万能外圆磨床液压系统的设计

目 录

第一章 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

第二章 万能外圆磨床液压系统的设计步骤与设计要求„„„„„2

2.1 设计步骤 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.2 明确设计要求............................................. .................. 2

第三章 万能外圆磨床液压系统工作原理及特点„„„„„„„„ 3

3.1 万能外圆磨床液压系统工作原理„„„„„„„„„„„„4

3.2 万能外圆磨床液压系统的特点„„„„„„„„„„„„5

第四章 制定基本方案和绘制液压系统图„„„„„„„„„„„ 6

4.1基本方案............................................6

4.2液压系统图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

第五章 型万能外圆磨床各液压元件的选择„„„„„„„„„„8

5.1液压泵的选择........................................8

5.2阀的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

5.3器的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

第六章 磨床中上料机的液压系统进行设计计算„„„„„„„„10

6.1分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

6.2缸主要参数的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

6.3液压系统图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

6.4元件的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

6.5系统的性能验算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

第七章 型外圆磨床的故障分析及维修„„„„„„„„„„„„ 15

7.1 型外圆磨床的故障分析„„„„„„„„„„„„„„„15

7.2 型外圆磨床的维修„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

第八章 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

第九章 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18

参考文献„„„„„„„„„„„„19

摘要：随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、作简单、维修方便的液压传动系统。

关键词：液压传动、数据计算、装量

第一章 引言

液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，已有300年的历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后50余年的时间内，战后液压技术迅速向民用工业，在机床，工程机械，农业机械，汽车等行业中逐步推广。本世纪60年代以来，随着原子能，空间技术，计算机技术的发

展，液压技术得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压，高速，大功率，高效，低噪音，经久耐用，高度集成化的方向发展。

随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了液压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证液压系统能正常运行并极大发挥液压技术优势的先决条件。

本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。

第二章 万能外圆磨床

液压系统的设计步骤与设计要求

2.1 设计步骤

液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求后，大致按如下步骤进行：

1）确定液压执行元件的形式

2）进行工况分析，确定系统的主要参数

3）制定基本方案，拟定液压系统原理图

4）选择液压元件

5）液压系统的性能验算

2.2 明确设计要求

设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚：

1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等

2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何

3）液压驱动机构的运动形式，运动速度

4）各动作机构的载荷大小及其性

5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求

6）自动化程序、操作控制方式的要求

7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求

8）对效率、成本等方面的要求

第三章 万能外圆磨床液压系统工作原理及特点

3.1 万能外圆磨床液压系统工作原理

1-先导阀2-换向阀3-开停阀4-互锁缸5-节流阀6-抖动缸7-挡块8-选择阀9-进给阀10-进给缸 11-尾架换向阀12-快动换向阀13-闸缸14-快动缸15-尾架缸16-润滑稳定器17-油箱18-粗过滤器

19-油泵20-溢流阀21-精过滤器22-工作台进给缸

1. 工作台的往复运动

(1)工作台右行：如图所示状态，先导阀、换向阀阀芯均处于右端，开停阀处于右位。其主油路为：

进油路：液压泵19→换向阀2右位(P→A) →液压缸2右腔；

回油路：液压缸9左腔→换向阀2右位(B→T 2) →先导阀1右位→开停阀3右位→节流阀5→油箱。

液压油推液压缸带动工作台向右运动，其运动速度由节流阀来调节。

(2)工作台左行：当工作台右行到预定位置，工作台上左边的挡块拨与先导阀1的阀芯相连接的杠杆，使先导阀芯左移，开始工作台的换向过程。先导阀阀芯左移过程中，其阀芯中段制动锥A 的右边逐渐将回油路上通向节流阀5的通道(D2→T) 关小，使工作台逐渐减速制动，实现预制动；当先

导阀阀芯继续向左移动到先导阀芯右部环形槽，使a 2点与高压油路a 2′ 相通，先导阀芯左部环槽使

a 1→a 1′接通油箱时，控制油路被切换。这时借助于抖动缸推动先导阀向左快速移动(快跳) 。其油路

是：

进油路：泵19→精滤油器21→先导阀1左位(a2′→a 2) →抖动缸6左端。

回油路：抖动缸6右端→先导阀1左位(a1→a 1′) →油箱。

因为抖动缸的直径很小，上述流量很小的压力油足以使之快速右移，并通过杠杆使先导阀芯快跳到左端，从而使通过先导阀到达换向阀右端的控制压力油路迅速打通，同时又使换向阀左端的回油路也迅速打通(畅通) 。

这时的控制油路是：

进油路：泵19→精滤油器21→先导阀1左位(a2′→a 2) →单向阀I 2→换向阀2右端。

回油路：换向阀2左端回油路在换向阀芯左移过程中有三种变换。

首先：换向阀2左端b 1′→先导阀1左位(a1→a 1′) →油箱。换向阀芯因回油畅通而迅速

左移，实现第一次快跳。当换向阀芯1快跳到制动锥C 的右侧关小主回油路 (B→T 2) 通道，工作台便

迅速制动(终制动) 。换向阀芯继续迅速左移到中部台阶处于阀体中间沉割槽的中心处时，液压缸两腔都通压力油，工作台便停止运动。

换向阀芯在控制压力油作用下继续左移，换向阀芯左端回油路改为：换向阀2左端→节流阀J 1→先导阀1左位→油箱。这时换向阀芯按节流阀(停留阀)J 1调节的速度左移由于换向

阀体中心沉割槽的宽度大于中部台阶的宽度，所以阀芯慢速左移的一定时间内，液压缸两腔 继续保持互通，使工作台在端点保持短暂的停留。其停留时间在0～5s 内由节流阀J 1、J 2调节。

最后当换向阀芯慢速左移到左部环形槽与油路(b1→b 1′) 相通时，换向阀左端控制油的

回油路又变为换向阀2左端→油路b 1→换向阀2左部环形槽→油路b 1′→先导阀1左位→油箱。这时由

于换向阀左端回油路畅通，换向阀芯实现第二次快跳，使主油路迅速切换，工作台则迅速反向启动(左行) 。这时的主油路是：

进油路：泵19→换向阀2左位(P→B) →液压缸22左腔。

回油路：液压缸22右腔→换向阀2左位 (A→T 1) →先导阀1左位(D1→T) →开停阀3右位→节流阀5

→油箱。

当工作台左行到位时，工作台上的挡铁又碰杠杆推动先导阀右移，重复上述换向过程。实现工作台的自动换向。

2. 工作台液动与手动的互锁

工作台液动与手动的互锁是由互锁缸4来完成的。当开停阀3处于图7-2所示位置时，互锁缸4的活塞在压力油的作用下压缩弹簧并推动齿轮Z1和Z2脱开，这样，当工作台液动(往复运动) 时，手轮不会转动。

当开停阀3处于左位时，互锁缸4通油箱，活塞在弹簧力的作用下带着齿轮Z2移动，Z 2与Z 1啮合，

工作台就可用手摇机构摇动。

3. 砂轮架的快速进、退运动

砂轮架的快速进退运动是由手动二位四通换向阀12(快动阀) 来操纵，由快动缸来实现的。在图8-2所示位置时，快动阀右位接入系统，压力油经快动阀12右位进入快动缸14右腔，砂轮架快进到前端位置，快进终点是靠活塞与缸体端盖相接触来保证其重复定位精度；当快动缸左位接入系统时，砂轮架快速后退到最后端位置。为防止砂轮架在快速运动到达前后终点处产生冲击，在快动缸两端设缓冲装置，并设有抵住砂轮架的闸缸13，用以消除丝杠和螺母间的间隙。

手动换向阀12(快动阀) 的下面装有一个自动启、闭头架电动机和冷却电动机的行程开关和一个与内圆磨具联锁的电磁铁(图上均未画出) 。当手动换向阀12(快动阀) 处于右位使砂轮架处于快进时，手动阀的手柄压下行程开关，使头架电动机和冷却电动机启动。当翻下内圆磨具进行内孔磨削时，内圆磨具压另一行程开关，使联锁电磁铁通电吸合，将快动阀锁住在左位(砂轮架在退的位置) ，以防止误动作，保证安全。

4. 砂轮架的周期进给运

砂轮架的周期进给运动是由选择阀8、进给阀9、进给缸10通过棘爪、棘轮、齿轮、丝杠来完成的。选择阀8根据加工需要可以使砂轮架在工件左端或右端时进给，也可在工件两端都进给(双向进给) ，也可以不进给，共四个位置可供选择。

图7-2所示为双向进给，周期进给油路：压力油从a 1点→J 4→进给阀9右端；进给阀9左端→I 3→a 2→先导阀1→油箱。进给缸10→d →进给阀9→c1→选择阀8→a 2→先导阀1→油箱，进给缸柱塞在弹

簧力的作用下复位。当工作台开始换向时，先导阀换位(左移) 使a 2点变高压、a 1点变为低压(回油箱) ；

此时周期进给油路为：压力油从a 2点→J 3→进给阀9左端；进给阀9右端→I 4→a 1点→先导阀1→油箱，

使进给阀右移；与此同时，压力油经a 2点→选择阀8→c 1→进给阀9→d →进给缸10，推进给缸柱塞左

移，柱塞上的棘爪拨棘轮转动一个角度，通过齿轮等推砂轮架进给一次。在进给阀活塞继续右移时堵住c 1而打通c 2，这时进给缸右端→d →进给阀→c 2→选择阀→a 1→先导阀a 1′→油箱，进给缸在弹簧

力的作用下再次复位。当工作台再次换向，再周期进给一次。若将选择阀转到其他位置，如右端进给，则工作台只有在换向到右端才进给一次，其进给过程不再赘述。从上述周期进给过程可知，每进给一次是由一股压力油(压力脉冲) 推进给缸柱塞上的棘爪拨棘轮转一角度。调节进给阀两端的节流阀J 3、J 4就可调节压力脉冲的时期长短，从而调节进给量的大小。

5. 尾架顶尖的松开与夹紧

尾架顶尖只有在砂轮架处于后退位置时才允许松开。为操作方便，采用脚踏式二位三通阀11(尾架阀) 来操纵，由尾架缸15来实现。由图可知，只有当快动阀12处于左位、砂轮架处于后退位置，脚踏尾架阀处于右位时，才能有压力油通过尾架阀进入尾架缸推杠杆拨尾顶尖松开工件。当快动阀12处于右位(砂轮架处于前端位置) 时，油路L 为低压(回油箱) ，这时误踏尾架阀11也无压力油进入尾架缸14，顶尖也就不会推出。

尾顶尖的夹紧是靠弹簧力。

6. 抖动缸的功用

抖动缸6的功用有两个。第一是帮助先导阀1实现换向过程中的快跳；第二是当工作台需要作频繁短距离换向时实现工作台的抖动。

当砂轮作切入磨削或磨削短圆槽时，为提高磨削表面质量和磨削效率，需工作台频繁短距离换向—抖动。这时将换向挡铁调得很近或夹住换向杠杆，当工作台向左或向右移动时，挡铁带杠杆使先导阀阀芯向右或向左移动一个很小的距离，使先导阀1的控制进油路和回油路仅有一个很小的开口。通过此很小开口的压力油不可能使换向阀阀芯快速移动，这时，因为抖动缸柱塞直径很小，所通过的压力油足以使抖动缸快速移动。抖动缸的快速移动推动杠带先导阀快速移动(换向) ，迅速打开控制油路的进、回油口，使换向阀也迅速换向，从而使工作台作短距离频繁往复换向—抖动。

3.2 万能外圆磨床液压系统的特点

（１）该液压系统采用了活塞杆固定式双杆液压缸，保证了工作台往复运动速度相等，且占地面积小。

（２）采用了机动先导阀和液动换向阀组成的行程制动式机、液换向回路，并且液动换向阀的第一次快跳、慢速移动、第二次快跳和先导阀的快跳，使工作台换向平稳，换向位置精度高。

（３）由于设置抖动缸，可以实现工作台的高频抖动，适用于切入磨削。

（４）采用了结构简单的节流阀控制的回油路节流调速回路，功率损失小，这对调速范围不大，负载较小且稳定的磨床来说是合适的，并且回油形背压，使工作台运动平稳。

（５）该系统采用了机-电-液联合控制，实现了多种运动间的联动、互锁，自动化程度高。

第四章 制定基本方案和绘制液压系统图

4.1基本方案.

（1）制定调速方案

液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合——容积节流调速。

节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。

容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。

容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。

调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。

节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。

容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。

（2）制定压力控制方案

液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。

在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。

在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。

（3）制定顺序动作方案

主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。

另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继

电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。

（4）选择液压动力源

液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。

为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。

油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。

4.2液压系统图

万能外圆磨床液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量

损失环节，提高系统的工作效率。

第五章 万能外圆磨床各液压元件的选择

5.1液压泵的选择

1）确定液压泵的最大工作压力pp

pp≥p1+Σ△p

式中 p1——液压缸或液压马达最大工作压力；

Σ△p ——从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。 Σ△p 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取Σ△p=（0.2～0.5）MPa ；管路复杂，进口有调阀的，取Σ△p=（0.5～1.5）MPa 。

2）确定液压泵的流量QP 多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为 QP≥K（ΣQmax）

式中 K ——系统泄漏系数，一般取K=1.1～1.3；

ΣQmax——同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。

系统使用蓄能器作辅助动力源时

式中 K ——系统泄漏系数，一般取K=1.2；

Tt ——液压设备工作周期（s ）；

V i ——每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（m3）；

z ——液压缸或液压马达的个数。

3）选择液压泵的规格 根据以上求得的pp 和Qp 值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%。

4）确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（p-t ）、（Q-t ）图变化较平缓，则

式中 pp ——液压泵的最大工作压力（Pa ）；

QP ——液压泵的流量（m3/s）；

ηP——液压泵的总效率。

液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵

总效率 0.6～0.7 0.65～0.80 0.60～0.75 0.80～0.85

限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，则

初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。 油箱容量的经验公式为V=αQV

式中 QV ——液压泵每分钟排出压力油的容积（m3）；

α——经验系数，

系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械

α 1～2 2～4 5～7 6～12 10在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。

5.2阀的选择

各种阀类元件的规格型号，按液压传动系统原理图和系统工况图中提供的该阀所在支路最大工作压力和通过的最大流量从产品样本中选取。各种阀的额定压力和额定流量，一般应与其工作压力和最大通过流量相接近，必要时，可允许其最大通过流量超过额定流量的20%。 具体选择时，应注意溢流阀按液压泵的最大流量来选取；流量阀还需考虑最小稳定流量，以满足低速稳定性要求；单杆液压缸系统若无杆腔有效作用面积为有杆腔有效作用面积的n 倍，当有杆腔进油时，则回油流量为进油流量的n 倍，因此应以n 倍的流量来选择通过该回油路的阀类元件。

对于机床等固定式的液压设备，常将液压传动系统的动力源、阀类元件（包括某些辅助元件）集中安装在主机外的液压站上。这样能使安装与维修方便，并消除了动力源振动与油温变化对主机工作精度的影响。而阀类元件在液压站上的配置也有多种形式可供选择。配置形式不同，液压系统元件的连接安装结构和压力损失也有所不同。阀类元件的配置形式目前广泛采用集成化配置，具体有下列三种：油路板式，叠加阀式和集成块式。

1) 油路板式

油路板又称阀板，它是一块较厚的液压元件安装板，板式连接阀类元件由螺钉安装在板的正面，管接头安装在板的侧面，各元件之间的油路全部由板内的加工孔道形成。这种配置形式的优点是结构紧凑、油管少、调节方便、不易出故障；缺点是加工较困难、油路的压力损失较大。

2) 叠加阀式

叠加阀与一般管式、板式连接标准元件相比，其工作原理没有多大差别，但具体结构却不相同。它是自成系列的元件，每个叠加阀既起控制阀作用，又起通道体的作用。因此，叠加阀式配置不需要另外的连接块，只需用长螺栓直接将各叠加阀叠装在底板上，即可组成所需的液压传动系统。这种配置形式的优点是结构紧凑、油管少、体积小、质量轻、不需设计专用的连接块，油路的压力损失小。

3) 集成块式

集成块由通道体和其上安装的阀类元件及管接头组成。通道体是一块通用化的六面体，四周除一面装通向执行元件的管接头之外，其余三面均可安装阀类元件。块内由钻孔形成油路，一般一块就是一个常用的典型基本回路。一个液压传动系统往往由几个集成块组成，块的上下两面作为块与块之间的结合面，各集成块与顶盖、底板一起用长螺栓叠装起来，即组成整个液压传动系统。总进油口与回油口开在底板上，通过集成块的公共孔道直接通顶盖。这种配置形式的优点是结构紧凑、油管少、可标准化、便于设计与制造、更改设计方便、油路压力损失小

5.3器的选择

1. 滤油器

液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除的最小杂质颗粒的大小，以直径d 作为公称尺寸表示，按精度可分为粗过滤器（d ＜100 )普通过滤器(d＜10 )，精过滤器（d ＜5 )，特精过滤器（d ＜1 )。一般对过滤器的基本要求是：

（1）能满足液压系统对过滤精度要求，即能阻挡一定尺寸的杂质进入系统。（2）滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。3）通流能力大，压力损失小。（4）易于清洗或更换滤芯。

按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式(Mesh Filter)、线隙式(Wire-wound Filter)、纸质滤芯式(Pleated Paper Filter)、烧结式滤油器(Sintered Metal Filter)及磁性滤油器等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器，压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器

按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式、线隙式、纸质滤芯式Filter 、烧结式滤油器及磁性滤油器等。按滤油器安放的位置不同，还可以分为吸滤器，压滤器和回油过滤器，考虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器

1) 网式滤油器：结构简单，通流能力大，清洗方便，但过滤精度低，一般用于液压泵的吸油

口。

2) 线隙式滤油器：结构简单，通流能力大，过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗，多为回

油过滤器。

3) 纸式滤油器：过滤精度高，一般用于油液的精度过滤，但堵塞后无法清洗，须经常更换滤

芯。

4) 烧结式滤油器：其滤芯能承受高压，抗腐蚀性好，过滤精度高，适用于要求精滤的高压、

高温液压系统。

2. 蓄能器

1. 在油泵不工作的条件下, 蓄能器在正常工作油压下限p omin 降到最低操作油压p R 时至少能提供3个导叶接力器行程的油量。在上述要求的基础上, 应适当应适当增大蓄能器容积，延长油泵打油间隔时间，以减少油泵的起停次数。

2. 每台油泵的每分钟输油量按油泵的市场供应情况选取, 可大于GB/9652.1的规定 。

3. 取蓄能器的预充压力为0.9p R ，且缓慢充压；在此基础上再适当增大蓄能器容积；正常工作油压的变化范围（p omax ～p o min ）取名义工作油压的±5％，即16MPa ～14.4MPa 。

4. 最低操作油压p R 的选择，应遵守使所选蓄能器容积小、且接力器的容积不宜过大的原则，从而降低产品成本。

3. 油箱

油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。

1. 油箱选择要点

(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。2) 吸箱管和回油管的间距应尽量大。(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。(4)注油器上应装滤网。(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。

2. 油箱容量计算油箱的有效容量V 可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。

V=KΣq

式中：K 为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取

第六章 磨床中上料机的液压系统进行设计计算

6.1分析

本章对磨床中上料机的液压系统进行设计计算。要求驱动它的液压传动系统完成快速上升—慢速上升—停留—快速下降的工作循环。其垂直上升工件的重力为5000N ，滑台的重量为1000N ，快速上升行程350mm ，速度要求≥45mm/s；慢速上升行程为100mm ，其最小速度为8mm/s；快速下降行程为450mm ，速度要求≥55mm/s，滑台采用V 形导轨，其导轨面的夹角为90度，滑台与导轨的

最大间隙为2mm ，起动加速和减速时间均为0.5s ，液压缸的机械效率为0.91。

6.2缸主要参数的确定

在这里，液压缸的主要结构尺寸是指缸的内径D 和活塞杆的直径d 。对有低速运动要求的系统（如精镗机床的进给液压系统），尚需对液压缸的有效工作面积A 进行验算，即应保证

A ≥

q m in υm in 式中：q min —— 控制执行元件速度的流量阀的最小稳定流量；

υmin —— 液压缸要求达到的最低工作速度。

验算结果若不能满足式，则说明按所设计的结构尺寸和方案达不到所需的低速，必须修改设计。当液压缸的主要尺寸D 、d 和液压马达的排量V 计算出来以后，要按各自的系列标准进行圆整，经过圆整的标准值与计算值之间一般都存在一定的差别，因此有必要根据圆整值对工作压力进行一次复算。 还须看到，在按上述方法确定工作压力的过程中，没有计算回油路的背压，因此所确定的工作压力只是执行元件为了克服机械总负载所需的那部分压力。在结构参数D 、d 及V 确定之后，若选取适当的背压估算值，即可求出执行元件工作腔的压力p 1

对于单杆液压缸，其工作压力p 1可按下列公式复算：

差动快进阶段

无杆腔进油工进阶段

有杆腔进油快退阶段 p 1=F A 1-A 2+A 2A 1-A 2p b p 1=F A 1+A 2A 1p b p 1=F A 2+A 1A 2p b

式中：F —— 液压缸在各工作阶段的最大机械总负载

A 1、A 2 —— 分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效作用面积

p b —— 液压缸回油路的背压

根据执行元件的运动速度υ 或转速n 以及确定的液压缸有效作用面积A 或液压马达的排量V ，计算出液压执行元件实际所需流量。

6.3液压系统图

液压系统图为：

工作台右移

控制油路：

进油路：液压泵→滤油器→先导阀（6、8）→I1→换向阀左端

回油路：换向阀右端→先导阀（9、15）→油箱

使主换向阀阀心右移

主油路：

进油路：液压泵→换向阀（1、2）→液压缸右腔

→换向阀（1、1）→开停阀右位→互锁缸（手摇工作台不起作用）

回油路：液压缸左腔→换向阀（3、5）→先导阀（5、16）→开停阀右位→节流→油箱。 使工作台右移

工作台左移

控制油路：

进油路：液压泵→滤油器→先导阀（7、9）→I2→换向阀右端

回油路：换向阀左端→先导阀（8、14）→油箱

完成主换向阀阀心左移

主油路：

进油路：液压泵→换向阀（1、3）→液压缸左腔→换向阀（1、1）→开停阀右位→互 锁缸（手摇工作台不起作用）

回油路：液压缸右腔→换向阀（2、4）→先导阀（4、 16）→开停阀右位→节流→油箱。 完成工作台左移

6.4系统的性能验算

1.压力损失及调定压力的确定

根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为0.50m/s，通过的流量为1.5L/min，数值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算，因而必须以快进为依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为v1=qp/A1=0.052m/s=52mm/s此时油液在进油管中的流速为v=qp/A=3.23m/s。

2.局部压力损失

局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10%；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为qn 和△pn ，，则当通过阀的流量为q 时的阀的压力损失为△pv 为 △pv=△pn （q/qn）

因为GE 系列10mm 通径的阀的额定流量为63L/min，叠加阀10mm 通径系列的额定流量为40L/min，而在本例中通过每一个阀的最大流量仅为9.75L/min，所以通过整个阀的压力损失很小，可以忽略不计。

同理，快上时回油路上的流量q =（q *A ）/A =8.21L/min，则回油路油管中的流速v=2.72m/s。由此可计算出Re=vd/v=217.6， =75/Re=0.345，所以回油路上的沿程压力损失为0.287MPa 。

（1) 总的压力损失

由上面的结果可求出∑△p=△p1+（A2/A1）*△p2=0.637MPa原设∑△p=0.4MPa，这与计算结果略有差异，应用计算出的结果来确定系统中压力阀的调定值

第七章外圆磨床的故障分析及维修

7.1 型外圆磨床的故障分析

1．磨削时，工件表面产生螺旋线 ，砂轮主轴中心线对工作台移动的平行度超差。 工作台导轨润滑油浮力过大，使工作台在运动中摆动。 修整砂轮时冷却不够，金刚钻发热膨胀，使砂轮工作面修不平。 工作台低速时有爬行现象和不稳定，使修整砂轮表面不均匀。 砂轮法兰内锥面与主轴外锥面接触不好。 砂轮主轴中心对工作台移动的平行度一定要保证，特别是上母线精度。 当磨削时出现单边火花，要进行排队也可将砂轮工作面修理工正成微量鼓形，修去砂轮的两角。 将百分测量架吸在机床上，表头触及工作台面，启动液压系统。 要保持砂轮工作面的平整。修整砂轮时要有充分的冷却液。 检查砂轮法兰内锥面是否有毛刺，半用涂色法检查锥孔与锥面的接触是否良好。

2．磨削时，工件表面产生多角形波 砂轮主轴与轴瓦间隙过大。 尾架套筒与尾架孔的间隙过大，底面接触不良。 头架主轴装配不良，轴承间隙不合理。 工作中心孔与头、尾架二项尖接触不良。 砂轮静平衡不好，或砂轮切削刃变钝。 检查主轴与轴瓦的接触面积，并重新高速主轴与轴瓦的间隙。 修复尾架套筒与尾架休的间隙，底面接触不好应修。 检查头架主轴精度，若超差应重新装配，并检查其他部件是否擦边。 检查工件的中心孔与顶尖接触面。 新装的砂轮必须进行二次静平衡以消除由于砂轮不平衡厕引起的振动。 3．磨削时，工件内锥孔的母线不直 内圆磨具与头架中心线的等高超差。 磨削内锥孔的外锥面时，装上卡盘和工件后，由于卡盘和工件的重量， 导致头架部工件的中心线与内圆磨具主轴中心线等高精度超差。 按要求检查和修复内圆磨具支架孔中心线与头架主轴中心线的不等高度。 先在卡盘上装一只工件，并把工件内孔光磨，再将校表杆用平行夹紧固在内圆磨具的磨杆上，表头触及工件的内孔表面，旋转磨杆360并高速主轴轴承的间隙，使之达到要求。

4．磨削时，工件精度达不到精度 头架主轴锥孔中心线对工作台移动方向的平行度，对工件精度有定的影响此误差大，使工件在水平面内弯曲，经磨削受力后，对工件精度影响大。 砂轮主轴中心线对工作台移动方向的平行度误差大，上母线超差。 头架和尾架的中心连线对工作台移动方向的平行度超差。 工作的中心孔与头尾架二顶尖的接触不良，影响工件圆度。 按要求保证头架主轴中心线对工作台移动方向的平行度。 按要求保证吵轮主轴中心线对工作台移动方向的平行度。 做这项精度时，头尾架靠得越近越好。 任何磨加工工件都应研磨中心孔，使工件与头尾架中心保持同一直线。

5．工件表面粗糙度大，有拉毛，划伤痕迹 砂轮主轴与轴瓦因磨损间隙增大，使砂轮主轴刚性减弱。 砂轮因磨削时间较长而变钝及砂孔被堵塞。 振源的影响 修正砂轮时工作台爬行，使砂轮工作面不平整。 砂轮材质的选择不当。 按机床精度标准测量并调查砂轮主轴与轴瓦间的间隙。 经常修整砂轮表面，对冷却液定期更换，并清除冷却管杂物。 对新装的砂轮及电动机必须进行静平衡和动平衡。 要削除工作台在行程中的不稳定现象。 根据工件的材料性质来选择砂轮。

6．砂轮架主轴“抱轴” 主轴与轴瓦的间隙太小。 主轴的前、后轴承不同心。 主轴润滑油中的杂物嵌入主轴与轴瓦之间。 轴瓦的方向装反。 主轴与轴承的间隙一定要好。 在检查和装配砂轮时，应用定心工艺套来保证主轴中心与体壳二孔中心的同心度。 润滑油必须保持清洁。

轴瓦上的箭头方向必须与主轴的旋转方向一致。

7．砂轮架快速行程重复定位有误差 横进给机构丝杠前端的机械定位螺钉未调整好。 横进给丝杠前端与定位螺钉接触处有毛刺或脏物。 将砂轮架底座前端的定位螺伢旋出，以最大的行程快速行进砂轮架，午分表座固定在工作台上，表触及砂轮架，得出某一读数。 旋出定位螺钉，对之进行调整。旋入时一定要做好清洁工作。

8．进刀刻度不准 辅助压力油油压低，使闸缸作用降低。 前罩上定位爪孔与销轴间隙大，造成定位时位置变化。 前罩壳与床身无定位销钉。 底座上齿轮套与丝杠接触之导向孔的间隙大，转动手轮时，丝杠有摆动。 适当提高辅助压力油的油压。 重配爪销。 固紧罩壳的螺钉。 若齿轮套与丝杠的导向部分间隙过大，则应更换。

7.2外圆磨床的维修

1. 当外圆磨床加工工件表面有突然拉毛痕迹时

加工件表面有突然拉毛痕迹，主要是由于粗粒度砂轮磨粒脱落后夹在砂轮和工件之间形成的，可采取以下方法解决：（1）若粗磨时遗留下来的痕迹在精磨时未能磨掉，则应适当加大精磨余量。

（2）发现磨削液中有粗粒度磨粒存在时，应清除砂轮罩壳内的磨屑，更换磨削液。（3）如果材料韧性太大，则应选择氧化铝系砂轮。（4）粗粒度砂轮在刚修整好时，其磨粒易于磨损，则应降低工作台速度、尽量使砂轮修整得细一些，并以较低的纵向速度进行粗加工，或者改用粒度较细的砂轮。

（5）一般情况是材料硬、砂轮软；材料软，砂轮硬。但材料过软，亦应选用较软的砂轮。（6）若砂轮未修整好，有凸起的磨粒则应重新修整砂轮。

2.当外圆磨床控制砂轮架快速进退手柄时，砂轮架不动作或误动作

外圆磨床控制砂轮架快速进退手柄时，产生砂轮架不动作或误动作的故障，可根据其产生原因，按如下方法加以排除：（1）若是控制砂轮架进退的交流电磁铁失灵(如线圈绝热不良引起发热甚至烧毁；电磁铁铁心与滑阀不同轴；电极焊接不好等），可更换交流电磁铁及调整铁心与滑阀同轴度误差等。（2）若控制砂轮架进退的交流电磁铁的行程开关未发信号或误发信号，则需修换。有时，由于控制行程的凸轮过渡曲线不圆滑或过头，致使误发动作，则必须修整凸轮的过渡曲线成圆弧形。

3. 当外圆磨床工作台快速移动行程速度达不到规定值时

外圆磨床工作台快速移动行程速度达不到规定值，根据其故障产生原因，可按如下方法加以排除：（1）检查液压泵轴向及径向间隙，间隙过大时，应调整修复液压泵。（2）液压泵进油口处的线隙式过滤器堵塞，应清洗过滤器或更换一个80~120目的网式过滤器。（3）若发现液压缸活塞杆两端的油封的松紧程度不一致时，应加以调整使之一致。（4）应避免工作台作往复运动时使砂轮架作快速进退运动，只有当关闭开停阀后砂轮架快速进退对工作台速度才无影响

4. 当万能外圆磨床尾座套筒行程不足或伸缩时蠕动时

根据故障产生的原因，可采取如下方法排除：（1）工作压力不足时，缺乏推力，则应调整压力阀，适当提高压力。（2）尾座套筒与体孔间隙过小或本身存在锥度或为椭圆，则应将其研配，使尾座套筒在体孔内移动时无阻滞现象。（3）定期加注粘度较小而清洁的润滑油，将尾座套筒伸缩数次，使润滑油渗入配合表面。（4）因尾座液压缸活塞上两个O 形密封圈增加了移动阻力，可适当减少活塞上两个O 形密封圈的压缩量，或取消两个O 形密封圈，重新研磨活塞孔，然后重做活塞配间隙（0.02~0.03mm）。（5）脚踏尾座阀踏板时，应使滑阀移动到位，检查进、回油路，使它畅通无阻。

第八章 总结

时间过得真快，转眼间两个月的毕业论文设计就要结束了。由于基础薄弱，设计起来很困难，刚拿到课题时找资料是第一大难关，那时脑子里一片紊乱，无从下手，记得当时在图书馆呆了几个下午，挑了好多的书，但总是无法把那些片段串联成一个方案，后来通过俞老师和同学们的帮忙，渐渐有了头绪，确定了方案，正式着手设计。设计时只有拿着书本慢慢学，参考书本，经过两个月的摸索和学习，把原本不清楚的东西都学会了，在这期间走过弯路，不知所措，经过指导老师俞老师细心的讲解加上自己的努力，同学的帮助，终于完成了设计。

这次毕业设计对我以前学过的理论知识起到了很好的回顾作用，以前在校学习时不够清楚如何应用所学知识，对所学的课程不能很好的融会贯通。以前我们每学期都会有一些各个科目的课程设计，但那样的设计都会在老师的不断提醒下完成，这次的毕业设计就有所不同，它需要自己去查找资料，自己拿出方案，找出设计的突破口，经过一个月左右的努力，这次设计才有了一个明确的思路。 在设计中遇到很多困难却令我难忘，特别在用AUTO CAD制图在绘制液压原理图时，由于对AUTO CAD 软件应用不熟练，还得边翻书自学边画图，画一张简单的图往往要花上几天的时间，还要将画好的原理图复制到WORD 中，进行排版。虽然麻烦，但这次课程设计使我对AUTO CAD软件有了进一步的了解，并能较为熟练的应用它。

通过本次设计，我对液压方面的知识有了更深一步的了解，也进一步掌握了各类液压元件的功能以及经常会出现的故障。为以后的工作打下了坚实的基础。

我们即将步入社会，我们面临的将会是更多的困难和挑战，只要我们努力学习，勇于实践，勤学好问，就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快 适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断前进，前进，再前进！

总之，通过这次毕业设计，我的创新思维的能力，自学的能力，学以致用的能力都得到提高为，这为我以后的工作打下一个良好的基础。

第九章 致谢

为期一个学期的毕业论文（设计）已让我非常痛苦的接近尾声了，我的三年大学生涯也即将圈上一个句号。此刻我的心中却有些怅然若失，因为那些熟悉的机电系的恩师们和各位可爱的同学们，我们也即将挥手告别了。

三年间，每次走进机电系教研室都会让我感受到一种亲切热情的氛围。无论是学习、工作生活上的问题，恩师们都会悉心给以指导解答，让我倍受感动。也就是在这里，给我的大学生涯设计点上了第一个逗号。本课题在选题及研究过程中得到陈为全老师的悉心指导。陈老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。陈老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对陈老师的感激之情是无法用言语表达的。

“不积跬步无以至千里”，这次毕业论文能够最终顺利完成，归功于各位老师三年间的认真负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业论文中得以体现。也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业论文最终顺利完成。最后，我向山东大王职业学院机电工程系的全体老师们再次表示衷心感谢：谢谢你们，谢谢你们三年的辛勤栽培！

最后，向我的父亲、母亲、同学致谢，感谢他们对我的理解与支持。

参考文献

1. 左健民. 液压与气压传动. 北京：机械工业出版社，2006

2. 雷天觉. 压力工程手册. 北京：机械工业出版社，1990

3. 章宏甲，黄宜主. 机床液压传动. 北京：机械工业出版社，1987

4. 丛庄远，刘震北. 液压技术基本理论. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989

5. 林建亚，何存兴. 液压元件. 北京：机械工业出版社，1988

6. 左健民. 液压传动学习指导. 南京：河南大学出版社，1989