【文章內(nèi)容簡介】 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 ESD 關(guān)閥：當(dāng)控制器接收 ESD（緊急關(guān)閥）信號后，閥門緊急關(guān)斷，該信號為優(yōu)先級信號。 控制器輸出： 1) 綜合報警指示燈輸出 :包括液位低、油溫高、壓力低、電源故障、閥位丟失。 2) 閥位反饋：具有開閥到位及關(guān)閥到位狀態(tài)指示 2SPDT。 3) ESD 指示：當(dāng)有 ESD 信號時， ESD 指示燈亮。 4) 部分行程測試指示：當(dāng)進行部分行程測試時，控制器輸出 1SPDT 信號。 電液執(zhí)行器的液壓系統(tǒng)原理圖 液壓控制原理 液壓系統(tǒng)由各液壓元件按邏輯原理組成，通過電氣信號的轉(zhuǎn)換從而實現(xiàn)功率的轉(zhuǎn)換，控制執(zhí)行機構(gòu)動作，驅(qū)動閥門開啟和關(guān)閉。 閥門開關(guān)操作 :該系統(tǒng)能夠驅(qū)動閥門打開或關(guān)閉 及 時 保持系統(tǒng)壓力維持在正常工作范圍內(nèi)（ Mpa1614~ ） ,給開閥信號時，電機 /雙向泵順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動閥門打開，給關(guān) 閥信號時，電機 /雙向泵逆時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動閥門關(guān)閉。 蓄能器壓力控制 : 蓄能器的壓力由壓力開關(guān)控制 ，當(dāng)蓄能器壓力低于低壓壓力設(shè)定值 Mpa14 時，電機啟泵，給蓄能器補壓，低壓壓力設(shè)置由壓力開關(guān)設(shè)定，當(dāng)壓力升到高壓壓力設(shè)定值 Mpa16 時，電機停止，系統(tǒng)保壓，高壓壓力設(shè)置由壓力開關(guān)設(shè)定。 ESD 關(guān)閥：當(dāng)有 ESD 信號時，電磁閥得電，邏輯閥打開，蓄能器中的液壓油通過進入執(zhí)行機構(gòu)的有桿腔，執(zhí)行機構(gòu)無桿腔中的液壓油通過回油箱，從而驅(qū)動閥門快速關(guān)閉。 流量控制：由于執(zhí)行機構(gòu)油缸兩腔的流量不同，通過平衡閥可以消除由于流量不平衡而引起的振蕩和噪音。 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示： 圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 液壓系統(tǒng)主要元件 電 機（ 21）：一臺電機，功 率為 ， 380VAC 50Hz，提供動力； 液壓泵（ 20）：一臺雙向液壓泵，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)動作及為蓄能器提供壓力油； 吸油過濾器（ 23）：粗過濾液壓油，保護液壓泵及液壓元件； 液位顯示器（ 25）：用于觀察油箱油液的液位，帶溫度顯示； 回油過濾器（ 22）：液壓系統(tǒng)回油過濾 ,保證油箱油液清潔； 溢流閥（ 1 19）：保障系統(tǒng)油壓安全（出廠已經(jīng)設(shè)定好，禁止隨意調(diào)整）； 壓力繼電器（ 8）：系統(tǒng)間歇運行模式，設(shè)定系統(tǒng)高、低壓值； 壓力表及開關(guān)（ 11）：可觀察系統(tǒng)的壓力； ESD 電磁閥（ 5）：控制邏輯閥通斷，使閥門在 ESD 情況下快速關(guān)斷； 液壓鎖（ 14）：閥門不動作或故障時，自動切斷油路保壓，使閥門保持原位。 1 呼吸閥（ 24）：空氣過濾作用，防止外界臟物對油箱內(nèi)油液的污染及排氣；油箱加油可旋開上蓋后進行加油； 1 蓄能器（ 6）：儲存壓力油，提供足夠的壓力油用于快速關(guān)斷閥門； 1 單向閥（ 1217）：系統(tǒng)壓力控制和隔離不同功能系統(tǒng)油路； 1 平衡閥（ 2） :平衡油缸兩腔進出口流量，消除流量不平衡而造成的管路振蕩和 噪音 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電液執(zhí)行器的設(shè)計參數(shù) 撥桿設(shè)定回轉(zhuǎn)角度 ??1000~ 液壓缸最大壓力 32Mpa 最大輸出力矩 15000Nm 動作時間 ss~. 120 死區(qū) %～ % 精度 ～ 7% 線性度 全行程的 % 回差 全行程的 % 輸入信號 模擬 4～ 20mA. DC 標(biāo)準(zhǔn)信號 電源電壓 AC 220V/380V177。10% 瞬時最大電流 12A/AC 連續(xù)平穩(wěn)電流 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 電液執(zhí)行器的工況分析 電液執(zhí)行器液壓缸工況分析 液壓缸所受外負(fù)載 F 主要有三種類型，即： fdfsw FFFF ??? ??12. 式中： wF ：工作負(fù)載； KNFw ? fF ：回轉(zhuǎn)油缸摩擦阻力負(fù)載，啟動時為靜摩擦阻力， 啟動后為動摩擦阻力。 靜摩擦阻力： N3 9 21 9 6 020 ???? .fFF Nfs 動摩擦阻力： N1 9 61 9 6 010 ???? .fFF Nfd 式中： ? （靜摩擦阻力系數(shù) ) ? (動摩擦阻力系數(shù) ) NF ：運動部件及外負(fù)載對支承面的正壓力； N1 9 6 0 0 ???? mgF N 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值： 其中： ? mη ——液壓缸的機械效率，一般取 97090 .~.ηm? 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載 ： 表 液壓缸工況分析 工況 負(fù)載組成 推力（ mηF ） N 啟動 fsF=F 392 開閥 fdF=F wF? 43396 關(guān)閥 fdF=F wF? 43396 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 電液執(zhí)行器液壓缸負(fù)載和速度循環(huán)圖 液壓缸的負(fù)載和速度循環(huán)圖如圖所示： 圖 液壓缸 負(fù)載循環(huán)圖 圖 液壓缸 速度循環(huán)圖 第三章 電液執(zhí)行器液壓缸的計算 液壓缸的負(fù)載計算 根據(jù)設(shè)計需要，液壓缸系統(tǒng)供油為 14~16Mpa，按要求選 Mpa16?P ； 液壓缸最大推力的確定： 根據(jù)設(shè)計和結(jié)構(gòu) 尺寸 的需要， 初步 確定閥桿中心線與液壓桿中心線的距離，取 ： mmlOC 100? 設(shè)定撥桿的轉(zhuǎn)動范圍是 ??1000~ ，設(shè)計要求最大扭矩為： mN15000 ??T ,當(dāng)撥桿處于中心位置時，即： ??35α 時，此時扭矩為給定值： mN4320 ??T ， 如圖 所示 ： 3 2 0DTF 1 ??? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)動到最大角度時：即： ??100α 時， mN15000 ??T ，如圖 所示 mm6226365c os100c os .αll OCOB ???? ??? .lTF O 此時液壓桿所受推力 為： o o s3 ?????? αFF 當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)動到最大角度時：即： ??0α 時，此時扭矩為給定值： mN11000 ??T ， 如圖 所示 2235c os1 00c osA ???? αll OCO 2020 000A2 ??? .lTF O 此時液壓桿所受 推力為： o o s2 ????? αFF 液壓桿所受推力范圍是： .0 1 K N2 ?? F 確定液壓缸的液壓缸的最大推力為： ?F 所以 當(dāng)撥桿在 ??1000~ 范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時，液壓桿的行程為： mm027035t a n100t a n .αll OCAC ????? mm4521465t a n100t a n .αll OCBC ????? mm47284452140270 ...lll BCACAB ????? 取 ： mm300?L 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 圖 液壓缸受力分析 液壓缸 缸筒的確定 缸筒的的選擇 連接型式的選擇： 設(shè)計參數(shù)給出液壓缸的額定壓力為 16Mpa,考慮到液壓缸的用途和使用環(huán)境因素，查機械設(shè)計手冊選取液壓缸筒的連接型式為法蘭連接，其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、易加工、易裝卸。 材料的選擇： 液壓缸筒材料的選擇應(yīng)有足夠的強度和沖擊韌性，根據(jù)設(shè)計所給出的液壓缸參數(shù)和用途，材料選擇 45 鋼，液壓缸缸筒選用無縫鋼管，則材料的力學(xué)性能為： Mpa610?bσ ； Mpa350?sσ 。 缸筒的計算 液壓缸 缸筒 內(nèi)徑 D 的確定： 根據(jù) 計算可知， 液壓缸 工作最大負(fù)載 ?F ，工作壓力 Mpa16?P 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 可得： 10167 3 8 5 044 6 ?????? ππPFD 由文獻 [8]21312 表 21638 可知 ： mm80?D 缸筒壁厚的確定： 液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 本設(shè)計按照薄壁 缸筒 設(shè)計， 材料為無縫鋼管， 其壁厚按薄壁 缸筒 公式計算為： pσDPδ 2max? ??23. 最高允許壓力一般是額定壓力的 倍，根據(jù)給定參數(shù) P=16Mpa pp pppp )~( m a xm a x ?? ，??； M P apy ??? ； nσσ bp? ； pσ 為缸筒材料的許用應(yīng)力， n 為安全系數(shù)，通常取 n=5. M p a1 2 556 1 0??? nσσ bp； 代入式 ? ?23. 則 8016 ????? ， 為保證選取的壁厚安全，所以選取壁厚： mm8?δ 。 缸筒壁厚驗算 對于液壓缸 缸筒 的 壁厚 要進行驗算，液壓缸缸筒的壁厚為： mm8?δ ，則液壓缸 缸筒外徑 為 ： mmδDD 96828021 ?????? ； 為保證工作安全， 額定壓力 PN 應(yīng)低于一定極限值， 所以： ? ? ? ? M p s 8096360350350 2 2221221 ??????? 顯然 工作 壓力 Mpa16?P ，工作壓力低于極限壓力，所以壁厚 mm8?δ 滿足條件 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 缸筒底部厚度的確定： 缸筒底部為平面時，其厚度 1δ 可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似的計算： m015012516096043304330 11 ... ????? ， p ——筒內(nèi)最大工作壓力， Mpa pσ ——筒底材料許用應(yīng)力， Mpa ，其選用方法與上述缸筒厚度計算相同 1D ——計算厚度外直徑， m 所以： mm151?δ 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030 倍。 即：缸體內(nèi)部長度 mm37070300 ?? 缸體長度 ? ? ? ? ? ?mm2 4 0 01 6 0 080030203020 ~~D~ ???? mm 即取缸體長度為 500mm 液壓缸 活塞桿的確定 活塞的選擇 活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，它與缸的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要 求的設(shè)計性能。 活塞的結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)活塞密封裝置型式來選用活塞結(jié)構(gòu)型式（密封裝置則按