【正文】 桿直徑（ M ） 12 A1A 2D dP 1 P 2F WV圖 2－ 4 單活塞桿液壓缸計算示意圖 1. 頭部運動液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比 ??Dd ,按工作壓力取 ?? 按 P2=，油缸的機械效率 η=，將數(shù)據(jù)代入下式： mDppFD)]([ 35634)]1([4266221????? ???????? (2－ 5) 根據(jù)液壓缸尺寸系列表 2－ 6，將直徑圓整成標準直徑 mmD 80? 。 9. 右翻升 單向閥開啟， 9DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥 10 流回 油箱。 動作順序 該系統(tǒng)完成頭部抬起、軀干抬起、左翻、右翻、下肢抬起、膝部彎曲的六個動作，六個動作油路如下： 1. 頭部抬起 單向閥開啟， 1DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 負載圖 速度圖 圖 21 頭部運動時液壓缸的負載圖和速度圖 6 膝部彎曲時的負載情況 膝部彎曲時的負載情況見表 2－ 2 表 2－ 2 膝部彎曲時的負載情況表 工況 計算公式 液壓缸的負載 上升啟動加速階段 afgw FFFF ??? 2071 上升穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 2070 上升減速制動階段 afgw FFFF ?? 2069 下降啟動加速階段 afgw FFFF ?? 1381 下降穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ? 1380 下降減速制動階段 afgw FFFF ? 1379 根據(jù)上表分析，為便于分析及計算液壓系統(tǒng)。設計完成病理床的執(zhí)行機構，執(zhí)行機構主要完成床體的運動功能，在設計中采用液壓閥的方式，建立液壓控制臺，通過閥體運動，帶動液壓缸前后運動，從而實現(xiàn)床體的升降功能。 病理床國內外研究現(xiàn)狀 目前，國內的病理床 ,多采用手動裝置，其基本結構是將床體分為兩部分，在護理人員的協(xié)助下，應用絲杠螺母的傳動原理，僅起到抬動軀干的作用，不但功能單一，而且存在結構銹蝕和振動噪音等諸多問題，不能適應醫(yī)護人員遠程控制的需要。液壓傳動技術已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術。 The Pathologic Bed?？紤]到該病 理床要實現(xiàn)各項功能，特將床板分割成八個部分。 結合病人的需求，設計了一種能自動實現(xiàn)抬頭、屈腿、左右側翻以及同時實現(xiàn)抬頭和屈腿等功能的醫(yī)用多功能病理床。The Hydraulic Pressure。隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發(fā)展和應用，液壓傳動技術也在不斷創(chuàng)新。人類使用水利機械及液壓傳動雖然已有很長的歷史，但液壓控制技術的快速發(fā)展卻還是近幾十年的事，隨著電液伺服閥的誕生，使液壓 伺服技術進入電液伺服時代，其應用領域也得到廣泛的擴展。 本文完成的是病理床液壓伺服設計。 1 工作載荷：病人與床的重力所產(chǎn)生的載荷 gF 2 摩擦載荷： gf FF ? （ 21） 3 慣性載荷：tugFF ga ??? 2 （ 22） 取 smu /?? st ?? 根據(jù)以上分析，可以計算出液壓缸各運動階段中的負載 5 頭部運動時的負載情況 頭部運動時的負載情況見表 21 表 21 頭部運動時的負載情況表 工況 計算公式 液壓缸的負載 上升啟動加速階段 afgw FFFF ??? 3207 上升穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 3205 上升減速制動階段 afgw FFFF ?? 3204 下降啟動加速階段 afgw FFFF ?? 2082 下降穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ? 2081 下降減速制動階段 afgw FFFF ? 2080 根據(jù)上表分析，為便于分析及計算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負載圖和速度圖，見圖 2－ 1。同時為 了保證系統(tǒng)的安全性，仍可在泵的出口處并聯(lián)一個溢流閥起安全作用。 8. 左翻降 單向閥開啟， 8DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動機構升起， 13DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 表 2－ 5 按載荷選擇工作壓力 載荷 kN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 工作壓力 MPa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5 參考表 2－ 5 初步確定系統(tǒng)工作壓力，各液壓缸的工作壓力見表 2－ 6。 表 2－ 7 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 ??? 。取mmd 40? 。 2） 系統(tǒng)對噪音要求 一般來說，葉片泵的噪音較低，且雙作用葉片泵的噪音比單作用泵的噪音低。 PPPnQPP? （ 2－ 9） P ——液壓泵的最大工作壓力（ Pa） PQ ——液壓泵的流量（ sm/2 ） Pn ——液壓泵的總效率 該系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵驅動，可按流量特性曲線拐點處的流量，壓力值，一般情況下，取 PP PP ? ， np ? Pnp QPP ?m ? （ 2－ 10） maxPP ——液壓泵的最大工作壓力（ Pa） nQ —— )/( 3 sm液壓泵的額定流量 KWP 4 3 10106 2 336 ?? ?????? ?? 查電動機，選 Y801－ 2 型，其額定功率為 ,轉速為 1470r/min。 表 2－ 16 經(jīng)驗系數(shù) 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 33 maQV V ????? 20 考慮到散熱的問題，油箱根據(jù)標準，見表 2－ 17，選擇 40L. 表 2－ 17 油箱容量 4 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 液壓油的選定 液壓系統(tǒng)中，目前使用最多的是礦質型液壓油。本產(chǎn)品為精制礦質型液壓油，并改善了其防銹和抗氧化性能的油，常用于低壓液壓系統(tǒng)，也可適用于要求換油期較長的輕負荷的油浴式非循環(huán) 的液壓系統(tǒng)。 系統(tǒng)溫升驗算 在整個工作循環(huán)中，軀干運動所用時間最長，為了簡化計算，主要考慮上升時的發(fā)熱量。對本系統(tǒng)采用無縫鋼管 ? ? MPa100?? ? ? mmmDP Y ??? ???? ?? 由于計算的壁厚太小，中低壓系統(tǒng)中按經(jīng)驗取 mm6?? 。一般液壓缸缸體長度不應大于內徑的 20～ 30 倍。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始繞度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有一定的最小導向長度。根據(jù)設計要求及負載情況，計算了每個液壓缸的基本尺寸、選擇了液壓元件、繪制了液壓原理圖。 油在管路中的 實際流速為： smxVdxqV/4232???? （ 2－ 13） 管道流動雷諾數(shù)為： 23 0027 00 Re5 ????????Vd （ 2－ 14） 可見油液在管道內流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為： ???? 按式 2 2?PdLP ?? （ 2－ 15） 求得沿程壓力損失 M P aPPdLP 22121???????? ?? 2. 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失2P ，以及通過控制閥的局部損失 3P ，其中管路局部壓力相對來說小的多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。本設計是在室溫下工作。本設 計根據(jù)具體情況，選用鋼管，其能承受高壓、價格低廉、耐油、耐腐蝕 、 剛性好。 液壓泵系列 見表 2－ 13。 表 2－ 9 液壓缸實際工作壓力 工況 液壓缸名稱 載荷N 背壓力MPa 工作壓力MPa 計算公式 頭部運動 頭部運動缸 3562 1221 A APFP ?? 膝部運動 膝部運動缸 2301 軀干運動 軀干運動缸 7156 液壓缸實際所需的流量 按最后確定的液壓 缸的結構尺寸及運動速度，計算出各工況時液壓執(zhí)行元件實際工作流量，見表 2－ 10。 本系統(tǒng)的調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選取液壓缸有桿腔的實際面積， 222222)(4)(4cmmAdDA???????? 可見上述不等式能滿足，液壓 缸能達到所需低速。 取mmd 40? 。 12. 小腿下降 單向閥開啟， 12DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動機構升起， 13DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 4. 軀干下降 單向閥開啟， 4DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的有桿腔，活塞向右推動機構升起， 13DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 負載圖 速度圖 圖 2－ 3 軀干運動時液壓缸的負載圖和速度圖 8 系統(tǒng)方案制定 執(zhí)行機構的選擇 本機的動作機構均為直線往復運動，各直線往復運動機構均采用單活塞桿雙作用液壓缸驅動。運動速度 ，啟動時間不大于 。此設備具有使用簡單、操作自如、用者自理的特點，為中國護理行業(yè)帶來了全新的概念，也為中國中老年人和長年臥床患者帶來了福音。然而如何將電子和液壓兩門技術結合起來，以滿足自動控制的更高要求，就成為當代應用技術的重大課題之一。然而，液壓傳動的真正推廣使用卻是近三四十年的事情，十九世紀末，德國制成了龍門液壓刨床，美國制成了液壓六角車床和磨床，由于沒有成熟的液壓元 件，一些通用機床到本世紀三十年代猜開始使用液壓傳動，并且仍不普遍。整個設計分為三步進行：首先設計出能實現(xiàn)動作要求的液壓系統(tǒng)原理圖，根據(jù)要求選擇各標準件；其次，進行液壓缸體的結構設計及材料的選擇；最后，做液壓站的總體設計。 I 摘 要 隨著我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展和計算機的普及與提高，計算機控制技術越來越多地應用于各行各業(yè)中，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械已經(jīng)不能滿足患者的需求了。 關鍵詞： 液壓系統(tǒng)；液壓驅動；病理床 II Abstract With the development of medical treatment and the improvement of puters, puter control technique is more and more applied to all kinds of industries, which results the sufferers don’t satisfy traditional medical instruments. Under the impulse of this, the research of medical instruments greatly engages people39。第二次世界大戰(zhàn)期間某些兵器上用了反應快、動作準、功率大的液壓傳動裝置，推動了液壓技術的發(fā)展，戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，在機床、工程機械、農業(yè)機械、汽車行業(yè)中迅速推廣。液壓伺服技術也就應運而生了。 課題研究的意義和目的 現(xiàn)代科技高速發(fā)展 ,醫(yī)療器械也日新月異 ,為使生活不能自理的病人得到最有效的治療 ,多功能智能病理床的研制被提上了日程 ,課題研究的意義是使患者能夠自己手控完成：坐起、抬腿及側翻身的動作?？紤]到軀干抬起、下肢抬起、左右側翻四個動作負載相差不多，所以采用三個相同的液壓缸，經(jīng)計算，得出數(shù)據(jù)為： 頭部運動時： NFg 2671? ，行程 mmL ? 膝部彎曲時： NFg 2671? ，行程 mmL ? 軀干運動是： NFg 2671? ，行程 mmL ? 下肢運動、左右側翻、與軀干運動時取同樣的數(shù)值，這樣便于生產(chǎn)加工，使原件標準化。 調速回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求使進給速度平穩(wěn)，到位時不前沖，可選用調速閥的進口節(jié)流調速回路，見附錄 A 原理圖。 5. 下肢抬起 單向閥開啟， 5DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調速回路，油進入液壓缸的無桿腔