毕业论文液压传动系统在机械制造中的运用.doc

江西工业工程职业技术学院毕 业 论 文 题 目 液压传动系统在机械制造中的运用 学生姓名 xxx 指导教师 刘文倩 专 业 机电一体化 班 级 机电09x 学 号 20009xxxx 江西工业工程职业技术学院 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51.3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61.3.4二次调节静液传动系统7第二章 液压传动系统在万能外圆磨床中的运用72.2 万能外圆磨床的设计满足要求82.3 外能外圆磨床的设计92.31 磨料102.3. 2 粒度102.3. 3结合剂112.3. 4硬度122.3. 5 组织132.3. 6 砂轮状态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。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，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。1.3.3 二次调节静液传动系统 二次调节静液传动技术是通过对液压元件所进行的调节来实现液压能与机械能互相转换。一般来说，它的实现是以压力耦联系统为基础的，在一次元件(泵)及二次元件(马达)间采用定压力偶合方式，依靠实时调节马达排量来平衡负荷扭矩。目前，对二次调节静液传动技术进行研究的出发点是对传动过程进行能量的回收和能量的重新利用，从宏观的角度对静液传动总体结构进行合理的配置以及改善其静液传动系统的控制特性。 为了使不具备双向无级变量能力的液压马达和往复运动的液压缸也能在二次调节系统的恒压网络中运行，出现了利用二次调节技术的“液压变压器”，它类似于电力变压器用来匹配用户对系统压力和流量的不同需求，从而实现液压系统的功率匹配。 二次调节静液传动系统与传统静液传动系统相比，其优点是更便于控制，能在四个象限中工作，可在不转变能量形式情况下回收能量，进行能量的存储，利用液压蓄能器加速可大大提高加速功率，且系统中无压力峰值，由于一次元件和二次元件分开安装，可通过一个泵站给多个液压动力元件提供油源，减少了冷却费用，设备的制造成本降低，系统效率高。二次调节静液传动与电力传动相比，具有闭环控制动态响应快、功率密度高、重量轻、安装空间小等优点。 由于二次调节静液传动系统具有许多优点，使它在很多领域得到广泛地应用。国外已将其成功应用于造船工业、钢铁工业、大型试验台、车辆传动等领域。奔驰汽车公司已将二次调节技术应用于无人驾驶运输系统中的行驶驱动。第二章 液压传动系统在万能外圆磨床中的运用2.2万能外圆磨床的设计满足要求万能外圆磨床是一种可以磨削外圆，加上附件又可以磨削内圆的机床。这种磨床具有砂轮旋转，工件旋转，工作台带动工件的往返远动和砂轮架的周期切入远动，此外砂轮架还可以快速进退，尾架顶尖可以伸缩。在这些运动中，除了砂轮与工件的旋转有电机驱动外，其余的运动均由液压传动来实现。在所有的运动中，以工作台往复运动要求最高，它不仅要保证机床有尽可能高的生产效率还应保证换向过程平稳，换向精度高。一般工作台的往复运动应满足以下要求：（1） 较宽的调速范围 能在0.054m/min范围内无级调速高精度的外圆磨床在修整砂轮时要达到1030mm/min的最低稳定速度;（2） 自动换向 在以上速度范围内应能进行频繁换向，并且过程平稳；（3） 换向精度高 同一速度下，换向点变动量应小于0.02mm；不同速度下，换向点的变动量应小于0.2mm;（4） 端点停留 外圆磨削时砂轮一般不超越工件，为避免工件两端由于磨削时间短而出现尺寸偏大的情况，要求工作台在换向点能作短暂停留，停留时间应在05s范围内可调；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，合理选择换向回路的形式，充分发挥液压传动的优点，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。M1432B型系综合M131W和M1432A的优点进行改进的，是一种手动操纵、电气、液压控制的万能外圆磨床。 该机床床身刚性及热变形都优于M1432A，工作台的润滑为小孔节流卸荷形式。砂轮架主轴加粗，电机功率加大。砂轮架油池温升小，磨削率高。 机床工作台的纵向移动、砂轮架的快速进退、砂轮自动周期进给等均由操作按钮、电气、液压控制。机床具有工作台手动机构，砂轮架手动横向进给机构和液压脚踏尾架顶尖后退装置。 头架在逆时针方向90度范围内可作任意角度调整。摆动头架或工作台或砂轮架的角度即可磨削不同锥度的内外圆锥形工件。将砂轮架体壳上的内圆磨具支架翻下即可磨削内圆零件。具有6套内圆磨杆供选择使用。" p* p: c" C& w* L, O, O- k 工件、外圆砂轮、内圆砂轮、油泵和冷却泵分别由独立电机驱动。 机床采用具有各运动部件的电气、液压连锁机构，操作安全可靠。外圆砂轮、内圆砂轮装有可靠的安全保护罩。0 ?5 N' x5 l6 H 可磨直径（外圆/内圆）: 8320/30100 mm 可磨长度（外圆/内圆）: 750, 1000, 1500, 2000, 3000/125 mm 中心高: 180 mm ?/ 8 z( T& E* k& h; q 最大工件重量: 150kg 工作台速度: 14 m/min- p8 J5 r- P5 s8 t& H+ f 砂轮架快速进退量: l50 mm 砂轮线速度: 35 m/s 进给手轮每格刻度值 精/粗:0.0025/0.01mm! E# |# t. Q0 W3 内圆砂轮转速: 10000, 15000r/min 电机总功率: 8.975KWM1432B型机床是普通精度级万能外圆磨床。它主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴及端面等。这种机床通用性好，自动化程度较低，磨削效率不好，适用于单件小批量生产。磨削加工是一种多刀多刃刀的高速切削方法，主要用于零件精加工，尤其是淬硬钢和高硬度特殊材料零件刀精加工。目前，也用于粗加工的高效磨床。现代机械产品对机械零件的精度和表面质量刀要求越来越高，各种高硬度材料刀应用日益增多以及精度毛坯制造工艺的发展，使得很多零件有可能由毛坯直接磨成成品。因此，磨床刀应用日益扩大，在金属切削机床总量中所占刀比例也不断上升。 磨床的种类很多，主要类型有内、外圆磨床，平面磨床，工具磨床，刀具刃具磨床以及各种专门化磨床。 M1432B型万能外圆磨床主要由床身、头架、工作台、内磨装置、砂轮架及尾座六部分组成。床身：是磨床的基础支承件，用于支承机床的各个部件。头架：用于安装及夹持工件，并带动工件旋会转。在水平面内它可以绕垂直轴线转动一定角度，以便磨削锥度较大刀圆锥面。工作台：由上下两层组成。上工作台可相对于下工作台在水平面内偏转一定角度，以便磨削锥度不大的外圆锥面。上工作台面上装有头架和尾架，它们随工作台一起沿床身导轨作纵向往复运动。内磨装置：用于支承磨削内孔用的砂轮主轴，该主轴由单独的电动机驱动。砂轮架：用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴。砂轮架装在滑鞍上，利用横向进给机构可实现横向进给运动。当磨削短圆锥面时，砂轮架可在水平面内绕垂直轴轴线转动一定角度。尾座：和头架的前顶尖一起支承工件。 砂轮的种类及选择： 砂轮是由磨料加结合剂用制造陶瓷的工艺方法制成的。制造砂轮时，用不同的配方和不同的投料密度来控制砂轮的硬度和组织。 砂轮的特性由下列五个因素来决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。2.3万能外圆磨床的设计2.31磨料 常用的磨料有氧化物系、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。2.3.2 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。2.3.3 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。 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。2.3.4 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，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。 2.3.5 组织 砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例越大，则砂轮的组织越紧密，气孔越小；反之，磨粒的比例越小，则组织越疏松，气孔越大。 砂轮组织的级别可分为紧密、中等、疏松三大类别(图142)，细分可分为13级，见表145。 紧密组织的砂轮适用于重压力下的磨削。在成形磨削和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成形性，并可获得较小的粗糙度。 中等组织的砂轮适用于一般的磨削工作，如淬火钢的磨削及刀具刃磨等。 疏松组织的砂轮不易堵塞，适用于平面磨、内圆磨等磨削接触面积较大的工序，以及磨 削热敏性强的材料或薄工件。磨削软质材料最好采用组织号为10号以上的疏松组织，以免磨屑堵塞砂轮。大气孔砂轮的组织大约相当于1014号的组织。这种砂轮的气孔尺寸可能要比磨粒尺寸大好几倍。适用于磨削热敏性材料(如磁钢、钨银合金等)、薄壁零件、软金属(如铝)等。也可用于磨削非金属软质材料。一般砂轮未标明组织号，即为中等组织。 2.3.6砂轮状态在砂轮的端面上一般都印有标志，例如A60SV6P300×30×75，即代表该砂轮的磨料是棕刚玉，60号粒度，硬度为硬1，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，外径为300mm，厚度为30mm，内径为75mm。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截面关闭了通往节流阀F的回油路，而其c1-c1截面使液流回油箱，活塞在弹簧作用下使齿轮啮合，工作台就可以通过摇动手轮来操作了。2上的阻尼孔J7、J8或J9分别通至手摇机构、丝杠螺母副、平导轨及V形轨等处供润滑之用。润滑油在通过阻尼孔是减轻了压力，其值由溢流阀G2进行调节；各润滑点上所需的流量分别由各节流阀调节。除此之外，液压系统已开始工作，柱塞缸N内就通入压力油，柱塞就顶住在砂轮架上，将进给丝杠螺母副的间隙消除掉，保证横向进给的准确。三、液压系统中的换向机构及其性能万能外圆磨床为了适应加工阶梯轴或阶梯孔的需要，对工作台换向性能有很高的要求。良好的换向性能包括换向冲击小，换向精度高，冲出量小，换向停留时间可调以及换向时间短等五项。这几个指标实际上是相互矛盾的，很难全部达到要求。一般来说，换.砂轮架的快速进退砂轮架的快速进退回路比较简单，是通过一个手动二位四通阀M来操纵的。为了保证快进的重复位置精度，防止进退到终点时出现冲击起见，在快速进退液压缸Z2中设有缓冲装置，快进终点位置是靠活塞与缸盖的接触来保证的，其重复位置误差不大于0.005mm。在手动换向阀M的下面，有一个行程开关和一个内外圆磨削连锁电磁铁。当扳动阀M的手柄使砂轮架快进时，手柄同时压下该行程开关，使头架和冷却泵启动。当翻下内圆磨具进行内圆磨削时，磨具压下另一个行程开关，使内外圆磨削连锁电磁铁吸合，将阀M锁住在快进位置上，将阀M锁住在快进位置上，这样手柄就不可能被扳动，保证了安全操作。3.尾架顶尖的液动夹紧液压尾架的顶尖只有在砂轮快退时才能松开，因为尾架液压缸L的压力油来自Z2的前腔，并有一个脚踏式的二位三通阀P来操纵。向时间短、换向精度高、冲出量小时，换向冲击就大；换向时间长、换向冲击小时，换向精度就会低，换向冲出量就会大。为了获得较好的换向性能，除了合理的选择换向阀，在外圆磨床上常采用下列几种措施： 1.采用先导阀 工作台自动换向最简单的机构是采用机动的二位四动换向阀，如第一章图13所示。这种机构的缺点在于工作台低速运动下换向时，挡块推动拨杆带着换向阀阀芯移至中间位置时会出现“换向死点”（工作台因失去动力而停止），实现不了自动换向；而工作台高速运动下换向时又会因挡块推动拨杆使换向阀快速移动，换向时间过短，液压缸一腔压力突然降低，一腔压力突然升高而引起换向冲击。所以，这种机构现在磨床上很少采用。当采用电磁阀换向时，上述机动操作的第一个缺陷（出现换向“死点”）可以避免，但第二个缺陷（出现换向冲击）依然存在，同时，电磁阀还存在着换向频率不够高，寿命低，易产生故障等缺点。但采用一个二位四通的机动滑阀作为先导阀，有它来控制一个可调的液动换向阀以实现工作台的换向时，（图98）上述缺点就可以全部刻服掉。在这里，先导阀C只用来控制液动换向阀D的换向。当工作台上的挡块碰动拨杆并使先导阀移至中位时，压力油仍然可以通过换向阀D进入液压缸，不会出现换向“死点”；另一方面液动换向阀的移动速度可以通过其两端的单向节流阀进行调整，与工作台速度无关，只要调得合适就可以基本上消除换向冲击。 2.选用行程控制式制动 磨床工作台换向过程中的制动方式由时间控制式和行程控制式两种。图98示时间控制式换向回路，其工作情况如下：当换向阀D在压力油作用下向左移动时，液压缸右腔的回油通道逐渐关小，工作台移动速度逐渐减慢，并在阀芯移过一段距离L后回油通道全部封闭，工作台停止运动。在这里，当调节好节流阀J1的开口量、规定下换向阀D的移动速度之後换向阀移过L这段距离所需的时间（即使工作台制动的时间）就被确定了。在油液粘度基本上无变化的情况下,无论工作台移动速度快慢如何这个时间基本上是不变的,所以这种方式叫做时间控制式制动.时间控制式制动的异速换向精度较差(因为工作台速度愈大,冲出量也就愈大),同速换向精度亦不高(因为制动时间实际上还受其他一些因素的影响,并不是一成不变的);但这种方式允许按具体情况去调整制动时间:当工作台速度高、重量大，也就是惯性大时，可以把制动时间调得长一些以利于消除换向冲击；在相反的情况下则可以把它调得短一些以利于提高效率。由此可见，时间控式制动最宜用在换向频率高，要求换向平稳、无冲击，但不要求换向精度很高的场合（例如，平面磨床上），把它用在外圆磨床上显然是不合适的。图99示形成制动式换向回路，在这里，液压缸的回路不但要通过换向阀D而且还要通过先导阀C才能排回油箱。那图示工作台向右移动的情形来说，当挡块碰动拨杆、先导阀C向左移动时，先导阀C右边的制动锥逐渐将液压缸右腔回油路关小，对工作台起制动作用，使其速度逐渐减小。在此回油通口接近于封闭（还留下很小一点开口量x）、工作台速度已变得很小时控制油路才开始切换，使换向阀移动并实现工作台开始切换。在这种情况下，无论工作台原来速度快慢如何，先导阀总是先移过一定的行程（l-x）使工作台预先制动到差不多相同的很小速度后才开始使换向阀切换所以这种方式叫做行程控制式制动。形成制动式制动可以大大提高换向精度，减小冲出量，但是它使工作台的制动行程基本上保持恒定，因此工作台速度愈高，制动时间就愈短，换向冲击就愈大。对于万能外圆磨床来说，由于工作台的往复运动速度不高，换向冲击不是主要矛盾，而换向精度却十分重要，所以采用行程控制式制动是完全合适的。 3.使换向阀分段变速移动 为了提高换向精度、减小冲出量，万能外圆磨床液压系统中换向阀阀芯的移动最好还要象图97那样分第一次快跳，慢速移动和第二次快跳三个阶段进行。这是因为先导阀对工作台的制动只能将其速度减得很慢，不能使其运动停止，工作台的终制动还是要还是要靠换向阀到达中间位置使液压缸两腔都接通压力油时才能完成的。图99那样的回路中换向阀阀芯只有一种移动速度，当根据停留要求将节流阀开口调得很小时，阀芯就会移动得很慢、工作台制动时间就会很长，不利于减少冲出量和提高换向精度。如果换向阀有一个第一次快跳的阶段，其阀心就能很快到达中