【正文】 6）繼電器的選擇 壓力繼電器用于電 —— 液系統(tǒng)中是把壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號的元件。 查《機械設(shè)計手冊》選取 FG310H15型號、 FCG332H7 型號和 FHCG023018型號 5）溢流閥的選擇 溢流閥的主要功能是將多余的油液溢流回油箱，并保證系統(tǒng)的壓力基本穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的安全。 查詢《機械設(shè)計手冊》均可采用 CIT0304 型的， CI 表示通單向閥， T 表示管式，03 表示通徑 10mm， 04 表示開啟壓力為 ，額定流 量為 30L/min。 3）單向閥的選擇 單向閥是一種值允許液流沿一個方向通過的方向控制閥。 3WE6A型換向閥額定流量 60L/min,工作壓力為 ，重量 。其型號分別是：三位四通換向閥采用 34YF3OE10B型和二位三通換向閥采用 3WE6A 型。 1） 換向閥的選擇 換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來交換閥體上各主油路的通斷關(guān)系，實現(xiàn)個油路連通、切斷或改變液流方向的閥類。首先，根據(jù)使用要求，包括用途、動作方式、壓力損失數(shù)據(jù)、工作壽命和閥的生產(chǎn)條件，確定閥的形式，然后根據(jù)流經(jīng)這個閥的油液最大工作壓力和流量來確定閥的規(guī)格。 此電機符合 JB/T8680Y2 系列三相異步電動機（機座號 63355）技術(shù)條件，而且電機輕載是有較高的效率，在實際運行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。該泵的理論排量為 ,額定壓力為 7MPa，輸出流量為 ,驅(qū)動功率 ，額定轉(zhuǎn)速 1000r/min，重量 。 以以上三個數(shù)據(jù)為依據(jù)進行工作壓力、最大流量和所需電動機功率計算 ?液壓泵的工作壓力 液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來確定的 11p PPP ???? 式中 1P —— 執(zhí)行元件的最大工作壓力 1P?? —— 進油路上的壓力損失 進油路有調(diào)速閥的系統(tǒng)及管道復雜的系統(tǒng)，取 a1051~105 551 PP ????? 本系統(tǒng)原理中進油路采用兩個調(diào)速閥來調(diào)節(jié)兩次工進，故選取 a106 51 PP ???? 液壓泵的最大工作壓力 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 MPMPMPPPP ?????? ? ?液壓泵的額定功率 系統(tǒng)在工作的過程中常因過渡過程內(nèi)的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動而存在著動態(tài)壓力，其值遠超過靜態(tài)壓力。 目前，工業(yè)上常用油泵主要有齒輪泵、雙作用葉片泵、限壓式變量葉片泵和軸向柱塞泵。 vq4 ??D 式中 D—— 油管內(nèi)徑 q—— 管內(nèi)流量 V—— 管內(nèi)油液的流速 查閱 《機械設(shè)計手冊》各油管的推薦速度如下： 進油管路 ～ 21m/s 壓油管路 ～ 6m/s 回油管路 ～ 3m/s 取進油吸油管流速 v=2m/s 則進油管直徑 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 . 3 m ????? ? 取壓油管流速 v=3m/s . 8 m ????? ? 取回油路流速 v=2m/s . 3 m ????? ? 圓整為標準直徑后有：吸油管內(nèi)徑 9mm 壓油路內(nèi)徑 8mm 回油路內(nèi)徑 9mm 液壓系統(tǒng)元件的選擇 液壓元件的主要依據(jù)計算的元件壓力和流量、電機的功率等的結(jié)果，選擇的原則是盡量 使用標準的元件。 系統(tǒng)性能系數(shù)的確定 液壓系統(tǒng)性能系數(shù)的確定是選擇執(zhí)行元件和液壓泵的類型和規(guī)格的基礎(chǔ)。 夾緊缸的內(nèi)徑 PFD ?4? () 式中： F 為夾緊力 P 為夾緊缸加緊液壓力，取 P=40 105Pa 計算有 mmPFD 0 0 044 5 ?????? ? 查《機械設(shè)計手冊》取標準值 D=20mm。 9）油口尺寸的選擇 油口包括油路孔和油口聯(lián)接螺紋，設(shè)計在油缸上方，根據(jù)缸筒內(nèi)徑，選擇油口尺寸為 M22 。 N0—— 安全系數(shù)（ ～ ），取 n0=。 K—— 擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取 k=~，取 k=；變載荷取 k=~4，去 k=4。 d0—— 螺紋外徑 mm。 缸筒和缸蓋材料運用 45號鋼， MPan 200?? ， 螺紋處的拉應力 ? ?26221 /104 mmNDdkf???? ?? 螺紋處的剪應力 ? ? 2622101 / mmNDdk fdk ????? 合成應力 pn ???? ??? 22 3 許用應力 0nsp ?? ? 式 中 F—— 缸筒端部承受的最大推力 N。 7） 缸筒長度和缸筒底部厚度計算 缸筒底部為平面，其厚度 ? 可接四周嵌入的圓盤張度公式來近似計算，筒底厚度： p ????? ?? PD 式中 p? —— 為材料的 許用應力，且 M P anbp 1225610 ??? ?? 查《機械設(shè)計手冊》取 mm4?? 缸筒長度由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需求來確定 即： CMABL ????? l 式中 l —— 活塞最大動作行程，且 300mml? B —— 活塞寬度（為活塞外徑的 ~ 倍 )，則有： ? ? ? ? ? ?mmB 50~~.~.60 ???? 外 A —— 活塞桿導向長度 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 M —— 活塞桿的長度 查《機械設(shè)計手冊》，取標準長度 L =434mm。對于液壓缸，其穩(wěn)定條件為： kt nFF? 式中 F —— 液壓缸的最大推力 tF —— 液壓缸的穩(wěn)定臨界力 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 kn —— 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 3nk? 液壓缸的穩(wěn)定臨界力 tF 值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度及兩端支撐情況而定。按照厚壁缸筒的實用公式： ???????? ????? .402 m a xm a xPPD pp??? 代入數(shù)據(jù)計算得： 12 . 5 91 . 2 . 5 91 . .402m axm ax????????? ????????????????? ?????PPDpp??? 則： ?????? ?DD 外 查《機械設(shè)計手冊》取標準值 56mm 此時 . ??D? ，不符合前提條件。因此，設(shè)計必須保證缸有一定的最小導向長度，一般缸的最小導向長度滿足： 220 DLH ?? () 式中 L— 液壓缸的最大行程 D— 缸筒內(nèi)徑 根據(jù)設(shè)計任務書要 求取 L=300 ㎜ 則有： mmH 5528020300 ??? 活塞的寬度，一般取： ? ? mmDDB ???? 導向套滑動面的長度 ? ? mmDDA ???? 為了保證最小導向長度，過分增大 A 和 B 都是不合適的，必要時可在導向套與活塞之間裝一隔套，其長度 C由需要的最小導向長度 H 決定，即： ? ? ? ? mmBAHC 724848552 ??????? 6） 結(jié)構(gòu)強度計算與穩(wěn)定校核 ?缸筒外徑 缸筒內(nèi)徑確定后，由溫度條件計算壁厚，然后求出缸筒外徑 D 外 ，當缸筒壁厚 ? 與內(nèi)徑 D的比值小于 時，稱為薄壁缸筒。 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 31圖（ F– L圖）， 32圖（ V– L圖） 3）缸筒內(nèi)徑 缸筒內(nèi)徑即活塞外徑，為液壓缸的主要參數(shù)，可根據(jù)以下原則確定 F=FR=PAη m () 式中 P—— 為液壓流量給定的工作壓力 A—— 為液壓缸的有效工作面積 由于本系統(tǒng)設(shè)備屬于組合機床，本系統(tǒng)采用中低壓系統(tǒng)，取工作壓力為 P1=。 Δ v—— 速度變化值 取 Δ t=， Δ v=則 Fg=（ 1000/） （ ） = ： 啟動時： F1=Ffs=200N 加速時： F2=Fg+Ffd=+100N= 快進時： F3=Ffd=200N 工進時： F4=F+Fg=4000N+= 反向啟動： F5=Ffs=200N 快進： F6=Ffd=100N 制動： F7=Ffd– Fg=100N– = 液壓缸的運動速度與其輸入流量和活塞、活塞桿的面積有關(guān)，本設(shè)計任務書中給定： 快進速度為 50mm/s， 工進速度 ， 快退速度 50mm/s。 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 Fg—— 工作機構(gòu)滿足負載 起動時的慣性力。 設(shè)計任務書給定的技術(shù)參數(shù) 切斷鋼管最大直徑：φ 100mm 夾緊力： 1000N 最大切削負載： 4000N 運動部件總重量： 1000N 快進 行程： 100mm 快進行程速度： 50mm/s 工進行程： 100mm 工進速度： mm/s 液壓缸的設(shè)計計算 1基本參數(shù)的確定 1）工作負載與液壓缸的推力 液壓缸的工作負載 FR 是指工作機構(gòu)在滿負載的情況下，以一定速度起動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即 FR=F1+Ff+Fg 式中 F1—— 工作機構(gòu)的負載，自重等對液壓缸產(chǎn)生的作用力 。本章主要根據(jù)設(shè)計任務書中 所給出的主要設(shè)計參數(shù)來對液壓系統(tǒng)進行性能參數(shù)的確定，泵的確定與泵所需的功率的計算等。 4）在回油節(jié)流調(diào)速回路中，由于回油路上節(jié)流小孔對缸的運動有阻尼作用，同時空氣也不易滲入，可獲得更為穩(wěn)定的運動?；_停止運動時，采用單向閥和 M 型中位機能的換向閥來使液壓泵在低壓下卸荷，既減少能量耗損，又使控制油路保持一定的壓力，以保證下一動作順利啟動。此時的油路為： 進油路：變量液壓泵 1→ 單向閥 3→ 減壓閥 19→ 單向閥 17→ 換向閥 16(左位 )→ 夾緊缸14(有桿腔 ) 回油路：夾緊缸 14(下腔 )→ 單向節(jié)流閥 15→ 換向閥 16(左位 )→ 油箱 表 21 液壓系統(tǒng)的動作循環(huán) 動作 名稱 信號 來源 電磁鐵工作情況 液壓元件工作狀態(tài) 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 溢流閥 4 減壓閥 19 夾緊 按下啟動按鈕 — — — — + — 關(guān)閉 打開 快進 壓力繼電器 10發(fā)信號 + — + — — — 關(guān)閉 I工進 壓力繼電器 13發(fā)信號 + — — — — — 打開 II工進 壓力繼電器 13發(fā)信號 + — — — — + 快退 按下返回按鈕 — + — — — — 停止 壓力繼電器 10發(fā)信號 — — — — — — 關(guān)閉 松開 壓力繼電器 13發(fā)信號 — — — + — — 打開 武漢工程大學 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 該系統(tǒng)的特點 1）系統(tǒng)采用“限壓式變量液壓泵 —— 調(diào)速閥”組成的容積調(diào)速回路，它能保證液壓缸的穩(wěn)定低速運動、較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍。其油 路為： 卸荷油路：變量液壓泵 2→ 單向閥 3→ 換向閥 6(中位 )→ 油箱 (6)松開工件 當進給缸退回原位時，壓力繼電器 13發(fā)出信號使電磁換向閥 16中的 4YA通電，放松被夾緊的工件。此時的油路為： 進油路：變量液壓泵 2→ 單向閥 3→ 換向閥 6(左位 )→ 工作缸 12(左腔 ) 回油路：工作缸 12(右腔 )→ 換向閥 9(左位 ) → 調(diào)速閥 8→ 單向調(diào)速閥 7→ 油箱 (4)進給腔快退 當?shù)诙喂みM到位時，按下返回按鈕，發(fā)出信號使換向閥 6中的 2YA通電打開，此時油泵輸出的壓力油回路連接換向閥 6中的 右位，調(diào)速閥 8出于閉合狀態(tài)，此時的油路為： 進油路：變量液壓泵 2→ 單向閥 3→ 換向閥 6(右位 )→ 單向調(diào)速閥 7→ 換向閥 9(左位 )→ 液壓缸 12(右腔 ) 回油路：工作缸 12(左腔 )→ 換向閥 6(右位 )→ 油箱 此時工作臺快速退回，液壓油從調(diào)速閥中的單向閥通過，調(diào)速閥并不起節(jié)流調(diào)速的作用，相當于直接進給缸右腔，推動工作臺左移，而進給缸左缸的液壓油也直接流回油箱。同時由于調(diào)速閥 7接入系統(tǒng)，溢流閥 4打開，減壓閥19關(guān)閉，變量液壓泵 2自動減小其