【正文】 [ ] bnss = 式中 bs —— 抗拉強(qiáng)度， MPa； n—— 安全系數(shù)， 取 n＝ ～ 6。因此，選用外徑為 25mm，壁厚 的冷拔鋼管。 19 第 4 章 管路的設(shè)計(jì) 吸油管 的設(shè)計(jì) 吸油管內(nèi)油的流量Ｑ＝ 24L/min，吸油管道的推薦管道流速 v =1～ 2m/s，取 v =1m/s，則吸油管內(nèi)徑為： 244 . 6 3 4 . 6 3 2 2 . 71Qd m mv= = ? 由于吸油管承壓力很小，用鋼管作為吸油管的管材，其壁厚為 1mm 即可，這樣吸油管外徑為 39。 ?臥式安裝時(shí)，允差在電機(jī)與底座的接觸面之間放置鋼質(zhì)墊片，墊片數(shù)量不得超過3片，總厚度不大于 。 ?要檢查液壓泵站、電動(dòng)機(jī)、支架、底座各元件間結(jié)合面上有無銹蝕、凸出斑點(diǎn)和涂漆層，如有必須加以清除。 ⑩泵裝置中的零件拆卸引起的漏油或滲油污染環(huán)境時(shí)，要設(shè)置接油盤。 ?吸油管路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮防止在正常工作條件與溫度條件下，由吸油管路的熱膨脹或機(jī)械干擾引起泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)不對(duì)正的后果。吸油 管路通徑應(yīng)大于泵吸油口口徑。 ?采用定量泵時(shí)，泵出口處的溢流閥應(yīng)采用節(jié)能型溢流閥或遠(yuǎn)控卸荷閥。 ?大容量的液壓泵源，采用多泵聯(lián)供油，特別是一個(gè)循環(huán)周期中大流量負(fù)荷所占時(shí)間較短的系統(tǒng)，更應(yīng)如此。 （ 3）液壓泵站的設(shè)計(jì) 液壓泵站的用途主要是供油，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考 慮： ?泵的容量不宜選的太富裕，以免能量損失太大和油液的發(fā)熱。 （ 2）液壓泵站的種類及特點(diǎn) 液壓泵站按泵組布置方式分為整體型和分離型兩類。 液壓泵站的選擇與安裝 （ 1）液壓泵站的用途 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，可按機(jī)械設(shè)備工況需要提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質(zhì)。如下圖所示： 鋼絲繩的選取 鋼絲繩根據(jù)用途可分為圓股點(diǎn)接觸鋼芯鋼絲繩、圓股線接觸鋼芯鋼絲繩、圓股點(diǎn)接 18 觸鋼絲繩、圓股線接觸鋼絲繩、圓股多層股不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩、三角股 鋼絲繩等多種。大型滑輪一般用型鋼和鋼板的焊接結(jié)構(gòu) 受力不大的滑輪直接裝于芯軸；受力較大的滑輪則裝在滑輪軸承或滾動(dòng)軸承上，后者一般用在轉(zhuǎn)速較高，載荷大的工況。 承受載荷不大的小尺寸滑輪一般制成實(shí)體滑輪，常用用鑄鐵。 根據(jù)流量和壓力，參考《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用型號(hào)為 DFYL10H 的液控單向閥。 。另外，與 A腔壓力 PA也有關(guān)系。工作原理圖如下： 工作原理圖 實(shí)現(xiàn)反向開啟的條件是： ( ) ( )K A K K f B A t fp p A F p p A F F G + + + 式中 Kp —— 反向開啟時(shí)的控制油壓力（ Pa）； Ap —— A 腔壓力（ Pa）； Bp —— B 腔壓力（ Pa）； KfF —— 控制活塞摩擦阻力（ N）； fF —— 錐閥芯摩擦阻力（ N）； tF —— 彈簧力 （ N）； G—— 閥芯重力（ N）； KA —— 控制活塞面積（ m2）； A—— 閥座口面積（ m2）。 16 液控單向閥可用作二通開關(guān)閥；也可用于保壓閥或立式液壓缸的支承閥；用兩個(gè)液控單向閥還可以組成 液壓鎖 。根據(jù)《》其伺服閥型號(hào)為 QDY6。 QDY 系列的電液伺服閥具有零點(diǎn)穩(wěn)定、靈敏度高、零漂小、頻帶寬、抗污染能力強(qiáng)、長(zhǎng)期工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 負(fù)載流量反饋，簡(jiǎn)稱流量反饋。 電氣反饋，簡(jiǎn)稱點(diǎn)反饋。 兩級(jí)伺服閥采用的反饋有以下形式 : 機(jī)械 力反饋，簡(jiǎn)稱力反饋。 平衡機(jī)構(gòu)通常采用圓柱螺旋彈簧或片彈簧，也可直接采用力矩馬達(dá)和力馬達(dá)的彈性支承。通用型流量伺服閥一般采用零重疊的三凸肩或四凸肩四通滑閥式液壓放大器，其負(fù)載剛性好，零位泄漏小，效率高。 伺服閥中，液壓放大器的最后一級(jí)，稱為輸出級(jí)或功率級(jí)；兩級(jí)伺服閥的第一級(jí)液壓放大器和三級(jí)伺服閥的第一、二級(jí)液壓放大器，稱為前置級(jí)、先導(dǎo)級(jí)或控制 級(jí)。 根據(jù)輸出控制功率大小及特性要求的不同，伺服閥的液壓放大器可以由一級(jí)、兩級(jí)或三級(jí)組成。 （ 2）液壓放大器 液 壓放大器是作為放大器的液壓元件。 力矩馬達(dá)和力馬達(dá)都是利用電磁原理工作。 15 （ 1）力矩馬達(dá)和力馬達(dá) 力矩馬達(dá)是一種具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電氣 機(jī)械轉(zhuǎn)換器，而力馬達(dá)則是一種具有直線運(yùn)動(dòng)的電 氣 機(jī)械轉(zhuǎn)換器。它的性能及正確使用，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)特性，也直接影響系統(tǒng)的工作可靠性和壽命。 與電液比例伺服閥相比較，電液伺服閥具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及良好的靜態(tài)特性，如：分辨率高、線性度好等等。根據(jù)輸出液壓模擬量基本功能為流量或壓力，電液伺服閥可以分為電液流量伺服閥和電液壓力伺服閥兩大類，并分別被簡(jiǎn)稱為流量伺服閥和壓力伺服閥。氣體通過充氣閥進(jìn)入殼體上部，液體通過油口進(jìn)入殼體下部，氣體在上，與液壓體直接接觸。 根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，選用非隔離式蓄能器。 （ 6）消除液壓脈動(dòng)，降低噪聲 采用柱塞泵或齒輪泵的液壓系統(tǒng)，有壓力和流量的脈動(dòng)。由于活塞兩端面積不相等，活塞下移時(shí)，多余的油液流入蓄能器并建立一定的壓力。 （ 5）作液體補(bǔ)充裝置用 在封閉的液壓系統(tǒng)中，蓄能器可以有效的作為一個(gè)液體補(bǔ)充裝置。在這種情況下，裝一個(gè)適當(dāng)容量的蓄能器，就可以吸收系統(tǒng)液體體積的增加，把系統(tǒng)壓力限制在安全范圍內(nèi)。由于大多數(shù)液體的體積膨脹系數(shù)大于管子材料的膨脹系數(shù)，膨脹了的液體體積使整個(gè)系統(tǒng)壓力升高。 （ 3）作應(yīng)急動(dòng)力源 某些液壓系統(tǒng)，當(dāng)液壓 泵發(fā)生故障或突然斷電時(shí)，利用蓄能器作應(yīng)急動(dòng)力源，提供所需油量，使執(zhí)行元件繼續(xù)完成必要的動(dòng)作，是液壓缸的活塞桿縮回到缸內(nèi)，以保證安全。對(duì)于這些系統(tǒng)，應(yīng)用蓄能器后，就可以減少液壓泵排量，降低電機(jī)功率，節(jié)約能源。其用途有多種，主要有： （ 1）作輔助動(dòng)力源 14 有些液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是間歇?jiǎng)幼?，工作時(shí)間很短。其結(jié)構(gòu)圖如下： 蓄能器的選擇 蓄能器是儲(chǔ)存和釋放壓力裝置。 。 。所以保持介質(zhì)的清潔度是很重要的。另外，懸浮在工作油液中的污染微粒對(duì)一些具有分配窗口作用的刃邊起磨料作用，從而使遮蓋度 逐漸減少，造成操作失靈。 當(dāng)工作介質(zhì)被各種雜質(zhì)污染時(shí)，液壓元件和系統(tǒng)的可靠性將下降，壽命縮短。 壓力表的選擇 壓力表所測(cè)量的系統(tǒng)工作壓力分別為 和 ，為此選用測(cè)量范圍為16MPa 的 Y－ 60 型壓力表。 下圖為 PF 型差動(dòng)柱塞式壓力繼電器。所謂重復(fù)精度，即使壓力繼電器多次接通或斷開時(shí)，系統(tǒng)壓力之間的最大差值相對(duì)于調(diào)定壓力的百分比。 。 （ 2）對(duì)壓力繼電器的性能要求是： 。其中柱塞式壓力繼電器最常用，按其結(jié)構(gòu)有 單柱塞式和雙柱塞式之分，而單柱塞式又有柱塞、差動(dòng)柱塞和柱塞 杠桿 3 種。主要性能有 （ 1）壓力繼電器由壓力 位移轉(zhuǎn)移部件和微動(dòng)開關(guān)兩部分組成。主要用于泵的加載或卸荷控制、執(zhí)行元件的順序動(dòng)作以及系統(tǒng)的安全保護(hù)和連鎖等。在液壓系統(tǒng)中，將連個(gè)溢流閥分別調(diào)整到Ｐ＝ 和 P= 的工作壓力即可。這就表明，當(dāng)溢流量變化時(shí)，直動(dòng)式溢流閥的進(jìn)口壓力是近于恒定的。 當(dāng)閥芯重力、摩擦力和液動(dòng)力忽略不計(jì)時(shí)，直動(dòng)式溢流閥在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的力平衡方程為： P=K(X0+X)/A （ 3— 1） 式中 P—— 進(jìn)口壓力即系統(tǒng)壓力（ Pa）； A—— 閥芯的有效承壓面積（ m2）； K—— 彈簧鋼度（ N/m）； X0—— 彈簧預(yù)壓縮量（ m）； X—— 閥開口量（ m）。 按結(jié)構(gòu)類型和工作原理，溢流閥可分為直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。圖中所示的初始位置為 P、 A相通，換向位置為 P、 A 不通，是常開型的滑閥機(jī)能， 溢流閥的選擇 溢流閥是使系統(tǒng)中多余流體通過該溢流閥溢出，從而維持其進(jìn)口壓力近于恒定的壓力控制閥。 1推桿 2閥體 3閥芯 4彈簧座 5蓋板 11 它 有兩個(gè)工作油口（即近油口 P和出油口 A ）和兩個(gè)工作位置：當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，復(fù)位彈簧將閥芯推向左邊的位置。 由于主油管中的最高工作壓力為 ，當(dāng)油泵所供液壓油經(jīng)電磁換向閥、溢流閥全部卸荷時(shí)，通過電磁換向閥的流量為 24L/min，參照《液壓元件產(chǎn)品樣本》，選用 24DOB10HT型電磁換向閥，其工作壓力為 ，公稱流量為 30L/min。電磁換向閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，通常所說的電磁換向閥為滑閥結(jié)構(gòu)，而稱球閥結(jié)構(gòu)的電磁換向閥為電磁球閥，電磁換向閥可直接用于液壓系統(tǒng)，控制主油路的通斷和切換；也可用作先導(dǎo)閥來操縱主油路的主閥，如溢流閥、液控閥、調(diào)速閥及插裝閥等。 各種閥類的選擇 .1 電磁換向閥的選擇 電磁換向閥也叫電磁閥，是液壓控制系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換元件。 當(dāng)連軸器的效率 η = 時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率為39。 10 電動(dòng)機(jī)的確定 電動(dòng)機(jī)功率為： 泵 泵電 泵h= 取 η 泵 =，則電動(dòng)機(jī)功率為： 5 24 K W電 180。當(dāng)由 n=1460r/min 的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，該泵最大流量Ｑ＝ 1460=24L/min。 由于液壓油在主油路只流經(jīng)一個(gè)單向閥的主油路，其壓力損失很小，粗估其壓力損失 Ps = ，則油泵的工作壓力為： 111 6 4p p p MP ap p p MP a額額 2ss= + = + == + = + = 所以油泵的最大工作壓力 P 泵 ＝ 油泵泄漏系數(shù)Ｋ =～ ,?。耍?，則油泵的流量為： Q 泵 ≥ KQ= =24L/min 根據(jù)《液壓元件產(chǎn)品樣本》選用 GBG1016 型單級(jí)齒輪泵。采用了固定的雙金屬側(cè)板和二次密封結(jié)構(gòu)，具有耐沖擊、維修方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 液壓自動(dòng)張緊裝置是在工作時(shí) ，其工作環(huán)境的溫度不高，但有防塵要求，油壓缸的最高工作壓力為 ，參考《液壓元件產(chǎn)品樣本》，綜合確定選用 20 號(hào)精密機(jī)床液壓油。密封材料長(zhǎng)期共存于液壓油液中會(huì)產(chǎn)生溶脹軟化或干縮硬化，使密封失效，產(chǎn)生泄漏，系統(tǒng)壓力下降，以致工作不正常。所以，液壓油液應(yīng)具有良好的防銹性能和不腐蝕金屬性能。銹蝕而使精度和表面質(zhì)量受到破壞。 （ 7）防銹性能好，對(duì)金屬的腐蝕性小。在大氣中，礦物油通常能溶解 5%至 10%的空氣，空氣混入液壓油液后會(huì)產(chǎn)生氣泡，氣泡在液壓系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，不僅會(huì)使系統(tǒng)的剛性下降，動(dòng)特性變壞，潤(rùn)滑條件惡化，而且還會(huì)產(chǎn)生異常的噪音、振動(dòng)。水可能從不同途徑進(jìn)入液壓油液，含水的液壓油液在泵和其他元件的劇烈攪拌下極易乳化，致使液壓油液變質(zhì)或生成沉淀物，防礙冷卻器的導(dǎo)熱，阻滯閥門和管道，降低潤(rùn)滑性且腐蝕金屬，所以，液壓油液應(yīng)具有良好的抗乳化性。為延長(zhǎng)液壓油液使用壽命，液壓油液的剪切安全性要好。因此，液壓油液應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 （ 3）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。液壓油液對(duì)液壓系統(tǒng)中的各運(yùn)動(dòng)部件起潤(rùn)滑作用，以降低摩擦和減少磨損，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間正常工作。因此為了使液壓系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，液壓油液的粘度隨溫度的變化要小，也即要具有良好的粘－溫特性。粘度要符合實(shí)際工作條件，粘度國(guó)大，摩擦損失將增加；粘度過小，會(huì)造成泄漏。 速度 v =4m/min，則： Q=v A=4101=液壓缸的結(jié)構(gòu)圖如下所示： 液壓油液的功能和基本要求 液壓油液是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，同時(shí)還兼有潤(rùn)滑、密封、冷卻和防銹等功能。油缸內(nèi)的壓力為： P2 =ηπ F )d(D4 22 啟 式中 F啟—— 啟動(dòng)拉力， N； D —— 油缸內(nèi)徑， mm； d —— 活塞桿直徑， mm； η —— 油缸機(jī)械效率，一般取 η = 。包括：油缸的選擇和計(jì)算，液壓油的確定，液壓泵的選擇及計(jì)算，電動(dòng)機(jī)的確定，各種閥類的選擇。 總體設(shè)計(jì)方案的確定 （ 1）液壓回路設(shè)計(jì)。伺服閥的工作原理：預(yù)先確定壓力指令信號(hào)μ r ，它與壓力傳感器的壓力反饋信號(hào)μ i 相比較，其偏差量 (實(shí)際壓力與給定壓力的差值 )經(jīng)放大器處理后產(chǎn)生電流 i 輸給伺服閥 4，控制加載液壓缸，這樣就形成了伺服閥壓力控制回路。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器 9 設(shè)定的啟動(dòng)壓力后，壓力 繼電器 9 發(fā)信號(hào)，皮帶式傳送機(jī)啟動(dòng)。為解決這個(gè)問題，加了一個(gè)蓄能器用以補(bǔ)油，既能及時(shí)補(bǔ)油，又能在正常穩(wěn)定工作時(shí)保持恒定壓力。系統(tǒng)要求啟動(dòng)迅速，即液壓缸要迅速拉緊原來松弛的皮帶，這就