1575-挖掘机公装置液压系统设计袁宇
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注 意1、本模板是根据 AutoCAD 的有关制图标准,结合我校的实际情况以及工厂中的一些规范制定的,用以规范大家作图,提高所绘图样质量,方便机房出图。2、在本模板中,制定文字样式、尺寸标注样式。设定了图层,建立了标题栏、表面粗糙度等块。3、关于文字样式,建立了“工程仿宋体”等文字样式,在绘图中主要采用“工程仿宋体”样式,其字体名为 “HZFS.shx”.纯汉字文本的如标题栏等可采用“工程汉字”文字样式,其字体名为 “HZTXT.shx”。在使用本模板时,将文件夹中的三个字体文件拷贝到 AutoCAD 的安装目录的“Fonts ”目录下。如果使用的 AutoCAD2007,将补丁文件 acdb17.dll 拷贝到AutoCAD 的安装目录下,覆盖原来的文件,否则有些符号显示为“?” 。不管您采用的是多大的图纸,均采用 3.5 高的字体作为主字体。4、关于层,不同类型的图形放在不同的层,具有不同的颜色,不但可以方便管理,还可以避免出错。但最后打印时全部改成白色。5、关于尺寸标注样式,已建立了相应字高为“3.5”的尺寸标注样式,AutoCAD 默认的 ISO25 尺寸标注样式的字高为 2.5,故不要采用。尺寸公差的标注方法见另外的文件。6、关于块,在本模板中已建立了各种块,大家插入即可。标题栏块和明细栏块在插入后,分解,可对其进行编辑。表面粗糙符号块有 5 个,表面粗糙符号 1 和表面粗糙符号 2 用于粗糙度值为两位时的情况,如“6.3” ,表面粗糙符号 3 和表面粗糙符号 4 用于粗糙度值为三位时的情况,如“12.5” 。7、为出图方便,在机房打印时先将所有的图形文件保存到一个文件中。如果文件中有 A2、A3 图纸,按以下方式拼图:( 1)两张 A2 图纸的拼图情况,如图 1 所示。 (2)如果仅只有一张 A2,另有两张 A3,如图 2 所示拼图。如果有单独的 A3 或 A4,可不拼,用机房的 A3 打印机出图即可。8、图形文件保存为 2004 或 2007 的格式。达到上述要求才为你出图,谢谢合作!图 1 图 2机电系制图课程组 杨世平 谢瑛2010 年春 注:请将毕业设计(终稿)的所有电子文档留存一份给院机房备份,请同学们互相转告。每位学生打印图纸数量要求:材料成型及控制专业:共计 4 张 A0 图纸;其他专业: 共计 2 张 A0 图纸;其他绘图软件版本要求:AutoCAD: 2008 及以下版本Unigraphics: NX5.0 及以下版本SolidEdge: V20 及以下版本Pro/Engineer: 目前无法出图,请转换为 AutoCAD 支持的文档格式出图。11、线宽显示设置线宽设置一般设定粗线线宽为 0.4 或 0.5mm,细线线宽为 0.13 或 0.2mm。当线宽设置完后,应选择合适的线宽显示比例,以方便画图,在“格式(O) ”主菜单中选择“线宽(W)”子菜单,在线宽设置对话框中将 “调整显示比例”下的滑动块拖到第 2 档,这种比例下显示的线宽比较恰当。2、插入表面粗糙度符号快速定位的方法在插入块时,插入基点均为表面粗糙度符号的尖点,如将对象捕捉方式选择为自动捕捉“最近点” ,则能将该表面粗糙度符号准确地标注在代表零件表面的轮廓线上。3、引出线的标注对零件编号也采用引线标注,将引线和箭头按如图 1 所示设置,在“附着”选项中,选择最后一行加下划线。为保证零部件序号在水平方向和竖直方向对齐,应首先绘制一水平线或竖直线作为辅助线,在绘制引线时,捕捉到辅助线上的点,最好删除辅助线。如果零件的序号被圆圈住,这时应分两步做,先标注引线,然后将序号定义为块,序号的大小定义为块的属性,采用插入块的方式快速标注零部件序号。图 1 零件编号的引线设置2图 2 绘制零件的指引线4、尺寸公差标注(1)标注形如 尺寸。先用 Dimlinear 命令标注“44”尺寸,然后点击该尺寸,0.1425再单击图标 ,弹出如图 3(a)所示的图形对象对话框,在该对话框中,拖动滑动条,进入公差设置区域,进行图 3(a )所示的设置,设置完毕后,在其它区域单击即完成设置。(a) (b ) 图 3 尺寸的属性设置3(2)标注尺寸 ,在尺寸对象属性对话框中的文字替代栏中输入0.1425“%C44A1;H0.7X;S+0.014-0.025”即可,如图 3(b)所示;也可采用带有前缀 的尺寸标注样式先进行标注,然后按图 3(a)进行修改。(3)标注尺寸 ,在尺寸对象属性对话框中的文字替代栏中输入0.14258()f“A1;%C44f8(H0.7X;S+0.016-0.025;)”即可。或在标注尺寸文本时,选择 “m”,进入多行文本,输入%C44f8 (+0.016-0.025 ) ,用鼠标亮显+0.016-0.025,然后单击图标 即可。(4)标注 的标注,可通过如下的方法进行标注:817Hf命令: Dimlinear指定第一条尺寸界线原点或 : (捕捉第一条尺寸界线的起点)指定第二条尺寸界线原点: (捕捉第二条尺寸界线的起点)指定尺寸线位置或多行文字 (M)/文字(T)/ 角度(A)/ 水平(H)/ 垂直(V)/旋转(R): m(输入“m”,选择多行文字输入,弹出如图 4(a)所示的文字格式对话框,输入“18H8/f7” ,然后用鼠标左键选择“H8/f7 ”,点击图标 , “H8/f7”变成 ,如图 4(b)所示,单击87Hf确定,退出文字格式对话框)指定尺寸线位置或多行文字 (M)/文字(T)/ 角度(A)/ 水平(H)/ 垂直(V)/旋转(R): (鼠标左键点击选择尺寸线的位置点)标注文字 = 18(a) (b)图 4 装配图中尺寸公差的标注湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目: 挖掘机工作装置液压系统设计 专 业: 机械设计制造及自动化 学 号: 2006183930 姓 名: 袁 宇 指导老师: 张高峰(副教授) 完成日期: 2010 年 6月 5日 1挖掘机公装置液压系统设计摘要: 液压技术是现代挖掘机的技术基础,其性能的优劣决定着挖掘机工作性能的高低,目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。本文在介绍挖掘机及其液压传动技术的发展历史前提下,首先论述了挖掘机液压系统的基本回路,其次设计了挖掘机液压系统,包括工作原理分析,系统工作循环和工作回路进行分析,主要液压元件在系统中的作用,液压缸的结构设计和尺寸计算、强度校核、泵的流量计算,阀及其他液压元件的选择;结合挖掘机的基本动作,设计电气控制电路。关键词:挖掘机液压系统; 液压缸; 挖掘机电气系统The Design of Excavator Test PlatformAbstract: Hydraulic technology is the technical foundation of modern excavators, the merits of the function determines the level of excavators working, currently many advanced technology of hydraulic drive were reflected in the excavator. This paper introduces the technology of hydraulic excavators and its history, and under this premise, its discussed the basic circuit of hydraulic excavators. Followed by the design of the excavator hydraulic system, including the operating principle ,system duty cycle and working circuit analysis of the main hydraulic components in the systems role in the structural design of hydraulic cylinder and the size calculation, strength check, pump volume, valves and other hydraulic components of the selection; combination of the basic movements excavator, the design of electrical control circuit.Key words: Excavator hydraulic system; hydraulic cylinder; excavator working cycle electrical system 2前言挖掘机的液压系统是挖掘机上重要的组成部分,它是挖掘机工作循环的的动力系统。挖掘机的工作条件恶劣,且动臂和底盘动作非常频繁,因此要求液压系统工作稳定,平均无故障时间长。因此,液压系统的性能优劣决定着挖掘机工作性能的高低。液压技术的发展直接关系挖掘机的发展,挖掘机与液压技术密不可分,二者相互促进。液压技术是现代挖掘机的技术基础,挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂,可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成,它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等,由它们构成具有各种功能的液压系统。随着科技的进步,挖掘机的液压系统将更加复杂,功能更加多样且便于操作控制,工作效率高,耗能少,先进的液压系统会使挖掘机在工程领域发挥更大的作用。31 绪论1.1 选题意义随着国民经济的快速发展,液压挖掘机在各种工程建设领域,特别是基础设施建设中所起的作用越来越明显,液压挖掘机作为一类快速、高效的施工机械愈来愈被人们所认识。据统计,2003 年我国挖掘机总销售量突破 6 万台,其中国内挖掘机生产企业销量总和达到 3.48 万台,成为世界第一大挖掘机市场。挖掘机的发展与液压技术密不可分,二者相互促进,一方面,液压技术是现代挖掘机的技术基础,另一方面,挖掘机的发展又促进了液压技术的提高。挖掘机的液压系统复杂,其性能的优劣决定着挖掘工作性能的高低,可以说目前液压传动的许多先进技术都体现在挖掘机上。近年来,有关挖掘机液压系统方面的文献并不少见,但文献的内容大多针对某一专题进行研究,系统地论述现代液压挖掘机液压系统的论文却较少,因此研究挖掘机液压系统具有重要的现实意义和理论意义。1.2 挖掘机及其液压技术概述挖掘机的发展史可追溯到 19 世纪三四十年代。美国实施西部大开发工程催生了以蒸汽机作为动力,模仿人体大臂、小臂和手腕构造,能行走和扭腰的挖掘机。随后的一百多年中,挖掘机并没有得到很大发展,其原因一是当时的工程主要是国土开发、大规模的筑路和整修场地等,平面作业较多,使铲土运输机械成为当时的主力机种,二是挖掘机作业装置动作多、运动范围大、采用多自由度机构,机械传动难以适应这些要求,而当时的液压技术还不成熟,不能大规模地应用到实际工业中。随着社会的不断进步,工程建设和施工形式逐渐向土木施工方向发展,同时液压技术也逐步得以完善,这些因素的变化反过来又促进挖掘机的不断更新换代。20 世纪 40 年代有了在拖拉机上配装液压铲的悬挂式挖掘机,50 年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机,60 年代,当液压传动技术成为成熟的传动技术时,液压挖掘机进入了推广和蓬勃发展吉阶段,各国挖掘机制造厂和品种增加很快(见表 11) ,产量猛增。19681970 年间液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的 83%,目前已接近 100%,所谓挖掘机在现代主要是指液压挖掘机,机械式挖掘机已很少见,液压传动技术为挖掘机的发展提供了强有力的技术支撑。4表 1-1 液压挖掘机制造厂及型号增长情况Tab. 1-1 Hydraulic excavator factory and growth circumstance制造厂家 产品型号国别1963 1966 1969 1972 1963 1966 1969 1972西德 5 17 17 18 12 36 74 106美国 2 8 14 17 4 19 43 73法国 5 8 7 3 10 26 27 31意大利 3 6 8 11 3 7 18 42英国 3 6 9 9 3 12 22 28日本 4 13 14 6 28 44合计 18 49 68 72 32 106 212 324液压传动是挖掘机的重要组成部分之一,目前常用的传动方式有机械传动、电力传动和流体传动。流体传动包括液体传动和气体传动,液体传动又分为液压传动和液力传动。所谓液压传动是指在密闭的回路中,利用液体的压力能来进行能量的转换、传递和分配的液体传动。在现代工业中液压传动技术几乎应用于所有机械设备的驱动、传动和控制,如操纵车辆转向和制动,控制和驱动飞机、机床、工程机械、农业机械、采矿机械、食品机械和医疗机械等1650 年法国帕斯卡提出的封闭静止流体中压力传递的帕斯卡原理成为液压传动的理论基础,此后液压传动理论不断得以丰富和完善,如 1686 年牛顿揭示了粘性流体的内磨擦定律,18 世纪建立了流体力学的两个重要方程:连续性方程和伯努利方程。丰富的理论和实践的需要促进了液体应用技术和成果的不断涌现。1795 年英国人约瑟夫步拉默发明了世界上第一台水压机;随后出现在英国的工业革命促进了液压技术的迅速发展;到 1870 年液压传动技术已经被用来驱动各种液压设备,如液压机、起重机、绞车、挤压机、剪切机和铆接机等; 1900 年,世界上出现了第一台轴向柱塞泵;1910 年及 1922 年海勒 .肖及汉斯.托马斯研制出用油作工作介质的径向柱塞泵;1926 第一套由泵控制阀和执行元件组成的集成液压系统在美国诞生;1936 年哈里?威克斯又发明了先导式液流阀。第二次世界大战之后,美国麻省理工学院的布莱克本、李诗颖等人对液压伺服控制问题作了深入的研究,于 1958 年制造了喷嘴挡板型电液伺服阀;20 世纪六十年代末,电液比例阀应运而生; 70 年代后期,德美等国相继研制成负载敏感泵及大功率电磁阀;近年来,为适应机电一体化、控制柔性化和计算机集中控制的要求,液压系统的研究已由手动控制转向数字控制和信号控制。目前液压技术的研究和发展动向主要体现在以下几个方面:(1)提高效率,降低能耗。 (2)提高5技术性能和控制性能。 (3)发展集成、复合、小型化、轻量化元件。 (4)开展液压系统自动控制技术方面的研究与开发。 (5)加强以提高安全性和环境保护为目的研究开发。 (6)提高液压元件和系统的工作可靠性。 (7)标准化和多样化。 (8)开展液压系统设计理论和系统性能分析研究 20。1.3 国内外研究现状我国挖掘机生产起步较晚,从 1954 年抚顺挖掘机厂生产第一台机械式单斗挖掘机至今,大体经历了测绘仿制、自主研发和发展提高三个阶段。新中国成立初期,以测绘仿制前苏联 20 世纪 3040 年代的机械式单斗挖掘机为主,开始了我国的挖掘机生产历史,由于当时国家经济建设的需要,先后建立起十多家挖掘机生产厂,到 20 世纪 80 年代末,我国的中小型液压挖掘机已形成系列,但总的说来,我国的挖掘机生产批量小,产品质量不稳定,与国际先进水平相比,差距较大。改革开放以来,生产企业积极引进、消化、吸收国外先进技术,促进了我国挖掘机行业的发展,目前国产液压挖掘机的产品性能指标已达到 20 世纪 80 年代的国际水平,部分产品达到了 90 年代的水平。国外挖掘机生产历史较长,液压技术的不断成熟使挖掘机得到全面发展。德国是世界上较早开发研制挖掘机的国家,1954 年和 1955 年德国的德马克和利渤海尔两家公司分别开发了全液压挖掘机;美国是继德国以后生产挖掘机历史最长、数量最大、品种最多和技术水平处于领先地位的国家;日本挖掘机制造业是在二次大战后发展起来的,其主要特点是在引进、消化先进技术的基础上,通过大胆创新发展起来的;韩国是液压挖掘机生产的后起之秀,20 世纪 70 年代开始引进技术,由于产业政策支持,很快进入国际市场,并已挤入国际液压挖掘机的主要生产国之一。20 世纪 60 年代,挖掘机进入成熟期,各国挖掘机制造商纷纷采用液压技术并与其它技术相结合,使产品的适应性得到较快发展,产品寿命和质量不断提高操纵更加舒适,产品更加节能。例如美国卡特彼勒公司 1995 年以后推出的 300B 系列液压挖掘机,采用一种命名为 maestro 的系统,通过载荷传感液压装置,控制发动机的输出功率,实现与液压泵的严格匹配。Maestro 控制面板在机型上安装两种功率模式和四种工况状态,允许用户自行决定功率工况模式。再如韩国现代公司生产的 ROBEX450-3 型液压挖掘机,有四种功率模式,通过集成化的电子控制系统自动确定最佳的发动机转速和液压泵的输出参数,使得发动机、液压泵的速度及液压系统压力与实际工况相适应,从而获得最高的生产率和最佳的燃油消耗。此种技术在日本小松、日立建机、神钢、韩国大宇重工、德国的利渤海尔、英国的 JCB 等公司均得到普遍应用,代表了当代液压挖掘机的最高水平。61.4 挖掘机发展趋势随着液压挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化方向发展,挖掘机对液压技术的要求不断提高并呈现如下特点:(1)迅速发展全液压挖掘机并进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中,压力减小时用增大流量来补偿,使液压泵功率保持恒定,亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率;当外阻力增大时则减少流量(降低速度) ,使挖掘力成倍增加;采用三回路液压系统,产生三个互不成影响的独立工作运动,实现与回转机构的功率匹配,将第三泵在其他工作运动上接通,成为开式回路第二个独立的快速运动。液压技术在挖掘机上的普遍使用,为电子技术、自动控制技术在挖掘机上的应用与推广创造了条件,液压、电子和自动化技术日益结合,共同促进挖掘机的控制性能不断提高。挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵,利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合,实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。20 世纪 70 年代,为了节省能源消耗和减少对环境的污染,使挖掘机的操作更加轻便和安全作业,降低挖掘机噪音,改善驾驶员工作条件,电子和自动控制技术逐步应用在挖掘机上。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高,机电一体化技术在挖掘机上得以广泛应用,并使其各种性能有了质的飞跃。20 世纪 80 年代,以微电子技术为核心的高新技术,特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用,推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广,并已成为挖掘机现代化的重要标志,亦即目前先进的挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。所有这一切,都是挖掘机的全液压化奠定的基础并为挖掘机的全面发展创造了美好的前景。(2)重视采用新技术、新工艺、新结构,加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如美国林肯贝尔特公司新 C 系列 LS-5800 型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统,可自动调节流量,避免了驱动功率的浪费,还安装了 CAPS(计算机辅助功率系统),提高了挖掘机的作业功率,更好地发挥液压系统的功能;日本住友公司生产的 FJ 系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统,利用精控模式选择系统,减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗,并延长了零部件的使用寿命;德国奥加凯(O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性,使油泵具有最大的工作效率;日本神钢公司在新型的 904、905、 907、909 型液压挖掘机上采用智能型控制系统,即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作;德国利勃海尔公司开发7了 ECO(电子控制作业)的操纵装置,可根据作业要求调节挖掘机的作业性能,取得了高效率、低油耗的效果;美国卡特匹勒公司在新型 B 系统挖掘机上采用最新的3114T 型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等,进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在 DH280 型挖掘机上采用了 EPOS 即电子功率优化系统,根据发动机负荷的变化,自动调节液压泵所吸收的功率,使发动机转速始终保持在额定转速附近,即发动机始终以全功率运转,这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率,又防止了发动机因过载而熄火。82 挖掘机液压系统概述2.1 挖掘机液压系统的基本组成及其基本要求按照挖掘机工作装置和各个机构的传动要求,把各种液压元件用管路有机地连接起来就组成一个挖掘机液压系统。它是以油液为工作介质、利用液压泵将发元件将液压能转变为机械能,进而实现挖掘机的各种动作。挖掘机的工作装置主要由动臂、斗杆、铲斗及相应的液压缸组成,它包括动臂、斗杆、铲斗三个液压回路。挖掘机的动作复杂,主要机构经常启动、制动、换向,负载变化大,冲击和振动频繁,而且野外作业,温度和地理位置变化大,因此挖掘机的液压系统应满足如下要求(1)要保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作,也可以相互配合实现复合动作。(2)工作装置的动作和转台的回转既能单独进行,又能复合动作,以提高挖掘机的生产率。(3)履带式挖掘机的左、右履带分别驱动,使挖掘机行走方便、转向灵活,并且可就地转向,以提高挖掘机的灵活性。(4)保证挖掘机的一切动作可逆,且无级变速。(5)保证挖掘机工作安全可靠,且各执行元件(液压缸、液压马达等)有良好的过载保护;回转机构和行走装置有可靠的制动和限速;防止动臂因自重而快速下降和整机超速溜坡。为此,液压系统应做到:(1)有高的传动效率,以充分发挥发动机的动力性和燃料使用经济性。(2)液压系统和液压元件在变化大的负载、急剧的振动作用下,具有足够的可靠性。(3)设置轻便耐振的冷却器,减少系统总发热量,使主机持续工作时的液压油温不超过 80,或温升不超过 45。(4)由于挖掘机作业现场尘土多,液压油容易被污染,因此液压系统的密封性能要好,液压元件对油液污染的敏感性要低,整个液压系统要设置滤油器和防尘装置。(5)采用液压或电液伺服操纵装置,以便挖掘机设置自动控制系统,进而提高挖掘机技术性能和减轻驾驶员的劳动强度。因为此课题只是挖掘机的实验平台的设计,所以只要求对挖掘机的工作装置进行分析设计。92.2 挖掘机工作装置液压系统的挖掘动作分析通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸分别进行单独挖掘,或者两者配合进行挖掘。在挖掘过程中主要是铲斗和斗杆有复合动作,必要时配以动臂动作。2.3 挖掘机工作装置液压系统的基本回路分析基本回路是由一个或几个液压元件组成、能够完成特定的单一功能的典型回路,它是液压系统的组成单元。液压挖掘机液压系统中基本回路有限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流回路、行走回路、合流回路、再生回路、闭锁回路、操纵回路等。2.3.1 限压回路限压回路用来限制压力,使其不超过某一调定值。限压的目的有两个:一是限制系统的最大压力,使系统和元件不因过载而损坏,通常用安全阀来实现,安全阀设置在主油泵出油口附近;二是根据工作需要,使系统中某部分压力保持定值或不超过某值,通常用溢流阀实现,溢流阀可使系统根据调定压力工作,多余的流量通过此阀流回油箱,因此溢流阀是常开的。液压挖掘机执行元件的进油和回油路上常成对地并联有限压阀,限制液压缸、液压马达在闭锁状态下的最大闭锁压力,超过此压力时限压阀打开、卸载保护了液压元件和管路免受损坏,这种限压阀(图 2-1)实际上起了卸荷阀的作用。维持正常工作,动臂液压缸虽然处于“不工作状态” ,但必须具有足够的闭锁力来防止活塞杆的伸出或缩回,因此须在动臂液压缸的进出油路上各装有限压阀,当闭锁压力大于限压阀调定值时,限压阀打开,使油液流回油箱。限压阀的调定压力与液压系统的压力无关,且调定压力愈高,闭锁压力愈大,对挖掘机作业愈有利,但过高的调定压力会影响液压元件的强度和液压管路的安全。通常高压系统限压阀的压力调定不超过系统压力的 25%,中高压系统可以调至 25%以上。101- 换向阀 2- 溢流阀 3- 油缸图 2-1 限压回路上述各回转回路中的缓冲(限压)阀实际上起了制动作用,换向阀 1 中位时回转马达两腔油路截断,只要油路压力低于限压阀的调定压力,回转马达即被制动,其最大制动力矩由限压阀决定。当回转操纵阀回中位产生液压制动作用时,挖掘机上部回转体的惯性动能将转换成液压位能,接着位能又转换为动能,使上部回转体产生反弹运动来回振动,使回转齿圈和油马达小齿轮之间产生冲击、振动和噪声,同时铲斗来回晃动,致使铲斗中的土洒落,因此挖掘机的回转油路中一般装设防反弹阀。2.3.2 节流回路节流调速是利用节流阀的可变通流截面改变流量而实现调速的目的,通常用于定量系统中改变执行元件的流量。这种调速方式结构简单,能够获得稳定的低速,缺点是功率损失大,效率低,温升大,系统易发热,作业速度受负载变化的影响较大。根据节流阀的安装位置,节流调速有进油节流调速和回油节流调速两种111- 齿轮泵 2- 溢流阀 3- 节流阀 4- 换向阀 5- 油缸图 2-3 节流回路图 2-3 (A)为进油节流调速,节流阀 3 安装在高压油路上,液压泵 1 与节流阀串联,节流阀之前装有溢流阀 2,压力油经节流阀和换向阀 4 进入液压缸 5 的大腔使活塞右移。负载增大时液压缸大腔压力增大,节流阀前后的压力差减小,因此通过节流阀的流量减少,活塞移动速度降低,一部分油液通过液流阀流回油箱。反之,随着负载减小,通过节流阀进入液压缸的流量增大,加快了活塞移动速度,液流量相应地减少。这种节流方式由于节流后进入执行元件的油温较高,增大渗漏的可能性,加以回油无阻尼,速度平稳性较差,发热量大,效率较低。图 2-3 (B)为回油节流调速,节流阀安装在低压回路上,限制回油流量。回油节流后的油液虽然发热,但进入油箱,不会影响执行元件的密封效果,而且回油有阻尼,速度比较稳定。液压挖掘机的工作装置为了作业安全,常在液压缸的回油回路上安装单向节流阀,形成节流限速回路。如图 2-3(C)所示,为了防止动臂因自重降落速度太快而发生危险,其液压缸大腔的油路上安装由单向阀和节流阀组成的单向节流阀。此外,斗杆液压缸、铲斗液压缸在相应油路上也装有单向节流阀。2.3.3 合流回路为了提高挖掘机生产效率、缩短作业循环时间,要求动臂提升、斗杆收放和铲斗转动有较快的作业速度,要求能双(多)泵合流供油,一般中小型挖掘机动臂液压缸和斗杆液压缸均能合流,大型挖掘机的铲斗液压缸也要求合流。目前采用的合流方式有阀外合流、阀内合流及采用合流阀供油几种合流方式。阀外合流的液压执行元件由两个阀杆供油,操纵油路联动打开两阀杆,压力油通12过阀外管道连接合流供给液压作用元件,阀外合流操纵阀数量多,阀外管道和接头的数量也多,使用上不方便。阀内合流的油道在内部沟通,外面管路连接简单,但内部通道较复杂,阀杆直径的设计要综合平衡考虑各种分合流供油情况下通过的流量。合流阀合流是通过操纵合流阀实现油泵的合流,合流阀的结构简单,操纵也很方便。2.3.4 闭锁回路图 2-6 闭锁回路 图 2-7 再生回路动臂操纵阀在中位时油缸口闭锁,由于滑阀的密封性不好会产生泄露,动臂在重力作用下会产生下沉,特别是挖掘机在进行起重作业时要求停留在一定的位置上保持不下降,因此设置了动臂支持阀组。如图 2-6 所示,二位二通阀在弹簧力的作用下处于关闭位置,此时动臂油缸下腔压力油通过阀芯内钻孔通向插装阀上端,将插装阀压紧在阀座上,阻止油缸下腔的油从 B 至 A,起闭锁支撑作用。当操纵动臂下降时,在先导操纵油压 P 作用下二位二通阀处于相通位置,动臂油缸下腔压力油通过阀芯钻孔油道经二位二通阀回油,由于阀芯内钻孔油道节流孔的节流作用,使插装阀上下腔产生压差,在压差作用下克服弹簧力,将插装阀打开,压力油从 B 至 A。2.3.5 再生回路动臂下降时,由于重力作用会使降落速度太快而发生危险,动臂缸上腔可能产生吸空,有的挖掘机在动臂油缸下腔回路上装有单向阀和节流阀组成的单向节流阀,使动臂下降速度受节流限制,但这将引起动臂下降慢,影响作业效率。目前挖掘机采用再生回路,如图 2-7 所示,动臂下降时,油泵的油经单向阀通过动臂操纵阀进入动臂油缸上腔,从动臂油缸下腔排除的油需经节流孔回油箱,提高了回油压力,使得液压油能通过补油单向阀供给动臂缸上腔。这样当发动机在低转速和泵的流量较低时,能防止动臂因重力作用下迅速下降而使动臂缸上腔产生吸空。133 挖掘机液压系统设计3.1 挖掘机的功用和对液压系统的要求液压挖掘机的液压系统是由动力元件(各种液压泵),执行元件(液压缸.液压马达),控制元件(各种阀)以及辅助装置(冷却器.过滤器)用油管按一定方式连接起来组合而成。它将发动机的机械能,以油液作为介质,经动力元件转变为液压能,进行传递,然后再经过执行元件转返为机械能,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递,分配和控制机械动力,因此是液压挖掘机的关键部分。,液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成,它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路等,由它们构成具有各种功能的液压系统。挖掘一般以斗杆缸动作为主,用铲斗缸调整切削角度,配合挖掘。有特殊要求的挖掘动作,则根据作业要求,进行铲斗,斗杆和动臂三个缸的复合动作,以保证铲斗按某一特定轨迹运动。挖掘机一般工作在施工场合,因此工作环境恶劣,这就要求挖掘机的液压系统和执行元件要有足够的强度和非常好的密封性能。由于挖掘机的动作频繁,因此,液压元件和管路要能够承受频繁的液压冲击,以保证挖掘机能够长时间安全稳定的工作。设计出便于操作,更加人性化,工作效率高,耗能少的挖掘机,才会在工程领域发挥更大的作用。3.2 挖掘机液压系统分析3.2.1 挖掘机的液压系统原理图挖掘机的液压系统原理图如下 1:14A、B液压泵 1-铲斗液压缸 2-斗杆液压缸 3-动臂液压缸 4 5 6-调速阀 7 8 11-三位四通换向阀 9-合流阀 10-梭阀 12-限速阀 13-单向阀 14-散热器 15-滤油器 16-溢流阀图示挖掘机的液压系统原理图。系统中所用的是斜轴式径向柱塞泵。它有两个出油口,相当于 A,B 两台泵供油。A 泵输出的压力油进入三位四通电磁阀 7 和 8,分别驱动铲斗液压缸 1 和动臂液压缸 3 动作。泵 B 输出的压力油进入三位四通换向阀 9 驱动斗杆液压缸 2 动作。3.2.2 系统工作分析根据挖掘机的作业要求,液压系统应完成挖掘,上述工作由系统中的一般工作回路实现。(1) 通常以铲斗缸或两者配合进行挖掘;必要时配以动臂动作。操纵换向阀 7处于右位,这时油液的流动是:进油路:A 泵 换向阀 7 右位铲斗液压缸 1 大腔。回油路:铲斗液压缸 1 小腔调速阀 5换向阀 7 右位换向阀 8 中位15合流阀 9 右位限速阀 12 右位单向阀 13散热器 14滤油器 15油箱。此时铲斗缸活塞伸出,推动铲斗挖掘。或者同时操纵换向阀 7,8 使两者配合进行挖掘。必要时操作换向阀 11,使处于右位或左位,则 B 泵来油进入斗杆液压缸 2 的大腔或小腔,使液压缸的动作相互配合,提高挖掘效率。3.2.3 主要液压元件在系统中的作用为了限制铲斗,斗杆,动臂因自重而快速下降,在其回路上均设置了单向节流阀4,5,6。该机在挖掘作业时,常需动臂缸与斗杆缸快速动作以提高生产效率。为此在系统中增加了合流阀 9。合流阀在图示位置时,泵 A, B 不合流。当操纵合流处于左位时A 泵输出的压力油经合流阀 9 的左位进入换向阀 11 与 B 泵一起向动臂缸和斗杆缸供油,以加快动臂和斗杆的动作速度。在两组多路阀的进油路上设有安全阀以限制系统的最大工作压力。在各液压缸和液压马达的分支油路上均设有过载阀以吸收工作装置的冲击能量。3.3 液压元件的选用3.3.1 泵的选用选用轴向柱塞泵,这种泵具有结构紧凑,容量大,压力高,容易实现无级变速,寿命长,排量范围大。3.3.2 液压阀的选用(1) 溢流阀.溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力,防止系统过载或维持压力近似恒定。本系统中选用二级同心先导式溢流阀,安装在泵的出油口处,用来恒定系统压力,防止超压,保护系统安全运行。(2) 单向阀.系统中多处要用到单向阀,也是必不可少的元件,它用来防止油液倒流,从而使执行元件停止运动,或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。(4) 换向阀.在系统中为三位四通换向阀。在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向,进而实现不同的动作要求,在三位四通的换向阀中,左右阀位要求能够进回油,中间的阀位要求禁止油液流通,以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置。3.3.3 液压缸的选用选用工程机械用液压缸,最高工作压力 30MP。163.3.4 辅助元件的选用(1) 油管.由于系统工作压力高,所以在系统中没有相对运动的管路中选用无缝钢管,它能承受高压,价格低廉,耐油,抗腐蚀,刚性好,装拆方便,所以适合用在高压管道。在系统中有相对运动的压力管道选用高压橡胶管。(2) 管接头.在采用无缝钢管的管路中,管接头采用锥密封焊接式管接头,他除了具有焊接头的优点外,由于它的 O 形密封圈装在锥体上,使密封有调节的可能,密封更可靠。工作压力为 34.5MP 工作温度为-25+80 摄氏度。在橡胶管的接头处选用扣压式胶管接头,安装方便,与钢丝编织胶管配套总成,适合在油温为-30+80 摄氏度的环境工作。(3) 密封装置.在液压系统中密封装置非常重要,它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入,以保证系统建立起必要的压力,使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力.湿度范围内具有良好的密封性能。密封装置和运动件之间的摩檫力要小,摩檫系数要稳定,抗腐蚀能力强,不易老化,工作寿命长,耐磨性好,磨损后在一定程度上能自动补偿,结构简单,使用维护方便,价格低。其于以上几点,在有相对运动且有摩檫的元件上使用 Y 型密封圈,其截面小,结构紧凑。且 Y 型密封圈能随压力增高而增大,并能自动补偿磨损。在相对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用 O 型密封圈,其结构简单,容易制造,密封性能好,摩檫力小,安装方便。(4) 滤油器.在液压系统中,不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤,造成内部泄露量增加,从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死,小孔或缝隙堵塞,润滑表面破坏,造成液压系统故障,胶状物和淤渣等杂质,将会引起元件粘着,酸类还将加速运动件的腐 蚀和使油液进一步恶化。因此要采用滤油器对油液进行过滤,以保证油液质量符合标准。因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上,这种滤油器压力损失不超过 0.04 MPa ,结构510简单,流通能力大,可以满足泵的流量,清洗方便。(5) 蓄能器.它能把压力油的液压能储存在耐压容器里,待需要时又将其释放出来的一种装置。主要用途:做辅助动力源.减小压力 冲击和压力脉动。在本系统中选用气囊式蓄能器,这种蓄能器密封可靠,胶囊惯性小,反映灵敏,结构紧凑,尺寸小,重量轻,并有系列批量生产 。174 液压缸的设计计算和泵的参数计算4.1 液压缸设计算4.1.1 外负载计算斗杆挖掘时切削行程较长,切土厚度在挖掘过程中可视为常数。斗杆在挖掘过程中总转角为 ,在这转角行程中铲斗被装满。铲斗缸外负载为最大时,缸内压力最10大,此时挖掘力最大,其值为: =C BAZX+D maxW1.35max1RCOS=250 +D .5.2.615.3071.5=200 +120035.1. .0=206771+12000=218771(N)式中 C表示土壤硬度的系数,对级土宜取 C=5080,对级土宜取 C=90150,对级土宜取 C=160320,式中取 C=250; R铲斗与斗杆铰点到斗齿尖的距离,即转斗切削半径,取斗容量为 1m ,根据3反铲斗主要参数特性计算表,查表得 R=1.15m;B切削刃宽度影响系数,B=1+2.6b,其中 b 为铲斗宽度,查表得 b=1.25m;挖掘过程中铲斗总转角的一半,查表得 = ;max max5A切削角变化影响系数,取 A=1.3;Z带有齿的系数,取 Z=0.75;X斗侧臂厚度影响系数,X=1+0.3s,其中 s 为侧臂厚度,单位为 cm,初步设计时可取 X=1.15;D切削刃挤压土壤的力,根据斗容大小在 D=1000017000N 范围内选取.设计容量为 1m ,取 D=12000N;3转斗挖掘装土阻力和法向挖掘阻力相对与 很小,所以在计算时可以忽略不计。maxW184.1.2 液压缸结构尺寸计算(1) 根据铲斗缸的最大外负载,可以设计计算铲斗缸的结构尺寸: 当推力驱动工作负载时:22max004mFWDPd由此可求出缸筒内径为:D 21059D求出 D=99mm本系统为高压系统,因此速比 取 =2,d= 12式中 系统背压 P =1MPa0系统最高压力 P=30Mpa根据查表 GB/T23481993 圆整得到 D=100mm(2) 活塞杆直径为d= = 100=70.7(mm)12D根据 GB/T23481993 规定的活塞杆尺寸圆整为 d=80mm(3) 最大工作行程行程 S=12D 2时S=12x100=1200(mm)根据国家标准 GB/T1980 规定的液压缸行程系列圆整到 S=1250mm(4) 活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸,可查设计手册得安装尺寸= +S=377+1250=1627(mm)1L当活塞杆全部伸出时,有效计算长度为:L=1250+1250+377=2877(mm)S液压缸的安装尺寸(查设计手册得到) (5) 最小导向长度19125012.5LDHm取最小导向长度为 120(mm)式中 L液压缸最大行程;D缸筒内径。(6) 导向套长度A=(0.61.0)d =(4880)mm导向套长度为 60mm(7) 活塞宽度B=(0.61.0)D =(60100)mm活塞杆宽度 B=80mm式中 D缸筒内径(8) 缸筒壁厚:材料的许用应力计算bn=80165MPa式中 缸体材料的抗拉强度,缸体材料为 , =800Mpab#4bn安全系数.一般取 n=52.3DP018.7.6m查缸筒壁厚度 表,取 =12mm式中 P-系统最高压力,P=30Mpa。(9) 缸筒外径2eD=100+2x12=124(mm)4.1.3 油缸强度计算:(1) 已知参数:20缸径 D=100 杆径 d=80 行程 S=1250 缸筒壁厚 =12 有效计算长度 L=2877 (参数单位:mm)(2) 油缸强度计算a. 活塞杆应力 校核261.DPgmd活塞杆材质为 调质,经查表得强度极限 为 800Mpa,材料的许用应力为:#45b= (n 为安全系数).bn80165Ma由此可见, ,应力完全满足要求。 式中 油缸最大闭锁压力gPb. 缸筒强度验算:由于缸筒壁厚与缸径之比108.32D,属于厚壁缸筒,可按材料学第二强度理论验算。0.50.4132PD,=0.516.16.0=8.65(mm)由此可见, ,即为大柔度压杆时,稳定力为:12KEIFL= 50式中 为长度折算系数,对于两端铰接约束方式 一般取 1;f. 油缸最大闭锁力= maxF24gPD= 5.310式中 油缸最大闭锁压力gPg. 稳定系数22maxKFN=2.1由此可见,稳定性可以满足要求。4.2 泵的参数计算4.2.1 泵的压力计算在设计液压系统时,要求泵的压力高于系统压力,差值以 10%30%为宜 15。因此:130%BP=30=34.4Mpa取泵的最高压力 34BMa式中 P系统最高压力,P=30Mpa4.2.2 计算所需要的泵的流量(1) 设计要求每个液压缸的伸缩速度 ,根据铲斗缸计算初步确max60/inv定其余液压缸的参数:(单位:mm)a. 动臂缸(2 个):缸内径 D=100 活塞杆径 d=70 b. 铲斗缸:缸内径 D=100 活塞杆径 d=80 c. 斗杆缸:缸内径 D=110 活塞杆径 d=80(2) 每个缸的流量计算a. 动臂缸(2 个): 2maxQRrv=48.042L/minb. 斗杆缸: 2maxrv=16.956 L/min c. 铲斗缸: 2maxQRrv=28.731 L/min式中 R缸筒内半径r活塞杆半径23f. 系统总流量31maxBiQK=1.2(48.04216.95628.731)=113(L/min)式中 K系统泄露系数,一般取 1.11.3,本式中取 K=1.2;同时工作的执行元件流量之和的最大值。51maxiQ根据上面的计算,系统中选用主泵为双联斜轴式轴向柱塞泵,所以 A 泵的最大流量为 92 L/min,B 泵的最大流量为 21 L/min。4.3 发动机的选择4.3.1 泵的驱动功率的计算310NbpQPKW633.4=28.25(KW)式中 PN-液压泵的额定压力,取 PN=30MPa ;QN-液压泵的额定流量,取3160mQS;P-液压泵的总效率,从规格表中查出为 0.8 ;-转换系数:恒功率变量液压泵取 0.4 ;4.3.2 发动机的选择根据算出的驱动功率和泵的额定转速选择电动机的规格。通常,允许电动机短时间在超载 25%的状态下工作。取电动机的效率为 80%,则根据计算公式得到电动机的功率为 35.31KW,查机械设计手册,选择型号为 YEJ200L2-2 的电动机,其额定功率为37KW,转速为 2950r/min. 245. 液压系统性能验算5.1 液压系统压力损失5.1.1 沿程压力损失主要是液压缸快速运动时进油管路的损失,设定此管路长为 4m,管内径为0.02m。当液压缸快速运动时通过的流量为 45.8L/min,正常运转后黏度为v=27mm/s,油密度为 918kg/m。油在管路实际流速:32245.810V=.46qvmds 3.1807eRv油在管路中呈层流流动状态,其沿程阻力系数为:80e根据公式 21VpdA求得沿程压力损失为:216804.30.1pMPa5.2.2 局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路部压力损失P2,以及通过控制阀的局部压力损失P3,其中管路局部压力损失相对来说小的多,故主要考虑通过控制阀的局部压力损失。从系统图中可以看出,从大泵的出口都油缸的进油口,要经过换向阀,单向调速阀,溢流阀。设定换向阀的额定流量为 160L/min,额定压力损失为 0.3MPa,调速阀的额定流量为 150L/min,额定压力损失为 0.2MPa,溢流阀的额定流量为 130L/min,额定压力损25失为 0.3MPa,通过各阀的局部压力损失之和:2 22145.83745.83745.8370.30. 01611p =0.632MPa2 22245.83745.8370.30. 0.1611p =0.463MPa以上计算结果是大小泵同时工作的所经过的管道都是一样的,所以大小泵是到油缸之间总的压力损失为:P=P1+P2=1.095MPa5.2 液压系统的发热温升液压系统工作中各种压力损失,容积损失和机械损失组成系统总的能量损失。其中绝大部分变为热能,使油液温度升高。油液温度过高对系统产生不利影响:加速油液变质;油液黏度降低,系统泄露增大;及其产生热变形,降低精度;使液压元件中热膨胀系数不同的相对运动零件间隙变小甚至卡死而失效。为了保证系统正常工作,油液温度必须控制在规定范围之内。各种机械允许油温( )液压设备名称 正常工作温度 最高允许温度 油及邮箱的温升机床 30-55 55-70 50K 的转速,以达到更温和的周边切割速度,这将有所不同根据叶片形状的固定槽。高速足够的力量和刚度,因此主轴作为是一个初步或初始槽加工使用任 CFG 桩/高效深磨(HEDG)或丝电火花加工(EDWM)被需要。随着前者,通常槽截面可能类似于阶梯金字塔或与最广泛的功能在磁盘的边缘。在案例EDWM 中,形成更紧密的根镜像的形式,为获得更均匀磨损砂轮的模式提供了可能性。甲流程图表其他制造业序列是由于在6。图 3:电镀超硬磨料砂轮。根槽研磨报道6-9本质证明了该方法的可行性,使用纯圆柱型金刚石和 CBN 砂轮,随后充分形式轮子,当两个关键加工镍基高温合金,铬镍铁合金 718 和 Udimet 720。田口部分因子实验被用来确定关键经营因素和水平,进行测试主要在 6 万转,使磨削速度高达 45 米/秒国际利益的做法可能衡量从专利10,11最近接连发生,处理与初步/预光标槽生产,充分形式插槽和根加工。这些文件规定方法和参数,但他们的边界不能影响性能。下面的实验工作,它采用了商业杉木树的根设计度(RR 特伦特) ,进行了探索的效果超硬型(金刚石和 CBN) ,粒度和削减砂轮磨损,工件参数表31面粗糙度,切削力。2.试点工作2.1 设备,测试程序和运行参数实验室测试进行了两个高速加工(HSM)中心,第一个是 20,000 转单位配备了两个单独的加装高速主轴,在 3kW 的高达 6 万转,其他作业第一篇 400-4500 额定能够在高达 9 万转,一起与辅助冷却,润滑和控制设备。安装必要的纱锭的生产 2,由于多方面的不同单位的安排供应连接。第二个是高速加工中心直线 马达的机器,利用其自身的 6 万转主轴 (3 千瓦) ,并配备激光工具设置。 同时作出修改,以纳入机高压,高流速流体供应,薄雾提取火的使用和二氧化碳灭火系统时雇用矿物油切削液。这是一种合成包氏通过提供双过滤器 83 杆,140 升/分钟抽水系统。特温层流喷嘴的使用压力监测背后的喷嘴出口。虽然这里不详细,立方氮化硼砂轮使用的测试比较水基切削液和矿物油的烯烃, 这些都是由德国的 Brinksmeier 等提出的,并且与后者在生活显着改善与共识。 12和礼品等。基地。 13。图 4 显示在第一个高速的总体安排机时,使用 9 万转主轴,而图 5 显示在第二个直线电机安排表机器。图 4:9 万转主轴和实验装置的改造。工件 15 毫米和 36 毫米块通常被厚在目的上安装了夹紧件安装在减振 palletisation(VDP的)系统。力测量涉及压电 3 分量力测功机,相关的电荷放大器和分析软件在桌面计算机上。32图 5:6 万转直线电机的实验装置单位。检查的主要工具进行使用阴影设置为 10 倍放大倍率的拟合带有 X - y 的数字读数。刀具磨损监测使用石墨副本(3 毫米厚) ,其中削减预定时间在整个测试和测量在阴影(直径的磨损结果的详细其中杉木平均之间的所有测量树转折点/叶) 。工件表面粗糙度砂轮表面粗糙度和使用进行评估针式轮廓配备了三维分析软件。当测量砂轮粗糙度(叶方) ,复制的化合物合成橡胶使用产生负面副本之后,快速固化聚型树脂用于生产积极,勤奋副本为手写笔测量合适。被切断 0.8 毫米。数码相机连接到笔记本电脑是用来记录低倍率显微镜,扫描电子显微镜,而一(SEM)对用于砂轮分析/超硬磨粒磨损。图 6 详细单面插槽配置中使用目前整个工作中,加工石墨副本和样品 B91(预适应)砂轮。测试涉及金刚石; D46 和 CBN,B46,B76 和 B91 砂粒大小分别。图 6:(1)单面槽, (二)加工石墨副本, (三)样品 B91 砂轮。关于使用磨削,进给速度的 2m/min 和 20m 的切削深度的所有测试通过了。周边切削速度根据不同的旋转速度和主轴形状的枞树的根的形式,但数额高达 9000 万/秒。B91 和 B76 两个砂轮便受到预处理或预穿着政权轮的目的是要截断的磨损制造商反应,降低工件表面粗糙度。通常情况下,流体在喷嘴压力3bar,其综合流速一三五升/米。2.2 结果与讨论在金刚石和 CBN 磨料磨损的差异和相关的工件表面粗糙度,如图 7 所示为 D46 和 B46 的产品在运行时,对 6 万转第二个高速加工中心。统计分析(2 样本 t -检验)表明有一个显着差异的手段在 5的水平,与立方氮化硼提供一个较低的磨损磨粒率。工件表面粗糙度的结果(测量点与相应的叶方)砂粒之间的不同类型提供了类似的趋势钻石的结果, (D46)生产的最低表面粗糙度,尽管高萨对钻石的价值观在磨削试验(启动和停止轮完成沙结果 D46 = 4.85 /3.58m 和 B46 = 4.95 /2.78m ) 。鉴于该行动的看法基本上没有垂直摆动投身磨,它是可能是导致部分复制有关不准确的(合成橡胶复合精确到为 0.1 微米,在硬件聚型树脂,1 微米是给出) 。33图 7:车轮磨损和工件转速在 6 万镭图 8 给出了三维(地形图曲率补偿)从 1 B46 采取硬副本当新的砂轮磨损(七五立方毫米材料删除) 。虽然平均粒度和浓度大约相同的,该形态金刚石和 CBN 磨料的不同,以前者有更多的块状的形状。无显着该轮装载观察,也不在那里任何明显的变色/燃烧的工件表面。图 8:(1)新的 B46 和三维地形图(二)穿 B46。当数据业务同 B46 9 万转主轴,B76 和 B91 砂轮显示在图 9 和图 10 个细节车轮磨损和工件镭分别。的影响预处理对 B76 和 B91 是清晰可见的车轮时,比无条件 B46 轮,它显示一个初始步骤磨损程度的变化。此外,工件的 RAB76 和 B91 的显示器比一个远较浅的反应在 B46。该地块的处置是镭预期生产与细粒度较低表面粗糙度。试验 B76 和 B91 与人中止在三千五立方毫米作为工件表面粗糙度的要求没有达到。34图 9:粒度的影响和预处理对在 9 万转磨削砂轮磨损。图 10:粒度的影响和预处理对工件镭在 9 万转。图 11 显示了磨料粒度均匀分布磨一穿(三五立方毫米删除材料)B91 车轮在指定的位置,与同细节面积在更高的放大倍率时,新和破旧,没有特别是采取以下清洁使用。没有装载或砂砾钝化明显可见,虽然有些纹理不见了。35图 11:砂粒分布和磨损 SEM 照片。正常时,最大切削力在 6 万转经营是在第一轮高速铣削机使用 B4645N。共有主轴功率纪录的水平,在第二在 6 万为 B46 和 D46 机的车轮转 1.03kW(稳定)和 1.031.59kW(以上的时间测试)分别。实际磨削功率在这些数字部分是计算为 94W94 至 656W,并分别与相应的特异性磨削为CBN 和精力最多 6.54J/mm345.79J/mm3 的金刚石砂轮。在非常低的值力量和权力反映手术的性质(整理) 。为 B46 的磨损性能比较磨车轮运转时 6 万和 9 万转所示图 12。较低的磨损是由于观测到 9 万转结果未变形切屑厚度较小和在力量和权力预期效果。有但有关使用的实际考虑在任何潜在的工业应用等高速(主轴寿命,可靠性,工具制造/平衡等) 。36图 12:刈割对轮磨损速度。图 13 详细入境工件的叶区在 9 万时毛刺形成的磨损(3500 立方毫米删除材料转经营)B46和 B91 车轮。该在 B91 预处理被认为是主要的控制因素毛刺大小,这是达 4 毫米长。类似的毛刺,观察与预处理后 B76 车轮。图 13:在进入毛刺为 B46 和 B91 9 万转。测试提出了关于机床配置,供液等不同主轴的安排是否适合不同的一些关切必要工具适配器的生产工具,不可避免的威胁和跳动的变化,后者从 2 微米至 10 微米。这些方面将直接影响槽的准确性,砂轮磨损和工件表面粗糙度。3.结论低的绝对磨损值录得立方氮化硼而不是钻石磨料,但是它并没有可以评估砂砾形态的影响。穿以下预处理率明显降低然而,预处理了一对毛刺的影响这是显而易见的
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