【正文】 選擇輔助元件 計(jì)算油箱容量 從文獻(xiàn) [11]中查得 ，中高壓系統(tǒng)（ p MPa）油箱容量 V=（ 612） 。 q = q1–qP＝ ＝ L/min，閥 3 的允許通過(guò)流量為 2110 . 0 4 65 4 6 2 7 6 / m in0 . 0 9 1Aq q LA? ? ? ? 式（ ） 閥 8 是安全閥，其通過(guò)流量也等于 qP。 其額定壓力為 32MPa，排量為 110mL/r[9]。 m a x 3 138 / m inq q L?? 要求滿足 25%~60%的壓力儲(chǔ)備，故額定壓力應(yīng)為 ~ 液壓系統(tǒng)所需的排 量 331 5 1 . 81 0 1 0 1 0 1 /1500pp qV m l rn? ? ? ? ? 式（ ） 27 式中 pq—— 表示系統(tǒng)所需流量； n—— 表示電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。 因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量 q＝ 0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。 故 1 3 .8 5 1 9 .7 90 .7P KW?? 式（ ） 可選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y180L4，其額定功率為 22KW，額定轉(zhuǎn)速為 1470W。 1YA 得電， 2YA 失電，閥 6 移到 左位， 液壓 油進(jìn)入頂出缸 的 下腔，頂出缸頂出 加工件 ，然后 1YA 失電， 2YA得電，閥 6移到 右位，頂出缸 開(kāi)始 回程；回程結(jié)束后， 2YA 失電，閥 6 移到 中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。 油液充滿 充液筒后，溢出的 部分 可經(jīng)油管 返回到 油箱。 閥2帶阻尼器， 能夠控制換向時(shí)間 ， 當(dāng) 閥 4處于中位時(shí) ， 主缸上腔的高壓油 開(kāi)始 泄壓， 泄壓完畢后，接著 閥 4 再 移到 左位，此時(shí) 液壓 油經(jīng)閥 2的單向閥進(jìn)入 到 主缸下腔 。 壓制行程的終點(diǎn)是由壓力表指示出來(lái)的 。當(dāng)電氣擋塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí) ， 3YA 失電，控制油路斷開(kāi)，閥 3 關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2在 主缸 的 下腔形成背壓，與 活動(dòng)橫梁的自身重量相抵消，至此快速下行的階段已經(jīng)結(jié)束 。這時(shí)候3YA 也得電，控制油路經(jīng)閥 5后 通至液控單向閥 3便 使閥 3打開(kāi)，主缸下腔的 液壓 油經(jīng)閥 3被 排入油箱 。 表 32 液壓系統(tǒng)電磁動(dòng)作表 元件 動(dòng)作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 主缸快速下行 – + + – + 主缸慢速下壓 – + – – – + 主缸泄壓 – + – – 主缸回程 – + – + – 頂出缸頂出 + – – + – 頂出缸回程 – + – + – 原位卸荷 – – – – – 表 33 液壓元 件規(guī)格明細(xì)表 序 號(hào) 名 稱 型 號(hào) 1 液控單向閥 待定 2 單向順序閥（平衡閥） 待定 3 液控單向閥 待定 4 電液換向閥 待定 5 電磁換向閥 待定 6 電液換向閥 待定 7 順序閥 待定 8 溢流閥（安全閥） 待定 9 軸向柱塞泵 待定 10 主液壓缸 自行設(shè)計(jì) 11 頂出液壓缸 自行設(shè)計(jì) 12 壓力表 待定 13 壓力表開(kāi)關(guān) 待定 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)上述分析 及設(shè)計(jì)、選擇 ，擬定液壓系統(tǒng)原理圖， 系統(tǒng)原理圖 如圖 37 25 所示 123456791 01 11 21 31 21 31 21 381 Y A2 Y A4 Y A5 Y A3 Y A 圖 37 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓 系統(tǒng)的工作過(guò)程如下： 液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥 4和 6處于中位，液壓泵輸出 的液壓油 經(jīng)背壓閥7后 再經(jīng)閥 6 的中位 ，進(jìn)行了 低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端 的 位置 ，而 頂出缸也處于 最下端位置 。這樣，就不會(huì)出現(xiàn)頂出缸還未完全回程，主缸就開(kāi)始工作的 現(xiàn)象 了。只有在閥 6 處于右位工作時(shí) （ 即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時(shí) ） ， 壓力油才會(huì)通入換向閥 4， 接著 主缸才能動(dòng)作。 （ 6）主缸與頂出缸的互鎖控制回路 在進(jìn)行壓制操作之前，必須保證頂出缸的活塞已經(jīng)下行到最低位置，否則頂 24 出缸將會(huì)遭到損壞，加工件也將會(huì)報(bào)廢。本 系統(tǒng) 采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥 的中位可以 控制換向速度， 再一定程度上 延長(zhǎng)換向時(shí)間，這樣 就可以使上腔高壓降低到 合理壓力之后 才 使 下腔接通壓力油 。故必須有合理的泄壓方法。 （ 5）泄壓換向 的 方法 液壓機(jī)在壓制行程完畢 之 后，主液壓缸上腔 的 壓力很高， 主機(jī)會(huì)在高壓的作用下發(fā)生彈性變形，液壓油也受到壓縮 ， 著兩者會(huì) 儲(chǔ)存 相當(dāng)大的能量。保壓的方法有兩種，一種是停液壓 泵保壓，另一種是開(kāi)液壓泵保壓。為了保證設(shè)備和加工件的安全，必須限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，這里可用以溢流閥并聯(lián)在液壓泵的壓油口與主油路之間當(dāng)作安全閥，起到安全卸荷的作用。上面已經(jīng)選用了伺服變量柱塞液壓泵，故這里仍利用行程擋塊來(lái)控制液壓泵的流量 ，從而達(dá)到控制壓制速度的目的。 （ 3）壓制速度的調(diào)整 在壓制的過(guò)程中，壓制速度是不斷變化的 。在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)處于工作行程時(shí)，行程擋塊觸碰到行程開(kāi)關(guān)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)使電磁換向閥 5的電磁鐵 3YA 得到電，控制油路 K通不到液控單向閥 8， 單向閥 8關(guān)閉，這時(shí)候單向順序閥 2阻止活動(dòng)滑塊快速下行，因此只能依靠液壓泵向液壓缸的上腔供給的液壓油執(zhí)行強(qiáng)制下行，故而速度比較慢。 本系統(tǒng)中也選用行程控制方式。 前者是利用活動(dòng)滑塊在與加工件接觸之后，由于負(fù)載變大導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力自動(dòng)升高從而改變了系統(tǒng)速度。 （ 2） 減速方式 選擇與設(shè)計(jì) 液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁下行接近加工零件時(shí)，壓制速度會(huì)由快變慢，且速度變化較大 。由于本 課題中設(shè)計(jì)的液壓機(jī) 屬于小型 液 壓機(jī)，下行速度的控制問(wèn)題不如大型壓機(jī)突出，所以 這里可以 采用 圖 36所示 的回路 [11]。此方法的優(yōu)點(diǎn) 是 不需要輔助泵和能源， 而且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 它的 缺點(diǎn) 是下行 時(shí)的 速度不易 得到 控制， 如果 吸油不充分將 會(huì)導(dǎo)致 升壓速度緩慢 ，降低工作效率 。同時(shí)要 在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒， 這是因?yàn)?當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí) ， 高壓泵的流量會(huì) 來(lái)不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加 量 ，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓， 在這種情況下 上腔不足 部分的液壓 油，可通過(guò)充液閥、充液筒吸取 獲得 。液壓機(jī)常采用的快速行程方式有 好幾 種，在這里 本機(jī)采用自重快速下行方式。 液壓系統(tǒng)的擬定 確定液壓系統(tǒng)方案 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是 ， 行程中壓力變化很大，所以在行程中 的 不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的 問(wèn)題 。 由于 22d dD pF???????? 式（ ） 故 頂出缸內(nèi)徑 5 364 4 4 1 0 1 0 1 4 2 . 83 . 1 4 2 5 1 0dd FD m mp? ??? ? ? ??? 式（ ） 取整 dD =150mm 頂出缸的活塞桿直徑： 2 4 ddd FdD p???? 52664 2 1 01 5 0 1 00 .9 3 .1 4 2 5 1 0??? ? ?? ? ? 106mm? 式（ ） 21 式中 dD —— 表示頂出缸內(nèi)徑； dF —— 表示頂出缸頂出力； ? —— 表示頂出缸的工作效率； P—— 表示液壓系統(tǒng)的工作壓力。P =0，得 S=，故在 S= 時(shí)，功率 P 的值最大， 2m a x 44 16 81 9P K W? ? ? ? ? 式（ ） （ 5）快速回程等速階段 3 7 3 6 7 1 5 .2 0 .0 0 2 3 1 6 9 4 .4 1 .6 9P p q W KW? ? ? ? ? 式（ ） 繪制出功率圖，如圖 35 圖 34 液壓缸流量圖 20 圖 35 液壓缸功率圖 頂出缸參 數(shù) 頂出缸行程安排 頂出行程 ： 300mm，速度 ： 70 mm/s； 回程： 300 mm， 回程速度 140 mm/s。 流量 q由零增為 2300 cm3/s，其變化規(guī)律為 32300 4 6 0 ( / )5q S S cm s?? 式（ ） 19 功率 ? ? 29. 6 1. 77 46 0 44 16 81 4. 2P pq S S S S? ? ? ? ? ? 式（ ） 求 P 關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力 p由 MPa 降為 MPa。P =0，得 S=，故在 S=， P最大 2m a x 2 1 8 4 8 7 3 .6 8 .9 4 9 .1 4 8 .9 1 3 .8 5P KW? ? ? ? ? ? 式（ ） （ 4）快速回程啟動(dòng)階段 此過(guò)程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。 流量 q在 20 mm內(nèi)由 910 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為 9 1 0 (1 ) 9 1 0 4 5 . 520SqS? ? ? ? ? 式（ ） 功率 ? ? ? ?2. 4 1. 08 91 0 45 .5P pq S S? ? ? ? ? 22184 ? ? ? 式（ ） 求 P關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 （ 3）快速回程時(shí) 33 2 3 0 .0 4 6 0 .0 5 0 .0 0 2 3 / 1 3 8 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 2A —— 表示 主缸有桿腔的有效工作面積 ； 3V —— 表示液壓缸回程速度。 16 圖 31 液壓系統(tǒng)負(fù)載圖 圖 32 液壓系統(tǒng)工作壓力 17 圖 33 液壓缸運(yùn)動(dòng)速度圖 液壓缸 流量 的計(jì)算 （ 1）快速下行時(shí) 從文獻(xiàn) [10]中查得 31 1 1 0 .0 9 1 0 .1 0 .0 0 9 1 / 5 4 6 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 1A —— 表示液壓缸內(nèi)截面積； 1V —— 表示液壓缸快進(jìn)速度。速度為 10 mm/s，最后的 20 mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以 50 mm/s的速度上升。 運(yùn)動(dòng) 分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程 600mm，速度 100mm/s。 各階段負(fù)載見(jiàn)表 31 ，負(fù)載圖見(jiàn)圖 31，工作壓力圖見(jiàn)圖 32。 快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng) 22 0 .0 53 0 5 0 7 6 2 .50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 2v? — — 表示回程時(shí)壓頭從開(kāi)始啟動(dòng)到達(dá)到回程速度所增大的速度； 其他參數(shù)同上。 工況分析 主液壓缸參數(shù) 液壓缸 行程安排 主缸快進(jìn)行程： 600mm，速度： 100mm/s； 主缸工進(jìn)行程： 100mm，速度： 10mm/s； 主缸 回程 ： 700mm，速度： 50mm。 （ 4）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周?chē)橘|(zhì)環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。 （ 2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)作和性能的要求：如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍。 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足 設(shè)備的 各項(xiàng)