【正文】 容積調(diào)速是通過改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，既可以采用開式，也可以采用閉式系統(tǒng)。按照工作液體循環(huán)方式的不同，液壓系統(tǒng)回路可分為開式回路和閉式回路。但是閥類元件處的泄露使這種回路的保壓時間不能維持很久。 第 3 章 液壓機的液壓系 統(tǒng)設(shè)計 25 1定量泵 2溢流閥 3M 型電液換向閥 4液壓缸 圖 36 卸荷回路 保壓回路 保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有微小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。由圖可見，換向閥在中位時，液壓缸不工作，油泵排出的油液經(jīng)換向閥中位在幾乎無負(fù)載的狀態(tài)下流回油箱。 壓力卸荷回路 卸荷回路的功能是在液壓泵驅(qū)動電機不需要頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運行，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延 長液壓泵和電機的使用壽命。 1—定量泵 2—節(jié)流閥 3—溢流閥 圖 35 調(diào)壓回路 系統(tǒng)中需要的流量為 1q ,由節(jié)流閥 2 調(diào)節(jié)，一般 QBQ1，油液在節(jié)流閥前受阻，致使液壓泵出口管道系統(tǒng)的壓力增高，達(dá)到溢流閥 3 的調(diào)定壓力時，溢流閥開啟，有溢流量 2q 流過。 1變量泵 2液壓缸 3溢流閥 圖 34 限壓回路 壓力調(diào)定回路 本科畢業(yè)論文 24 在壓力調(diào)定回路中，溢流閥呈常開狀態(tài)，起溢流和維持回路壓力恒定作用。只有當(dāng)系統(tǒng)過載，超過系統(tǒng)限定的最大工作壓力時，溢流閥才開啟卸載，以保護液壓泵及系統(tǒng)的安全。當(dāng)系統(tǒng)正常工作（不過載）時，安全閥處于常閉狀態(tài)。該液壓機液壓系統(tǒng)圖主要包含了限壓、調(diào)壓、卸荷、保壓、平衡回路。為了自動實現(xiàn) ―空程快速下降 —慢速下降加壓 —保壓—卸壓及回程 —停止 ‖這一工作循環(huán)，采用行程開關(guān)、電磁換向閥和液控單向閥來實現(xiàn)順序動作。 速度換接回路 ： 速度換接回路的功用是使液 壓執(zhí)行器在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換成另一種運動速度。當(dāng)液壓缸工進時，速度可由節(jié)流閥調(diào)定，壓力反饋式變量泵的輸出流量與液壓缸速度相適應(yīng)。 沒有溢流損失，效率高，速度穩(wěn)定性好；主要用于執(zhí)行器調(diào)速范圍較大的中小功率液壓系統(tǒng)。 特點 結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作可靠，調(diào)速范圍大，使用維護方便；能量損失大，發(fā)熱大，效率低，負(fù)載特性差；主要用于小功率和負(fù)載變化小的場合。 通過改變回路 中液 壓泵或馬 達(dá)的 輸出或輸 入流 量來實現(xiàn) .調(diào)速 。 常用的無極調(diào)速回路有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路以及容積節(jié)流調(diào)速回路。調(diào)速回路有無級調(diào)速和有 本科畢業(yè)論文 22 級調(diào)速兩種。 調(diào)速回路是通過事先的調(diào)整或工作過程中自動調(diào)節(jié)來改變執(zhí)行器的運動速度。 速度控制回路 速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓缸運動速度的調(diào)速回路以及使工作進給速度改變的速度換接回路。特別是在液壓缸垂直安放時，為了防止液壓缸停止運動后，在自重作用下突然下滑造成事故，常常在液壓系統(tǒng)中設(shè)置鎖緊回路。該液壓機為通用性小型液壓機，加工次數(shù)較多，換向較為頻繁，換向精度和平穩(wěn)性要求較高，故采用電液換向閥。該液壓機主要包含換向回路和鎖緊回路。實現(xiàn)方向控制的基本方法有閥控、泵控和執(zhí)行器控制。由于直軸式軸向柱塞泵額定工作壓力及容積效率均比較高，流量容易調(diào)節(jié)，變量方式也較多，在我國應(yīng)用較早，積累了豐富的生產(chǎn)和使用經(jīng)驗，故液壓泵選用直軸式軸向柱塞泵 。 第 3 章 液壓機的液壓系 統(tǒng)設(shè)計 21 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 執(zhí)行元件類型的選擇 根據(jù)設(shè)計要求，液壓機要實現(xiàn) ―空程快速下降 —慢速下降加壓 —保壓 —卸壓及回程 —停止 ‖的工作循環(huán)，故采用液壓傳動方式來實現(xiàn)，采用液壓缸作為執(zhí)行機構(gòu) [1718]。根據(jù)前面總體設(shè)計中液壓缸的設(shè)計可知缸筒內(nèi)徑 D=。 該液壓機為小型液壓機，工作負(fù)載為 2500kN，慣性負(fù)載相對于工作負(fù)載，很小，可忽略不計，故此處不做計算。其平均值可按下式計算。 慣性負(fù)載 mF 。 的大小取決于密封裝置的結(jié)構(gòu)形式、材料和油液的壓力等因素，一般都計入液壓缸的機械效率中，此處不做計算。 為零。 （ 31） 式中 iN —作用于立柱上的徑向力； if —立柱的摩擦系數(shù)，起動時按靜摩擦系數(shù)計算，其余按動摩擦系數(shù)計算。 的大小 與活動橫梁和立柱的材料以及工作狀態(tài)有關(guān)。 fF39。39。該液壓機摩擦負(fù)載包括兩部分，一是活動橫梁運動時與立柱之間的摩擦阻力 fF39。 根據(jù)設(shè)計要求， F=2500kN。工作負(fù)載是外負(fù)載的主要部分，不同的機械，負(fù)載形式也不同。 動力分析 該液壓缸做直線往復(fù)運動，克服的外負(fù)載力主要有：工作負(fù)載 F，摩擦負(fù)載 Ff，慣性負(fù)載 Fm 。 液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計 執(zhí)行器的配置 液壓系統(tǒng)的的常用執(zhí)行器有液壓缸、液壓馬達(dá)和擺動液壓馬達(dá)。設(shè)有保壓延時系統(tǒng)，以滿足特定工藝要求。根據(jù)論文設(shè)計要求，該液壓機為通用 液壓機，可用于多種產(chǎn)品的加工，滿足不同工藝要求則設(shè)計液壓系統(tǒng)時 應(yīng)使液壓機具有如下特點： 在主機結(jié)構(gòu)上，一般結(jié)構(gòu)空間較大，設(shè)有活塞式主工作缸，供壓制和回程用，并設(shè)有頂出缸，供頂出工件、反向拉延、液壓壓 邊和起液壓墊作用。 在工作行程結(jié)束，回程將要開始之前，一般要求對主缸預(yù)卸壓，以減少回程時的沖擊振動等。 在工作液體壓力上，一般為 20～ 30MPa，對公稱壓力較小而結(jié)構(gòu)空間較大的，取較低的工作壓力值；對工件單位變形壓力大，壓機公稱壓力大而臺面尺寸又不太大的，取較高的工作液體壓力值。 液壓機對液壓系統(tǒng)的基本要求可歸納如下： 在操作特點上，要求能實現(xiàn)對模時的微動調(diào)整操作、手動操作和半自動操作。 本科畢業(yè)論文 18 第 3 章 液壓機的液壓系統(tǒng)設(shè)計 明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓機主要是靠液體壓力來完成工作的，大多數(shù)屬于高壓、大流量的范疇。上橫梁的高度： ～ 倍立柱中心距。橫梁采用 35～ 45鑄造而成。因此，對工作臺的計算可以從略。 工作臺強度計算 工作臺在工作中，不承受彎矩時，可以僅考慮其受壓，其抗壓許用應(yīng)力，對鑄鐵件可取 [б]為 80MPa， 對鑄鋼結(jié)構(gòu)可取 [б]為 120 MPa。 立 柱 鎖緊螺母貼合平面與工作臺臺面間平行度允許小于 。因此，對工作臺的直線度，各部件安裝定位基面均應(yīng)有必要的技術(shù)要求，結(jié)合生產(chǎn)情況具體要求為： 工作臺后面直線度，按 JB129373 標(biāo)準(zhǔn)允差不大于 ?？砂惭b頂出缸，回程缸及其它輔助裝置 [1113]。 圓整得： D=16mm； d= 11mm 最大工作行程和最小導(dǎo)向長度 頂出缸的最大工作行程查《鍛壓手冊》表 182― 四柱液壓機基本參數(shù) ‖ 可知 L =250mm。 頂出缸的工作壓力可由表 21 查出， p 取 25MPa； 速比由表 2—2 查得， ? 取 2。 行程開關(guān) 行程開關(guān)為標(biāo)準(zhǔn)件，可直接從公司選購?；钊麠U的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)采用軸套式，用 Y型密封圈密封。此處頂出缸活塞桿與缸筒的密封裝置選用 Y 型密封圈，其密封可靠，摩擦阻力小，很適合于往返速度較高的液壓缸。由于活塞本科畢業(yè)論文 16 與缸筒內(nèi)壁之間的存在相對運動，因此該密封屬于動密封。實心活塞桿的材料常用 35 號， 45 號鋼，此活塞桿選用 45 號鋼。頂出缸僅僅在需要工件頂出或壓邊時才使用，使用時間較少，負(fù)載較輕，故設(shè)計成整體式，這種結(jié)構(gòu)簡單，強度大。該缸蓋選用 45 號鋼鍛件。該缸筒采用 45 號鋼，并調(diào)質(zhì)到 HB241～ 285，以改善加工性能和強度。缸筒與下橫梁采用法蘭固定，法蘭與缸筒外壁用螺紋連接，并用鎖緊螺母鎖緊。行程開關(guān)用來控制頂出缸的工作過程 [910] 。圖上頂出缸的右端設(shè)有頂桿和行程開關(guān)?；钊麠U與缸體內(nèi)壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間用 O 型密封圈密封，導(dǎo)向套與缸體內(nèi)壁用 Yx 型密封圈密封。缸體與下橫梁)(22221112?????????APAPAPd?第 2 章 液壓機的本體結(jié)構(gòu)樣式 15 采用法蘭 4 固定，用緊鎖螺母 7 鎖緊，防止缸筒隨活塞桿上下竄動。 頂出缸 的結(jié)構(gòu)選型 頂出缸 為活塞式結(jié)構(gòu)，如圖 24 所示，主要由缸體、活塞桿及導(dǎo)向套、行程開關(guān)、凸臺、頂桿等組成。 對于工程機械和重型機械用的液壓缸的缸筒，一般都采用無縫鋼管，當(dāng)忽略 c值以后，則缸筒的計算公式如下： ppD?? ][ ?? （ 211） 本科畢業(yè)論文 14 代入數(shù)據(jù)得： 666 1025101 2 ???? ???? ?? 缸 筒的壁厚確定后，由下式計算出缸筒外徑： ?????? ?DD e 主缸的總效率 機械效率 m? ： 由活塞及活塞桿密封處的摩擦阻力所造成的摩擦損失，在額定壓力下通?？扇。? m? =～ , 這里?。?m? = 容積效率 v? ： 由各密封件的泄露所造成， 當(dāng)活塞密封為彈性材料時；取 v? = 反作用力效率：由排出口背壓差所產(chǎn)生的反向作用力。 根據(jù)目前工程機械和重型機械的實際情況，用得最多的是中厚壁液壓 缸，因此先按該種公式計算，再修正。 則 ???H 缸筒壁厚和外徑 缸筒相當(dāng)于一個兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學(xué)知，其應(yīng)力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值 D/? 的改變而變化的。 主缸的最小導(dǎo)向長度是指活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離。 缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑 對于雙作用單活塞桿式液壓缸，液壓缸是以推力驅(qū)動工作負(fù)載，由推 F 等于工作負(fù)載 R 的條件，可得 mPDFR ?? 21 4?? （ 26） 由此可求出缸筒內(nèi)徑為 mpFD ??4? （ 27） 式中 p—液壓缸進油壓力； m? —機械效率； 機械效率 m? 可根據(jù)密封圈形式來確定，通常橡膠密封時取 m? =； 代數(shù)據(jù)入上式得： 102500463??? ???D D= 由式 25 可得： Dd ?? 1?? （ 28） 第 2 章 液壓機的本體結(jié)構(gòu)樣式 13 代入數(shù)據(jù)得： 25 ???d 缸筒內(nèi)徑按 GB234880 規(guī)定的液壓缸筒內(nèi) 徑尺寸系列圓整得 D=40mm；活塞桿直徑按 GB234880 規(guī)定的活塞桿直徑系列尺寸圓整得 d=32mm； 最大工作行程和最小導(dǎo)向長度 最大工作行程 s 指活動橫梁位于上限位置時，活動橫梁的立柱導(dǎo)套下表面到立柱限程套上平面的距離。但也不宜過小，否則活塞桿直徑相對于缸筒內(nèi)徑太細(xì)，穩(wěn)定性差。 本科畢業(yè)論文 12 液壓缸的速比與缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑有關(guān)?？筛鶕?jù)選定的液壓泵流量、液壓缸缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑來確定?？筛鶕?jù)主機類型參照下表來選?。? 表 21 按主機類型選擇液壓缸工作壓力 主機類型 機床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程 機械 工程機械 輔助機械 液壓機 中大型挖 掘機 重型機械 起重運輸 機械 磨床 組 合 機 床 龍 門 刨 床 拉床 工作壓力 ∕MPa ≤2 3～ 5 ≤8 8 ～10 10～ 16 20～ 32 根據(jù)設(shè)計要求，液壓缸工作壓力可選用 25MPa。根據(jù)設(shè)計要求，該液壓缸的工作負(fù)載為 2500kN。如圖 23 所示，活塞內(nèi)孔與活塞桿配第 2 章 液壓機的本體結(jié)構(gòu)樣式 11 合處的密封圈選用 O 型，活塞頭外緣上的密封圈選用 Yx 型，導(dǎo)向套 7 的外緣安裝 O 型密封圈，其內(nèi)孔的密封圈 選用 Yx 型。密封圈有 V 型、 U 型、 Y 型、 O 型等型式。在選擇密封件的材料時，要求在一定范圍內(nèi)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于工作介質(zhì)，與金屬材料接觸時不相互作用（如腐蝕、粘著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C械強度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易壓制成型等。它是易損件，如質(zhì)量不好，會嚴(yán)重影響液壓機的正常工作。一般液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： 220 DLH ?? （ 22） 式中 H—為最小導(dǎo)向套長度； L—為液壓缸最大行程； D—為缸筒內(nèi)徑。導(dǎo)套過短將使缸因配合間隙引起的初始撓 度增大，影響缸的工作性能和穩(wěn)定性。該導(dǎo)套為軸套式，材