【文章內(nèi)容簡介】 ∴強度符合，校核完畢。 計算液壓執(zhí)行元件 實際所需流量 根據(jù)已經(jīng)確定的液壓缸的尺寸結(jié)構(gòu)，可以計算出各個執(zhí)行元件在各個工作階段的實際所需流量。 表 23 各工況所需流量 工況 執(zhí)行元名 運動速度 結(jié)構(gòu)參數(shù) 流量 q/L/m計算公式 切斷機液壓系統(tǒng) 第 11 頁 共 50 頁 稱 V/m/min A/mm2 in 撥盤缸下降 撥盤缸 1 m/min 1256 Q=V1A1 撥盤缸上升 撥盤缸 1 m/min 641 Q=V1A2 切斷缸快進 切斷缸 1 m/min 5024 Q=V1A1 切斷缸工進 切斷缸 m/min 5024 Q=V1A2 切斷缸返回 切斷缸 1 m/min 3768 Q=V2A1 計算液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 如下表所示各個缸的實際工作壓力。 表 24 切斷缸所需的 實際壓力和功率 工作循環(huán) 計算公式 負載 F 進油壓力jp 回油腔背壓bp 輸入功率 P N ap Pa kW 快進 jp=12A ApF b? P=jpq 2 106 4 105 1 工進 jp=12A ApF b? P=jpq 13333.33 3 106 4 105 3 切斷機液壓系統(tǒng) 第 12 頁 共 50 頁 返回 jp=21A ApF b? P=jpq 3 106 4 105 7 表 25 撥盤缸所需的實際壓力和功率 工作循環(huán) 計算公式 負 載 F 進油壓力jp 背壓bp 輸入功率 P N ap Pa kW 快進 jp=12A ApF b? P=jpq 2 106 4 105 1 返回 jp=21A ApF b? P=jpq 3 106 4 105 1 表 26 夾緊缸所需的實際壓力和功率 工作循環(huán) 計算公式 負載 F 進油壓力jp 背壓bp 輸入功率 P N ap Pa kW 夾緊 P=jpq 2 106 4 105 放松 0 4 105 切斷機液壓系統(tǒng) 第 13 頁 共 50 頁 P=jpq 3 制定液壓系統(tǒng)基本方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 制定基本方案 確定切斷機液壓系統(tǒng)的總主組成及作用 用于將工件剪切成規(guī)定尺寸的機械稱為切斷機。由液壓作為主傳動的切斷機叫做液壓切斷機。一個完整的液壓系統(tǒng)由五部分組成 ，即動力組件、執(zhí)行組件、控制組件、輔助組件和液壓油。 切斷機動力組件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能， 指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力，在本套系統(tǒng)中采用一個定量泵和一個變量泵供油。 執(zhí)行組件的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動。本方案主要采用三個執(zhí)行組件：切斷缸、撥盤缸和夾緊缸，對于簡單的直線運動機構(gòu)可以采用液壓缸直接驅(qū)動，有切斷機的特點決定，可采用單活塞桿液壓缸，其有效工作面積大，雙向不對稱，往返不對稱的直線運動。 切斷機控制組件在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，其液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又可分為溢流閥、減 壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流閥、集流閥等；方向控制閥包括單向閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同， 液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定制控制閥和比例控制閥。系統(tǒng)中將用到大部分常見控制組件，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。 系統(tǒng)的輔助組件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位溫度計等。起連接、輸油、貯油、過濾、貯存壓力和測量等作用。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。有各種礦物油、乳化油和合成型液壓油幾大類。本系統(tǒng)選用 20 號機械油。 切斷機液壓系統(tǒng) 第 14 頁 共 50 頁 擬定液壓執(zhí)行組件運動控制回路 切斷缸 基本回路的確定 1） .容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路一般用變量泵供油，用流量控制閥 調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與所需油量相適應。液壓缸慢進速度由變量泵調(diào)節(jié)，以減少功率損耗和系統(tǒng)發(fā)熱；快退時由調(diào)速閥調(diào)節(jié) 。此種調(diào)速回路 效率也較高，速度穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)較復雜。 2） .壓力控制方案 切斷缸在切斷材料時剪切力突然消失，使活塞由于慣性突然前沖，引起液壓沖擊，故在液壓缸端部安裝蓄能器，吸收多余能量，減少液壓沖擊，實現(xiàn)緩沖。詞匯錄用變量泵供油，故在回路中設置安全閥起保護作用。 切斷機液壓系統(tǒng) 第 15 頁 共 50 頁 圖 21 切斷缸基本回路 撥盤缸基本回路的確定 雙液控單向閥鎖緊回路 由于載物臺在剪切時承受極大的載荷，為了在極大沖擊下仍具有較好的剪切效果，載物臺必須具有較高的精度，采用雙液控單向閥鎖緊回路。它能在液壓缸不工作時使活塞迅速平穩(wěn)、可靠且長時間的被鎖緊，不為向上的剪切力所移動。當液壓缸上腔不進油時液控單向閥關(guān)閉，液壓缸下腔不能回油，活塞被鎖進不能下落。但由于液控單向閥有一定泄露，因此，鎖緊時間不能太長。但剪切過程較短，撥盤缸需要鎖緊時間不長，故滿足要求。 圖 22 撥盤缸基本回 路 夾緊缸基本回路的確定 切斷機液壓系統(tǒng) 第 16 頁 共 50 頁 壓力繼電器起安全保護作用，實現(xiàn)壓力互鎖，即只有在元件被夾緊后，才能正常工作。 圖 23 夾緊缸基本回路 制定順序動作方案 撥盤快進撥動工件下降→夾緊缸夾緊工件→刀架快進接近工件→刀架工進慢速切斷工件→撥盤及刀架同時退回→夾緊缸松開工件，一個工序結(jié)束。 液壓元的選擇 切斷缸承受負載壓力大，屬于中（高）壓系統(tǒng)。而柱塞泵的柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，易得到高精度的配合，可在高壓下工作，故選用柱塞泵。 撥盤缸與夾緊缸所承受負載不 是很大，屬于低壓系統(tǒng)，可使用定量葉片泵為動力源。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 切斷機液壓系統(tǒng) 第 17 頁 共 50 頁 圖 24 液壓原理圖 表 27 切斷機電磁鐵工作循環(huán)表 工 況 電磁體 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 夾緊缸 夾緊 + 切斷機液壓系統(tǒng) 第 18 頁 共 50 頁 撥盤缸下降 + 刀架快進 + 切斷 + 刀架返回 + 夾緊缸 放松 撥盤缸上升 + 液壓元件的選擇 液壓泵的選擇 高壓液壓泵的選擇 1)確定液壓泵的最大工作壓力 Pp Pp≥ Pj+∑△ P 由表 24 可知工進階段液壓缸壓力最大，若取進油路總壓力損失 55 10p Pa?? ? ? ，則液壓泵最高工作壓力可按式算出 Pp≥ Pj+∑△ P=（ 3? 106+5? 105） Pa=? 105 Pa 因此泵的額定壓力可取 rp ? ? ? 510 Pa=? 510 Pa。 2）液壓泵流量的確定 Qp≥ K∑ Qmax 式中： K—— 系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 K=~，這里取 K=； ∑ Qmax—— 高壓系統(tǒng)液壓 缸最大總流量，∑ Qmax= L/min； 則： Qp= 5=6 L/min 故選用 A7V20 型斜軸式軸向柱塞泵，其額定壓力為 35MPa,額定流量為 L/min，額定轉(zhuǎn)速為 4100r/min。 (參考文獻《機械設計手冊（第四版）》 P22144 表 ) 切斷機液壓系統(tǒng) 第 19 頁 共 50 頁 低壓系統(tǒng)液壓泵的選擇 1)確定液壓泵的最大工作壓力 Pp Pp≥ Pj+∑△ P 由表 24 可知 夾緊階段 液壓缸壓力最大，若取進油路總壓力損失 55 10p Pa?? ? ? ，壓力繼電器可靠動作需 要壓力差為 55 10Pa? ，則液壓泵 最高工作壓力可按式算出 Pp≥ Pj+∑△ P+ 55 10Pa? =（ 5? 106+5? 105+5? 105） Pa=51? 105 Pa 因此泵的額定壓力可取 rp ? ? ? 510 Pa=? 510 Pa。 2）液壓泵流量的確定 Qp≥ K∑ Qmax 式中： K—— 系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 K=~，這里取 K=； ∑ Qmax—— 高壓系統(tǒng) 液壓缸最大總流量，∑ Qmax= L/min； 則： Qp= = L/min 故選用 型 葉片 泵，其額定壓力為 ,額定流量為 ，額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min。 (參考文獻《機械設計手冊（第 五 版）》 P22104 表 ) 電動機功率的確定 高壓系統(tǒng)電動機的確定 驅(qū)動液壓泵的功率為： P=?310NNQP 式中 ： PN—— 液壓泵最大工作壓力， PN=3 106Pa 切斷機液壓系統(tǒng) 第 20 頁 共 50 頁 QN—— 液壓泵 額定流量， QN= L/min η—— 液壓泵總效率， η= 則： P= 36 ?? ?? = 考慮到剪切時間很短，而電動機一般允許在短時間內(nèi)超載25%，因此， P= ?% 故根據(jù)《機械設計手冊（第五版）》第五卷，選定 Y290S2型三相異步電機，其額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 2840r/min，效率為 79%。 低壓系統(tǒng)電動機的確定 驅(qū)動液壓泵的功率為： P=?310NNQP 式中 : PN—— 液壓泵最大工作壓力， PN= 106Pa QN—— 液壓泵額定流量， QN= L/min η—— 液壓泵總效率， η= 則： P= 36 ?? ?? = 考慮到剪切時間很短，而電動機一般允許在短時間內(nèi)超載25%，因此， P= ?% 故根據(jù)《機械設計手冊（第五版）》第五卷，選定 Y26322型三相異步電機，其額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 2820r/min，效率為 68%。 切斷機液壓系統(tǒng) 第 21 頁 共 50 頁 液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件的實際流量，可選出這些元件的型號和規(guī)格，見下表 表 28 液壓切斷機液壓閥及附件明細表 序 號 名稱 通 徑 型號 規(guī)格 數(shù) 量 壓力 MPa 流 量 L/min 1 過濾器 12 WU16 180 16 1 2 安全閥 10 J36B 1 3 單向閥 10 RFBG04132 ~7 1 4 壓力表 5 YN60 1 5 電磁換向閥 6 34E0H6BT 6 1 6 單向調(diào)速閥 10 RFBG04132 1 7 蓄能器 20 17 1 8 冷卻器 1 9 過濾器 12 WU16 180 16 1 10 單向閥 10 RFBG04132 ~7 1 11 電磁換向閥 6 34E0H6BT 6 1 12 雙液控單向閥 10 RFBG04132 1 13 溢流閥 10 YFB10B ~7 40 1 14 過濾器 12 WU16 180 16 1 15 單向閥 10 RFBG04132 ~7 1 16 壓力表 5 YN60 1 17 電磁換向閥 241D63BH 32 1 18 壓力繼電器 HED2O 1 切斷機液壓系統(tǒng) 第 22 頁 共 50 頁 管路的選擇 由于本液壓系統(tǒng)管路較為復雜， 根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。 取主要幾條管路，根據(jù)以下公式確定 他們 的內(nèi)徑和壁厚，其數(shù)值見表 ： （ 1）管道內(nèi)徑計算 d=2vq? （ 2）管道壁厚計算 ? =bnP?2d 式中： d—— 油管內(nèi)經(jīng) q—— 管內(nèi)流量（ m3/s） v—— 管中油液的流速 ? —— 油管壁厚 P—— 管 內(nèi)工作壓力（ MPa） n—— 安全系數(shù) （ P＜ 7 MPa時，取 n=8； P≥ ，取 n=4） ? b—— 管道材料的抗拉強度，取 ? b=45 MPa 管道內(nèi)的流速可參考表 28 表 29 允許流速推薦值 管道 推薦流速（ m/s） 液壓泵吸油管道 ~ 一般取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓 油管道 3~6 壓力高、油管短、粘