【文章內(nèi)容簡介】 作應急動力源，提供所需油量，使執(zhí)行元件繼續(xù)完成必要的動作，是液壓缸的活塞桿縮回到缸內(nèi)，以保證安全。 （ 4）作熱膨脹補償器用 在某些溫度變化幅度很大的封閉式液壓系統(tǒng)，當系統(tǒng)受熱溫度上升時，管路和液壓油都發(fā)生體積膨脹。由于大多數(shù)液體的體積膨脹系數(shù)大于管子材料的膨脹系數(shù)，膨脹了的液體體積使整個系統(tǒng)壓力升高。有時可能超過安區(qū)極限壓力帶來危險。在這種情況下，裝一個適當容量的蓄能器，就可以吸收系統(tǒng)液體體積的增加，把系統(tǒng)壓力限制在安全范圍內(nèi)。當系統(tǒng)受冷溫度下降時，液體體積收縮，蓄能器可反 過來向系統(tǒng)共給所需的液體。 （ 5）作液體補充裝置用 在封閉的液壓系統(tǒng)中，蓄能器可以有效的作為一個液體補充裝置。當液壓缸的活塞桿被外力驅(qū)動內(nèi)縮時，油液從活塞腔經(jīng)節(jié)流閥擠向液壓缸活塞桿腔。由于活塞兩端面積不相等，活塞下移時，多余的油液流入蓄能器并建立一定的壓力。當外負載從活塞桿上去掉后，蓄能器放出他所儲存的能量而使活塞桿外伸。 （ 6）消除液壓脈動，降低噪聲 采用柱塞泵或齒輪泵的液壓系統(tǒng)，有壓力和流量的脈動。若在系統(tǒng)中裝設蓄能器，則可將脈動降低到最小限度，從而使對振動敏感的儀表及元件損壞事故大為減少，噪聲也顯著降 低。 根據(jù)實際工作環(huán)境，選用非隔離式蓄能器。非隔離式蓄能器是由一個封閉的殼體組成，殼體底部有個油口，頂部有個充氣氣閥。氣體通過充氣閥進入殼體上部，液體通過油口進入殼體下部，氣體在上，與液壓體直接接觸。 伺服閥的選擇 電液伺服閥簡稱伺服閥，它是一種接受模量電控信號，輸出隨電控制信號大小及極性變化、且快速響應的模擬量流量或壓力的液壓控制閥。根據(jù)輸出液壓模擬量基本功能為流量或壓力，電液伺服閥可以分為電液流量伺服閥和電液壓力伺服閥兩大類，并分別被簡稱為流量伺服閥和壓力伺服閥。 電液伺服閥已經(jīng)被廣泛的運用 于電液位置、速度、加速度、力伺服系統(tǒng)中，以及伺服震動發(fā)生器中。 與電液比例伺服閥相比較，電液伺服閥具有快速的動態(tài)響應及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、線性度好等等。它是一種高性能、高精度的電液控制部件，是電液伺服系統(tǒng)的關鍵部件。它的性能及正確使用，直接關系到整個系統(tǒng)的控制精度和響應特性，也直接影響系統(tǒng)的工作可靠性和壽命。 電液伺服閥的結(jié)構(gòu)組成包括：電液伺服閥通常由力矩或力馬達、液壓放大器和反饋或平衡機構(gòu)等。 15 （ 1）力矩馬達和力馬達 力矩馬達是一種具有旋轉(zhuǎn)運動的電氣 機械轉(zhuǎn)換器，而力馬達則是一種具有直線運動的電 氣 機械轉(zhuǎn)換器。在電液伺服閥中，力矩馬達和力馬達的作用是將電氣控制信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角形式或直線形式位移形式的機械運動，用以作為液壓放大器的輸出信號。 力矩馬達和力馬達都是利用電磁原理工作。永久磁鐵或激磁線圈產(chǎn)生固定磁通，直流電氣控制信號通過控制線圈產(chǎn)生控制磁通，兩個磁通在工作氣隙處的相互作用，使電氣 機械轉(zhuǎn)換器的運動部分 銜鐵或控制線圈產(chǎn)生一個與電氣控制信號大小成比例并能反應電氣控制信號極性的力矩或力，該力矩或力與彈簧支承的恢復力矩或力平衡，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角形式的機械運動或直線位移形式的機械運動。 （ 2）液壓放大器 液 壓放大器是作為放大器的液壓元件。在電液伺服閥中，液壓放大器以小功率力矩馬達或力馬達所輸出的轉(zhuǎn)角或直線位移形式的信號作為輸入，對大功率的液壓油流進行調(diào)節(jié)和分配，實現(xiàn)控制功率的轉(zhuǎn)換和放大作用。 根據(jù)輸出控制功率大小及特性要求的不同，伺服閥的液壓放大器可以由一級、兩級或三級組成。在伺服閥按液壓放大器級數(shù)進行分類時，相應的伺服閥分別被稱為單級伺服閥、兩級伺服閥、三級伺服閥。 伺服閥中，液壓放大器的最后一級，稱為輸出級或功率級；兩級伺服閥的第一級液壓放大器和三級伺服閥的第一、二級液壓放大器，稱為前置級、先導級或控制 級。 兩級伺服閥及三級伺服閥的功率級通常采用三通或四通滑閥式液壓放大器，其特點是：工作可靠、抗污染性好。通用型流量伺服閥一般采用零重疊的三凸肩或四凸肩四通滑閥式液壓放大器，其負載剛性好，零位泄漏小，效率高。 （ 3）反饋或平衡機構(gòu) 伺服閥輸出級所采用的反饋或平衡機構(gòu)是為了使伺服閥的輸出流量或輸出壓力獲得與輸出電氣控制信號成比例的特性。 平衡機構(gòu)通常采用圓柱螺旋彈簧或片彈簧，也可直接采用力矩馬達和力馬達的彈性支承。它們常用于無反饋形式的單級伺服閥或彈簧對中式兩級伺服閥中。 兩級伺服閥采用的反饋有以下形式 : 機械 力反饋，簡稱力反饋。 直接機械位置反饋，簡稱直接反饋。 電氣反饋，簡稱點反饋。 壓力反饋，用于壓力伺服閥。 負載流量反饋，簡稱流量反饋。 根據(jù)具體環(huán)境要求選取 QDY 系列的電液伺服閥。 QDY 系列的電液伺服閥具有零點穩(wěn)定、靈敏度高、零漂小、頻帶寬、抗污染能力強、長期工作可靠等優(yōu)點。適用于位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、壓力控制、同步控制等自動控制系統(tǒng)中。根據(jù)《》其伺服閥型號為 QDY6。 液控單向閥的選擇 液控單向閥是允許液流向一個方向流動，反向開啟則必需通過液壓控制來實現(xiàn)的單向閥。 16 液控單向閥可用作二通開關閥；也可用于保壓閥或立式液壓缸的支承閥；用兩個液控單向閥還可以組成 液壓鎖 。 （ 1）工作原理 當液空單向閥正向流動時，液流由 A腔流向 B腔；若從控制油口 K 通入控制油，使控制活塞將錐閥芯頂開，則可實現(xiàn)液控單向閥的反向開啟，此時，液流可以從 B 腔流向A腔。工作原理圖如下： 工作原理圖 實現(xiàn)反向開啟的條件是： ( ) ( )K A K K f B A t fp p A F p p A F F G + + + 式中 Kp —— 反向開啟時的控制油壓力（ Pa）； Ap —— A 腔壓力（ Pa）； Bp —— B 腔壓力（ Pa）； KfF —— 控制活塞摩擦阻力（ N）； fF —— 錐閥芯摩擦阻力（ N）； tF —— 彈簧力 （ N）； G—— 閥芯重力（ N）； KA —— 控制活塞面積（ m2）； A—— 閥座口面積（ m2）。 如果忽略控制活塞和錐閥芯的摩擦阻力， 17 原式可簡化為： 1( ) ( )K B A A tKKAp p p p F GAA + + + 如果將Ａ口接油箱，即 Pa=0，上式又可變?yōu)? 1 ()K B tKKAp p F GAA + + 這表明，液控單向閥反向開啟時的控制壓力主要取決于 B 腔壓力和閥座口與控制活塞的面積比 A/Ak。另外，與 A腔壓力 PA也有關系。 （ 2）性能要求 液控單向閥除應具有單向閥的基本功能外，還要滿足以下要求： 。 。 。 根據(jù)流量和壓力，參考《液壓設計手冊》選用型號為 DFYL10H 的液控單向閥。 其它元件的選擇 滑輪的選擇 滑輪一般用來導向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的 方向或平衡繩索分支的拉力。 承受載荷不大的小尺寸滑輪一般制成實體滑輪，常用用鑄鐵。承受載荷大的滑輪一般采用球鐵或鑄鐵、鑄成帶筋和孔或輪輻的結(jié)構(gòu)。大型滑輪一般用型鋼和鋼板的焊接結(jié)構(gòu) 受力不大的滑輪直接裝于芯軸；受力較大的滑輪則裝在滑輪軸承或滾動軸承上，后者一般用在轉(zhuǎn)速較高，載荷大的工況。 由于張緊裝置的受力不大，故選擇滑輪直接裝于芯軸。如下圖所示： 鋼絲繩的選取 鋼絲繩根據(jù)用途可分為圓股點接觸鋼芯鋼絲繩、圓股線接觸鋼芯鋼絲繩、圓股點接 18 觸鋼絲繩、圓股線接觸鋼絲繩、圓股多層股不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩、三角股 鋼絲繩等多種。根據(jù)實際情況選用圓股點接觸鋼絲繩即可滿足要求。 液壓泵站的選擇與安裝 （ 1）液壓泵站的用途 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動力源，可按機械設備工況需要提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質(zhì)。 它由泵組、郵箱組件、控溫組件、濾油器組件及蓄能器組件等組合而成。 （ 2）液壓泵站的種類及特點 液壓泵站按泵組布置方式分為整體型和分離型兩類。整體型泵站又有上置式、非上置式、柜式之分。 （ 3）液壓泵站的設計 液壓泵站的用途主要是供油，因此設計時應考 慮： ?泵的容量不宜選的太富裕，以免能量損失太大和油液的發(fā)熱。 ?盡量采用蓄能器來改善泵輸出功率的平滑性，減少輸出壓力的脈動值和泵、電機的裝機容量。 ?大容量的液壓泵源，采用多泵聯(lián)供油，特別是一個循環(huán)周期中大流量負荷所占時間較短的系統(tǒng)，更應如此。 ?大容量、短期滿流量的系統(tǒng)，以及伺服系統(tǒng)，盡量采用恒壓變量泵。 ?采用定量泵時，泵出口處的溢流閥應采用節(jié)能型溢流閥或遠控卸荷閥。 ?液壓泵的吸油管路應盡量短而直，減少斷面突變，以利改善泵的自吸性能，降低泵的噪聲。吸油 管路通徑應大于泵吸油口口徑。 ?濾油器應設置在系統(tǒng)的回油管路上，應盡量避免設置在吸油管路上。 ?吸油管路的設計應考慮防止在正常工作條件與溫度條件下，由吸油管路的熱膨脹或機械干擾引起泵與驅(qū)動電機不對正的后果。 ⑨當泵的排量大于 ，工作壓力大于 8MPa 時，泵的吸油管路上應設置彈性補償裝置；泵的出口管道應采用高壓軟管；泵與驅(qū)動電機的底板應設置彈性減震墊。 ⑩泵裝置中的零件拆卸引起的漏油或滲油污染環(huán)境時，要設置接油盤。 （ 4）液壓泵站的安裝與使用 液壓泵站 安裝要點： ?安裝時要檢查液壓泵、電機、標準型聯(lián)軸器的規(guī)格、型號是否符合圖樣要求。 ?要檢查液壓泵站、電動機、支架、底座各元件間結(jié)合面上有無銹蝕、凸出斑點和涂漆層，如有必須加以清除。安裝時，各結(jié)合面應涂一層防銹油。 ?臥式安裝時，允差在電機與底座的接觸面之間放置鋼質(zhì)墊片，墊片數(shù)量不得超過3片，總厚度不大于 。 根據(jù)《液壓設計手冊》選用 TND3602 型液壓泵站，它是沈陽液壓件廠生產(chǎn)的主要配套與數(shù)控機床。 19 第 4 章 管路的設計 吸油管 的設計 吸油管內(nèi)油的流量Ｑ＝ 24L/min，吸油管道的推薦管道流速 v =1～ 2m/s，取 v =1m/s，則吸油管內(nèi)徑為： 244 . 6 3 4 . 6 3 2 2 . 71Qd m mv= = ? 由于吸油管承壓力很小，用鋼管作為吸油管的管材，其壁厚為 1mm 即可，這樣吸油管外徑為 39。 22 .7 2 24 .7d mm= + =。因此，選用外徑為 25mm，壁厚 的冷拔鋼管。 壓油管的設計 壓油管的管道流速 v ≦ 3～ 6m/s，壓油管內(nèi)油流量 Q=24L/min，則壓油管的內(nèi)徑為： 244 . 6 3 4 . 6 3 1 0 . 1 45Qd m mv= = ? 20 壓油管的壁厚公式為： [ ]2gpdd s= 式中 d —— 壁厚， mm； d—— 管道內(nèi)徑， mm； gp—— 管道壓力， MPa； []s —— 需用應力， MPa。 對于鋼管有： [ ] bnss = 式中 bs —— 抗拉強度， MPa； n—— 安全系數(shù)， 取 n＝ ～ 6。當 Pg 時， n＝ 6。 鋼管材料選 15 號鋼， bs ＝ ，則： []s ＝ = 則壁厚為： [ ] 1 4 .6 7 1 0 .1 41 .1 9 1 .22 2 6 2 .0 7gpd mmd s 180。= = = ?180。 壓油管外徑 `d ＝ 2d ＋ d＝ 。由《液壓設計手冊》查出壓油管選用外徑為 14mm，壁厚為 。 回油管 的設計 回油管的管道流速 v ≦ ～ ，取 v ＝ 2m/s，回油管內(nèi)油的油量為 Q=24L/min，則回油管的內(nèi)徑為： 244 . 6 3 4 . 6 3 1 6 . 0 42Qd m mv= = ? 回油管不承受油壓，因此取壁厚 d =1mm，回油管外徑 39。d =2d +d=+2=。由《液壓設計手冊》查出回油管選用外徑為 18mm，壁厚為 。 液壓系統(tǒng)中的壓力損失驗算 雷諾數(shù)的計算公式為： 21 e vdR V= 壓力油管的內(nèi)徑為 d=，管道中液壓油流速 v ＝ 5m/s，液壓油的運動粘度 V＝10 6210 /ms ，所以其雷諾數(shù)為： e vdR V=＝65 1404 520200 10180。 =180。 因為 eR ＝ 52002320，所以主油路中的液壓油的流動狀態(tài)是紊流。 紊流狀態(tài)下，液體流經(jīng)直管的壓力損失的計算公式為： 22Lvp dlrD= 式中 v —— 油速，