【正文】 即 ： Papp 653 10630 ?????? 將 Pap p ?? 、 in/3 6 2 ＝、 ?Lq p ? 代入公式（ ）中、求得頂進(jìn)功率： KWMP ap m i n/ ???? 退回功率 頂出缸回程時(shí)，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載。 工進(jìn)功率 由主缸負(fù)載循環(huán)圖 可知，工進(jìn)時(shí)主缸最大負(fù)載為 5000KN，無桿腔面積? ? 22 1 9 )4/( mmA ??? ? ，進(jìn)油回路壓力損失取 MPaP ?? ，則液壓泵的壓力 p 由公式（ ）計(jì)算。 各液壓缸工況功率計(jì)算 主缸各工況功率計(jì)算 快進(jìn)功率 主缸滑塊快進(jìn)時(shí)，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時(shí)的輸出油量不能滿足滑塊的快速下行。確定電動(dòng)機(jī)額定功率應(yīng)根據(jù)消耗最大工況的功率來確定，因此要分別計(jì)算出主缸、頂出缸其各工況消耗的功率。為了使液壓機(jī)滿足正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。 基本參數(shù)如下： 排量： 500mm/r。 ? ?max?? qKq Lp （ ） 式中： ?pq 液壓泵的最大流量； ?LK 液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 .31~.11?LK ，取 .21?LK ； ? ? ??maxq同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。 即： p ＝ 25+＝ 因泵的工作壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力有時(shí)會(huì)大于靜壓力，此外 ，為了延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)必有一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此選取泵的額定工作壓力 ? ? pn pp .61~? ， XXXV ?ppqpp?取 p ＝ 。其泵的工作壓力計(jì)算公式為： ???? ppp p 1 （ ） 式中： p －液壓泵的最大工作壓力； 1p －執(zhí)行部件的最大工作壓力； ??p －進(jìn)油路中的壓力損失，對(duì)于簡單的系統(tǒng)，取 － ，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，取 － 。已知主缸的快進(jìn)速度為 ,工進(jìn)速 度為 ，快退速度為 ，主缸內(nèi)徑為 500mm,活塞桿直徑為 360mm。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030倍。 主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定 活塞常用材料為實(shí)心活塞桿材料（ 3 45 鋼）與空心活塞桿材料（ 3 45無縫鋼管），本頂出缸活塞桿選用 35 鋼。 活塞上工作表面的粗糙度為 ，外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度大為直徑 100mm 上不大于 ；內(nèi)孔與活塞桿配合取H8/f7；外徑用橡膠密封公差配合取 f7f9。 頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案確定 活塞材料一般選用灰鑄鐵（ HT150、 HT200）。? ? M P aM P aP y P a110 ???? ；? 代入公式（ ）中， 即： 液壓缸缸體外徑 外D 計(jì)算公式如下： ?2??DD外 （ ） 將參數(shù)代入公式（ ），即： mm2 9 4m2 9 50 ?????外D 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑 外D ＝ 300mm。缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑 100mm不大于 。 頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求 頂出缸工作的最大工作壓力為 12MPa，因其壓力比主缸要小，所以缸體材料選用無 縫鋼管 45。 即： mmD 1 7 52 5 ???? 同理查表 4－ 6[1]將活塞桿直徑取整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d＝ 180mm。 由滑塊行程 900mm，活塞寬度 400mm,缸蓋厚度 90mm 確定缸體長度mm1545?缸L 液壓缸頂出缸的設(shè)計(jì) 頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表 ，取頂出缸的工作壓力p=12MPa 計(jì)算頂出缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑，因頂出缸最大負(fù)載 F＝ 350KN 選取的 d/D 為，取液壓缸的機(jī)械效率η cm＝ 。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。本主缸活塞選用灰鑄鐵 HT200。如果導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： 220 DLH ?? （ ） 導(dǎo)向長度如圖 如圖所示 . ???? M P aM P at XXX 圖 主缸導(dǎo)向長度簡圖 式中 : ?L 液壓缸最大行程 mm ?D 缸筒內(nèi)徑 mm ?d 活塞桿直徑 mm ?B 活塞寬度 mm 由表 L＝ 900mm，液壓缸內(nèi)徑 D＝ 500mm代入公式（ ）中，求 主缸的最小導(dǎo)向 長度。 主缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有鑄鋼、 35鋼、 45 鋼做導(dǎo)向作用一般用鑄鐵、耐 磨鑄鐵，缸蓋材料選用 35 鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下： () 式中： ?t 缸蓋的有效厚度； ?2D 缸蓋止口直徑； ???? 缸蓋材料的許用應(yīng)力 圓整后取缸蓋厚度 t=125mm。 主缸壁厚的確定 壁厚的計(jì)算公式如下： （ ） 式中： ?? 液壓缸壁厚； ?D 液壓缸內(nèi)徑； ?yP 實(shí)驗(yàn)壓力 MPa，工作壓力 MPaP 16?時(shí)， PPv ? ； 工作壓力為 MPaP 16? ， PPy ? ： ???? 缸體材料的許用應(yīng)力，鑄鋼 ? ? M P a110100 ??? ；鍛鋼 ? ? M P a120210 ??? ；鑄鐵 ? ? MPa60?? ；鋼管 ? ? M P a110100 ??? 。 即 : mmDd 6 75 1 ???? 同理查表 4－ 6[1] 將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=450mm。那么 d/D=,可以求得活塞桿直徑。 液壓缸受力如圖 所示。 液壓機(jī)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán) 動(dòng)作名稱 信號(hào)來源 液壓元件工作狀態(tài) 先導(dǎo)閥5 主缸換向閥8 下缸換向閥17 釋壓閥6 上滑塊 快速下行 1YA通電 左位 左位 中位 上位 慢速加壓 上滑塊接觸 工件 中位 保壓延 時(shí) 壓力繼電器使 1YA斷電 中位 釋壓換向 時(shí)間繼電器使 2YA通電 快速返回 右位 右位 下位 XXVII pp dDFD 22212 )(44 ??? ?? 液壓缸基本參數(shù)計(jì)算 液壓缸主缸基本尺寸計(jì)算 1 、主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞直徑的確定 因液壓機(jī)的 工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為 P=25MPa. 計(jì) 算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由于液控單向閥 I3是可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開的，因此有：主液壓缸 14上腔 —— 液控單向閥 I3—— 釋壓閥 6上位 —— 油箱于是主液壓缸 14上腔的油壓便被卸除，釋壓閥向上移動(dòng)，以其下位接入系統(tǒng) ，它一主面切斷主液壓缸 14 上腔通向油箱的通道，一方面使控制油路中的壓油輸?shù)街鞲讚Q向閥 8 閥芯右端，使該閥右位接入系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)上滑塊的快速返回。一般液壓缸直徑大于 25mm、壓力高于 7Mpa 時(shí)，其油腔在排油前就先須釋壓 。 回油路 頂出缸 16 下腔－－頂出缸換向閥 17 左位－－油箱。 ② 向下退回 電磁鐵 4YA斷電， 3YA 通電。 回油路 頂出缸 16 下腔－－頂出缸換向閥 17 左位－－油箱。這時(shí)上滑塊停止不動(dòng)，液壓泵在較低壓力下卸荷。油液流動(dòng)情況為： 進(jìn)油路 變量泵 1－－順序閥 7－－主缸換向閥 8右位 －－液控單向閥 11－－主缸 14 下腔。 ④ 快速返回：時(shí)間繼電器延時(shí)到時(shí)后，控制電磁鐵 2YA 通電，先導(dǎo)閥 5右位接入系統(tǒng)，釋壓閥 6使主缸換向閥 8 也以右位接入系統(tǒng)。保壓時(shí)除了液壓泵在較低壓力下卸荷外，系統(tǒng)并沒有油液流動(dòng)。 ③ 保壓延時(shí)：當(dāng)系統(tǒng)中壓力升高達(dá)到壓力繼電器 9的調(diào)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵 1YA 斷電，先導(dǎo)閥 5和主缸換向 閥 8 都處于中位，主液壓缸14上，下油腔封閉，系統(tǒng)進(jìn)入保壓工況。由于液壓泵的流量較小，這時(shí)液壓機(jī)頂部副油箱 12 中的油經(jīng)液控單向閥 13（稱補(bǔ)油閥）也流入主液壓缸 14 上腔。 XXV 回油路 主液壓缸 14下腔－－液控單向閥 11－－主缸換向閥 8左位－－頂出缸換向閥 17 中位－－油箱。 即： NFF W 6101??? 式中： wF 頂出力： 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 （ 1） 頂出缸工作循環(huán)各階段負(fù)載如表 表 頂出缸工和循環(huán)負(fù)載 工作循環(huán) 外負(fù)載 啟動(dòng) aFfF ?? 靜 忽略不計(jì) 頂出缸頂出 Ｗ動(dòng) FfF ?? KN1000? 快速回程 背動(dòng) FfF ?? KN10? 注：“ 靜f ”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“ 動(dòng)f ”表示啟動(dòng)后的摩擦力 （ 2） 頂出缸和階段負(fù)載循環(huán)如圖 34 圖 34 階段負(fù)載循環(huán)圖 XXIV 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖 35 液壓系統(tǒng)原理圖 1－變量泵； 2－泵站溢流閥； 3－遠(yuǎn)程調(diào)壓閥； 4－減壓閥 ； 5－三位四通電磁閥； 6－釋壓閥；7－順序閥； 8－三位四通液動(dòng)換向閥； 9－壓力繼電器； 10－單向閥； 11液控單向閥， 13－充液閥； 12－副油箱； 14－主缸； 15－主缸安全閥； 16頂出缸， 17－三位四通電液換向閥； 18－頂出缸背壓閥； 19－安全閥 動(dòng)作分析 液壓機(jī)上滑塊液壓系統(tǒng)的工作原理 ① 快速下行：電磁鐵 1YA 通電，先導(dǎo)閥 5和主缸換向閥 8 左位接入系統(tǒng)，液控單向閥 11 被打開，主液壓缸 14快速下行。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小主動(dòng)缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)：同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可以不計(jì)：工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。 （ 3） 主缸負(fù)載 F計(jì)算 將上述參數(shù) NFa 8163? 、 NFW 6105?? 代入公式 中。通過所有作用在主缸上的負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。通過各工況負(fù)載分析，液壓主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載，慣性負(fù)載，摩擦阻力負(fù)載， 即： afw FFFF ??? （ ） 式中： XXI tvgG ????aFSt ~?? ?F 液壓缸所受外負(fù)載： ?wF 工作負(fù)載： ?fF 滑塊與導(dǎo)柱，活塞 與缸筒之間的摩擦 阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載， 啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載 ?aF 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載 （ 1） 慣性負(fù)載 Fa 計(jì)算 計(jì)算公式 () 式中： ?G 運(yùn)動(dòng)部件重量 ?g 重力加速度為 tV ??? 時(shí)間內(nèi)的速度變化量： ??t 加速度或減速時(shí)間，一般情況取 查閱相同型號(hào)的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 40KN，由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)：取 ,/.10 smv?? St ?? 代入公式（ ）中。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。 繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖 主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及表 中主缸滑塊最大行程為 900mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖 ： 圖 31 速度循環(huán)圖 2 主缸負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí) ,主缸上腔充油主缸快速下行 ,慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。其結(jié)構(gòu)如圖 213 所示。本設(shè)計(jì)的 5000kN 四柱式通用液壓機(jī)，其充液閥結(jié)構(gòu)如圖 212 所示?？焖儆透撞糠郑捎?