【文章內(nèi)容簡介】 4al? 根據(jù)活塞推力與臺面荷重量關(guān)系式 2 co ss i n ( ) s i n ( )lPWal ?? ? ? ?? ? ? ?得 ? 。若 /3al? 的話得? 。通過二者比較，當(dāng) /3al? 時，活塞的最大推力 P 要小于當(dāng) /4al? 時。即在 a 值不變的條件下， a 與 P 是成反比的。但考慮到活塞桿與支撐桿的鉸接點 A 又不能太靠近兩支撐桿的鉸接點 B,否則將會在兩處鉸接點產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，以致降低疲勞強度。因此，應(yīng)選 /3al? 比較合適。這時將 /3al? 代入公式得6 c o ss in ( ) 3 s in ( )PW?? ? ? ?? ? ? ?。 當(dāng)平臺處于位置 00=26? 時，液壓缸荷重 P 最大，此時 3 3 50 86 8 21 50 16P W N? ? ? ? ?。下面就根據(jù)載荷量來選取合適的液壓缸。 圖 42 液壓缸 1mm 鋼板自動剪切送料機可升降底座的設(shè)計 11 圖 52 表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注于圖上，其中 WF 是作用在活塞桿上的外部載荷， mF 是活塞與缸壁 及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿是的外部載荷包括工作載荷 gF ，導(dǎo)軌的摩擦力 fF 和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力 aF 。 （ 1） 工作載荷 gF 常見的工作載荷有作用于活塞桿上軸線的重力、剪切力、擠壓力等，這些作 用力的方向與活塞的運動方向相同為負(fù)，相反為正。在實際工作過程中，由于載荷量較大，活塞自身的重力可以忽略不計，剪切力與擠壓力共同組成的外力即為 工作載荷 gF ，在圖4n 中， gFP? 。由于本設(shè)計按最大載荷量定為 2 噸來計算，所以每個液壓缸215016gF P KN?? 。 （ 2）導(dǎo)軌摩擦載荷 fF 對于直動型安裝的液壓缸一般都附有活塞導(dǎo)軌以固定其運動方向，導(dǎo)軌摩擦相對于總載荷可以忽略不計，因此 0fF? （ 3）慣性載荷 aF aF ma? ， va t??? v? —速度變化量 /ms t? —起動或制動時間， 0s 一 般機械為 ～ , 對輕度載荷低速運動部件取小值，對重載荷高速部件取大值， 行走機械一般取 ～ ， a —加速度 2/ms 初步選定速度變化量 /v m s?? ， ?? ， 則 20 .1 6 / 0 .2 7 /0 .6msa m ss?? 2 / 2 0. 27 27 0aF ma t N? ? ? ? 以上三種載 `荷之和成為液壓缸的外載荷 wF 2 1 5 0 1 6 2 7 0 2 1 5 2 8 6w g f aF F F F N N N? ? ? ? ? ?。 起 動 加 速 度 時 w g f aF F F F? ? ? ， 穩(wěn)態(tài)運動時 w g fF F F?? ， 減速制動時w g f aF F F F? ? ?。 工作載荷 gF 并非每個階段都存在，如該階段沒工作，則 0gF? 。 但在計算和校核時，應(yīng)按照最大值取。 除了外載荷 wF 外，作用于活塞上的 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力 mF ， 由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算 為(1 )mmFP??? 1mm 鋼板自動剪切送料機可升降底座的設(shè)計 12 式中 m? —液壓缸的機械效率， 一 般去 ～ ， 這里取 ，則 215016 2 2 6 3 3 2 . 60 . 9 5wmFFN?? ? ? 初選系統(tǒng)壓力 液壓缸的選擇要遵循系統(tǒng)壓力的大小，要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不是很經(jīng)濟 。反之，壓力選的太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可選低一些，行走機械重載設(shè)備壓力要選的高一些。按下表初步選取 15MPa 。 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 表 41 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）液壓缸的相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸有關(guān)的設(shè)計參數(shù)見圖所示 。 圖 43 液壓缸設(shè)計參數(shù) 圖 a 為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖 b 為液壓缸活塞桿工作在受拉狀態(tài)?；钊麠U受壓時1 1 2 2wmFF p A p A?? ? ?，活塞桿受拉時1 2 2 1wmFF p A p A?? ? ? 式中， 21 4AD?? —無桿腔活塞有效工作面積 2m 222 ()4A D d???—有桿腔活塞有效工作面積 2m 1p —液壓缸工作腔壓力 Pa 1mm 鋼板自動剪切送料機可升降底座的設(shè)計 13 2p —液壓缸回油腔壓力 Pa D —活塞直徑 m d —活塞桿直徑 m 在這里我們?nèi)”硥毫χ?2 MPa? 在本設(shè)計中，液壓缸不存在受拉的狀態(tài)，所以只考慮其受壓。一般液壓缸在受壓狀態(tài)下工作時，其活塞面積為 : 211 1F p AA p?? 用此公式須事先確定 1A 與 2A 的關(guān)系，或是活塞桿徑 d 與活塞直徑 D 的關(guān)系，令桿徑比 /dD?? ，其比值可按下表選取。 按工作壓力選取 /dD 工作壓力 MPa ? ～ ? /dD ～ ～ 表 42 按速度比要求確定 /dD 21( / )vv? 2 /dD 表 43 注：速度比 ? ，為活塞兩側(cè)有效面積 1A 與 2A 之比。 即 21222ADA D d? ?? ? 如按工作壓力應(yīng)選取 / ? ，則相應(yīng)的速度比 2?? ，由于活塞不受拉力作用，所以活塞桿收縮時可以適當(dāng)提高其速度， 2?? 也是完全可以的。運用直徑求法公式： 2212 4 4 2 2 6 3 3 2 . 6 1 3 3 . 1[ ( 1 ) ] [ 1 5 0 . 2 ( 1 0 . 7 1 ) ]FD m mpp? ? ? ?? ? ?? ? ? ?， 可以求出 mm? 。 液壓缸的直徑 D 和活塞桿徑 d 的計算值要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)液壓缸，免于自行設(shè)計加工。按照機械手冊中工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格表可以選擇圓整后的參數(shù) :缸徑 125mm ，活塞桿 90mm ，速度比為 2，推力 ，拉力 。 （ 2） 計算活塞桿的行程 當(dāng)平臺處于與底座上臺面的階梯面接觸時的位置時，此時 026?? ，此時活塞桿應(yīng)處于不完全收縮狀態(tài)，液壓缸所需的總長度為 220 2 co s 2 2 2 4 7 .5l a l a l m m?? ? ? ?，此時平臺的高度就是底座的高度。 再計算一下平臺上升的最大高度，這里設(shè)上升至最大高度時 039?? ，計算得出此時的平臺高度 1580H mm? ，能夠滿足鋼板送料過程中的生產(chǎn)要求 此時活塞桿伸長至 221 2 co s 2 2 6 5 7 .7l a l a l m m?? ? ? ?。 1mm 鋼板自動剪切送料機可升降底座的設(shè)計 14 當(dāng)活塞桿處于不完全收縮狀態(tài)時即 026?? ，而假設(shè)沒有底座時當(dāng)平臺處于最低位置時 00 5?? 此時 222 2 c o s 2 19 56l a l al mm?? ? ? ?，液壓缸的長度就等于 2l ，選定液壓缸長度， 計算其行程 : 10 l l mm? ? ? 查表可以查得液壓缸長度不得小于 4 2 8 4 1 0 .2 8 3 8 .2X C m m m m m m? ? ? ?，實際長度滿足要求。 確定液壓泵的參數(shù) (1)確定液壓泵的最大工作壓力 1pP p p? ? ?? Pa 式中 1p —液壓缸最大工作壓力，根據(jù)1 2 2 1wmFF p A p A?? ? ?可以求出 2221 21 ( 125 90 ) 41254FAp M P aA??? ? ? ??? ? ?? p?? —從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失。初算可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取 管路簡單、流速不大的取 ～ MPa ； 管路復(fù)雜，進(jìn)油口有調(diào)速閥的，取 ～ 這里取 即 16 .9 17 .4pP M Pa? ? ? （ 2）確定液壓泵的流量 pQ maxpQ KQ? 3/ms K —系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ～ ，這里取 maxQ —液壓缸的最大流量，對于在工作中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取 10 /ms?? 。 在前面已經(jīng)初步選定臺面速度變化量 /v m s?? ，我們就設(shè)定臺面起升的最大速度 /yv m s? ，則活塞的運動速度應(yīng)用公式 22 2 c o s 2 s in ( )2 c o s ya l a lvvl ? ? ? ??? ? ? ?? ， 0. 08 5 0. 08 5 0. 16 0. 01 4 /yv v m s? ? ? ?（這是在臺面剛剛起升狀態(tài)時， 026?? ） 。 所以 有， 3 3 4 312 2 0 .0 1 4 7 .8 5 1 0 / 1 .7 2 7 1 0 /Q v A m s m s??? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 3m a x 1. 2 ( 1. 72 7 10 0. 5 10 ) 2. 67 10 /pQ K Q m s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng) 中擬訂的液壓泵的形式，從手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵產(chǎn)品。為使液壓泵有一定的壓力儲備， 所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25% ～ 60% 1mm 鋼板自動剪切送料機可升降底座的設(shè)計 15 查找手冊 37 135P ? 選擇 ACB F? 型齒輪泵，其參數(shù)如下表 。 ACB F? 型齒輪泵的各參數(shù)值 表 44 （ 4）確定液壓泵的驅(qū)動功率 在工作中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，則310pPPPQP kw?? ， 式中 P? —液壓缸的總功率，參考下表 45 選擇 ? ? 各液壓泵的總功率 液壓泵類型 齒輪泵 螺旋泵 葉片泵 柱塞泵 總功率 ～ ～ ～ ～ 表 45 則 4331 7 . 4 2 . 6 7 1 0 5 . 61 0 1 0 0 . 7pP PPQP kw? ??? ??? ? ??，據(jù)此可選擇合適的電機型號。 管道尺寸的確定 在液壓、氣壓傳動及潤滑的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價廉，但安裝時的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。這里我們采用鋼管連接。 管道內(nèi)徑計算 4Qdv?? m ,式中 Q ——通過管道內(nèi)的流量 3/ms， v —管道內(nèi)允許流速 /ms，取值見下表 。 允許流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管道 ～ 一般取 1 一下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6 壓力高，管道粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 ～ 表 46 取 = /v m s吸 ， =4 /v m s壓 分別應(yīng)用上述公式得