【正文】 要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)的壓力，下同）大小取決于外界負(fù)載。負(fù)載大，系統(tǒng)壓力大；負(fù)載小，系統(tǒng)壓力小；負(fù)載為零，系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)的速度，下同）取決于單位時(shí)間通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負(fù)載，速度和流量的這兩個(gè)關(guān)系稱作液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性。 液壓系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成： （ 1）動(dòng)力元件 它是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。液壓泵即為動(dòng)力元件。 （ 2）執(zhí)行元件 它是將液 體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，以驅(qū)動(dòng)部件。液壓缸和液壓馬達(dá)即為執(zhí)行元件。 （ 3）控制調(diào)節(jié)元件 控制調(diào)節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作運(yùn)動(dòng)。 25 （ 4）輔助元件 輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。 （ 5）工作介質(zhì) 在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油）。 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn) 液壓系統(tǒng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)相比。有以下特點(diǎn)： （ 1）能方便的進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。 （ 2）體積小，、重量輕、功率大。一方面， 在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動(dòng)作靈敏，這對(duì)于液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。 （ 3）控制和調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和過載保護(hù)。 （ 4）可實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 （ 5）因?yàn)閭鲃?dòng)介質(zhì)為油液，故液體元件有自我潤(rùn)滑作用，使用壽命長(zhǎng)。 (6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 （ 7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)負(fù)載，從而失去了中間的減速裝置 ，使傳動(dòng)簡(jiǎn)化。 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)： （ 1）漏 由于作為傳動(dòng)介質(zhì)的液體是在一定的壓力下，有時(shí)是在較高的壓力下工作的，因此在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時(shí)，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動(dòng)不宜用在傳動(dòng)比要求較嚴(yán)格的場(chǎng)合。 （ 2）震 液壓傳動(dòng)中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)和噪聲。 （ 3）熱 在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機(jī)械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動(dòng)不宜遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 4）液壓傳動(dòng)性能對(duì)溫度比較 敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動(dòng)裝置對(duì)油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。 （ 5）液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨(dú)立的能源（如液壓泵站），這些可能使產(chǎn)品成本提高。 （ 6）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時(shí)不宜追查原因，不宜迅速排除。 綜上所述，液壓傳動(dòng)由于其優(yōu)點(diǎn)比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個(gè)部門獲得廣泛的應(yīng)用。它的某些缺點(diǎn)隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。 由于液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)有以上幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，所以確定機(jī)械手的前伸后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、夾緊放松三部分動(dòng)作用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。 26 自動(dòng)上 料機(jī)械手液壓系統(tǒng) . 1．機(jī)械手的動(dòng)作順序 機(jī)械手的動(dòng)作順序：待料（起始位置；手爪閉合；待夾料立放） → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手爪張開 → 手爪夾料 → 手臂上升 → 手臂縮回 → 手腕回轉(zhuǎn) 180 度 → 拔定位銷 →手臂回轉(zhuǎn) 95 度 → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手爪松料 → 手爪閉合 → 手臂下降 → 手腕反轉(zhuǎn)（復(fù)位） → 拔定位銷 → 手臂復(fù)位 → 待料卸荷。 上述動(dòng)作均由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)，用行程開關(guān)和時(shí)間繼電器、步進(jìn)選線器等電器控制電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 ．液壓控制原理 此系統(tǒng)選用功率 N= 千瓦的電動(dòng)機(jī)， 帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵 YB35/18，公稱壓力為 63公斤 /厘米 2 ，流量為 35 升 /分 +18 升 /分 =53 升 /分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為 30 公斤力 /厘米 2 ，油箱容積選為 250 升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時(shí)，兩個(gè)油泵同時(shí)供油；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)油缸和手爪松緊夾用的拉緊油缸及手臂回轉(zhuǎn)定位油缸工作時(shí)，只有小泵供油，大泵自動(dòng)卸荷。 手臂前伸、升降、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥（ QI63B， QI25B， QI10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)， 工作平穩(wěn)。 升降缸支路設(shè)置有單向順序閥（ XI63B），可以調(diào)整順序閥的彈簧力，使之在活塞、活塞桿及其所支承的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持?jǐn)嗦?。工作時(shí)，油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加，使之接通，活塞便向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞要上升時(shí)，壓力油液經(jīng)單向閥進(jìn)入升降油缸下腔，這樣采用單向順序閥克服機(jī)身（全部參與升降運(yùn)動(dòng)的部件）自重，防止了下滑，性能穩(wěn)定可靠。 手爪夾緊油缸支路裝有液控單向閥（ 1Y25B），使手爪夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響（尤其是系統(tǒng)壓力下降時(shí)，壓力油缸內(nèi)的壓力油不 能反向流動(dòng)），保證手爪夾持工件牢靠，當(dāng)反向進(jìn)油時(shí)，油液通過控制油路將單向閥芯頂開，使回油路接通，油液流回油箱。 在手臂回轉(zhuǎn)后，定位所用的定位油缸支路的壓力需比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（ J10），使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為 1518 公斤力 /厘米 2 ，同時(shí)還給電液換向閥（ 34DY63B）的控制油路供油。 液壓系統(tǒng)的雙聯(lián)葉片泵的卸荷，均用二位二通的換向閥（ 22D10B）打開溢流閥（ Y18J 和 Y35J）來實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升的太高。 27 系統(tǒng) 中的三個(gè)單向閥（兩個(gè) I25 和一個(gè) I40），其中一個(gè)單向閥（ I25）和單向閥（ I40）是在油泵停止工作時(shí)，防止液壓系統(tǒng)的油液倒流而進(jìn)入空氣，否則影響再啟動(dòng)時(shí)油缸工作的平穩(wěn)性。另一個(gè)單向閥是為了將需要的油液量大小不同的主油路分開，同時(shí)在大泵自動(dòng)卸荷時(shí)，不使大泵卸荷油路影響小泵的工作油路。 先介紹其動(dòng)作循環(huán)如下： 當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵回轉(zhuǎn)，油液從油箱中通過網(wǎng)式濾油器，經(jīng)過葉片泵被送到工作油路中去，如果機(jī)械手還未起動(dòng)，則油液通過二為二通電磁閥（電磁鐵12DT 和 13DT 有電）進(jìn)行卸荷。 當(dāng)棒料由運(yùn)輸 車運(yùn)到上料位置時(shí)。由于 1100 度的熱棒料使光電繼電器發(fā)出電信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使機(jī)械手開始按程序動(dòng)作，此時(shí)卸荷停止（二位二通電磁閥和電磁鐵斷電）。電磁鐵 5DT 通電，壓力油進(jìn)到定位油缸左腔進(jìn)行定位動(dòng)作，定位后此支油路系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào)，經(jīng)步進(jìn)選線器跳步使電磁鐵 7DT 通電，電液換向閥變成通路，壓力油經(jīng)油泵和單向閥，通過電液換向閥右邊的通道，進(jìn)入手臂伸縮油缸的右腔，使缸體前伸運(yùn)動(dòng)（因活塞桿固定），手臂前伸到適應(yīng)位置，裝在手臂上的碰塊碰行程開關(guān)發(fā)出電訊號(hào)，經(jīng)過步進(jìn)選線器跳步和時(shí)間繼電器，延時(shí)使電 磁鐵8DT 通電，手爪張開；手臂靠慣性滑行到待上料的中心位置，在延時(shí)結(jié)束時(shí)， 8DT 斷電，手爪夾緊棒料；并同時(shí)發(fā)訊、跳步，使電磁鐵 1DT 通電，壓力油從工作油路經(jīng)電液換閥右邊通過，單向調(diào)速閥的單向閥及單向順序閥的單向閥進(jìn)入手臂升降油缸的下腔，推動(dòng)手臂上升，在手臂上升到預(yù)定位置，碰行程開關(guān)，使電磁鐵 1DT 斷電，電液換向閥復(fù)位成“ O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)；并發(fā)出電訊號(hào)經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使電磁鐵 6DT通電，電液換向閥右邊接通油路，壓力油從電液換向閥右邊通過，經(jīng)過單向調(diào)速閥的單向閥，進(jìn)入手臂伸縮油缸右腔，使手臂縮回。當(dāng)手臂上的 碰鐵碰行程開關(guān)，使 6DT 斷電，并發(fā)出電訊號(hào)和跳步，使 3DT 通電，則換向閥右邊接通油路，壓力油通過 QI 的單向閥進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸一腔，使手腕回轉(zhuǎn) 180 度，手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)，使 10DT斷電，換向閥復(fù)位成“ O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)，同時(shí)亦使 5DT 斷電，定位油缸復(fù)位（拔銷）；壓力繼電器復(fù)位，發(fā)出電訊號(hào)，并經(jīng)步進(jìn)選線起跳步，使電磁鐵 9DT 通電，電磁換向閥右邊通路接通油路，壓力油經(jīng) QI 的單向閥進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸一腔，使手臂回轉(zhuǎn) 95度。當(dāng)手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)，使 3DT 斷電，換向閥復(fù)位成“ O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)；并發(fā)出電訊號(hào)， 經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使 5DT 通電，定位油缸工作，插定位銷，壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào)，經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使電磁鐵 7DT 通電，手臂前伸；當(dāng)手臂將棒料送到工作臺(tái)和夾頭軸線前的適當(dāng)距離處，并發(fā)出電訊號(hào)、步進(jìn)選線器跳步、使工作機(jī)夾 28 頭下降，行程開關(guān)發(fā)信，通過時(shí)間繼電器使夾頭閉合，將棒料夾牢，電控系統(tǒng)發(fā)訊，經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，時(shí)間繼電器延時(shí)使 8DT 通電，機(jī)械手手爪松開，延時(shí)到 8DT 斷電手爪閉合，并發(fā)出電訊號(hào)，步進(jìn)選線器跳步，電磁鐵 6DT 通電，手臂縮回，當(dāng)手臂碰鐵碰行程開關(guān)時(shí)， 6DT 斷電（下降停），并發(fā)出電訊號(hào)、跳步，使 11DT 通 電，電磁換向閥的左邊通道接通油路，壓力油經(jīng) QI 的單向閥進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸的另一油腔，使手腕反轉(zhuǎn) 180 度；手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)，使 7DT 斷電，并發(fā)出電訊號(hào)，步進(jìn)選線器跳步，使電磁鐵 4DT 通電，電磁換向閥左邊的通道接通油路，壓力油經(jīng) QI 的單向閥和行程節(jié)流閥進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸的另一油腔，使手臂反轉(zhuǎn) 90 度（機(jī)械手復(fù)位）。當(dāng)手臂上的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)時(shí)， 4DT 斷電（機(jī)械手停在原始位置上），并發(fā)出電訊號(hào)、步進(jìn)選線器跳步，使 12DT 和 13DT 通電（兩個(gè)油泵同時(shí)卸荷），機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)結(jié)束。 29 30 大臂升降油缸設(shè)計(jì)計(jì)算 大臂部的升降油缸采用雙作用式直線油缸。 工作載荷的計(jì)算 油缸提升的工作載荷為 F,則 F＝ K(G+Fa)/η 其中 K—— 安全系數(shù)，取 K＝ G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，若取 m＝ 300kg，則 G＝ mg＝300＝ 2940N Fa—— 慣性載荷， Fa＝ Ga/g,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度 a＝14m/s2 ,則 Fa＝ Ga/g＝ 98014/＝ 4200N η—— 液壓缸的機(jī)械效率，取 η＝ ＝ (2940+4200)/ ＝ 主要尺寸的確定 D＝ ? ?? ?122 14ppF?? ?? 其中， υ—— 活塞桿直徑 d 與 D 的比值，即 υ＝ d/D,這里取 υ＝ 。 F—— 工作載荷，前已計(jì)算過，為 11900N. 2p —— 工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng)，取 2p ＝ 2MPa 1p —— 工件提升時(shí)無桿腔的壓強(qiáng)，取 1p ＝ 0MPa 最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑 D＝ ? ?? ?122 14 pp F ?? ??＝? ? 39674 ??? ＝ 若按標(biāo)準(zhǔn)取 D＝ 115mm,則取 d＝ D? ＝ 115＝ 60mm ∴ 取 D＝ 115mm,d＝ 60mm。 (3)液壓缸行程的制定 升降液壓缸的 行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出，這里為 600mm. （ 1）剛筒壁厚 31 在中低壓液壓系統(tǒng)中，剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。 （ 2）活塞桿直徑的校核 d ? ???F4? 式中 F—— 活塞桿上的作用力 [? ]—— 活塞桿材料的許用應(yīng)力， [? ]＝ ? b/ ?b＝ 598MPa d ? ???F4?＝ 119004 ?? ＝ 所以活塞桿符合要求。 （ 3）缸蓋固定螺栓的校核 ds ]z[ ??? 式中 F—— 液壓缸負(fù)載； K—— 螺紋擰緊系數(shù)， k＝ ～ ； Z—— 固定螺栓個(gè)數(shù)； ? —— 螺栓材料的許用應(yīng)力； [? ]＝ ? s/(～ ),? s 為材料屈服點(diǎn) ?s＝ 225 MPa ds ]z[ ???＝ ?? ?? ＝ 故聯(lián)接螺栓符合要求。 液壓缸主要部件的設(shè)計(jì)和材料選擇 缸筒 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用 3 45 號(hào)鋼的無縫鋼管。其中， 20 號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不宜保 證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到 HB241～ HB285。這里液壓缸筒選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) .缸筒內(nèi)徑采用 H7 配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取 ～ 32 。 活塞 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用 45 號(hào)鋼。 缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套 缸蓋采用 35 號(hào)鋼或 45 號(hào)鋼鍛件，或 ZG3 ZG45 及 HT250、 HT300、 HT350等鑄鐵材料?；钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取 45 號(hào)鋼。 。實(shí)心的用 35 或 45號(hào)鋼，要求高的可用 40Gr 鋼?？招牡挠?35 號(hào)、 45 號(hào)無縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 0d 。缸的活塞桿也選 45 號(hào)鋼。 液壓缸的緩沖、排氣與密封 以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載