1、精品液压传动系统在机械制造中的运用毕业论文设计毕 业 论 文 题 目 学生姓名 指导教师 专 业 班 级 学 号 液压传动系统在机械制造中的运用摘 要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
2、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。 关键字：液压，传动系统，万能外园磨床Pick to Hydraulic pressure drive control is a kind of control mode is often used in the industry, it adopts hydraulic pressure to complete energy transfer process. F
3、or hydraulic drive control method of flexibility and convenience, hydraulic control is being widely in industry. Hydraulic transmission is the study of pressure in a fluid medium for energy, to achieve a variety of machinery and automatic control subjects. Hydraulic drive needed to use this componen
4、t to form a variety of control circuit, and completed by several loop organic combination for a certain control function of the transmission system to accomplish the transmission of energy, conversion and control. In principle, the hydraulic transmission is based on the basic principle is the PASCAL
5、s principle, that is, in all parts of the liquid pressure is consistent, in this way, the balance of the system, the smaller piston top pressure is small, and the big pressure on the piston is bigger, it can keep the liquid stationary. Through liquid, so can be different on the different pressure, s
6、o that you can achieve the goal of a transformation. We are common to the hydraulic jack is to use the principle to achieve the force transfer. Key words: hydraulic transmission system, universal cylindrical grinder目 录第1章 前言 11.1液压传动的基本原理 21.2基于单一技术的传动方式 31.2.1机械传动 31.2.2液力传动 31.2.3液压传动 41.2.4电力传动 5
7、1.3发展中的复合传动技术 51.3.1液压与机械和液力的传动的复合 51.3.2液压与电力的传动复合 6第二章 液压传动系统在万能外圆磨床中的运用 72.1能外圆磨床的设计 92.2.1磨料 102.2.2粒度 102.3. 3结合剂 112.3. 4硬度 122.3.5目前，液压传动发展的动向 13第3章 液压系统的工作原理 13参考文献 22致谢 23第一章 前言1.1液压传动基本原理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。其中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
8、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
9、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。根据不同的控制目标，我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。 根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。 液压传动的应
10、用性是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。 液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。 行走驱动系统是工程机械的重要组成部分。与工作系统相比，行走驱动系统不仅需要传输更大的功率，要求器件具有更高的效率和更长的寿命，还希望在变速调
11、速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。于是，采用何种传动方式，如何更好地满足各种工程机械行走驱动的需要，一直是工程机械行业所要面对的课题。尤其是近年来，随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，建筑施工和资源开发规模不断扩大，工程机械在市场需求大大增强的同时，更面临着作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的挑战，也进一步推动着对其行走驱动系统的深入研究。这里试图从技术构成及性能特征等角度对液压传动技术在工程机械行走驱动系统的发展及其规律进行探讨。1.2 基于单一技术的传动方式 工程机械行走系统最初主要采用机械传动和液力机械传动(全液压挖掘机除外)方式。现在，
12、液压和电力传动的传动方式也出现在工程机械行走驱动装置中，充分表明了科学技术发展对这一领域的巨大推动作用。1.2.1机械传动 纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻、作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位。1.2.2 液力传动 液力传动用变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无级调速能力。它的突出优点是具有接近于双曲线的输出扭矩-转速特性，配合后置的动力换挡式机械变速器能够自动匹配负荷并防止动力传动装置过载。变矩器的功率密度很大而负荷应力却
13、较低，大批生产成本也不高等特点使它得以广泛应用于大中型铲土运土机械、起重运输机械领域和汽车、坦克等高速车辆中。但其特性匹配及布局方式受限制，变矩范围较小，动力制动能力差，不适合用于要求速度稳定的场合。1.2.3 液压传动 与机械传动相比。液压传动更容易实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制，而液压传动较之液力传动具有良好的低速负荷特性。由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。几乎所有工程机械装备都能见到液压技术的踪迹，其中不少已成为主要的传动和控制方
14、式。极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒压，恒功率组合调节的变量系统开发，给液压传动应用于工程机械行走系提供了广阔的发展前景。 与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，可根据工程机械的形态和工况的需要，把发动机、驱动轮、工作机构等各部件分别布置在合理的部位，发动机在任一调度转速下工作，传动系统都能发挥出较大的牵引力，而且传动系统在很宽的输出转速范围内仍能保持较高的效率，并能方便地获得各种优化的动力传动特性，以适应各种作业的负荷状态。在车速较高的行走机械中所采用的带闭式油路的行走液压驱动装置能无级调速，使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向。对在作业
15、中需要频繁起动和变速、经常穿梭行驶的车辆来说这一性能十分宝贵。但与开式回路相比，闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的难度和技术要求。 借助电子技术与液压技术的结合，可以很方便地实现对液压系统的各种调节和控制。而计算机控制的引入和各类传感元件的应用，更极大地扩展了液压元件的工作范围。通过传感器监测工程车辆各种状态参数，经过计算机运算输出控制目标指令，使车辆在整个工作范围内实现自动化控制，机器的燃料经济性、动力性、作业生产率均达到最佳值。因此，采用液压传动可使工程机械易于实现智能化、节能化和环保化，而这已成为当前和未来工程机械的发展趋势。1.2.4 电力传动 电力传动是由内燃机驱动发电机，产
16、生电能使电动机驱动车辆行走部分运动，通过电子调节系统调节电动机轴的转速和转向，具有凋速范围广，输人元件(发电机)、输出元件(电动机)、及控制装置可分置安装等优点。电力传动最早用于柴油机电动船舶和内燃机车领域，后又推广到大吨位矿用载重汽车和某些大型工程机械上，近年来又出现了柴油机电力传动的叉车和牵引车等中小型起重运输车辆。但基于技术和经济性等方面的一些原因，适用于行走机械的功率电元件还远没有像固定设备用的那样普及，电力传动对于大多数行走机械还仅是“未来的技术”。1.3发展中的复合传动技术从前面的分析可以看出，应用于工程机械行走驱动系统中的基于单一技术的传动方式构成简单、传动可靠，适用于某些特定的
17、场合和领域。而在大多数的实际应用中，这些传动技术往往不是孤立存在的，彼此之间都存在着相互的渗透和结合，如液力、液压和电力的传动装置中都或多或少的包含有机械传动环节，而新型的机械和液力传动装置中也设置了电气和液压控制系统。换句话说，采用有针对性的复合集成的方式，可以充分发挥各种传动方式各自的优势，扬长避短，从而获得最佳的综合效益。值得注意的是，兼有调节与布局灵活性及高功率密度的液压传动装置在其中充当着重要角色。1.3.1 液压与机械和液力传动的复合(1) 串联方式 串联方式是最为简单和常见的复合方式，是在液压马达或液压变速器的输出端和驱动桥之间设置机械式变速器以扩大调速的高效区，实现分段的无级变
18、速。目前已广泛用于装载机、联合收获机和某些特种车辆上。对其的发展是将可在行进间变换传动比的动力换挡行星变速器直接安装在驱动轮内，实现了大变速比的轮边液压驱动，因而取消了驱动桥，更便于布局。 (2) 并联方式 即为通常所称的“液压机械功率分流传动”，可理解为一种将液压与机械装置“并联”分别传输功率流的传动系统，也就是是利用多自由度的行星差速器把发动机输出的功率分成液压的和机械的两股“功率流”，借助液压功率流的可控性，使这两股功率流在重新汇合时可无级调节总的输出转速。这种方式将液压传动的无级调速性能好和机械传动的稳态效率高这两方面的优点结合起来，得到一个既有无级变速性能，又有较高效率和较宽高效区的
19、变速装置。 按其结构，这种复合式传动装置可分为两类：第一类为利用行星齿轮差速器分流的外分流式，其中常见的分流传动机构又可分为输入分流式和输出分流式两种基本形式；第二类为利用液压泵或马达转子与外壳间的差速运动分流的内分流式。 日本小松公司开发的这种复合方式的液压传动变速器，已经应用在装载机、推土机等工程机械上。德国Fendt拖拉机生产的采用Vario型无级变速器装备的农用拖拉机，到2003年总销量超过了30000台。由此可以看出，这种新型的传动装置已日益成为大中功率液力传动和动力换档变速器的有力竞争者。(3) 分时方式对于作业速度和非作业状态下转移空驶速度相差悬殊的专用车辆，采用传统机械变速器用
20、于高速行驶、附加液压传动装置用于低速作业的方式能很好地满足这两种工况的矛盾要求。机械液压分时驱动的方式在此类车辆上的应用已很普遍，这一技术也已被应用于飞机除冰车和田间移栽机等需要“爬行速度”的车辆和机具上。(4) 分位方式 把液压马达直接安装在车轮内的“轮边液压驱动装置”是一种辅助液压驱动装置，可以解决工程机械需要提高牵引性能，但又无法采用全轮驱动方式，难以布置传统的机械传动装置的问题。液压传动的无级调速性能使以不同方式传动的驱动轮之间能协调同步，这在某种意义上也可视为一种功率分流传动：动力机的功率被分配到几组驱动轮上，经地面耦合后产生推动车辆运动的牵引力。目前，许多工程机械制造厂商将这一技术
21、用于具有部分自走驱动能力的，诸如自走式平地机和铲运机这样的工程机械上。1.3.2 液压与电力传动的复合 由于现代技术的发展，电子技术在信号处理的能力和速度方面占有很大的优势，而液压与电力传动在各自功率元件的特性方面各有所长。因此，除了现在已普遍存在的“电子神经+液压肌肉”这种模式外，两者在功率流的复合传输方面也有许多成功的实例，如：由变频或直流调速电机和高效、低脉动的定量液压泵构成的可变流量液压油源，用集成安装的电动泵液压缸或低速大扭矩液压马达构成的电动液压执行单元，以及混合动力工业车辆的驱动系统等。第二章 液压传动系统在万能外圆磨床中的运用2.1能外圆磨床的设计2.1.1磨料 常用的磨料有氧
22、化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。 氧化物系磨料的主要成分是A1203，由于它的纯度不同和加入金属元素不同，而分为不同的品种。碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等为基体，也是因材料的纯度不同而分为不同品种。高硬磨料系中主要有人造金刚石和立方氮化硼。 各种磨料的特性及适用范围见附录表141。其中立方氮化硼是我国近年发展起来的新型磨科，虽然它的硬度比金刚石略低，但其耐热性(1400)比金刚石(800)高出许多，而且对铁元素的化学惰性高，所以特别适合于磨削既硬又韧的钢材。在加工高速钢、模具钢、耐热钢时，立方氮化硼的工作能力超过金刚石510倍。同时，立方氮化硼的磨粒切削刃锋利，在磨削时可减小加工表面材料
23、的塑性变形，因此，磨出的表面粗糙度比用一般砂轮小。 在相同切削条件下，立方氮化硼砂轮加工所得的表面层为残余压应力，而氧化铝砂轮加工的表面层为残余张应力(参看图141)。所以用立方氮化硼砂轮所加工出的零件，其使用寿命要高些。由此可见，立方氮化硼是一种很有前途的磨料。2.1.2粒度粒度表示磨粒的大小程度。以磨粒刚能通过的一号筛网的网号来表示磨粒的粒度。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。 当磨粒的直径小于40m时，这些磨粒称为微粉。它的粒度以微粉的尺寸大小来表示。如尺寸为28m的微粉，其粒度号标为W28。 磨粒粒度及其尺寸范围见表142。 磨粒粒度对磨削生产率和加工表面粗糙
24、度有很大的影响。一般来说，粗磨用颗粒较粗的磨粒，精磨用颗粒较细的磨粒。当工件材料软、塑性大和磨削面积大时，为避免堵塞砂轮，也可采用较粗的磨粒。常用的砂轮粒度及其应用范围见表143。2.1.3结合剂结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和强度。常用的砂轮结合剂1.陶瓷结合剂(Vitrified，代号V) 它是由粘土、长石、滑石、硼玻璃和硅石等陶瓷材料配制而成。特点是化学性质稳定，耐水、耐酸、耐热和成本低，但较脆。所以除切断砂轮外，大多数砂轮都是采用陶瓷结合剂。它所制成的砂轮线速度一般为35ms。 2.树脂结合剂(Bakelite，代号B) 其成分主要为酚醛树脂，但也有采用环氧树脂的
25、。 树脂结合剂的强度高，弹性好，故多用于高速磨削、切断和开槽等工序，也用于制作荒磨砂轮、砂瓦等。但是，树脂结合剂的耐热性差，当磨削温度达200300时，它的结合能力便大大降低。利用它强度降低时磨粒易于脱落而露出锋利的新磨粒(自砺)的特点，在一些对磨削烧伤和磨削裂纹特别敏感的工序(如磨薄壁件、超精磨或刃磨硬质合金等)都可采用 树脂结合剂。 人造树脂与碱性物质会起化学作用。在采用树脂砂轮时，切削液的含碱量不宜超过1.5。另外，树脂结合制砂轮也不宜长期存放，存放太久可能会变质而使结合强度降低。 3.橡胶结合剂(Rubber，代号R) 多数采用人造橡胶。橡胶结合剂比树脂结合剂更富有弹性，可使砂轮具有良
26、好的抛光作用。多用于制作无心磨床的导轮和切断、开槽及抛光砂轮。但不宜于用作粗加工砂轮。 4.金属结合剂(Metal，代号M) 常见的是青铜结合剂，主要用于制作金刚石砂轮。青铜结合剂金刚石砂轮的特点是型 面的成型性好，强度高，有定韧性，但自砺性较差。主要用于粗磨、半精磨硬质合金以及切断光学玻璃、陶瓷、半导体等。2.1.4硬度砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。砂轮硬度等级见表144。 选用砂轮时，应注意硬度选得适当。若砂轮选得太硬，会使磨钝了的磨粒不能及时脱落
27、，因而产生大量磨削热，造成工件烧伤；若选得太软，会使磨粒脱落得太快而不能充分发挥其切削作用。 选择砂轮硬度时，可参照以下几条原则： 1.工件硬度 工件材料越硬，砂轮硬度应选得软些，使磨钝了的磨粒快点脱落，以便砂轮经常保持有锐利的磨粒在工作，避免工件因磨削温度过高而烧伤。工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些，使磨粒脱落得慢些，以便充分发挥磨粒的切削作用。 2.加工接触面 砂轮与工件的接触面大时，应选用软砂轮，使磨粒脱落快些，以免工件因磨屑堵塞砂轮表面而引起表面烧伤。内圆磨削和端面平磨时，砂轮硬度应比外圆磨削的砂轮硬度低。磨削薄壁零件及导热性差的工件时，砂轮硬度也应选得低些。 3.精磨和成形磨削 精
28、磨和成形磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。 4.砂轮粒度大小 砂轮的粒度号越大，其硬度应选低一些的，以免砂轮表面组织被磨屑堵塞。 5.工件材科 磨削有色金属、橡胶、树脂等软材料，应选用较软的砂轮，以免砂轮表面被磨屑堵塞。 在机械加工中，常用的砂轮硬度是软2(H)至中2(N)。荒磨钢锭及铸件时可用中硬2(Q)的砂轮。 三.液压系统的工作原理图11示M1432B型万能外圆磨床的液压系统原理图，其作用情况如下：1.工作台的往复运动 在图示位置上，开停阀E打开，节流阀F处在开口最大的位置（见a2a2截面上节流口的开口），先导阀C和换向阀D都处于右端位置，这时工作台向右运动，因为主油
29、路中的油流为：进油路：泵B油路1换向阀D油路2工作台液压缸Z1右腔。回油路：工作台液压缸Z1左腔油路3换向阀D油路5先导阀C油路6开停阀E的a1-a1截面开停阀E的轴向槽（图中虚线）开停阀E的b1-b1截面油路14节流阀F的b2-b2截面及其轴向槽节流阀F的a2-a2截面上的节流口油箱当工作台向右运动到预先调整好的位置时，。固定在工作台上的左挡块通过拨杆，推动先导阀C向左移动，先导阀中段的右制动锥逐渐将油路5和6之间的通道关小，时工作台逐渐减速，实现预制动。当工作台继续推先导阀向左移动到先导阀阀芯上右面的环槽使油路7和9接通，左面的环槽使油路8和油箱接通时，控制油路被切换。从泵B经精滤油器A2
30、来的油一支进入抖动缸H1，推动先导阀快速移向左位；另一支经单向阀I2进入换向阀右端，推换向阀阀芯向左移动。这时 控制油路中的油流为：进油路：泵BA2油路7先导阀C油路9H1I2油路13换向阀D右端回油路：抖动缸H2油路8先导阀C油箱另一方面，换向阀左端的油经过三种不同的通道返回油箱，使换向阀D的阀芯产生第一次快跳、慢移和第二次快跳，其过程如下：开始时，由于换向阀左端油路8先导阀C油箱回油畅通无阻，阀芯移动速度很大，出现第一次快跳。阀芯快速移动一小段距离后，当它中间一阶台肩移到阀体的中间沉割槽处时，液压缸两腔油路连通，工作台迅速停止运动，完成终制动。此后换向阀在压力油作用下继续移动，当阀芯盖住左
31、端油路8时，回流只能通过节流阀（也叫停留阀）J1返回油箱，即换向阀左端油路12节流阀J1油路8先导阀C油箱这时阀芯以节流阀J1调定的速度慢速移动。在慢移阶段中，由于阀体上那个中间沉割槽比阀芯上的中间台肩宽，液压缸两腔油路继续连通，工作台在换向点继续停留，这就是反向前的端点停留（停留时间由节流阀J1控制，可在05S内调整）。最后，当阀芯慢移到其左端环槽使油路10和8接通时，换向阀左端油路12油路10换向阀D左端环槽先导阀C油箱。回油又畅通无阻阀芯实现第二次快跳；而主油路被迅速切换，工作台反向起动。这是主油路中的 油流情况为：进油路：泵B油路1换向阀D油路3液压缸左腔；回油路：液压缸右腔油路2换向
32、阀D油路4先导阀C油路6开停阀E的a1-a1截面开停阀E的b1-b1截面油路14节流阀F的b2-b2截面节流阀F的a2-a2截面上的节流口油箱于是工作台向左运动，并在其右挡块碰上拨杆后，控制油路按上述相同的过程进行反方向的切换，主油路也随之作反方向的切换，工作台又向右运动。如此不断反复，使工作台实现往复运动。调节节流阀F开口的大小，可使工作台在0.054m/min之间无级变速。当开停阀E处在“开”位时， 从油路1来的压力油经开停阀的d1-d1截面和油路15，进入手摇机构液压缸K，推动活塞，使一对啮合齿轮脱开，因此，工作台往复运动时，手轮不会转动。当把开停阀转到“开”位时，开停阀的b1-b1截面关闭了
