【文章內(nèi)容簡介】 ；船舶用的甲板起重機(jī)械、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 液壓傳動的缺點，工作油要始終保持清潔； ，工藝復(fù)雜，成本較高； ，且需有較高的技術(shù)水平； ，在工作面存在火災(zāi)隱患； 。 課題設(shè)計內(nèi)容介紹本課題設(shè)計內(nèi)容是冷鋸機(jī)液壓傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容包括：型材的夾緊系統(tǒng)和鋸片的剪切系統(tǒng)兩部分。在夾緊系統(tǒng)中，由于需要對型材施加恒定的外力，所以在液壓回路中安裝單向調(diào)壓閥，保持夾緊回路的壓力恒定。在升降系統(tǒng)中，液壓缸需要控制鋸切在工作進(jìn)程中恒速進(jìn)給以及非工作進(jìn)程中快速退回，所以在液壓回路中需要安裝雙單向節(jié)流閥，來實現(xiàn)不同工作過程中對鋸機(jī)不同速度的要求。同時，鋸機(jī)在待機(jī)情況下需要保持活塞桿始終支撐鋸機(jī)，所以在液壓回路中還要安裝液壓鎖以保證鋸機(jī)在待機(jī)情況處于待機(jī)位置。此液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓、調(diào)速及鎖緊等功能。2 液壓系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計參數(shù) 夾緊缸參數(shù)： 夾緊力： 7634 Kg 活塞運行速度： m/s鋸切缸參數(shù)： 進(jìn)鋸力： 3065 Kg 進(jìn)鋸速度： 70 mm/min 鋸切速度： ～19 m/min 活塞運行速度： m/s鋼坯最大直徑： 410 mm鋸片直徑： 1300 mm3 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng)的組成及設(shè)計要求液壓傳動是借助于密封容器內(nèi)液體的加壓來傳遞能量或動力的。一個完整的液壓系統(tǒng)由能量（壓力）發(fā)生源、能量控制和分配裝置及工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)四個部分組成。在本設(shè)計系統(tǒng)中，采用油泵作為系統(tǒng)的液壓發(fā)生機(jī)構(gòu)，即壓力源；采用液壓缸作為工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在它們之間通過管道以及附件進(jìn)行能量傳遞；通過各種閥作為控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。通常液壓系統(tǒng)的一般要求是：；、工作循環(huán)，保證運動的平穩(wěn)性和精確性；，工作液體升溫低；，工作安全可靠，操作容易，維修方便等。 同時，在滿足工作性能的前提下，應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)及滿足環(huán)保要求。液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)最常用的是乳化液和油。由于乳化液的粘性小易泄漏，潤滑性差，易腐蝕，并且實現(xiàn)自動控制比較困難等缺陷?，F(xiàn)在越來越多的液壓系統(tǒng)采用油液作為工作介質(zhì)。本液壓系統(tǒng)通過對負(fù)載力和流量的初步估算，初步定為中等壓系統(tǒng)，即為P≤20MPa。 制定系統(tǒng)方案：本系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均是以液壓缸作往復(fù)運動帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行運動的機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)的初步要求，初選兩個液壓缸，分別作為夾緊缸和鋸切缸。：夾緊缸要對型材進(jìn)行夾緊保證能夠正常鋸切，此液壓缸的動作由換向閥控制，系統(tǒng)要求壓力始終保持恒定，所以系統(tǒng)中采用單向減壓閥，對夾緊缸壓力進(jìn)行控制。：鋸切缸要控制鋸機(jī)的升降和在鋸切時產(chǎn)生鋸切力，同時在鋸機(jī)不工作時，要保持鋸機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，不能因機(jī)構(gòu)自身重力下降，所以在系統(tǒng)中安裝液壓鎖使得鋸機(jī)能夠自鎖。而且，在鋸切時機(jī)構(gòu)對于鋸機(jī)的進(jìn)鋸速度有一定得要求，所以在回路中還安裝了雙單向節(jié)流閥，對進(jìn)鋸速度能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖通過上述對執(zhí)行機(jī)構(gòu)、基本回路的設(shè)計，將它們有機(jī)的結(jié)合起來，再加上一些輔助元件，便構(gòu)成了設(shè)計的液壓原理圖。見圖 圖 液壓系統(tǒng)原理圖此外，由于系統(tǒng)有很多電控閥的使用，電磁鐵工作順序表如下表 。 表 電磁鐵動作表1DT 2DT 3DT 4DT 5DT夾緊缸夾緊 + +夾緊缸退回 + +鋸切缸鋸切 + +鋸切缸退回 + +系統(tǒng)安全卸荷4 載荷的組成和計算液壓缸載荷組成 ????常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向與活塞運動方向相同為負(fù)，相反為正。 ????對于水平軌 ()????=???（ ??+????）對于 V 型導(dǎo)軌 ()????=???（ ??+????） /????????2式中 G—運動部件所受的重力（N）。 —外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）。???? —摩擦系數(shù)；??—V 型導(dǎo)軌的夾角，一般為 90176。?? ????慣性負(fù)載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出： ????=???????Δ??() 式中 g—重力加速度， ；??=??∕??2 —時間內(nèi)的速度變化值；??? —啟動，制動速度轉(zhuǎn)換時間，一般機(jī)械取 ，對輕載低速Δ?? Δ??=~??運動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般 ???Δ??=～??∕??2。以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 ????啟動加速時 ()????=????+????+???? 穩(wěn)態(tài)運動時 () ????=????+????減速制動 ()????=????+?????????工作載荷 并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 。 ???? ????=0除外載荷 外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓密封處的摩擦阻力 ，由于 ???? ???? 各種缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為： ????=（ 1?????） ??式中 —液壓缸的機(jī)械效率，一般取 ～ ???? ∵??=???? ???? ()∴????=（ 1?????） ???? ????總載荷 為 ?? ()??=????+???? 各液壓缸載荷的計算 夾緊缸的載荷計算對加緊裝置進(jìn)行受力分析：加緊裝置進(jìn)給和退回的受力情況相同，所受到的摩擦力和慣性力大小相同，方向相反，故摩擦力用 表示，慣性力用 表示。fFaF受力分析圖如下圖： ： ????假設(shè)夾緊端自身質(zhì)量為 G=100Kg取 由公式()可得：??= ，F(xiàn)f= .???? ： ????取 =1m/ ，由公式() 可得：???Δ?? ??2 ???? w非工作階段的外負(fù)載 為 : ???? NFafw ???工作階段： 活塞桿只受來自型材夾緊力的反作用力，和自身的重力作用，并且自身重力此時并不作為外負(fù)載存在。故： ??所以用工作階段外負(fù)載進(jìn)行夾緊缸的載荷計算。 ： ????取 由公式()可得：????=， NFmm ???? ： ?? mw .0..3?? 鋸切缸的載荷計算機(jī)構(gòu)鋸切過程受力分析如下圖： Fw NFFnnew ?????? ： ???? 取 由公式()可得：????=， NFmm ???? ： ?? mw ..??5 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸初選系統(tǒng)工作壓力要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型，還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制而選擇壓力。當(dāng)載荷一定時，工作壓力低，就必須加大執(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經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，這樣就會提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要高些。具體參考表 。表 工作壓力初選表載荷∕kN 5 5～10 10～20 20～30 30～50 50工作壓力MPa～ 1 ～2 ～ 3 3～4 4～5 5?系統(tǒng)工作壓力的選定是否合理，關(guān)系到整個系統(tǒng)的合理程度。在本液壓系統(tǒng)中，其中夾緊缸具有最大工作壓力。根據(jù)以上計算可知系統(tǒng)最大負(fù)載約為 78kN，參照表 可知工作壓力應(yīng)大于 5MPa，故初選系統(tǒng)的工作壓力為 7MPa。 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸組成活塞桿受壓時 ()??=????????=??1???1???2???2活塞桿受拉時 ()??=????????=??1???2???2???1式中 —無桿腔活塞有效作用面積（ ） ；??1=??4??2 ??2 —有桿腔活塞有效作用面積（ ） ；??1=??4（ ??2???2） ??2 —液壓缸工作腔壓力（ ） ；??1 ????—液壓缸回油腔壓力（ ） ，即背壓力。其值根據(jù)回路的具體情況而定， ??2 ????初算時可參照表 取值，差動連接時要另行考慮；—活塞直徑（m） ；??—活塞桿直徑（m） 。??表 背壓選擇標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)類型 背壓力∕MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) ～回油節(jié)流調(diào)速閥的系統(tǒng) ～回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) ～用補(bǔ)油泵的閉式回路 ～回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 ～3回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計一般，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為 ??1=?????2???2??1 （ ）()運用上式須事先確定 與 的關(guān)系，或是活塞桿徑 與活塞直徑 的關(guān)系，令桿 ??1 ??2 ?? ??徑比 ，其值可按表 選取 ??=????表 桿徑比選擇標(biāo)準(zhǔn)工作壓力 MPa ?～ ????? ～ ～ ??= 4????[??1???2（ 1???2） ]() 液壓缸直徑 D 和活塞桿徑 d 的計算值要按國標(biāo)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)缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，免于自行設(shè)計加工。 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸計算根據(jù)外載荷力選取工作壓力為 7MP，根據(jù)系統(tǒng)取背壓為 ，即 ,?按工作壓力選取 見表 取 。 ??=????， ??= 由公式() 可得：????)()1(42 ????????根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]附表12 圓整取值 D=125mm，對其圓整得 d=?d根據(jù)外載荷力選取工作壓力為 ,根據(jù)系統(tǒng)取背壓為 ，即 ,?工作壓力選取 見表 取 。 ??=????， ??由公式() 可得：????)(.)1(422 ???????根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]附表12 圓整取值 D=80mmmm 對其圓整得 d=??d 計算液壓缸所需流量及實際工作壓力液壓缸工作時所需流量 () ??=????式中 —液壓缸有效作用面積（ ） ；?? ??2 —活塞與缸體的相對速度（ ） 。?? ??∕??實際工作壓力有公式： ??1=??+??2???2??1轉(zhuǎn)化為： (. ??1=??+??2???2??12) 夾緊缸所需流量和實際工作壓力由公式() 可得：無桿腔： ?????有桿腔： in/.)9..(.)( 222 Ld ?????由公式() 可得： MPaAPF )9.(. ???????? 鋸切缸所需流量和實際工作壓力由公式() 可得：無桿腔：min/ LVDAQ??????有桿腔： in/.)4..)( 222 Ld ????由公式() 可得： MPaAPF )4.( ????????6 液壓元件的選擇液壓缸的選用根據(jù)計算的尺寸和液壓系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù),由文獻(xiàn)[1]選擇液壓缸：夾緊缸為：YHG1E125/90 鋸切缸為： YHG1C80/40 由于鋸切缸 ，所以這個活塞桿需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性的校核。??dl由于此活塞桿為等截面積的桿，所以按等截面積計算法驗算當(dāng) 時 ，可按歐拉公式計算臨界載荷 。????≥???? ???? 此時 () ????=????2??????2式中 —活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N） ； ???? n—末端條件