【正文】 活塞的寬度 B 一般取 B=(～ )D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 1l ，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D 而定，當(dāng) D80mm時(shí)，取 Dl )~(1 ? 圖 3－ 1 單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)計(jì)算示意圖 26 頭部運(yùn)動(dòng)缸： mmDLH ????? mmH 50? 80~48)~( ?? DB mmB 64? 80~48)~(1 ?? Dl mml 561? 膝部運(yùn)動(dòng)缸： mmDLH 5 0220 ????? mmH 60? 80~48)~( ?? DB mmB 64? 80~48)~(1 ?? Dl mml 561 ? 膝部運(yùn)動(dòng)缸： mmDLH 50280202 0 0220 ????? mmH 60? 80~48)~( ?? DB mmB 64? 80~48)~(1 ?? Dl mml 561 ? 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。 缸筒壁厚的計(jì)算 對于中低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計(jì)算 ???? 2DPY? （ 3－ 1） ? ——液壓缸缸筒厚度（ mm） YP ——實(shí)驗(yàn)壓力（ MPa），工作壓力 MPaP 16? 時(shí)， PPY ? 。單向閥 2 的壓力損失為 、三位四通閥 9 的壓力損 22 失為 、調(diào)速閥 16 壓力損失為 。 為了改進(jìn)液壓油的機(jī)械性能指標(biāo)，往往在液壓油中加入抗氧化、抗泡沫、抗磨損、抗銹蝕、改善粘度性能指標(biāo)的各種添加劑。 油箱有效容積的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按下式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，在按散熱的要求進(jìn)行校核。 表 2－ 14 TB1－ 葉片泵規(guī)格 最大排量 mL/r 額定壓力 MPa 轉(zhuǎn)速 r/min 1450 18 電動(dòng)機(jī)功率的確定 病理床在整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是 變化的，所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電機(jī)功率。 表 2－ 11 液壓缸的輸出功率 工況 液壓缸名稱 流量 工作壓力 輸出功率 頭部上升 頭部運(yùn)動(dòng)缸 L/s MPaP ? kW 頭部下降 L/s kW 膝部上升 膝部運(yùn)動(dòng)缸 L/s MPaP ? kW 膝部下降 L/s kW 軀干上升 軀干運(yùn)動(dòng)缸 L/s MPaP ? kW 軀干下降 L/s kW 液壓元件的選擇 液壓泵的選擇 1. 液壓泵工作壓力的確定 PPPP ???? 1 （ 2－ 7） 1P ——液壓缸的最大工作壓力，對于本系統(tǒng)最高壓力是軀干運(yùn)動(dòng)缸的工作壓力： MPaP ? P?? ——是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失，取： MPaP ??? 液壓泵工作壓力為： M P aPPP P ??????? 2. 液壓泵流量的確定 )( MaxP QKQ ?? （ 2－ 8） 由流量表看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在軀干運(yùn)動(dòng)上升時(shí)，sLQM a x /?? ，取泄漏系數(shù) K 為 。 表 2－ 8 液壓缸尺寸系列表 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 取 ?D ，則活塞桿直徑 mmd ??? 。 本系統(tǒng)的調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積， 222222)(4)(4cmmAdDA???????? (26) 可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。 11 各液壓缸的載荷力見表 2－ 4。 6. 下肢下降 單向閥開啟， 6DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的有桿 腔，活塞向右推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起， 13DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 換向回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求使進(jìn)給速度平穩(wěn)，到位時(shí)不前沖，可選用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，見附錄 A 原理圖。動(dòng)作進(jìn)行中，突然斷電時(shí)保證安全可靠；工作速度平穩(wěn)可靠，前沖小。課題完成后能使生活不能自理的病人得到最有效的治療。液壓伺服系統(tǒng)是控制領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，它是在液壓傳動(dòng)和自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門較新的科學(xué)技 2 術(shù)。本世紀(jì)六十年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)等的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中去，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中去。s attention. But because of the unbalance of regional economic progress and a great deal of factitious factor, many advanced medical instrument are not suitably used, which brings a lot of inconveniences. In order to overe difficulties, it is more important to study a suit of medical instrument that is multifunctional and cheap, so multifunctional pathological bed controlled by puter es into being. A kind of multifunction turnover bed for patients is introduced in this paper, which has the functions of raising head, curling legs, side turning over from left to right separately, or raising head and curling legs at the same time according to patient’s requirement. The bed is posed of 8 parts and hydraulic drive is adopted. We make use of the hydraulic system because hydraulic system’s velocity is stable. Each movement is directly driven by both hydraulic cylinders. Raising and falling of the bed is realized by means of diverting valves. The design is making up of three steps .The first。在此推動(dòng)下，醫(yī)療護(hù)理器械的開發(fā)勢頭迅猛，但由于各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性以及諸多人為因素的影響，致使許多先進(jìn)的醫(yī)護(hù)設(shè)備得不到應(yīng)用，給患者帶來了許多不便。每個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)都是由兩個(gè)液壓缸同時(shí)直接驅(qū)動(dòng)，上升和下降則通過改變換向閥方向來實(shí)現(xiàn)。如果從十七世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理，十八世紀(jì)末英國制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)已有二三百年的歷史。 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就越多，現(xiàn)代化產(chǎn)品的特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，因此必須采用電子和液壓這 些先進(jìn)技術(shù)。使用者通過該產(chǎn)品可以預(yù)防脊椎病、褥瘡等常見病的發(fā)生，擺脫長年臥床的痛苦，享受生活的樂趣。根據(jù)病人情況能夠?qū)崿F(xiàn)以下動(dòng)作：抬頭、頭和上身同時(shí)抬起、下肢可動(dòng)、左翻、右翻、彎膝。 負(fù)載圖 速度圖 圖 2－ 2 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 7 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況見表 2－ 3 表 2－ 3 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況表 工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載 上升啟動(dòng)加速階段 afgw FFFF ??? 6440 上升穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 fgw FFF ?? 6437 上升減速制動(dòng)階段 afgw FFFF ??? 6434 下降啟動(dòng)加速階段 afgw FFFF ??? 4294 下降穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)階段 fgw FFF ?? 4291 下降減速制動(dòng)階段 afgw FFFF ??? 4288 根據(jù)上表分析，為便于分析及計(jì)算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負(fù)載圖和速度圖，見圖 2－ 3。 3. 軀干抬起 單向閥開啟， 3DT 得電，壓 力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 11. 小腿抬起 單向閥開啟， 11DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進(jìn)入調(diào)速回路，油進(jìn)入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動(dòng)機(jī)構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。按活塞桿系列表。 按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸， 14 2m inm in 00 cmvqA ??? 式中 minq 是由產(chǎn)品 型號(hào) 查得調(diào)速閥 2FRM630 的最小穩(wěn)定流量為。 液壓缸實(shí)際工作壓力的確定 按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力，見表 2－ 9。 5） 從節(jié)能角度考慮 為了節(jié)省能量，減少功率消耗，選用變量泵，最好選用比例壓力、流量控制變量葉片泵，變量葉片泵具有壓力補(bǔ)償裝置及最大流量調(diào)節(jié)裝置，可隨系統(tǒng)負(fù)載變化自動(dòng)改變輸出流量，并保證系統(tǒng)壓力恒定，可降低油液發(fā)熱及電機(jī)功率消耗。按照安裝位置、工作環(huán)境和壓力來正確選擇。 2. 環(huán)境溫度 環(huán)境溫度較高時(shí)，宜選用粘度較高的液壓油。此管路長 5m、管內(nèi)徑 、上升時(shí)通過流量 、選用 20 號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度 smm /27 2?? ，油的密度 2/918 mkg?? 。 本章小結(jié) 本章主要完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 表 3－ 1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列（ GB2349－ 80） 20 50 80 100 125 160 200 250 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL 125? 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL 250? 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL 200? 最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)的到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長度。 頭部運(yùn)動(dòng)缸 mmL 189641251 ??? 膝部運(yùn)動(dòng)缸： mmL 314642501 ??? 27 膝部運(yùn)動(dòng)缸： mmL 2646420xx ??? 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定后，就進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 缸體外徑的計(jì)算 mmD DD 926280 211 ???? ?? ? （ 3－ 2） 液壓缸工作行程的確定 執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL ? 25 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL ? 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) mmL ? 參照表中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。 泵的效率為 ，泵的出口壓力為 。 病理床液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓執(zhí)行元件、動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的是軀干運(yùn)動(dòng)回路，故主要驗(yàn)算由泵到軀干運(yùn)動(dòng)缸這段管路的損 21 失。選用液壓油時(shí)，最先考慮的是它的粘度，粘度既影響泄漏，也影響功率損失。 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量，本系統(tǒng)工作壓力在 左右，所選擇的閥的規(guī)格和型號(hào)，見表 2－ 15。 3） 工作可靠性、壽命 雙作用葉片泵壽命較長， YB1 系列在 10000H 以上。 按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸尺寸， 2m inm in 00 cmvqA ??? 式中 minq 是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥 2FRM630 的最小穩(wěn)定流量為。按活塞桿系列表。 表 2－ 6 各液壓缸的工作壓力 頭部運(yùn)動(dòng)時(shí) NF 3563? MPaP 11 ? 膝部運(yùn)動(dòng)時(shí) NF 2301? MPaP 11 ? 軀干運(yùn)動(dòng)時(shí) NF 7156? MPaP 21 ? 2. 背壓的確定 一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) MPaP ? 液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)工作情況，液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài) 2211 APAPFF W ??? ? (24) 式中 21 4DA ??——無桿腔活塞有效作用面積（ 2M ） )(4 222 dDA ?? ? ——有桿腔活塞有效作用面積（ 2M ） 1P ——液壓缸工作腔壓力（ Pa ） 2P ——液壓缸回油腔壓力（ Pa ） D ——活塞直徑（ M ） d ——活塞