【正文】 （3）產(chǎn)生液壓沖擊時(shí)的減振措施液壓沖擊多由于運(yùn)動(dòng)部件或油液的慣性引起，適當(dāng)減小運(yùn)動(dòng)部件停止前的運(yùn)動(dòng)速度，延長閥門的開啟和關(guān)閉時(shí)間，均可減少液壓沖擊。（3） 活動(dòng)橫梁停止運(yùn)動(dòng)及管道閥門突然開啟或關(guān)閉：活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)突然停止，由于機(jī)架慣性將引起沖擊振動(dòng)。注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過濾器來完成。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體。液壓缸的進(jìn)出油管尺寸：油管內(nèi)徑主要由油液通過的流速來確定，直徑小流速高，壓力損失小，甚至產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)；直徑大，不但難以彎曲安裝，而且管路所占空間加大，機(jī)器重量增加，因此要合理選擇油管內(nèi)徑。選取液壓泵時(shí)，參照產(chǎn)品樣本，其額定工作壓力應(yīng)比計(jì)算的工作壓力pB高25%～60﹪，其流量與計(jì)算的結(jié)果保持一致，因?yàn)閜B是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，系統(tǒng)的工作過程中常有過渡過程超調(diào)，或周期壓力脈動(dòng)而存在動(dòng)態(tài)壓力峰值，它比靜壓力大得多。該液壓系統(tǒng)管路較為簡單，取。而電磁鐵4YA通電，閥4換至右位，則頂出缸活塞下行、退回。同時(shí)主缸上腔油繼續(xù)通過閥14排回上部油箱，活動(dòng)橫梁開始回程。而當(dāng)油壓超過一定值時(shí)，壓力繼電器17又發(fā)訊，使1YA斷電，油泵停止向主缸上腔供油，油壓不再升高。 1—控制泵組 2—主電機(jī) 3油泵 10—電液換向閥 8—溢流閥6—節(jié)流閥 9—遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 11—電磁換向閥 12—液控單向閥 13—支承閥 14—充液閥 15—液動(dòng)滑閥 16—單向閥 17—壓力繼電器 18—順序閥 19—濾油器 20—壓力表 21—溢流閥 22—定量泵 23—電機(jī) 圖48 液壓系統(tǒng)圖圖4—8即為2500kN通用液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖，可實(shí)現(xiàn)空程快速下降、慢速下降、工作加壓、保壓、卸壓回程、浮動(dòng)壓邊及頂出等動(dòng)作。這種回路保壓時(shí)間長，壓力穩(wěn)定性高，適用于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)。由圖可見，換向閥在中位時(shí)，液壓缸不工作，油泵排出的油液經(jīng)換向閥中位在幾乎無負(fù)載的狀態(tài)下流回油箱。只有當(dāng)系統(tǒng)過載，超過系統(tǒng)限定的最大工作壓力時(shí)，溢流閥才開啟卸載，以保護(hù)液壓泵及系統(tǒng)的安全。為了自動(dòng)實(shí)現(xiàn)“空程快速下降—慢速下降加壓—保壓—卸壓及回程—停止”這一工作循環(huán)，采用行程開關(guān)、電磁換向閥和液控單向閥來實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。沒有溢流損失，效率高，速度穩(wěn)定性好；主要用于執(zhí)行器調(diào)速范圍較大的中小功率液壓系統(tǒng)。調(diào)速回路有無級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速兩種。圖3—1即為一常用的液控單向閥鎖緊回路： 圖4—2 液控單向閥鎖緊回路圖4—2是利用液壓控制單向閥實(shí)現(xiàn)雙向鎖緊的回路，它能在液壓缸不工作時(shí)使活塞迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確、可靠且長時(shí)間地停止在所需要的位置上。實(shí)現(xiàn)方向控制的基本方法有閥控、泵控和執(zhí)行器控制。該液壓機(jī)為中型液壓機(jī)，工作負(fù)載為2500kN，慣性負(fù)載相對于工作負(fù)載，很小，可忽略不計(jì)，故此處不做計(jì)算。= （4—1） 式中 —作用于立柱上的徑向力； —立柱的摩擦系數(shù)，起動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，其余按動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算。該液壓缸做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，克服的外負(fù)載力主要有：工作負(fù)載F，摩擦負(fù)載Ff，慣性負(fù)載Fm。（5）在工作行程結(jié)束，回程將要開始之前，一般要求對主缸預(yù)卸壓，以減少回程時(shí)的沖擊振動(dòng)等。圖 312 缸筒與上橫梁連接結(jié)構(gòu)圖 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)如下圖312所示，活塞桿與活動(dòng)衡量間采用分體十法蘭盤安裝形式，法蘭盤由兩個(gè)半圓型部分組成，具體見液壓缸裝配圖，法蘭盤與活動(dòng)橫梁用四個(gè)螺栓連接，并在活塞桿前端設(shè)計(jì)圓柱部分與活動(dòng)橫梁的圓孔之間配合，方便定位。緩沖裝置的一般技術(shù)要求為：（1） 緩沖裝置要能以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能；（2） 緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰值，是壓力變化為漸變過程；（3） 緩沖腔內(nèi)壓力峰值應(yīng)為；（4） 動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r(shí)，油液的最高溫度不能超過密封件的允許極限。導(dǎo)向套一般安裝在密封圈與缸筒油腔之間，以利缸內(nèi)的壓力油對導(dǎo)套進(jìn)行潤滑?；钊麠U表面的螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)，往往是活塞桿上的危險(xiǎn)截面，通常要進(jìn)行計(jì)算。(2)液壓缸底部厚度較核 本次設(shè)計(jì)液壓缸底部為平底結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)定，較核如下： (320)= 而實(shí)際設(shè)計(jì)中缸底部厚度為120，滿足設(shè)計(jì)要求。液壓缸有效工作壓力值由前述確定為25Mpa。其主要要求是：(1)要有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力而不至產(chǎn)生永久變形；(2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；圖33 液壓缸缸筒結(jié)構(gòu)圖 (3）內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。同上伸出公式理，可得：當(dāng)活塞桿縮回時(shí) v= （33）當(dāng)Q選定為常數(shù)時(shí)v為常數(shù)，但實(shí)際上，活塞在行程兩端各有一個(gè)加、減速階段（如下圖所示），故上式中計(jì)算的數(shù)值均為最高速度活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度v受到活塞和活塞桿密封圈以及行程末端緩沖機(jī)構(gòu)所能承受的動(dòng)能的限制，對于活塞運(yùn)動(dòng)速度的選擇，當(dāng)速度過低時(shí)可能造成爬行，液壓缸不能正常工作，綜合液壓機(jī)應(yīng)用及公稱壓力值，參照法國MARREL和CPOAC公司采用橡膠密封圈的液壓缸許用最大線速度表，初步確定v=。3 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)本章對液壓機(jī)主缸進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，得出主缸的相關(guān)主要參數(shù)數(shù)值，并對數(shù)值進(jìn)行校核計(jì)算，得出最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并使設(shè)計(jì)所得液壓機(jī)主缸能夠滿足設(shè)計(jì)要求。(1)上橫梁相關(guān)計(jì)算上橫梁結(jié)構(gòu)如圖23所示，按一般經(jīng)驗(yàn)公式，上橫梁鑄造箱體告訴一般取值為橫梁跨度的（～）倍，這里取橫梁高度=690,取上橫梁鑄造箱體壁厚為=，肋板厚度為：圖23上橫梁機(jī)構(gòu)圖上橫梁受力分析如圖24所示：圖24 上橫梁受力示意圖最大彎矩計(jì)算公式為： (28)代入數(shù)值得 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，對截面變化不大的箱形結(jié)構(gòu)梁，主要計(jì)算最大彎矩處，即中心截面處強(qiáng)度： (29)式中——最大彎矩；——計(jì)算截面慣性矩，；——計(jì)算截面的形心至最外點(diǎn)距離；——許用應(yīng)力，本次設(shè)計(jì)橫梁材料選擇為鑄鋼。液壓機(jī)在偏心載荷作用下，立柱承受單純拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力聯(lián)合作用，其合成應(yīng)力為： (26)式中——立柱所受最大軸向拉力； ——立柱所受最大彎矩； ——立柱的截面面積；——立柱截面系數(shù)?？蚣艿膶挾葹榱⒅行木€間的距離。(2）偏心載荷。(6）活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)速度（）活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度分為工作行程速度及空載回程速度兩種。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)最大凈空距H=1370mm。它反映了液壓機(jī)的主要工作能力，是液壓機(jī)名義上能產(chǎn)生的最大壓力，數(shù)值上等于工作柱塞總的面積與液體壓力的乘積。(2）機(jī)電液一體化，充分利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。可編程控制器有較高的穩(wěn)定性和靈活性，但還是介于繼電器控制和工業(yè)控制之間的一種控制方式，與工業(yè)控制機(jī)相比還有很大差距。相比之下，國內(nèi)機(jī)型雖然品種齊全，但技術(shù)含量相比較低，缺乏高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化和中小批量柔性發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)機(jī)構(gòu)等方面發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。同時(shí)在完成工作之后實(shí)現(xiàn)回程運(yùn)動(dòng)。(9)包、壓塊液壓機(jī)：用于將金屬碎屑及廢料壓成塊。其各自類型對應(yīng)的常見工藝如下：(1）手動(dòng)液壓機(jī)：用于一般壓制、壓裝等工藝。另外，不可避免的泄露會(huì)帶來環(huán)境的污染。特別是中、小型的液壓機(jī)，由于液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度的提高，使其設(shè)計(jì)與制造更為簡便，成本降低。液壓機(jī)可以作長時(shí)間的保壓。機(jī)械傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)的滑塊行程是不變的，并且只能在滑塊下止點(diǎn)前較小的行程內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)稱壓力。液壓機(jī)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1）液壓機(jī)最大的特點(diǎn)是容易獲得最大的壓力。當(dāng)在小柱塞上施加一個(gè)外力時(shí)，則作用在液體上的單位壓力為。液體壓力傳遞原理為：在充滿液體的密閉容器中，施于任一點(diǎn)的單位外力，能傳播至液體全部，其數(shù)值不變，其方向垂直于容器的表面。隨著金屬壓制和拉伸制品的需求逐年增高，對產(chǎn)品品種的要求也日益增多；另一方面，產(chǎn)品的生產(chǎn)批量也逐漸縮小。由于采用了液壓傳動(dòng)，其動(dòng)力設(shè)備可以與主機(jī)分開，可以適當(dāng)加大柱塞的直徑或采用多缸聯(lián)合工作的方式來獲得更大的工作壓力。(4）工作壓力可以調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)保壓，并可防止過載。例如，實(shí)現(xiàn)空程下降和回程時(shí)高速，工作行程時(shí)慢速，而且這種調(diào)速是無級(jí)的。 (9）液壓機(jī)基本的動(dòng)作方式有三種：單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)。除了大型的鍛件的鍛造、拉伸、剪切、擠壓等工序外，還應(yīng)用于塑料壓型、層壓板、粉末冶金、廢金屬處理、棉花打包等工序。(6）層壓液壓機(jī)：用于膠合板、刨花板、纖維板及絕緣材料板的壓制?；顒?dòng)橫梁以4根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于橫梁的輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般都做成空心箱形結(jié)構(gòu)，中間加設(shè)肋板，承載大的地方肋板較密，以提高剛度，減低局部應(yīng)力，肋板一般按方格形或輻射形分布，在安裝各種缸、柱塞（或活塞）及立柱的地方做成圓筒形，以使其環(huán)行支撐面的剛度盡可能一致，并用肋板與外壁相互之間連接起來。(2）在安全性方面，國外某些采用微處理器控制的高性能液壓機(jī)利用軟件實(shí)現(xiàn)故障的檢測和維修，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測、自動(dòng)模具保護(hù)和錯(cuò)誤診斷等功能。(2）采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)。這種控制方式的主要特點(diǎn)為：具有友好的人機(jī)交互性；可順利實(shí)現(xiàn)對工件參數(shù)（如壓力、速度、行程）的單獨(dú)調(diào)整，能進(jìn)行復(fù)雜工件、不對稱工件的加工；預(yù)存工作模式，縮短調(diào)整時(shí)間，與柔性加工要求相適應(yīng)；可通過軟件來消除高速下的換向沖擊，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在安全方面可利用軟件進(jìn)行故障診斷，并自動(dòng)修復(fù)故障和顯示錯(cuò)誤。2 液壓機(jī)本體設(shè)計(jì) 本章主要針對中型三梁四柱式液壓機(jī)進(jìn)行本體設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容為對該型液壓機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行選擇，對液壓機(jī)主要部件尺寸進(jìn)行計(jì)算，并對部件剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核，以使所設(shè)計(jì)液壓機(jī)能夠達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。(3）最大凈空距（開口高度）H。在四柱式液壓機(jī)中，立柱寬邊中心距為L，窄邊中心距為B。由于四柱式組合機(jī)架是一個(gè)高次超靜定空間框架，在進(jìn)行受力分析時(shí)，需采取一些簡化假設(shè)：由于一般液壓機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)對稱于中間平面，載荷也對稱于中間平面，因此可將空間框架簡化為平面框架；立柱與上、下橫梁為剛性連接；不考慮安裝應(yīng)力及溫度應(yīng)力?？紤]到由于用一個(gè)兩柱的平面框架來代替原來對稱的四柱空間框架，因此載荷取為F/2。圖 22 液壓機(jī)機(jī)架受力圖由于假設(shè)上橫梁的剛度為無窮大，因此作用于缸壁處的推力可平移至上橫梁下表面，而在上衡量上附加一力矩=，如圖所示，該力矩只在左右立柱內(nèi)引起軸向應(yīng)力： (25)由于軸向力在立柱內(nèi)不引起彎矩，因而在求解立柱彎矩時(shí)不予考慮。 為許用脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限：式中——脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的疲勞極限，對大截面45鋼，取為270； ——尺寸系數(shù)冊中查得； ——表面質(zhì)量系數(shù)，； ——安全系數(shù)。(3）活動(dòng)衡量的相關(guān)計(jì)算活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)如圖27所示，活動(dòng)橫梁高度一般為箱體跨度的（～）倍，在此取活動(dòng)橫梁箱體高度為，活動(dòng)橫梁鑄造箱體壁厚取為40mm，肋板厚度為40mm：圖27 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)圖活動(dòng)橫梁受力分析如圖28所示：圖28 活動(dòng)橫梁受力圖則活動(dòng)橫梁最大彎矩計(jì)算式為： (214)則中心截面處強(qiáng)度： (215)代入數(shù)值計(jì)算得 所以下橫梁強(qiáng)度符合要求[7]?；钊倪\(yùn)動(dòng)速度為單位時(shí)間內(nèi)壓力油液推動(dòng)活塞移動(dòng)的距離[8]。液壓缸缸筒材料要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接不見還要求有良好的焊接性能。② 密封裝置的摩擦力根據(jù)所選擇密封裝置不同，按各自公式計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中采用密封裝置為Y形密封圈 = (38)式中f——摩擦系數(shù)，取f=；p——密封處的工作壓力d——密封處的直徑——密封圈的有效高度由于計(jì)算比較繁瑣，實(shí)際應(yīng)用中所采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，一般取=（—）F，本次設(shè)計(jì)取=。 (3）缸筒底部厚度計(jì)算缸筒低部為平面時(shí)，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算： 代入數(shù)值計(jì)算得： 由于液壓缸底部需要連接油口等部件，有時(shí)還需要焊接等加工，本次設(shè)計(jì)中液壓缸底部需固定充液箱，所以缸筒底部應(yīng)取足夠厚度值才能達(dá)到以上要求?；钊鈴降呐浜弦话悴捎胒9，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差的一半。外側(cè)裝有防塵裝圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 緩沖裝置液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。本次設(shè)計(jì)液壓缸采用排氣閥具體形式如圖311： 與液壓缸相關(guān)的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸與上橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒與上橫梁采用缸肩與背緊螺母鎖緊連接結(jié)構(gòu)，其背緊螺母與缸筒采用螺紋連接，擰至上橫梁上適當(dāng)位置時(shí)有鎖緊螺釘鎖緊，下端缸肩與缸筒用螺紋連接為一體，并用鎖緊螺釘鎖