【正文】 頭部運動缸 mmL 189641251 ??? 膝部運動缸： mmL 314642501 ??? 27 膝部運動缸： mmL 2646420xx ??? 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸主要尺寸確定后，就進行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。 對于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H 應(yīng)滿足以下要求 220 DLH ?? （ 3－ 3） L ——液壓缸的最大行程； D ——液壓缸的內(nèi)徑。 表 3－ 1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列（ GB2349－ 80） 20 50 80 100 125 160 200 250 頭部運動時 mmL 125? 膝部運動時 mmL 250? 軀干運動時 mmL 200? 最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點的到缸蓋滑動支承面中點的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長度。 缸體外徑的計算 mmD DD 926280 211 ???? ?? ? （ 3－ 2） 液壓缸工作行程的確定 執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程 頭部運動時 mmL ? 25 膝部運動時 mmL ? 軀干運動時 mmL ? 參照表中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。 D ——液壓缸內(nèi)徑（ m） ??? ——缸體材料的許用應(yīng)力。 24 第 3章 病理床所用液壓缸基本尺寸的設(shè)計 液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的確定 mmD 80? ， mmd 40? 頭部、軀干、腿部、右翻、左翻、曲膝相同。 本章小結(jié) 本章主要完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 泵的效率為 ，泵的出口壓力為 。 M P aP ＝???? 忽略油液通過管接頭、油路板處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失P? 為： MPaMPaP PPP 31 ????? ????? （ 2－ 16） 上述驗算表明，滿足設(shè)計要求，無需修改原設(shè)計。 參看原理圖，從泵出口到軀干運動缸進油口要 通 過單向閥 三位四通閥 9 和調(diào)速閥 16。此管路長 5m、管內(nèi)徑 、上升時通過流量 、選用 20 號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度 smm /27 2?? ，油的密度 2/918 mkg?? 。 病理床液壓系統(tǒng)性能驗算 液壓系統(tǒng)壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓執(zhí)行元件、動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的是軀干運動回路，故主要驗算由泵到軀干運動缸這段管路的損 21 失。本設(shè)計選擇 LHL3 號油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度 32 /9 1 8,/27 mkgsmm ＝油的密度 ?? ? 。 3. 運動速度 運動速度較高時，為減少液流的功率損失，宜選用粘度較低的液壓油。 2. 環(huán)境溫度 環(huán)境溫度較高時，宜選用粘度較高的液壓油。選用液壓油時，最先考慮的是它的粘度，粘度既影響泄漏，也影響功率損失。 油 箱容量的經(jīng)驗公式 為 VaQV? （ 2－ 12） 式中 VQ ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（ 3m ） a ——經(jīng)驗系數(shù)，見表 2－ 16。 本系統(tǒng)管路較復(fù)雜，按式： vQd ?4? （ 2－ 11） 中 Q －通過管道內(nèi)的流量 ( sm/3 ) v －管內(nèi)允許流速 ( sm/ ) mmmvQd 43??? ????? 取管道內(nèi)徑為： mmd 10? 選用內(nèi)徑為 mmd 10? 的吸油管，其他管類可按閥類接口選用內(nèi)徑為mmd 6? 的油管。按照安裝位置、工作環(huán)境和壓力來正確選擇。 液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量，本系統(tǒng)工作壓力在 左右，所選擇的閥的規(guī)格和型號，見表 2－ 15。 從工況圖看出，液壓缸輸出功率發(fā)生在頭部運動時，可按頭部運動階段估算電動機的功率。 表 2－ 13 液壓泵系列 型號 最大排量mL/r 額定壓力MPa 轉(zhuǎn)速 r/min 廠家 YBPD 10~63 10 600~1500 南京液壓件廠 YBN 20~40 7 600~800 大連液壓件廠 YBX 16~40 600~1500 上海液壓件廠 綜上選擇 TB1－ ，規(guī)格見表 2－ 14。 5） 從節(jié)能角度考慮 為了節(jié)省能量，減少功率消耗，選用變量泵，最好選用比例壓力、流量控制變量葉片泵，變量葉片泵具有壓力補償裝置及最大流量調(diào)節(jié)裝置，可隨系統(tǒng)負載變化自動改變輸出流量，并保證系統(tǒng)壓力恒定，可降低油液發(fā)熱及電機功率消耗。 3） 工作可靠性、壽命 雙作用葉片泵壽命較長， YB1 系列在 10000H 以上。 sLQKQ M axP /0 4 3 )( ????? 17 3. 液壓泵規(guī)格及型號的確定 選擇液壓泵應(yīng)考慮以下情況： 1） 系統(tǒng)使用壓力 系統(tǒng)常用工作壓力在 10MPa 以下，可以選用 YB1 系列或 YBD 系列中壓葉片泵。 表 2－ 10 液壓缸實際所需的流量 工況 液壓缸名稱 運動速度 結(jié)構(gòu)參數(shù) 流量 頭部上升 頭部運動缸 ? L/s 頭部下降 ? L/s 膝部上升 膝部運動缸 ? L/s 膝部下降 ? L/s 軀干上升 軀干運動缸 ? L/s 軀干下降 ? L/s 液壓缸的輸出功率 按最后確定的液壓缸的流量及工作壓力，計算出各工況時液壓執(zhí)行元件 16 實際工作流量，見表 2－ 11。 液壓缸實際工作壓力的確定 按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，計算出各工況時液壓執(zhí)行元件實際工作壓力，見表 2－ 9。 按最低速度要求驗算液壓缸尺寸， 2m inm in 00 cmvqA ??? 式中 minq 是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥 2FRM630 的最小穩(wěn)定流量為。按活塞桿系列表。 3. 軀干運動液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比 ??Dd ,按工作壓力取 ?? 按 P2=，油缸的機械效率 η=，將數(shù)據(jù)代入下式： mDppFD)]([ 71564)]1([4266221????? ???????? 根據(jù)液壓缸尺寸系列表 2－ 8，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑 mmD 80? 。 按最低速度要求驗算液壓缸尺寸， 14 2m inm in 00 cmvqA ??? 式中 minq 是由產(chǎn)品 型號 查得調(diào)速閥 2FRM630 的最小穩(wěn)定流量為。按活塞桿系列表。 2. 膝部運動液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比 ??Dd ,按工作壓力取 ?? 按 P2=，油缸的機械效率 η=，將數(shù)據(jù)代入下式： mDppFD)]([ 23014)]1([4266221????? ???????? 根據(jù)液壓缸尺寸系列表 2－ 7，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑 mmD 63? 。 按最低速度要求驗算液壓缸尺寸， 2m inm in 00 cmvqA ??? 式中 minq 是由產(chǎn)品樣本查得調(diào)速閥 2FRM630 的最小穩(wěn)定流量為。按活塞桿系列表。 表 2－ 6 各液壓缸的工作壓力 頭部運動時 NF 3563? MPaP 11 ? 膝部運動時 NF 2301? MPaP 11 ? 軀干運動時 NF 7156? MPaP 21 ? 2. 背壓的確定 一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) MPaP ? 液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)工作情況，液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài) 2211 APAPFF W ??? ? (24) 式中 21 4DA ??——無桿腔活塞有效作用面積（ 2M ） )(4 222 dDA ?? ? ——有桿腔活塞有效作用面積（ 2M ） 1P ——液壓缸工作腔壓力（ Pa ） 2P ——液壓缸回油腔壓力（ Pa ） D ——活塞直徑（ M ） d ——活塞桿直徑（ M ） 12 A1A 2D dP 1 P 2F WV圖 2－ 4 單活塞桿液壓缸計算示意圖 1. 頭部運動液壓缸主要參數(shù)的確定 令桿徑比 ??Dd ,按工作壓力取 ?? 按 P2=，油缸的機械效率 η=，將數(shù)據(jù)代入下式： mDppFD)]([ 35634)]1([4266221????? ???????? (2－ 5) 根據(jù)液壓缸尺寸系列表 2－ 6，將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑 mmD 80? 。 初選液壓缸工作壓力及液壓缸回油腔背壓力 1. 初選系統(tǒng)工作壓力 按載荷選定工作壓力。 病理床液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 各液壓缸的載荷 力計算 表 2－ 4 各液壓缸的載荷力 液壓缸名稱 工況 液壓缸外載荷 WF 活塞上載荷 F 頭部運動缸 上升 3207 3563 下降 2082 2313 膝部運動缸 上升 2071 2301 下降 1381 1534 軀干運動缸 上升 6440 7156 下降 4294 4771 各液壓缸的活塞上的載荷力 ?WFF? （ 2－ 3） 取液壓缸的機械效率為 。 11. 小腿抬起 單向閥開啟， 11DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 9. 右翻升 單向閥開啟， 9DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥 10 流回 油箱。 7. 左翻升 單向閥開啟， 7DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 5. 下肢抬起 單向閥開啟， 5DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 3. 軀干抬起 單向閥開啟， 3DT 得電，壓 力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 動作順序 該系統(tǒng)完成頭部抬起、軀干抬起、左翻、右翻、下肢抬起、膝部彎曲的六個動作，六個動作油路如下： 1. 頭部抬起 單向閥開啟， 1DT 得電，壓力油經(jīng)三位四通閥進入調(diào)速回路，油進入液壓缸的無桿腔，活塞向左推動機構(gòu)升起， 13DT、 14DT 得電，油經(jīng)背壓閥流回油箱。 液壓源的選擇 由設(shè)計要求可知，工作過程中負載過大，速度變化小，才用了變量葉片泵。 調(diào)速回路的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求使進給速度平穩(wěn)，到位時不前沖，可選用調(diào)速閥的進口節(jié)流調(diào)速回路，見附錄 A 原理圖。 負載圖 速度圖 圖 2－ 2 膝部運動時液壓缸的負載圖和速度圖 7 軀干運動時的負載情況 軀干運動時的負載情況見表 2－ 3 表 2－ 3 軀干運動時的負載情況表 工況 計算公式 液壓缸的負載 上升啟動加速階段 afgw FFFF ??? 6440 上升穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 6437 上升減速制動階段 afgw FFFF ??? 6434 下降啟動加速階段 afgw FFFF ??? 4294 下降穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 4291 下降減速制動階段 afgw FFFF ??? 4288 根據(jù)上表分析，為便于分析及計算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負載圖和速度圖，見圖 2－ 3。 負載圖 速度圖 圖 21 頭部運動時液壓缸的負載圖和速度圖 6 膝部彎曲時的負載情況 膝部彎曲時的負載情況見表 2－ 2 表 2－ 2 膝部彎曲時的負載情況表 工況 計算公式 液壓缸的負載 上升啟動加速階段 afgw FFFF ??? 2071 上升穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 2070 上升減速制動階段 afgw FFFF ?? 2069 下降啟動加速階段 afgw FFFF ?? 1381 下降穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ? 1380 下降減速制動階段