1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。 自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达6080米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。 随着全世界机械行业的快速的发展，珩磨机的发展也得到了迅猛的发展。目前，大型卧式珩磨机床的发展很迅速，已经作到NC控制，远程测量反馈，半闭环控制。立式珩磨机床将在目前完全闭环控制的基础上发展超高速主轴系统，进给频率更快，进给晚小的进给系统，能够自我修整珩磨油石的珩磨系统或者珩磨中心，各种人为因素的影响。目前，珩磨机床能实现平面、外圆、内圆的珩磨加工；通过珩磨工具的改进，能够实现椭圆内孔和曲面的珩磨。在珩磨外圆领域，将取得突破性发展，能够在大多数外圆加工中取代外圆磨。 随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，珩磨机的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。1.2发展趋势 珩磨机床向复杂化、数控化方向发展。卧式珩磨机床目前很少做到闭环控制，无法严格保证大批量生产的超高加工精度。未来的小型卧式珩磨机床通过NC控制，主动测量，应当能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型卧式珩磨机床的发展很迅速，已经作到NC控制，远程测量反馈，半闭环控制。立式珩磨机床将在目前完全闭环控制的基础上发展超高速主轴系统，进给频率更快，进给晚小的进给系统，能够自我修整珩磨油石的珩磨系统或者珩磨中心，各种人为因素的影响。目前，珩磨机床能实现平面、外圆、内圆的珩磨加工；通过珩磨工具的改进，能够实现椭圆内孔和曲面的珩磨。在珩磨外圆领域，将取得突破性发展，能够在大多数外圆加工中取代外圆磨。 珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。1.3课题主要研究设计内容 本课题所设计的强力深孔珩磨机，其加工范围缸径从 50800mm，行程可达12m ,加工精度H6 H7级，粗糙度达到04，磨削功率大，磨削行程长。而且磨削头上下速度及回转速度需随工件直径的变化而可调。经计算分析，该机采用液压传动，立式安装方式有利于磨削时磨屑的排出及喷油润滑，以保证磨削质量。磨削头上下运动需等速，采用差动控制回路来实现。磨削头的回转运动选用液压马达带动。磨削时进给采用无返回自动张紧式进给机构，当磨削功率一定时，其进给量可以手动调节。因此，该液压系统设计主要包括两个部分：第一，是液压缸上下移动的液压回路设计，主要用于控制珩磨头的上下移动，以适应不同大小规格的工件的加工。第二，是珩磨头的旋转控制回路设计，主要用于加工不同工件是珩磨头旋转速度的控制 第二章 液压系统方案设计2.1工作原理 珩磨机一般分为立式珩磨机和卧式珩磨机。照片如下所示： 图1 立式珩磨机 图2 卧式珩磨机 珩磨机的原理是在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。珩磨加工一般分为粗珩、精珩和光整阶段。如图1所示为珩磨机液压系统主要由一个差动连接的阀控液压缸和一个阀控马达回路组成,两回路相互独立。1） 液压缸回路 液压缸回路采用液压泵3供油，其压力和卸荷由电磁溢流阀1设定和控制；刚的上下运动由Y型中位机能的三位四通电夜换向阀4控制，液控单向阀5和7用于液压缸8上升时构成差动连接和液压缸停止时的锁紧，单向顺序阀6用于防止液压缸下降时超速。工作原理如下： 当液压缸上升时，电磁铁1YA和3YA通电使阀1中的换向阀切换至左位，换向阀4切换至右位，液压泵3由卸荷转为供油状态，泵3的压力油经换向阀4、液控单向阀5、阀6中的单向阀进入液压缸8的无杆腔，同时导通液控单向阀7，缸8有杆腔的油经液控单向阀7、阀6反馈到无杆腔中，缸形成差动连接，液压缸快速上升。当液压缸下降时，电磁铁3YA通电使换向阀4切换至左位，液压泵3的压力油经阀4、单向阀9进入液压缸8的有杆腔，同时导通液控单向阀5，缸8无杆腔排油经阀6中的顺序阀、液控单向阀5、换向阀4回到油箱。停车时，换向阀4处于中位，液控单向阀5、7关闭，液压缸可以在任意位置锁定。2） 液压马达回路 液压马达15由变量泵11供油，其回路中有两个溢流阀13、14。两个溢流阀控制珩磨头的旋转和停止。当电磁换向阀12的5YA不通电时，电磁换向阀12处在左位，溢流阀14不能工作，此时液压马达回路中液压马达不旋转。泵11的流量经溢流阀13回到油箱。当电磁换向阀12的5YA通电。电磁换向阀出在右位，此时溢流阀13不工作，泵11的流量经过液压马达，带动液压马达旋转。后经溢流阀14 回到油箱。2.2 珩磨加工工艺相关参数 珩磨工艺参数包括切削速度, 切削交叉角角, 油石工作压力P, 扩胀进给量, 加工余量及油石越程量a，珩磨速比等。这些参数对珩磨加工效率, 加工精度及表面粗糙度有不同程度的影响。 1.切削速度它是圆周速度V减去缸筒自转速度与往复速度的合成速度, 其方向为磨粒的切削方向。珩磨头每一往复行程中参加切削的每一磨粒的运动轨迹是两条交叉成角的螺旋线, 网纹交叉角称为切削交叉角。角直接影响生产效率和表面粗糙度, 角大即往复速度大, 生产效率高, 表面较粗糙。推荐粗珩角取一.精珩取一。 切削速度是由旋转(圆周)速度和往复速度合成的, 在琦磨加工中是指珩磨头的旋转和往复运动速度的合速度, 它影响到零件表面质量和生产率, 但对表面的粗糙度的影响, 却随着材料的不同而有所差异。珩磨有色金属时, 如铝合金时, 旋转速度增加, 零件表面粗糙度值也就降低, 相反, 往复运动增加, 表面粗糙度则变差。加工灰铸铁时, 旋转速度和往复速度的增加, 有利于表面粗糙度值的降低。加工钢件时, 珩磨头的旋转速度变化范围很小, 仅只是在临界速度以下时, 旋转速度的增加会使零件表面粗糙度相应地得到改善, 而往复运动速度增加时, 则不论何种牌号的钢材, 表面粗糙度都变坏, 对于球墨铸铁材料来说, 切削速度不宜过高。 生产经验证明, 珩磨不同材料时, 切削速度采用表数值是比较合理的。具体可以根据下表1选择。 表 1 2.油石工作压力和扩胀进给量 油石工作压力是指垂直作用于珩磨条单位面积上的平均压力。它不仅影响金属的切除量和油石的损耗, 而且还影响缸筒的几何形状和表面粗糙度。扩胀进给量常采用液压定压扩胀进给,其目的使油石产生工作压力。一般很据粗、精加工及缸筒的孔径, 材质来选择, 但必须考虑机床的刚度和功率, 扩胀进给量的行程大小与油石利用率有关, 设计珩磨头时应予考虑。加工缸筒时粗珩油石压力取2-2.5MPa, 精珩压力取0.6-1MPa。具体各根据下面的表2格选择合适的工作压力： 表2 表 3 3.加工余量 由于珩磨上道工序采用浮动精镗, 表面粗糙度可达, 因此其珩磨加工余量取为0.15-0.25 mm, 这样有利于提高生产效率。实践经验表明, 浮动精键后的缸筒约有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 一般来说, 粗珩时径向进给量为0.005一0.01mm/min, 精珩时径向进给量为0.005-0.002mm/min。当衍磨的径向进给量完毕以后, 必须再进行几次设有径向进给量的附加行程, 用来修整被加工面, 以提高表面粗糙度。具体可根据表面的表4选择合适的加工余量： 表4 4.珩磨工作行程和越程量 珩磨工作行程, 油石长度, 孔长度, 及越程量, 按下式确定 =+-为了保证缸筒表面受到油石切削机率的一致, 不产生切削残留区, 采用多油石的加工和合理选择油石长度, 越程量, 使油石在旋转一周之后, 在轴向有一定的搭接量。油石越程量应满足下面公式的条件: 式中: a一越程量 b一油石宽度 D一缸径 一交叉角 Z一油石根数越程量a的大小对孔的几何形状误差影响较大, 若越程量过大, 油石在孔内接触面积减小, 使工作压力突然增加, 而切去较多的金属, 出现“ 喇叭口” 越程量过小易出现“ 腰鼓形” 两端越程量相差悬殊易出现锥度。 5.珩磨速比 珩磨速比=这也是直接影响被加工表面粗糙度的一个重要因素。速比的大小与形成零件表面切削交叉角（网纹）有直接的关系, 珩磨时采用速比不同, 在被加工零件表面得到的切削交叉角（网纹）也就不同。粗珩磨时, 采用较大的速比, 以获得较高的生产效率。精珩磨时采用较小的速比, 以降低零件表面粗糙度值。不磨速比一般也要根据材料不同来选择见下表5。 表5 2.3液压系统方案的拟定 方案一：珩磨头工况的选择 1.一种是珩磨头由液压缸驱动而上下移动，工件固定在下面卡盘上，卡盘能够独立旋转的。珩磨头在液压马达的带动下旋转。 2.另外一种是珩磨头一方面有液压缸驱动而上下移动，另一方面能够绕工件内壁旋转，工件固定在下面卡盘上。 示意图如下： 1 2 图3. 珩磨头工况示意图 以上两种方案的优缺点对比： 1.操作方便，易于实现，且所需要的设备较简单 2.此工况所要求的额设备的运到那个轨迹较复杂，难于实际实现。综上,此方案的设计时，应选用方法1较为合理。 方案二： 在液压马达回路中 1.采用换向阀控制液压马达的旋转和停止情况 2.采用由两个溢流阀即电磁换向阀的组合回路控制马达的工作情况 两种方法优缺点的对比： 方法1：此回路比较简单，且易于实现操作，但是频繁的换向会造成冲击，给系统带来不稳定。 方法2：用溢流阀的组合形式来控制液压马达的工作使的系统的避免了进入系统的油首先经过换向阀而因换向产生的冲击，且控制较为方便，可灵活的根据不同的加工工件选择不同的回路压力。 综上，该方案应选择方法2。 方案三:珩磨头的驱动 1.是用减速器 2.是用液压马达 两种方法优缺点的对比：方法1中减速器传动具有啮合性能好，齿轮轮齿之间是二种逐渐啮合过程，轮齿上的受力也是逐渐有小到大的，再由大到小。因此齿轮啮合较为平稳冲击和噪声小，适合大功率的传动，重合度打，结构紧凑。但是用减速器传动时，安装精度要求较高，工作情况及环境要求较大，且体积较大，调速范围有限。方法2执行元件体积小，重量轻，结构紧凑。如：同功率液压马达重量只有电动机的1/6左右。液压传动的各种元件，可根据需要灵活布置。液压装置工作平稳，由于重量小、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、别动和频繁的换向，操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000:1）还可以在运行中调速，使用寿命长，容易实现直线运动、机器的自动化及过载保护。采用电液联合控制后，可实现大负载、高精度远程控制。易实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。但液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油可压缩性和泄漏造成的。工作性能易受温度变化的影响。 综上，该方案应选用液压传动，以实现珩磨头灵活的旋转。2.4液压系统原理图 图4. 珩磨机系统原理图1、10-电磁溢流阀；2-过滤器；3、11-变量液压泵；4-三位四通电液换向阀；5、7-液控单向阀；6-单向顺序阀；8-液压缸；9-单向阀；12-电液换向阀；13、14-溢流阀；15-液压马达第三章 液压元件的设计计算选择3.1系统主要参数 缸径加工范围：（50-800）mm 可加工的液压缸缸筒行程max： L =12 m 加工后的缸筒内壁表面黏粗糙度为0.4，椭圆度：0.002-0.005，加工精度应达到H6-H7级 原液压系统的额定压力Pn =16（MPa） 原液压系统的额定流量 qn = 100( L/min ) 液压系统工作介质的清洁度要求为（NASS1638） 8级以上3.2液压缸的计算 一.液压缸基本参数的确定 1.工作负载与液压缸的推力 液压缸的工作负载FR是指工作机构在满负荷情况下，以一定速度起动时对液压缸产生的总阻力，即： FR = F1 + Ff + Fg式中： F1 - 工作机构的负载、自重等对液压缸产生的作用力。 Ff - 工作机构在满负载下起动时的静摩擦力。 Fg - 工作机构满负载起动时的惯性力。则有： F1 = G F轴向力 取m=700Kg, G=mg=70010=7000(N) F轴向力=sp = fsin上式中： f - 切削力珩磨系数 取0.25 - 网纹交叉角 取40 S - 油石工作面积 取s=3.142.52.5=19.625(cm2) P - 磨削压力 取1Mp则 F轴向力=f2sp=0.25sin2019.6251001 =167.8036(N) F1 = G F轴向力 = 7000 + 167.8036 =7167.8036 (N)由于液压缸处于垂直位置，故此时摩擦力的大小可以忽略不计。 Fg = ma设定对于12m长的行程对应的总时间为20s,且加速和减速过程中加速度的大小一样大。则速度示意图如下：由以上速度图可得：s = V。t +即 12= 2a+148a =64a+112a =176a0.06818 (m/s2)则 Fg = ma=7000.06818=47.727（N）FR = F1 + Ff + Fg=71.67.8036+47.727=7215.531（N）缸筒内径 图5. 液压缸示意图缸筒内径即活塞的外径，为液压缸主要参数，可根据以下原则确定：按推力F计算缸筒内径D在液压系统给定的够给你做压力P后，应满足以下关系式：F=FR =PAm其中： A - 液压缸的有效工作面积，对于无活塞杆腔A=。对于有活塞杆腔 A=（对无活塞杆腔，当要求推力为F1=7215.531 N时，D1=24.807（mm） 圆整取D =100 mm活塞杆直径的确定 确定活塞杆的直径d时，通常应先满足液压缸速度或速比的要求，然后再校核其机构强度和稳定性。若速比为，则：d=D a.缸筒内径确定后，由强度条件计算壁厚；然后求出缸筒外径D1。当缸筒壁厚与内径D的比值小于0.1时，称为薄壁缸筒，壁厚按材料力学薄壁圆筒共识计算： p-液压缸的最大工作压力；b - 缸筒材料的抗拉强度极限。n-安全系数，一般取n=5.-活塞杆材料的许用应力，=取n=4， 缸材料为45号钢，则其=100 M；由于该处液压缸为差动缸，故取 =2, d/D=0.7 d=D =100=70.7(mm) 圆整取d=85 mm最小导向长度的计算 当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中电到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始扰度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求： H+ 其中： L-液压缸的最大行程 D-缸筒内径 H+ =+=612.4035（mm） 最后取H=615mm 活塞的宽度，一般取B=（0.6-1.0）D; 取B=0.8D=0.8100=80(mm)，导向套滑动面的长度A,取A=0.8D=0.8100=80(mm)。为保证最小导向长度，过分增大A和B都是不适宜的，必要是可在导向套和活塞之间装一隔套，隔套的长度C由需要的导向长度H确定，即C=H-（A+B）=612.4035-(80+80)=532.4035(mm)结构强度计算与稳定校核 1. 缸筒外径：则=1004=25 （M） =1624.80725=11.5834 （mm） b. 当缸筒壁厚与内径D的比值大于0.1时，称为厚壁缸筒，厚壁按材料力学第二强度理论计算： 即： （mm）则液压缸的外径 =100+220.811 =141.622 （mm）2液压缸的稳定性和活塞杆强度验算： 按材料力学的理论，一根受压的直杆，在其轴向负载超过稳定临界力时，即失去原有的直线状态下的平衡，称为失稳。对液压缸，其稳定条件为： 式中： F - 液压缸的最大推力； F = - 液压缸的稳定临界力。 - 稳定安全系数，一般取 =2-4 液压缸的稳定临界力值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支承状况等因素有关。当大于10时，活塞杆要进行稳定性验算 由机械设计手册第四版 第四卷（成大先主编） 知： (取 =4) = N式中： K- 液压缸安装及导向系数，见表17-6-17 取K=0.5 =1.80 （M)圆截面： =0.049 = = =7993.2207 (N) 7215.5308 (N)由以上可知，该活塞杆稳定性符合要求。3.3 液压缸回路中液压泵及电机的计算与选择 1. 流量的计算 液压缸缸上下移动是速度简图如下： 图5.液压缸速度液压缸动作的一个周期为90s.前8s为快速加速阶段，等速度上升到最大速度0.5m/s时，转为匀速上升，到22s后快接近最大高度时，转为减速阶段，直至速度降为0。液压缸下降为匀速下降过程，这个阶段时间为60s. 在这一个动作周期中，液压缸输入的最大流量为：= A= = = =235.5 （L/min）则：最大功率 16 =62.8 （W） =62.8 (KW)原动机所需要的功率= （KW）一个周期中所需要的最小流量 = =1.57 （） =94.2 （L/min）则： 所需要的最小功率 1.57 =25.12 （KW） 根据以上计算数据选择液压泵和电机： 由机械设计手册第四版 第五卷 中表22-1-74选择 YTSZ 280S-6 型电机 由力士乐产品样本选择 A4VSO250 的恒压变量泵3.4 液压马达回路中泵、电机及液压马达计算与选择 由: r/min其中：缸筒D的范围为50-800 mm 取圆周速度为0.6 m/s珩磨头在与工件之间进行珩磨时，圆周切削力计算公式为： 则 ： 式中： -切削力珩磨系数 - 网纹交叉角 S- 油石工作面积 P - 磨削是珩磨头处的压力 根据珩磨加工相关工艺，相关参数如下： 取切削力珩磨系数 =0.25 网纹交叉角 = 油石工作面积 S= =3.14 =19.625 （） 磨削压力 P=6 =0.25 = 2766.22 （N）则：由切削力产生的切削力力矩为=2766.22 =69.1555 （N/m）液压马达的转速：则: 当D= 50 mm时， n=229.29 r/min当D=800mm时， n=14.23 r/min根据机械手册第四版 第四卷 中表17-5-85选取 1QJM01-0.063 型径向柱塞液压马达 功率P=16 = = =16 =5024 (W) =5.024 (KW)原动机所需要的功率=5.582 （KW）流量 = =18840 () =18.840 ()根据 机械设计手册 第四版 第四卷选择 25PCY14-1B型轴向柱塞泵根据机械设计手册 第四版 第五卷 中表22-1-74选择 YTSZ132S-4 型电动机3.5 油箱容积的计算 油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。 油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。 根据液压元件与系统教材 （华中科技大学 、 李壮云编） 按下列经验公式确定： 油箱容积 其中： V- 油箱的有效容积 - 液压泵的流量 - 经验系数由任务指导书中系统的要求及书中表21-2，和机械设计手册第四版 第四卷 中表21-2得：该系统额定压力 16 为中压系统。则 取经验系数 =5 即有： V=5=5 =1.9126 （） 所以取油箱的容积为2 油箱中底板的倾斜角为，且最高处离油箱底部的高度为 则： 按系统发热与散热关系确定油箱容积 计算液压系统的发热量 由液压系统的工作循环图，可确定一个循环中由液压泵输入的平均功率 =式中： T - 一个循环所需要的时间（s） - 液压泵输出的压力 （） - 压力为时液压泵的流量 （） - 在、工况下的运转时间（S） - 在、工况下液压泵的总功率由前面的速度时间关系图，可知： =34.1135 (KW) =55+5.5-34.1135= 36.3865 （KW）则 系统的效率 =64.7%3.6 油路冷却器的计算及选择 液压油首先是从液压油箱出去，进入液压工作系统，在这之间已经产生了温度，然后经过回油管回到油箱，这之间为了降低液压油进入油箱后的温度，防止液压油变稀，还有机械系统产生高温，所以就在回油箱的最后关口安装了冷却器。以使系统液压油的工作效果更好。当环境通风良好时，取K=15 。则油箱在自然通风散热时的最小有效体积应当为： 其中： - 最高允许的温度 （） - 环境温度 （）取 =50 ， =25 则 = 1.0843 由前面的经验公式 算出来的油箱体积小于这里的，则油箱应采用循环水强制冷却。 冷却器的计算 根据机械设计手册第四版 第四卷 可知：冷却器的散热面积： 其中： - 油和水之间的平均温差 K - 冷却器的传热系数 多管式水冷时 K=1.6 所以 =7.1823 ()冷却水的量： 其中： C、 - 油和水的比热 ， C=1675-2093 ，=4186.8 、- 油和水的密度， 900 ， =1000 根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表17-8-114 选择 2LQF6W型 A7.2F的冷却器。其结构示意图如下： 图6. 冷却器结构图3.6 电加热器的计算 在外界环境温度较低时，为了使油箱的液压油的温度能够达到系统的要求，可使用电加热器对油箱中油液进行加热。 根据机械设计手册 第四版 第四卷 电加热器的功率： 其中： - 热效率。 一般为 0.6-0.8 这里取0.7 则; =0.0438 (KW)根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表17-8-164选用 SRY2-220/1 型油用管状电加热器，数量为两个。3.7 油管内径和壁厚设计 根据液压元件与系统 允许流速V可参考下列数据：P10 MPa时，取 V=5-7 m/s ,这里取 6 m/s；回油管里的流速 V=2-5 m/s， 这里取4 m/s；吸油管里的流速 V=0.5-3 m/s，这里取 1.5m/s；则对： 压力管 = （mm）根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 公称直径为32 mm 回油管 = = 1.089 = 根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 公称直径为 20mm 吸油管 =根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 公称直径为50 mm 油管的壁厚的计算 根据液压与系统可知： 管壁厚： 其中： - 油管的壁厚 P - 油管内液体的最大压力 （MPa） d - 油管内径 （mm） - 许用压力 （MPa） 对钢管 = 当P 17.5 MPa 时，n取6 根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表 3-1-7 对压力管 选择的材料为20号钢，其 =400 MPa则： =3.84 （mm）根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 ，则 ：油管外径D=32+2=40（mm） 对回油管 ：取10号钢， =335 MPa 则： =1.4（mm）根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 ，则 ：油管外径D=20+2=24（mm） 对吸油管 选择的材料为20号钢，其 =400 MPa则： =（mm）根据机械设计手册 第四册 第四卷 中表17-8-2 取 ，则 ：油管外径D=50+2=63（mm） 3.8 油箱附属零件的选择1.空气滤清器 用于清除空气中的微粒杂质的装置，系统在工作时如果吸入空气中含有灰尘等杂质就将加剧零件的磨损，所以必须装有空气滤清器。空气滤清器由滤芯和壳体两部分组成。空气滤清器的主要要求是滤清效率高、流动阻力低、能较长时间连续使用而无需保养。根据系统参数的要求，查机械设计手册第四版 第四卷 ;选择: 空气滤清器 2. 回油口过滤器选择 过滤器按其过滤精度(滤去杂质的颗粒大小)的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种，它们分别能滤去大于100m、10100m、510m和15m大小的杂质。 选用过滤器时，要考虑下列几点：(1)过滤精度应满足预定要求。(2)能在较长时间内保持足够的通流能力。(3)滤心具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。(4)滤心抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。(5)滤心清洗或更换简便。因此，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件选定其型号。安装过滤器在液压系统中的安装位置通常有以下几种： 要装在泵的吸油口处：泵的吸油路上一般都安装有表面型滤油器，目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵，此外滤油器的过滤能力应为泵流量的两倍以上，压力损失小于0.02MPa。(2)安装在泵的出口油路上：此处安装滤油器的目的是用来滤除可能侵入阀类等元件的污染物。其过滤精度应为1015m，且能承受油路上的工作压力和冲击压力，压力降应小于0.35MPa。同时应安装安全阀以防滤油器堵塞。(3)安装在系统的回油路上：这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并连安装一背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打开。(4)安装在系统分支油路上。(5)单独过滤系统：大型液压系统可专设一液压泵和滤油器组成独立过滤回路。液压系统中除了整个系统所需的过滤器外，还常常在一些重要元件(如伺服阀、精密节流阀等)的前面单独安装一个专用的精滤油器来确保它们的正常工作。 根据上面的流量计算及该系统工作介质的清洁度要求（NASS1638）8级以上。参考黎明液压过滤器产品样本 选择：QU-H100*10 DFP型过滤器 过滤精度为10 um 滤芯型号 ：HDX-100* 采用倒装法兰式安装在油箱上。 3. 油箱液位计的选择 油箱液位计是用于显示油箱中液压油的液面高度的，方便操作人员在外面观察油箱内部液面的高度情况，以便判断系统液压油的使用情况。 根据黎明液压产品样本 选择 CYW-400 型液位计 3.9 液压阀及零件的选择 1. 截止阀 ：泵1，2吸油口出截止阀根据机械设计手册 第四版 第四卷 中 表17-7-254 选择 YJZQ-H40N 型管接头 2. 单向阀： 根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表17-7-135 选S型单向阀通径为30mm. 3. 泵出口三通 ： 根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表17-8-25 选择 泵1出口的三通为S30A120， 泵2出口的三通为S25A120. 4. 管接头 ： 根据机械设计手册 第四版 第四卷 泵2进口处为焊接式管接头型号为 50/M482 ， 出口处为34/M42 2 泵1进出口为50/M482 5. 电磁溢流阀： 泵1，2出口处电磁溢流阀根据机械设计手册 第四版 第四卷 中表17-7-14 选用 DBW10 型电磁溢流阀 第四章 珩磨头切屑液系统设计 珩磨产生的切削热很大, 冷却润滑液应能及时冲走切屑及脱落的磨粒, 起到良好的冷却润滑作用。 切屑液主要用来减少切屑过程中的摩擦和降低切屑温度。合理的使用切屑液，对提高刀具耐用度和加工表面的质量、加工精度起重要的作用。 4.1切屑液的作用冷却作用切屑液浇注在切屑区域后，通过切屑热的传导、对流和汽化，使切屑、刀具和工件上的热量散逸而起到冷却作用。冷却的主要目的是使切屑区切屑温度降低，尤为重要的是降低前刀面上的最高温度。润滑作用 -边界润滑原理切屑液的润滑作用是通过切屑液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜而达到的。由于切屑时各接触面间具有高速、低温、高压和粘结等特点，故切屑液的渗透作用是教困难的。渗透式由接触面间毛细管的作用和刀具、工件、切屑间振动形成空隙后产生泵吸作用造成的，与切屑液分子的渗透作用有关。洗涤与防锈作用浇注切屑液能冲走在切削过程中留下的细屑或磨粒，从而能起到清洗、防止、刮伤加工表面和机床导轨面的作用。如果在切屑液中加入防锈添加剂，如亚硝酸钠、磷酸三钠、三乙醇胺和石油硫酸钡等，可使金属表面生成保护膜。防止刀具和工件空气、水分和酸等介质的腐蚀，起到防锈的作用。 在衍磨加工中, 一般都采用煤油做切削液,因为它的粘性小, 很容易渗到被加工表面和琦磨油石中间, 降低切削温度, 同时把衍磨下来的切屑和磨粒冲洗掉, 使切削性能提高。此外, 因为它属于油类, 不易腐蚀机床、形磨夹具、工具及被加工件, 适合于各种衍磨油石使用。当然, 也有采用10号和20号机油或轻柴油等做为沂磨切削液。虽然它们比煤油粘性大, 切削性能低, 但是它们在软金属加工中效果较好,表面质量也较高。 4.2 冷却液油箱计算 根据上面的参数选择冷却泵的流量为200 L/min 查机械设计手册 第四版 第四卷中表17-5-13 选择CBG3140型齿轮泵由此查机械设计手册 第四版 第五卷 中表22-1-21 选择 Y2-250M-2 型电机切屑液油箱的大小计算： 根据液压元件与系统教材 （华中科技大学 、 李壮云编）按下列经验公式确定： 油箱容积 其中： V- 油箱的有效容积 - 液压泵的流量 - 经验系数由任务指导书中系统的要求及书中表21-2，和机械设计手册第四版 第四卷 中表21-2得：该系统额定压力 16 为中压系统。则 取经验系数 =3即有： V=3=3 =0.6（） 所以取油箱的容积为0.6 第五章 液压系统性能的验算5.1液压系统发热功率计算 由前面的计算可知： 输入到系统的功率=34.1135 (KW) 系统损失的功率 =55+5.5-34.1135= 36.3865 （KW） 系统的发热功率 （KW）5.2液压系统的效率计算 该系统的效率 =64.7%第六章 系统的安装调试与维护6.1系统的安装一、液压系统的安装 1安装前的准备工作和要求 液压系统的安装应按液压系统工作原理图，系统管道连接图，有关的泵、阀、辅助元件使用说明书的要求进行。安装前应对上述资料进行仔细分析，了解工作原理，元件、部件、辅件的结构和安装使用方法等，按图样准备好所需的液压元件、部件、辅件。并要进行认真的检查，看元件是否完好、灵活，仪器仪表是否灵敏、准确、可靠。检查密封件型号是否合乎图样要求和完好。管件应符合要求，有缺陷应及时更换，油管应清洗，干燥。2液压元件的安装与要求 （1）安装各种泵和阀时，必须注意各油口的位置不能接错，各接口要固紧，密封要可靠，不得漏油。（2）液压泵输入轴与电动机驱动轴的同轴度应控制在0.1mm以内。安装好后用手转动时，应轻松无卡滞现象。 （3）液压缸安装时应使活塞杆（或柱塞）的轴线与运动部件导轨面平行度控制在0.1mm以内。安装好后，用手推拉工作台时，应灵活轻便无局部卡滞现象。 （4）方向阀一般应保持水平安装，蓄能器一般应保持轴线竖直安装。 （5）各种仪表的安装位置应考虑便于观察和维修。 （6）阀件安装前后应检查各控制阀移动或转动是否灵活，若出现呆滞现象，应查明是否由于脏物、锈斑、平直度不好或紧固螺钉扭紧力不均衡使阀体变形等引起，应通过清洗、研磨、调整加以消除，如不符合要求应及时更换。 3液压管道的安装与要求 管道安装应注意以下几方面。 （1）管道的布置要整齐，油路走向应平直、距离短，直角转弯应尽量少，同时应便于拆装、检修。各平行与交叉的油管间距离应大于10mm，长管道应用支架固定。各油管接头要固紧可靠，密封良好，不得出现泄漏。 （2）吸油管与液压泵吸油口处应涂以密封胶，保证良好的密封；液压泵的吸油高度一般不大于500mm；吸油管路上应设置过滤器，过滤精度为0.10.2mm，要有足够的通油能力。 （3）回油管应插入油面以下有足够的深度，以防飞溅形成气泡，伸入油中的一端管口应切成45，且斜口向箱壁一侧，使回油平稳，便于散热；凡外部有泄油口的阀（如减压阀、顺序阀等），其泄油路不应有背压，应单独设置泄油管通油箱。 （4）溢流阀的回油管口与液压泵的吸油管不能靠得太近，以免吸入温度较高的油液。 6.2系统的调试1空载调试 空载调试的目的是全面