毕业设计(论文)千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计

：千斤顶液压缸加工专用机床电气控制系统设计一、摘要 3二、关键词 5三、引言 6四、设备的介绍 9五、设备的控制要求 9六、车床原理图 11七、各种电路的设计 121.主电路的设计 122.控制电源的设计 133.控制电路的设计 13八、电气元件的选择 19（1）电源开关的选择 19（2）热继电器的选择 19（3）接触器的选择 20（4）继电器的选择 23（5）容电器的选择 27九、电气元件明细表 30十、机床液压控制分析 31十一、设计总结 52十二、致谢 53十三、参考文献 54随着《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将数控机床列为16个重大专项之一，进一步确立了机床工业在国民经济中的重要地位。而机床行业针对国家重点发展的领域，加强产品自主创新和专机开发研制，在精密制造、极限制造等方面实现了有效突破，提升了大、重型数控机床，五轴联动机床等重点产品的技术档次和水平。目前，国产高档数控机床开始进入国家重点发展领域和国防军工建设领域，国民经济发展中急需的高档数控机床过度依赖进口的局面，正在逐步得到改善。2009年，国产金属加工机床产值市场占有率继续提高，达到了70.1%；国产数控机床产值市场占有率达到62%。专家指出，目前世界机床的技术水平，是以生产促进数控机床单机为主流，今后 20年内的发展，也仍将如此。在进一步提高精度、效率、自动化、智能化、网络化的基础上，逐步向加工单元和尖端柔性制造系统过渡。而中国机床工业在经历了学习、模仿主创新的发展过程后，目前在精度、效率、自动化、智能化、环保等方面与国外先进水平之间还存在相当大的差距。当今世界科技发展日新月异，加工技术已进入亚微米和纳米级超精加工时代，网络化制造技术方兴未艾，绿色制造受到高度重视，以数控机床为技术平台的数字化制造提升到了智能制造的新阶段，技术集成和技术复合已成为数控机床技术最活跃的发展趋势之一。尽管中国机床工业多年来发展势头强劲，但在技术上、战略上一直沿着老路走，没有从根本上寻求改变发展思路。世界机床工业具有高度国际化的特征，表现在市场国际化、技术国际化、投资国际化等方面。基于此，选择适合当代机床工业发展潮流的模式与路径是未来国内机床工业做强所必须致力的且种选择不应该只停留在形式上时，跨国并购也是实施行业产业结构调整的一种重要方式。总之，以更加开阔的国际视野，灵活多样的操作形式，利用一切可以利用的国内外产业资源，求得合作共赢的局面，以实现机床行业创新升级目标的方式都应积极推进与实施。目前家高度重视机床工业的发展档数控机床与基础制造装备家科技重大专项已于2009年投入实施。这对于推动行业内企业的技术创新无疑起到了十分积极的作用。但在具体的实施过程中，也有进一步完善的必要性，以使相对有限的资源能发挥出更大的作用。其一是在选择项目参与对象的过程中仅是关注到企业的产值能积，不以企业的性质为取舍依据，而是应综合考虑企业产品的市场地位、影响力和先进性，技术的独特性和独创性，未来市场发展空间等多种因素，以实现所投入资源作用发挥的最大化。大并不一定强，甚至是反之。这一点在目前国内的机床行业中体现得十分明显其二是鉴于机床产品的复杂性毕其功于一役”的愿望是不现实的。那么，集中资源有选择性的对行业内的一些关键技术难题给予有效突破，或许能起到半功倍效果，并以此带动其他技术难题的。其三是形成和建立一种长效机制，实行动态管理，考核实施效果，以专项资金激活企业对技术研发的热情，以有限的资金撬动更多的产业资源投入到技术创新的活动中去，而不是使之成为僧肉其四是建立一种保障机制。以公共资源所取得的技术成果，应实现全行业内共享，而不是因特殊地位而加以垄断独享。我们相信，中国机床产业通过进一步深化改革，积极调整产业和产品结构变经济增长方式强自主创新能力，加快中高档数控机床及功能部件的研发和市场开拓，进一步提高产品质量和强化服务意识，提高全产业的综合竞争力，产业一定能够实现又好又快地可持续发展，完成由大变强的目标。液压传动、液压泵、液压缸、压力、流向、流量、速度、方向控制阀、系统回路、有效工作压力、有效工作流量。组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效率专用机床。它能完成钻、扩、铰、铣和工件的转位、定位、夹紧、输送等工序，可以用来组成加工自动线。为了缩短加工的辅助时间，满足各工序的进给速度要求，组合机床液压系统必须具有良好的换接性能与调速特性。因此它是一种以速度变换为主的液压系统，它的控制系统大多采用机、液、电气相结合的控制方式。液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要发应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路据不同的控制目标们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。在工业生产中广泛应用的组合机床，其传动及控制系统大部份采用的是液压装置。因此对组合机床液压控制系统的设计也将围绕着对液压动力元件压执行元件压控制元件、液压辅助元件以及液压回路的选择而进行专用机床概况介绍本机为专用千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁方法实现位置控制，液压泵电动机型号为Y801—4（0.55KW、1.6A）零件定位。人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作工件定位。零件夹紧。零件定位后，延时15S，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内。同时定位液压缸退出以保证滑台入位。台入位。滑台带动动力头一起快速进入加工位置。加工零件。左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点，即停止工进，延时30S后动力头停转，快速退回原位。滑台复位，左右动力头退回原位后，滑台复位。夹具松压。当滑台复位后夹具松开，取出零件。以上液压缸各动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求下表：全自动双面车原理图由接触器,,分别控制液压泵电动机、冷气泵电动机、主电动机的运转2、由熔断器 ,,,实现短路保护,由热继电器 FR1,FR2,FR3实现过载保护；3、由隔离开关作为电源控制；4、为保证准确停位,并考虑前进与后退运动均由同一型号的电动机拖动,故停车时可采用一直流电源实现能耗制动,直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到，能耗制动由接触器控制【2】控制电源采用110v交流电压、照明灯采用24v电压、指示灯采用6v电压，查《简明电工手册选用型号为110的变压器3（1）电机控制电路的设计1）油泵和冷却泵的运转情况分别由,控制，并且使用最基本的“启—保—停”的控制电路；油泵电机的开关分别为SB8和SB10却泵的开关分别为SB7和SB9。2）为保证两台电动机同时启动，同时停车，两台同型号的动力头电动机的运转由一个接触器控制，其中能耗制动过程由控制动时间由时间继电器来确定；过载保护由FR3常闭触头串在动力头及能耗控制回路中实现；SB5为启动按钮，SB6为停止按钮（2）电磁阀控制电路的设计：1）根据切削工艺要求，动力头的前进运动和后退运动能够进行半自动循环控制，其控制过程如下：①定位：当系统内油压达到工作要求时（3闭合下SB1，电流继电器和电磁铁得电，的常开触点闭合，零件被准确定位。②夹紧：由于电磁铁的得电，当压力继电器1的常开触点闭合得电位工序结束示灯亮。由于开始得电，其常开触点闭合，系统进入夹紧工序，零件被夹紧。2③入位：由于电磁铁得电当压力继电器2的常开触点闭合，表明零件已被夹紧，夹紧指示灯亮。此时开始得电,和保持得电状态，滑台入位，带动夹具一起进入加工位置.2④工进：滑台入位后压下限位开关S/S，其常开触点S/S闭合，使得电，系统进入工进环节。⑤退位：拖板左右两边的动力头对零件进行两端面铣削加工（工进当动力头达到加工终点时，压下限位开关SQ2Q4，其常开触点SQ2Q4闭合，使YV5得电，系统进入退位环节。⑥复位动力头退回原位时下限位开关SQ3Q6，其常闭触点SQ3Q6断开复位工序结束时夹紧工序也结束，指示灯HL2灭，夹具打开，取出零件。经过上述六个步骤，机床的一次进给循环即2）因设备调整需要，系统定位，夹紧，入位，工进及退位位操作环节既可实现半自动循环可实现单独的控制，用SA2,SB2,SB3,SB4分别对其完成进行手动控制。3）由FU6对控制电路进行短路保护。4)控制线路逻辑表达式推理：Y=（开启条件*限制条件+保持）*关闭条件由逻辑状态表及分析结果可得：（3）局部照明与信号指示电路的设计在机床上设置电源接通指示灯(绿色)，在电源开关接通后，立即发光显示，表示机床电气线路已出入供电状态；设置指示灯（红色亮时表示电动机,已运行中指示灯由接触器的常开触点控制通电显示，如电气原理图所示。设置照明灯供安全照明使用。(4)按设计要求检查各动作程序，各种保护，联锁等，便于绘制电气控制原理图（一）电源开关的选择空气开关主要起短路保护和过载保护两个作用，并不用它直接启停电动机，可按电动机额定电流来选。显然，应根据四台电动机来选。中小型机床常用组合开关，选用0-25/3型，额定电流为25三极组合开关。（2）热继电器的选择热继电器是电流通过发热元件产生热量，使检测元件受热弯曲而推动机构动作的一种继电器。由于热继电器中发热元件的发热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护和短路保护。它主要用于电动机的过载保护、断相保护和三相电流不平衡运行的保护及其它电气设备状态的控制般情况下，可选用两相结构热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应该选用带断相保护装置的热继电器。热继电器额定电流选择。热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。热元件额定电流的选择和整定。热元件的额定电流应略大于电动机的额定电流电动机启动电流为其额定电流的6倍及启动时间不超过5S时，热元件的整定电流调节到等于电动机的额定电流；当电动机的启动时间较长动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.1～1.15倍。4如果启动，制动，反转频繁将额定电流上升一级由公式 得 I N主轴≥11.3A I N冷1.3A ， I N油≥11.3A故选FR1选2个J0—10—7 参数为电流范围7.8—29（3）接触器的选择<1>交流接触器的选用方法接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压应与被控设备的额定电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、操作频率、工作寿命、安装方式及尺寸以及经济性等是选择的依据。<2>选择接触器时应从其工作条件出发，主要考虑下列因素：1、控制交流负载应选用交流接触器； 2、接触器的使用类别应与负载性质相一致。 3、主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流；还要注意的是接触器主触头的额定工作电流是在规定的条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时个电流值也将随之改变。4、主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电压。5、吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合交流接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤：<3>选择接触器的类型交流接触器按负荷种类一般分为一类类类和四类，分别记为和。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。<4>选择接触器的额定参数根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。1）接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低用时也较安全为了方便和减少设备，常按实际电网电压选取。2）电动机的操作频率不高，如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等，接触器额定电流大于负荷额定电流即可。接触器类型可选用l0、20等。3）对重任务型电机，如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等平均操作频率超过100次／n，运行于起动、点动反向制动接制动等状态选用l0l2型的接触器。为了保证电寿命，可使接触器降容使用。选用时，接触器额定电流大于电机额定电流。4）对特重任务电机，如印刷机、镗床等，操作频率很高，可达600～12000次／h，经常运行于起动、反接制动、反向等状态触器大致可按电寿命及起动电流选用触器型号选l0l2等。5）接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流，持续时间≤8h，且安装于敞开的控制板上，如果冷却条件较差用接触器时触器的额定电流按负荷额定电流的110120取。对于长时间工作的电机，由于其氧化膜没有机会得到清除接触电阻增大致触点发热超过允许温升际选用时将接触器的额定电流减小30用故选选2个20—25 参数为额定工作电压380V额定制动功率为11不间断制下的额定工作电流32A、、选3个17—9 参数为额定工作电压380V主触头额定电流9A辅助触头额定电流4A 吸引线圈电压为110V控制功率在4（4）继电器的选择<1>继电器的定义继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。从动作的原理上有电子式、机械式等。电子式的是采用电容充放电再配合电子元件的原理来实现延时动作械式的样式较多，有利用气囊、弹簧的气囊式；钟表擒纵装置的；也有使用小型罩极同步电机带动凸轮的。<2>时间继电器的继电特性当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹,上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。空气阻尼型时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种)，它结构简单,但准确度较低。1)机械式。机械式主要是通过气囊阻尼空气来控制动做。2）电子式。电子式就是通过脉冲来控制触头工作。它又分通电延时动作和断电延时动作。通电延时动作是指时间继电器线圈开始通电就计时，到所设定的时间就触头动作。反之就是断电延时动作原理。延时触头又分延时断开和延时闭合。延时断开分常闭延时断开和常开延时断开。延时闭合也分常闭和常开。图形符号中的图弧开口方向就是延时后的动作方向。<3>电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。<4>继电器主要产品技术参数1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同以是交流电压可以是直流电压。2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。3、吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。4、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。5、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点.<5>继电器的选用1.先了解必要的条件①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；②被控制电路中的电压和电流；③被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。2.查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。3.注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品.综上选用可选用J1系列中间继电器5个参数：吸引线圈额定电压交流110V 触点额定电流5触点数量 常开6个 常闭2个 操作频率2000（次/h）机械寿命1000万次 电寿命100万次，时间继电器KT选用JS7 2型，线圈电压为380（5）熔断器的选择1）工作原理：熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护 熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流 由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流2）熔体额定电流＝(1.5～2)×电动机额定电流。3）熔断器分类旋式熔断器RL：在熔断管装有石英砂，熔体埋于其中，熔体熔断时，电弧喷向石英砂及其缝隙，可迅速降温而熄灭。为了便于监视，熔断器一端装有色点，不同的颜色表示不同的熔体电流，熔体熔断时，色点跳出，示意熔体已熔断。螺旋式熔断器额定电流为5～200主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体的场所。填料管式熔断器RT：有填料管式熔断器是一种有限流作用的熔断器。由填有石英砂的瓷熔管、触点和镀银铜栅状熔体组成。填料管式熔断器均装在特别的底座上，如带隔离刀闸的底座或以熔断器为隔离刀的底座上，通过手动机构操作。填料管式熔断器额定电流为50～1000主要用于短路电流大的电路或有易燃气体的场所。填料管式熔断器无填料管式熔断器的熔丝管是由纤维物制成。使用的熔体为变截面的锌合金片。熔体熔断时，纤维熔管的部分纤维物因受热而分解，产生高压气体，使电弧很快熄灭。无填料管式熔断器具有结构简单、保护性能好、使用方便等特点，一般均与刀开关组成熔断器刀开关组合使用。填料封闭管式快速熔断器RS：有填料封闭管式快速熔断器是一种快速动作型的熔断器，由熔断管、触点底座、动作指示器和熔体组成。熔体为银质窄截面或网状形式，熔体为一次性使用，不能自行更换。由于其具有快速动作性，一般作为半导体整流元件保护用。型式有：Z—自复式 S—快速式 L—螺旋式 T—有填料封闭管式M—无填料管式熔断C—瓷插式12FU保护油泵电动机，选RL1154A型熔断器，FU保护12冷却泵电动机，选RL1152A型熔断器，FU、FU保护3 4动力头电动机，选RL1-6020A型熔断器，FU、FU为5 67照明、信号灯电路的保护，选152A型熔断器，FU7为系统控制电路的保护，选152A型熔断器.（6）控制变压器的选择变压器最大负载时是接触器、、和中间继电器、、、、、中的至少三个同时工作，根据公式得：S6≥∑Sxc.2×(12×3+33+14×2)16.4(故所需变压器容量应大于116.4(；再考虑信号灯及照明灯的容量选用150型变压器压等级80V／127－36－6.3可满足11024V及6V各电源所需。惯性负载vmF mmt阻力负载

5120 66.667N60 0.15机床工作部件对动力滑台导轨的法向力为：nF 1209.8 1176Nn静摩擦阻力：F fFtf sF fF

0.21176 235.2N动摩擦阻力：F fFfd dF fF

0.11176 117.6N由此得出液压缸在各工作阶段的负载，如表1所列：L表1液压缸在各工作阶段的负载FL工况负载组成负载值F（N）启动FLFfns235.2加速FLFfndmv/t184.267快进FLFfnd117.6工进FFfdFq23485.121快退FLFfnd117.6按表1数值绘制的动力滑台负载图1(a)所示: 图1(a) 组合机床液压缸负载图1.2运动分析根据工作循环（总行程l3 l1 l2 150mm，工进速度v ns ns1 v ns ns

53mmin，绘制动力滑台速度图,如图1(b)所示：图1.1概述图根据表2表3可知当组合机床在最大负载约为24000Np1时，取液压系统工作压力 4MPa。p1表2按负载选择系统工作压力负载N<55～1010～2020～3030～50>50系统压力<0.8～1.6～2.5～33～44～5>5～7Pa12表3按主机类型选择系统工作压力设备类型机床农用机械或中型工程机械液压机、重型机械重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力pMPa)0.8～2.03～52～88～1010 ～1620 ～32鉴于要求动力滑台快进、快退速度相等，液压缸可选用双作用单活塞杆式，并在快进时作差动连接。在此情况下，通常液压缸无杆腔的工作面积

A为有杆腔工作面积

A的两121 2倍，即速比 A/A 2。121 22在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压p，以防止2孔钻通时滑台突然前冲。在液压缸结构参数尚未确定之前，一般按经验数据估计一个数值。系统背压的一般经验数据为：回油路有调速阀或背压阀的系统取0.5MPa～1.5MPa，2现取液压缸回油背压推荐值取p＝0.6MPa。2快进时，液压缸作差动连接，管路中有压力损失，有杆腔的压力应略大于无杆腔，但其差值较小，可先按0.3MPa考2虑。快退时回油腔中也应具有背压，这时p也可按 0.6MPa2估算。用工进时的负载值计算液压缸面取液压缸的机械效率m0.96：mF 23485.121 3 2A L

3.30610 m2 61 2m(p p) 0.96 (4 2 0.6)101 2mm3 2A A 2A 6.6121m3 21 2 2 14Ad 0.707D 0.065m将直径按GB2348－1993(2001)圆整得：D 0.10m ；

d 0.08m由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：2 3 21A D/4 7.8510 m1A2 2 3 2A2(D d)/4 2.82610 m2根据上述液压缸两腔的实际有效面积值，可估算出液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表4所示，并据此绘出工况图4(a)所示：表4液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工况负载F/NL回油腔压力p/MPa2进油腔压力/MPa输入理论流量q10m/s)输入功率P/kW计算式快进（差动）启动235.200.049－―p[(F/)A p]/(A A) ；2 1 2q (A A)v ；P p1q加速184.267p1 pp0.3MPa0.14－－恒速117.60.02440.41860.0102工进p [(F / )23485.1p2A2]/A1 ；210.63.6870.006540.024q A1v2 ；P p1q快退启动235.200.087－－p [(F / )加速184.2670.62.48－－pA]/A；q A2v3；恒速117.60.4340.24960.108P p1q3.1确定液压系统方案：由于该机床是固定机械，且不存在外负载对系统做功的工况，并由图4(a)知，液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，该液压系统以采用节流调速方式和开式系统为宜。从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量油液。最大流量约为最小流量的64倍，而快进和快退所需的时间t和工进所需的时间t分别为：1 2t1l1t1l1l36010060150vv51000510001 3l 60 50t22 56.6st2v2 0.053 10002 1亦即t 19。因此从提高系统效率、节省能量的角度来看，2 1采用单个定量液压泵作为油源显然是不合适的，故采用由大、小两个液压泵供油的油源方案，如图5所示：图5动力源3.2确定基本回路：由于不存在负载对系统做功的工况，也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、调速、速度换接、调压及卸荷等基本回路。1）确定调速回路：系统采用进油节流调速回路（设置调速阀为解决孔钻通时滑台会突然前冲的问题，在回油路上设置了背压阀。2)确定换向、快速运动及速度换接回路:由图4(a)组合机床液压系统工况图可知，当滑台从快进转为工进时，输入液压缸的流量由25.64Lin降至0.392Lin,滑台的速度变化较大，可选用行程阀来控制（缓冲制动）速度的换接，以减少液压冲击。当滑台由工进转为快退时，回油路中通过的流量很大进油路中通过14.98Lin,回油路中通过14.9878.5-28.26）Lin=41.597Lin。为了保证换向平稳起见，宜采用换向时间可调的电液换向阀构成速度换接回路。如图6所示图6速度换接回路如图7所示，在本系统中采用三位五通换向阀实现换向及快进、工进、快退速度换接。当换向阀处在左工位时，液压缸实现差动快进。如图7换向回路3)选择调压和卸荷回路：油源中设有溢流阀,由溢流阀调定系统工作压力（由定量泵与溢流阀构成恒压油源由于系统采用进油节流调速，故溢流阀常开，即使滑台被卡住，系统压力也不会超过溢流阀的调定值，所以又起安全作用。在双泵供油油源中设有液控顺序阀作卸荷阀，当滑台工进或停止时，低压大流量液压泵可经此阀卸荷。由于高压小流量泵的功率较小，在系统中不再为其单独设置卸荷回路。3.3将液压回路综合成液压系统：把上述液压回路组合在一起，就可以得到如图8所示的经过初步整合的液压系统原理图： 图8液压系统初步整合原理图1―双联叶片泵A―小流量液压泵B―大流量液压泵；2―两位四通电液换向阀；3―行程阀；4―调速阀；5―单向阀；6―液压缸；7―卸荷阀；8―背压阀；9―溢流阀；10―单向阀；11―过滤器；12―压力表接点；a―单向阀；b―顺序阀；c―单向阀；d―压力继电器。经过检查，可以发现，该图所示系统在工作中好存在一些问题。为了防止干扰、简化系统并使其功能更加完善，所以对该系统进行如下整合：1)为了解决滑台工进（阀 2在左位）时进、回油路相互接通，系统无法建立起工作压力的问题，必须在换向回路中串接一个单向阀a，将进、回油路隔断。2)为了解决滑台快进时其回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接的问题，必须在回路上串接一个液控顺序阀b。这样，当滑台快进时，因负载较小而系统压力较低，阀b关闭，从而阻止了油液返回油箱。3)为了解决机床停止后，因回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，从而影响滑台运动平稳性的问题，在电液换向阀的回油口增设单向阀c。4)为了在滑台工进后完成后，系统能自动发出快退信号，在调速阀输出端增设一个压力继电器d。5)将顺序阀b和背压阀8的位置对调一下，可以将顺序阀b与油源处的液控顺序阀7合并。经过修改、整合后的液压系统原理图，如下图所示：如图9整合后的液压系统原理图1―双联叶片泵A―小流量液压泵B―大流量液压泵；2―两位四通电液换向阀；3―行程阀；4―调速阀；5―单向阀；6―单向阀；7―顺序阀；8―背压阀；9―溢流阀；10―单向阀；11―过滤器；12―压力表接点；13―单向阀；14―压力继电器。在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为3.687MPa。假设进油路上的压力损失为0.8MPa，为使压力继电器能可靠地工作其调整压力高出系统最大工作压力0.5MPa，则小流量液压泵的最大工作压力应为：pp13.687 0.8 0.5 4.987MPpp1大流量液压泵在快进、快速运动时才向液压缸输油，由工况图可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，假设油路上的压力损失为0.5MP因此时进油不经调速阀压力损失减少则大流量液压泵的最高工作压力为：pp20.434 0.5 0.934MPpp2由图4(a)工况图可知液压泵应向液压缸提供的最大流L量为25.14Lin，因该系统较简单，取泄漏系数K 1.05，则L两个液压泵的实际流量应为：qp1.05 25.14 26.397L/minqp若溢流阀的最小稳定溢流量为3Lin工进时输入液压缸的流量为0.392Lin，则由小流量泵单独供油时，其流量规格最少应为3.392Lin。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-66型双联叶片液压泵，其小泵和大泵的排量分别p为6mL和26mL液压泵的转速n 940r/min时该液压泵pv的理论流量为30.08Lin，若取液压泵的容积效率 0.9，v则液压泵的实际输出流量为：qp(6 26) 940 0.9000 5.1 22 27.1L/min 26.397L/minqp即所选液压泵的实际流量满足设计要求。且由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为 0.934MPa、流量为 27.1Lin。取液压泵的总效率p0.75，则液压泵驱动电动机所需的功率为：ppqpp 0.934 27.pqPp60 0.75p

0.6kWn根据此数值查阅电动机产品样本选取Y100L－6型电动机，nn其额定功率Pn

，额定转速n

940r/min。根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如表10所列：表10液压元件和液压辅助元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量Lin)额定流量Lin)额定压力Pa额定压降Pa型号、规格1双联叶片泵－(5.1+22)17.5－PV2R12-66Vp=(6+26)mL2两位四通电磁阀608016＜0.535DYF3Y-E10B3行程阀506316＜0.3AXQF-E10B(单向行程调速阀)q 100L/minmax4调速阀0.50.07～5016－5单向阀6063160.26单向阀256316＜0.2AF3-Ea10Bq 80L/minmax7液控顺序阀256316＜0.3XF3-E10B8背压阀0.56316－YF3-E10B9溢流阀56316－YF3-E10B1AF3-Ea10Bq 80L/minmax单向阀256316＜0.201＜滤油器306316XU-J63X8010.021KF3-E3B压力表开关－－16－23测点1AF3-Ea10Bq 80L/minmax单向阀606316＜0.231PF-B8L压力继电器－－14－48通径①此为电动机额定转速nn940r/min时液压泵输出的实际流量各元件间连接管道的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如表11所列：表11液压缸的进、出流量及运动速度快 进工进快退输入q(Aq)A A)1p 1 2q1q1qp27.1(78.5 27.1)78.528.26)流量Lin)42.34排出流q (Aq)2 11 2q (Aq)/A2 21 1q (Aq)/A2 21 1(78.527.1)量(28.26 42.34)(28.260.392)Lin)运动速度v qA A)1 p 1 2v q/2 1 1v q3 1 2(27.110)78.5 28.26)(0.39210)(27.110)5.39m/min)由表 11可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表 11中的数值，取推荐流速v 3m/s，计算得与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为：qv)3(qv)3(42.34106 60)( 310)d22wqv)3(qv)3(27.1106 60)( 310)d22y液压缸进两根油管都选用内径 15mm径 18.2mm的15号冷拔无缝钢管。取经验数据 7，则油箱估算容积为：VV q 7 27.1 LV按GB2876―1981规定，取最靠近的标准值V 250L。液压系统中密封件的作用是防止工作介质的内外泄漏，以及防止灰尘，金属屑等异物侵入液压系统。能实现上述作用的装置称为密封装置，其中起密封作用的关键元件密封元件，简称密封件。系统的内外泄漏均会使液压系统容积效率下降，或达不到要求的工作压力，甚至使液压系统不能正常工作。外泄漏还会造成工作介质的浪费，污染环境。异物的侵入会加剧液压元件的磨损，或使液压元件堵塞，卡死甚至损坏，造成系统失灵。一般的液压系统对密封件的主要要求是：（1） 在一定的压力，温度范围内具有良好的密封性能；（2） 有相对运动时，因密封件引起的摩擦应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；（3） 耐腐蚀、耐摩性能好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度上自动补偿；（4） 结构简单，装拆方便，成本低廉。由于系统的管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先估算阀类元件的压力损失，对压力损失的验算按一个工作