【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) ESD 關(guān)閥：當(dāng)控制器接收 ESD（緊急關(guān)閥）信號(hào)后，閥門(mén)緊急關(guān)斷，該信號(hào)為優(yōu)先級(jí)信號(hào)。 控制器輸出： 1) 綜合報(bào)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(kāi)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(hào)時(shí)， ESD 指示燈亮。 4) 部分行程測(cè)試指示：當(dāng)進(jìn)行部分行程測(cè)試時(shí)，控制器輸出 1SPDT 信號(hào)。 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(guò)電氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)功率的轉(zhuǎn)換，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉。 閥門(mén)開(kāi)關(guān)操作 :該系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉 及 時(shí) 保持系統(tǒng)壓力維持在正常工作范圍內(nèi)（ Mpa1614~ ） ,給開(kāi)閥信號(hào)時(shí)，電機(jī) /雙向泵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)，給關(guān) 閥信號(hào)時(shí)，電機(jī) /雙向泵逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉。 蓄能器壓力控制 : 蓄能器的壓力由壓力開(kāi)關(guān)控制 ，當(dāng)蓄能器壓力低于低壓壓力設(shè)定值 Mpa14 時(shí)，電機(jī)啟泵，給蓄能器補(bǔ)壓，低壓壓力設(shè)置由壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定，當(dāng)壓力升到高壓壓力設(shè)定值 Mpa16 時(shí)，電機(jī)停止，系統(tǒng)保壓，高壓壓力設(shè)置由壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定。 ESD 關(guān)閥：當(dāng)有 ESD 信號(hào)時(shí)，電磁閥得電，邏輯閥打開(kāi)，蓄能器中的液壓油通過(guò)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有桿腔，執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)桿腔中的液壓油通過(guò)回油箱，從而驅(qū)動(dòng)閥門(mén)快速關(guān)閉。 流量控制：由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸兩腔的流量不同，通過(guò)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(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 液壓系統(tǒng)主要元件 電 機(jī)（ 21）：一臺(tái)電機(jī)，功 率為 ， 380VAC 50Hz，提供動(dòng)力； 液壓泵（ 20）：一臺(tái)雙向液壓泵，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)動(dòng)作及為蓄能器提供壓力油； 吸油過(guò)濾器（ 23）：粗過(guò)濾液壓油，保護(hù)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(guò)濾器（ 22）：液壓系統(tǒng)回油過(guò)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(yùn)行模式，設(shè)定系統(tǒng)高、低壓值； 壓力表及開(kāi)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(mén)在 ESD 情況下快速關(guān)斷； 液壓鎖（ 14）：閥門(mén)不動(dòng)作或故障時(shí)，自動(dòng)切斷油路保壓，使閥門(mén)保持原位。 1 呼吸閥（ 24）：空氣過(guò)濾作用，防止外界臟物對(duì)油箱內(nèi)油液的污染及排氣；油箱加油可旋開(kāi)上蓋后進(jìn)行加油； 1 蓄能器（ 6）：儲(chǔ)存壓力油，提供足夠的壓力油用于快速關(guān)斷閥門(mén)； 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(jìn)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(jì)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(dòng)作時(shí)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(hào) 模擬 4～ 20mA. DC 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 電源電壓 AC 220V/380V177。10% 瞬時(shí)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(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 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(lèi)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(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力， 啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力。 靜摩擦阻力： N3 9 21 9 6 020 ???? .fFF Nfs 動(dòng)摩擦阻力： N1 9 61 9 6 010 ???? .fFF Nfd 式中： ? （靜摩擦阻力系數(shù) ) ? (動(dòng)摩擦阻力系數(shù) ) NF ：運(yùn)動(dòng)部件及外負(fù)載對(duì)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(jī)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(dòng) fsF=F 392 開(kāi)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(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 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(jì)算 液壓缸的負(fù)載計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)范圍是 ??1000~ ，設(shè)計(jì)要求最大扭矩為： mN15000 ??T ,當(dāng)撥桿處于中心位置時(shí)，即： ??35α 時(shí)，此時(shí)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(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)到最大角度時(shí)：即： ??100α 時(shí)， mN15000 ??T ，如圖 所示 mm6226365c os100c os .αll OCOB ???? ??? .lTF O 此時(shí)液壓桿所受推力 為： o o s3 ?????? αFF 當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)到最大角度時(shí)：即： ??0α 時(shí)，此時(shí)扭矩為給定值： mN11000 ??T ， 如圖 所示 2235c os1 00c osA ???? αll OCO 2020 000A2 ??? .lTF O 此時(shí)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(dòng)時(shí)，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(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取液壓缸筒的連接型式為法蘭連接，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(qiáng)度和沖擊韌性，根據(jù)設(shè)計(jì)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(wú)縫鋼管，則材料的力學(xué)性能為： Mpa610?bσ ； Mpa350?sσ 。 缸筒的計(jì)算 液壓缸 缸筒 內(nèi)徑 D 的確定： 根據(jù) 計(jì)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(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 可得： 10167 3 8 5 044 6 ?????? ππPFD 由文獻(xiàn) [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(qiáng)度條件來(lái)計(jì)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(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 本設(shè)計(jì)按照薄壁 缸筒 設(shè)計(jì)， 材料為無(wú)縫鋼管， 其壁厚按薄壁 缸筒 公式計(jì)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(yàn)算 對(duì)于液壓缸 缸筒 的 壁厚 要進(jìn)行驗(yàn)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(mǎn)足條件 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 缸筒底部厚度的確定： 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度 1δ 可以按照四周嵌住的圓盤(pán)強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)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(jì)算相同 1D ——計(jì)算厚度外直徑， m 所以： mm151?δ 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長(zhǎng)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(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030 倍。 即：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 mm37070300 ?? 缸體長(zhǎng)度 ? ? ? ? ? ?mm2 4 0 01 6 0 080030203020 ~~D~ ???? mm 即取缸體長(zhǎng)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(dòng)，它與缸的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要 求的設(shè)計(jì)性能。 活塞的結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)活塞密封裝置型式來(lái)選用活塞結(jié)構(gòu)型式（密封裝置則按