【正文】 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還要與其他的設(shè)計(jì)（包括機(jī)械、電氣設(shè)計(jì)）綜合考慮，以保證整體性能的優(yōu)良。壓力和流量是液壓系統(tǒng)最重要的兩個(gè)參數(shù)，根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來計(jì)算、設(shè)計(jì)和選擇電機(jī)、液壓元件、管道和輔件等的規(guī)格型號(hào)和設(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)的元件。 21脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)一設(shè)計(jì)內(nèi)容： 設(shè)計(jì)200升鋼桶設(shè)備中“脹筋機(jī)”的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)共有執(zhí)行元件5個(gè)。即上料液壓缸（φ40/φ22—685）1個(gè)，左、右主軸箱液壓缸（φ50/φ28—450）各一個(gè)，左、右脹筋頭液壓缸（φ200/φ125—80）各一個(gè)。二工藝動(dòng)作要求： 原始位置：左右脹筋頭后位，左右主軸箱后位，上料器后位（桿縮回狀態(tài)） 工藝過程：上料器上料→左、右主軸箱前進(jìn)，夾住鋼桶通體→上料器退回→左脹筋頭脹→左脹筋頭后退→右脹筋頭脹→右脹筋頭后退→左右主軸箱后退→一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。三 工藝參數(shù)：動(dòng)作時(shí)間要求：上料器上料 12秒左右主軸箱前進(jìn) 8秒左右筋頭脹 4秒 其他要求： 1）、左右主軸箱前進(jìn)、后退要求同步進(jìn)行（基本同步） 2）、設(shè)備工作環(huán)境溫度 ：—10℃～35℃ 3）、各油缸具體動(dòng)作位置由限位開關(guān)控制實(shí)現(xiàn) 4）、上料器和左右主軸箱動(dòng)作時(shí)，工作壓力為4 MPa 5）、左、右筋頭動(dòng)作時(shí)，工作壓力為9 MPa22脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)擬定液壓系統(tǒng)圖是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)的性能以及設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性與合理性具有決定性的影響。這一步要做的主要工作是選擇和擬定基本回路，二是把選擇的回路組成液壓系統(tǒng)。構(gòu)成本系統(tǒng)的回路有主回路和輔助回路兩大類。選擇工作先從液壓基本回路和對(duì)主機(jī)性能起決定影響的回路開始。對(duì)于以力的變換和控制為主的各類主機(jī)如壓力機(jī)應(yīng)從調(diào)壓回路開始，脹筋機(jī)主要考慮的是上料、主軸箱、脹筋機(jī)的液壓缸的壓力變化。一、要考慮的基本問題（一）確定和選擇基本回路1)、調(diào)壓回路調(diào)壓回路是用來控制系統(tǒng)的工作壓力，使他不超過某一預(yù)先調(diào)定的數(shù)值，或者是工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程的各個(gè)階段中具有不同的壓力。在液壓系統(tǒng)中一般用溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，溢流閥經(jīng)常開啟溢流，若系統(tǒng)中無節(jié)流閥時(shí)，溢流閥做安全閥用，只有當(dāng)執(zhí)行元件處于形成終點(diǎn)，泵輸出油路閉鎖或系統(tǒng)超載時(shí)，溢流閥才開啟，起安全保護(hù)作用。是系統(tǒng)的執(zhí)行元件和閥以及管道不受到破壞。2）、減壓回路當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)執(zhí)行元件或某個(gè)支路要求有可調(diào)的穩(wěn)定的低壓輸出，這可采用減壓閥組成的減壓回路。上料器和左右主軸箱的液壓缸輸出壓力較脹筋頭的液壓缸低，故采用減壓閥減壓達(dá)到目標(biāo)壓力。3）、卸荷回路液壓系統(tǒng)工作時(shí)，執(zhí)行元件短時(shí)間停止工作，不需要輸入液壓油，此時(shí)可讓液壓泵卸荷。所謂液壓泵的卸荷，就是讓液壓泵以很小的輸出功率運(yùn)轉(zhuǎn)，或以很低的壓力運(yùn)轉(zhuǎn)，或讓液壓泵輸出很小流量的壓力油。停液壓泵也可以使液壓泵和電動(dòng)機(jī)不輸出能量，但頻繁地啟動(dòng)、停影響液壓泵和電動(dòng)機(jī)的壽命，為此需要設(shè)置卸荷回路。采用換向閥的同樣可以達(dá)到卸荷的作用。例如用三位四通換向閥中位M型（或H、K型）滑閥機(jī)能。先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程控制口通過兩位兩通電磁閥與油箱連通，當(dāng)電磁閥不帶電時(shí)，兩位兩通電磁閥的通路被隔開，系統(tǒng)正常工作，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)控口接通油箱，溢流閥主閥芯上腔的壓力接近于零，由于主閥芯的彈簧很軟，主閥芯很容易被抬到最高位置，使閥口開到最大，這時(shí)泵輸出的全部油液，將通過溢流閥流回到油箱，使主油路卸荷，卸荷壓力越低，功率損失越小，目前已經(jīng)將兩位兩通電磁閥與溢流閥制作成一體，成為電磁溢流閥。4）、鎖緊回路鎖緊回路可使液壓缸活塞在任意位置停止，并可防止其停止竄動(dòng)。三位四通換向閥中位O型或M型滑閥機(jī)能可以使活塞在行程范圍內(nèi)任何位置停止，但由于滑閥額泄露，能保持停止位置不動(dòng)的性能（鎖緊精度）不高，故常用泄露小的座閥結(jié)構(gòu)的夜空單向閥作為鎖緊元件。對(duì)于立式液壓缸，可以用一個(gè)液控單向閥實(shí)現(xiàn)單向鎖緊。液控單向閥鎖緊回路中換向閥應(yīng)采用Y型或H型滑閥機(jī)能，因?yàn)閾Q向閥中位時(shí)希望液控單向閥的控制油路即失壓，單向閥才能關(guān)閉，定位鎖緊精度高。同樣的理由，單向節(jié)流閥不宜插在液控單向閥和換向閥之間。脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)的上料器由于動(dòng)作的方向?yàn)?0176。傾向方向，故為了防止其在重力的作用下自行運(yùn)動(dòng)，故加上了液控單向閥的鎖緊回路。除外，系統(tǒng)中的左右主軸箱要求在脹筋機(jī)脹筋時(shí)對(duì)鋼桶進(jìn)行夾緊，故同樣加上了鎖緊回路，以防止脹筋的時(shí)候鋼桶產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，影響到脹筋的效果。5) 、同步控制回路同步控制回路是實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件以相同的位移或相同的速度運(yùn)動(dòng)的液壓回路。流量同步回路流量同步是通過流量控制閥控制進(jìn)入或流出液壓缸的流量，使液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度相等，實(shí)現(xiàn)速度同步圖為液壓缸單側(cè)回油節(jié)流同步回路，在各液壓缸的回油路上裝上單向節(jié)流閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的流量已達(dá)近似的速度同步，節(jié)流閥液壓同步回路液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，可以調(diào)速和實(shí)現(xiàn)多液壓缸的同步，但同步精度受油液溫度和負(fù)載的影響較大，僅達(dá)5%，且系統(tǒng)效率低，不宜用于偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合，如果一個(gè)液壓缸的油路中采用比例調(diào)速閥，兩液壓缸運(yùn)動(dòng)過程中通過檢測(cè)元件隨時(shí)檢測(cè)位移誤差，調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的流量，和另一夜壓缸調(diào)速閥的流量相等，同步精度還可提高。用分流集流閥來實(shí)現(xiàn)速度同步，其液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，糾偏能力大，同步精度約為1%3%，但當(dāng)流量低于閥的工程流量過多時(shí)，閥的壓降與流量成平方倍的下降，分流精度就顯著的下降，這是在選擇分流集流閥時(shí)必須注意的問題，因此它不宜用于低壓系統(tǒng)。脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)中要求同步的為左右主軸箱的前進(jìn)和后退同步，同步要求不高，從簡(jiǎn)化系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)效益的角度，選擇了流量同步回路。6）、方向控制回路采用兩位四通，兩位五通，三位四通，三位五通換向閥都可以使執(zhí)行元件換向，兩位換向閥只能使執(zhí)行元件正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，三位換向閥有中位，不同的中位滑閥機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同的性能，如M型滑閥機(jī)能的換向閥可使執(zhí)行元件停止，液壓泵卸荷。換向閥的控制方式可根據(jù)操作需要來選擇，如手動(dòng)，電磁換向或電液換向等。如果液壓缸使用重力或彈簧來回程的單作用缸，用兩位三通閥就可以使其換向。脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)中的液壓缸均是雙作用活塞缸，經(jīng)過分析均采用兩位四通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求。由上分析可知，上料器和左右主軸箱采用的是液控單向閥進(jìn)行鎖緊的。故換向閥的中位機(jī)能必須采用Y型或H型，而且系統(tǒng)要求中位時(shí)不能卸荷，故只能采用Y型的中位機(jī)能。左右脹筋頭的液壓缸，中位時(shí)要求對(duì)系統(tǒng)無影響，故采用的為O型機(jī)能的換向閥。7）、壓力控制回路在定量泵系統(tǒng)中，溢流閥常和節(jié)流閥配合組成調(diào)壓回路，這是一種最基本最常用的調(diào)壓回路，系統(tǒng)中所需要的流量由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，油液在節(jié)流閥前受阻，只是液壓泵出口管道系統(tǒng)的壓力增高，當(dāng)達(dá)到溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥開啟，又溢流量通過，回路的壓力靠溢流閥調(diào)定，并在不斷溢流的過程中保持回路的壓力基本穩(wěn)定，調(diào)壓回路的性能主要取決于溢流閥的壓力流量特性。本系統(tǒng)中分別用減壓閥控制上料器液壓缸和主軸箱的液壓缸壓力，并結(jié)合溢流閥來控制脹筋頭液壓缸的壓力。8）、調(diào)速回路的選擇液壓調(diào)速分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三大類。綜合考慮脹筋機(jī)液壓系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)對(duì)低速性能的要求不是很高，負(fù)載的變化不是很大，而對(duì)系統(tǒng)的溫升要求比較嚴(yán)格，（設(shè)備工作環(huán)境溫度10℃～3℃），所以選用節(jié)流調(diào)速回路，使液壓系統(tǒng)效率比較高，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的溫升有很大的調(diào)節(jié)性。由于流量控制閥在回路中的安放位置的不同，有進(jìn)口節(jié)流式、出口節(jié)流式、旁路節(jié)流式和進(jìn)、出口同時(shí)節(jié)流式等多種形式。綜合比較，出口節(jié)流的性能雖然和進(jìn)口的相近，不過出口節(jié)流的穩(wěn)定性比進(jìn)口節(jié)流的穩(wěn)定性高，有利于脹筋機(jī)的脹筋效果。二確定液壓系統(tǒng)圖經(jīng)過液壓基本回路的選擇和設(shè)計(jì)，各液壓缸采用單向節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)速，上料器由于有傾斜角，故增加了液控單向閥的鎖緊回路并采用Y型中位機(jī)能的換向閥，左右主軸箱由于需要加緊故采用了相同的裝置，并且主軸箱要求同步前進(jìn)和后退但同步的精度要求比較低，故采用了節(jié)流閥的同步回路進(jìn)行同步控制調(diào)試。初步擬定系統(tǒng)原理圖如圖四。圖四疊加閥回路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量強(qiáng)，設(shè)計(jì)、加工、裝配周期短，系統(tǒng)配置靈活、外形整齊美觀、維護(hù)方便。但現(xiàn)有的疊加閥通經(jīng)較小，回路形式較少，尚不能滿足負(fù)責(zé)和大功率的液壓系統(tǒng)。脹筋機(jī)的液壓系統(tǒng)較簡(jiǎn)單且功率不大，故采用疊加閥回路。為了把所有的閥采用疊加閥疊加進(jìn)去，將主軸箱的同步回路改成圖五所示，即兩個(gè)換向閥分別控制主軸箱同步前進(jìn)。圖五由于榆次的疊加閥沒有帶卸荷功能的型號(hào)，故將帶兩位兩通的卸荷電磁溢流閥換成普通的疊加溢流閥采用通過M機(jī)能換向閥來卸荷。最后得到圖六的原理圖。圖六1）、按下啟動(dòng)按鈕。，葉片泵啟動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)中除了與溢流閥一摞的M型機(jī)能的兩位四通換向閥Y1通電外，所有電磁鐵均處于失電狀態(tài)，油泵輸出的油經(jīng)M型換向閥流回油箱（系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)）。2）當(dāng)電磁換向閥Y2電磁鐵通電時(shí)，上料缸活塞桿伸出，上料器上料；當(dāng)它的活塞桿上的擋鐵1碰到行程開關(guān)2時(shí)，電磁鐵Y2斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y4和Y7通電，左、右主軸箱缸活塞桿同步伸出，夾住鋼桶桶體；當(dāng)主軸箱的活塞桿擋鐵2碰到行程開關(guān)3時(shí)，電磁鐵3斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y3通電，上料缸活塞桿退回；當(dāng)它的擋鐵1碰到行程開關(guān)1時(shí)，電磁鐵2斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y8通電，左脹筋頭缸活塞桿伸出，左脹筋頭脹；當(dāng)左脹筋頭的活塞桿擋鐵3碰到行程開關(guān)5時(shí)，電磁鐵5斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y9通電，左脹筋頭缸活塞桿退回，左脹筋頭退；當(dāng)左脹筋頭缸的活塞桿擋鐵4碰到行程開關(guān)4時(shí)，電磁鐵Y9斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y11通電，右脹筋頭缸活塞桿伸出，右脹筋頭脹；當(dāng)它的活塞桿擋鐵4碰到行程開關(guān)7時(shí) ，電磁鐵Y11斷電，電磁鐵Y10通電，右脹筋頭退，當(dāng)它的擋鐵4碰到行程開關(guān)6時(shí)，電磁鐵Y10斷電，電磁換向閥的電磁鐵Y5和Y6通電，左右主軸箱缸活塞桿縮回，左右主軸箱后退。此工作循環(huán)結(jié)束。23 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 已知上料液壓缸（φ40/φ22—685），左、右主軸箱液壓缸（φ50/φ28—450），左、右脹筋頭液壓缸（φ200/φ125—80）。上料器上料為12秒，左右主軸箱前進(jìn)8秒，左右筋頭脹4秒。上料器和左右主軸箱動(dòng)作時(shí)，工作壓力為4MPa，左右筋頭動(dòng)作時(shí)，工作壓力為9MPa根據(jù)已給參數(shù)計(jì)算流經(jīng)幾個(gè)缸的流量以及系統(tǒng)流量。1）、計(jì)算流過上料液壓缸的流量：已知上料缸活塞直徑=40mm計(jì)算活塞面積得： 已知活塞桿行程=685mm，上料時(shí)間為12秒得活塞桿速度： 則流過上料缸的流量為： 2）、計(jì)算流過左右主軸箱液壓缸的流量： 已知左右主軸箱液壓缸活塞直徑=50mm計(jì)算活塞面積得： 已知活塞桿行程 =450mm，上料時(shí)間為8秒得活塞桿速度： 則流過左右主軸箱液壓缸的流量為：且左右主軸箱為同步前進(jìn)故此時(shí)的流量為3)、計(jì)算流過左右脹筋頭液壓缸的流量：已知左右脹筋頭液壓缸活塞直徑=200mm計(jì)算活塞面積得：已知活塞桿行程=450mm，上料時(shí)間為4秒得活塞桿速度：24 液壓元輔件的選擇一液壓泵的選擇與計(jì)算： 1）、確定液壓泵的工作壓力：液壓泵的最大工作壓力 式中—— 執(zhí)行元件的最大工作壓力；——液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。取=又已知液壓缸的最大工作壓力為9 MPa，則= MPa為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動(dòng)態(tài)壓力作用被破壞，系統(tǒng)應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，通常推薦液壓泵的額定壓力可比Pp高25%~60%（高壓系統(tǒng)取小值，中低壓系統(tǒng)取大值）。P=Pp160%=%=2）、 確定液壓泵的工作流量： 液壓泵向液壓缸輸入的最大流量為qp=，液壓泵的額定流量宜與qp相當(dāng)，不應(yīng)超過太多。若取回路泄漏系數(shù)K＝，則泵的流量：Q== 3）、確定液壓泵的規(guī)格： 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，綜上所述，選取中高壓?jiǎn)渭?jí)葉片泵。：排量 ml/r 額定壓力 MPa 16公稱轉(zhuǎn)速 r/min 1500驅(qū)動(dòng)功率 KW 轉(zhuǎn)向 順（逆）時(shí)針方向（從軸端看）二電動(dòng)機(jī)的選擇： 根據(jù)泵的參數(shù)選擇電機(jī) 選用Y180M4系列三相異步電動(dòng)機(jī) 基本參數(shù) ： 驅(qū)動(dòng)功率 kw 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 1500質(zhì)量 kg 184生產(chǎn)廠家：山西防爆電機(jī)廠三連軸器的選用連軸器的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出： 式中： 需用轉(zhuǎn)矩，見各連軸器標(biāo)準(zhǔn) 驅(qū)動(dòng)功率 工作轉(zhuǎn)速 工況系數(shù) 代入數(shù)據(jù)： 據(jù)此可以選擇連軸器的型號(hào)如下： 名稱：彈性聯(lián)軸器型號(hào): CC145特征減震良好，運(yùn)行平穩(wěn)，易于對(duì)準(zhǔn)，安裝簡(jiǎn)單，操作輕便，節(jié)省空間結(jié)構(gòu)：彈性聯(lián)軸器由優(yōu)質(zhì)精密鑄件和組合耐用膠固構(gòu)成，內(nèi)埋網(wǎng)性管芯，具有良好的傳遞性能，經(jīng)久耐用。許用扭矩 kgm同軸度 平行度 角度 1176。最大轉(zhuǎn)速 4200 rpm孔徑 最大55mm 最小30mm重量 10 kg慣性矩 102 GD2（kgm2）四液壓閥的選擇液壓控制閥的選擇（一） 安裝方式的選擇以前的液壓系統(tǒng)一般多選擇板式連接或管式連接的普通液壓控制閥，這類閥價(jià)格低，供貨方便、易組裝。在采用板式連接時(shí)，為減少連接管路，需設(shè)計(jì)專用閥塊，