【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可選單為桿液壓缸作執(zhí)行器 ,且液壓缸的機(jī)械效率 ? ? 。因?yàn)榘辶险蹚潤(rùn)C(jī)的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓（ 折彎）、快速回程三個(gè)階段。各個(gè)階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)三位四通的電液換向閥控制。當(dāng)電液換向閥工作在左位時(shí)實(shí)現(xiàn)快速回程。中位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的卸荷，工作在右位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的快速和工進(jìn)。其工進(jìn)速度由一個(gè)調(diào)速閥來(lái)控制。快進(jìn)和工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換由行程開關(guān)控制。折彎?rùn)C(jī)快速下降時(shí)，要求其速度較快，減少空行程時(shí)間，液壓泵采用全壓式供油。其活塞運(yùn)動(dòng)行程由一個(gè)行程閥來(lái)控制。當(dāng)活塞以恒定的速度移動(dòng)到一定位置時(shí)，行程閥接受到信號(hào)，并產(chǎn)生動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)由快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)活塞移動(dòng)到終止階段時(shí)，壓力繼電器接受到信號(hào)，使電液換向閥換向。由于折彎?rùn)C(jī)壓力比 較大，所以此時(shí)進(jìn)油腔的壓力比較大，所以在由工進(jìn)到快速回程階段須要一個(gè)預(yù)先卸壓回路， 以防在高壓沖擊液壓元件，并可使油路卸荷平穩(wěn)。所以在快速回程的油路上可設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)先卸壓回路，回路的卸荷快慢用一個(gè)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)，此時(shí)換向閥處于中位。當(dāng)卸壓到一定壓力大小時(shí)，換向閥再換到左位，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)卸荷。為了對(duì)油路壓力進(jìn)行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個(gè)壓力表和溢流閥，同時(shí)攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 任務(wù)分析 2 也對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用。因?yàn)榛瑝K受自身重力作用，滑塊要產(chǎn)生下滑運(yùn)動(dòng)。所以油路要設(shè)計(jì)一個(gè)液控單向閥，以構(gòu)成一個(gè)平衡回路，產(chǎn)生一定大小的背壓力，同時(shí)也使工進(jìn)過(guò)程平穩(wěn)。在液 壓力泵的出油口設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥，可防止油壓對(duì)液壓泵的沖擊，對(duì)泵起到保護(hù)作用。攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 工況分析 3 2 工況分析 運(yùn)動(dòng)分析 首先根據(jù)主機(jī)要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖如圖 11 所示： 圖 21 動(dòng)作循環(huán)圖 負(fù)載分析 (1)根據(jù)給定條件，先計(jì)算液壓缸快速下降時(shí)啟動(dòng)加速中慣性力 1mF 和反向啟動(dòng)加速中的慣性力 m2F ，取加速（減速）時(shí)間為 s 慣性負(fù)載： 431 1 2 .4 5 1 0 3 1 1 0 3 8 7 .59 .8 9 .8 0 .2m GvF N Nt?? ? ?? ? ? ?? (21) 432 2 2 . 4 5 1 0 5 2 1 0 6509 . 8 9 . 8 0 . 2m GvF N Nt?? ? ?? ? ? ?? (22) (2)初壓力：在慢降階段 ,因?yàn)橛鸵簤毫χ饾u升高，約達(dá)到最大壓緊力的 5 ％左右 1eF = %5?壓F = 652. 15 10 5% 1. 07 5 10 N? ? ? ? (23) （ 3）各階段運(yùn)動(dòng)時(shí)間： 快速下降： 11 1 185 5 .031LtsV? ? ? (24) 工作下壓：折彎時(shí)分為兩個(gè)階段，初壓階段的行程為 30mm，終壓階段行程為 5mm。 快退工進(jìn)快進(jìn)攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 工況分析 4 初壓階段 22 2 30 2 .512LtsV?? ? ? (25) 終壓階段 23 2 5t 0 .4 212L sV??? ? ? (26) 快速回程： 34 3 220 4 .2 352LtsV? ? ? (27) 液壓缸的機(jī)械效率取 ?m? 。工作臺(tái)的液壓缸在各工況階段的負(fù)載值如表 21,負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖如 22 所示。 工況 計(jì)算公式 負(fù)載值 F/N 推力mF?/ 注明 快速下降 啟動(dòng)加速 11 mFF? (1)由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速下降等速時(shí)外負(fù)載為0； （ 2）折彎時(shí)壓頭上低工作負(fù)載可分為兩個(gè)階段：初壓階段，負(fù)載力 緩慢的線性增加，約達(dá)到最大折彎力的 5%，其行程為 30mm；終壓階段，負(fù)載力急劇增加到最大折彎力，上升規(guī)律近似于線性，行程為 5mm。 等速 0 0 慢速折彎 初壓 1Fe = %5?壓F ? 10? 終壓 壓FFe?2 10? 10? 快速回程 啟動(dòng)加速 m22 F??GF 25150 27637 等速 GF?3 10? 10? 制動(dòng) G m2F 23850 攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 工況分析 5 圖 22 折彎?rùn)C(jī) 液壓缸的 Ft 圖和 vt 圖 確定液壓缸主要尺寸，編制液壓缸工況圖 查手冊(cè)，預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力 1 25 ap MP? 。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時(shí)，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計(jì)算出液壓缸無(wú)桿腔的有效面積。 6 22m a x1 61 2 . 4 5 1 0 0 . 1 0 7 7 1 0 7 72 5 1 0 0 . 9 1cmFA m c mP ? ?? ? ? ?? ? ? 液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑） 14 4 0 . 1 0 7 70 . 3 7 3 7 03 . 1 4AD m m m? ?? ? ? ? 根據(jù) GB/T23481993,圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值 D=400mm=40cm。 根據(jù)快速下行與快速上升的速度比確定活塞桿直徑 d：由于 23221 52 1 .6 831v Dv D d? ? ?? 故活塞桿直徑 d==254mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=280mm=28cm 從而可算得液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的實(shí)際有效面積為 攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 工況分析 6 2 221 4 0 1 2 5 644DA c m??? ? ? ? 2 2 2 2 22 ( ) ( 4 0 2 8 ) 6 4 0 . 5 644A D d c m??? ? ? ? ? ? 編制液壓缸工況圖 ① 液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流 量見下表 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力和流量 工作階段 計(jì)算公式 負(fù)載 F/N 工作腔壓力p/Pa 輸入流量 q 3/cms /minL 快速下行 啟動(dòng) 1 1 11 。cmFp q A vA ???? 3390 恒速 0 0 慢速加壓 初壓 121 。cmFp q A vA ???? ? 10? 終壓 10? 10? →0 →0 快速回程 啟動(dòng) 232 。cmFp q A vA ???? 25150 10? 恒速 10? 10? 3331 200 制動(dòng) 23850 10? ② 工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算如下： a．快速下降階段：?jiǎn)?dòng)時(shí) 61 1 1 33 90 38 93 .6 10 13P p q? ? ? ? ?（ W） 恒速時(shí) 39。1 0P? b．慢速加壓階段：初壓時(shí) 5 62 2 2 9 .4 1 0 1 5 0 7 .2 1 0 1 4 1 6 .8P p q? ? ? ? ? ?（ W） 終壓時(shí)，行程只有 5mm，持續(xù)時(shí)間僅 3t ? ，壓力和流量變化情況較復(fù)雜，故作如下處理：壓力由 增加到 ，其變化規(guī)律可近似用一線性 p（ t）表示，即 1 8 . 8 0 . 9 4p 0 . 9 4 0 . 9 4 4 2 . 50 . 4 2 tt?? ? ? ? (11) 流量由 3/cms 減小為零，其變化規(guī)律可近似用一線性函數(shù) q（ t）表示，攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文） 工況分析 7 即 q 1 5 0 7 .2 (1 )0 .4 2t?? （ 12） 上述兩式中， t 為終壓階段持續(xù)時(shí)間，取值范圍 0~ 從而得此階段功率方程 P 1 5 0 7 . 2 ( 0 . 9 4 4 2 . 5 ) ( 1 )0 . 4 2tp q t? ? ? ? ? 這是一個(gè)開口向下的拋物線方程，令 P 0t? ??，可求得極值點(diǎn) t= 以及此處的最大功率值為 3 m a x 0 . 1 9 9P 1 5 0 7 . 2 ( 0 . 9 4 4 2 . 5 0 . 1 9 9 ) ( 1 ) 7 5 0 6 . 9 7 . 5 10 . 4 2P W k W? ? ? ? ? ? ? ? 而 t= 處的壓力和流量可由式 (11)和式（ 12）算得，即 p 0. 94 42 .5 0. 19 9 9. 40? ? ? ? 30 . 1 9 9q 1 5 0 7 . 2 ( 1 ) 7 9 8 . 8 2 / 4 7 . 9 3 / m in0 . 4 2 c m s L? ? ? ? c．快速回程階段： 啟動(dòng)時(shí) 564 4 4P 4 .3 1 0 3 3 3 1 1 0 1 4 3 2 .3 3 1 .4 3 2p q W k W?? ? ? ? ? ? ? 恒速時(shí) 565 5 5P 4 .2 1 0 3 3 3 1 1 0 1 3 9 9 .0 2 1 .3 9 9p q W k W?? ? ? ? ? ? ? 制動(dòng)時(shí) 566 6 6P 4 .1 1 0 3 3 3 1 1 0 1 3 6 5 .7 1 1 .3 6 5p q W k W?? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上分析與計(jì)算數(shù)據(jù)可繪出液壓缸的工況圖，如下圖所示（圖中，功率拋物線頂點(diǎn)兩側(cè)近似當(dāng)作直線處理）。 攀枝花學(xué)院學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）