【正文】 鉆孔時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)突然前沖。 快進(jìn)時(shí)液壓缸作差動(dòng)連接，油管中有壓力損失，有桿腔的壓力應(yīng)略大于無桿腔，但其差值較小，可先按 。） F—— 工作循環(huán)中的最大外負(fù)載； Fc—— 液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不易求出，常用液壓缸的機(jī)械效率 η m 進(jìn)行估算， F+Fc=F/η m； η m—— 液壓缸的機(jī)械效率，一般 η m=～ ； 由計(jì)算所得的液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 值應(yīng)按 GB2348— 1993 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便于采用標(biāo)準(zhǔn)的密封件。 9 Amin=qmin/vmin （ 18） 式中 qmin—— 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得； vmin—— 液壓缸的最低速度，由設(shè)計(jì)要求給定。 4．繪制液壓執(zhí)行元件的工況圖 液壓執(zhí)行元件的工況圖指的是壓力圖，流量圖和功率圖。 （ 2）工況圖的作用 從工況圖上可以直觀的、方便的找出最大工作壓力、最大流量和最大功率，根據(jù)這些參數(shù)即可選擇液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)是系統(tǒng)中所有液壓元件的選擇的依據(jù)，對(duì)擬定液壓基本回路也具有指導(dǎo)意義。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)問 題： （ 1） 采用何種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件； （ 2） 確定供油方式； （ 3） 調(diào)速方式的選擇； （ 4） 快速回路和速度換接方式的選擇； 10 （ 5） 如何完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)循環(huán)和順序動(dòng)作； （ 6） 系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向和安全互鎖等要求； （ 7） 壓力測(cè)量點(diǎn)的合理選擇。 初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖后，應(yīng)檢查其動(dòng)作循環(huán)，并制定系統(tǒng)工作循環(huán)表（電磁鐵動(dòng)作順序表）。 1． 確定液壓泵的型號(hào)和電機(jī)功率 先根據(jù)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工況確定液壓泵類型，然后根據(jù)液壓泵的最高供油量來選擇液壓泵的規(guī)格。 考慮到正常工作時(shí)，進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為： pp≥ p1+∑△ p1 （ 110） 式中： pp—— 液壓泵最大工作壓力 p1—— 執(zhí)行元件最大工作壓力 ∑△ p1—— 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)一般有節(jié)流調(diào)速和管路簡 11 單的系統(tǒng)取 =～ ，有調(diào)速閥和管路較復(fù)雜的系統(tǒng)取 =～ MPa。即 qp≥ KL∑ qmax （ 111） 式中 qp—— 液壓泵的最大流量， L/min； ∑ qmax—— 同時(shí)動(dòng)作的執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。 KL—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 =～ 。 為了使液壓泵工作安全可靠，液壓泵應(yīng)用一定的 壓力儲(chǔ)備，通常泵的額定壓力應(yīng)滿足： pn≥ （ ～ ） pp （ 112） 泵的額定流量則宜與 qp 相當(dāng)，不要超過太多，以免造成過大的功率損失。即所選用的閥類元件的額定壓力和額定流量要大于系統(tǒng)的最高工作壓力及實(shí)際通過閥的最大流量。具體地講選擇壓力閥時(shí)應(yīng)考慮調(diào)壓范圍，選擇流量閥時(shí)應(yīng)注意其最小穩(wěn)定流量，選擇換向閥時(shí)除應(yīng)考慮壓力、流量外，還應(yīng)考慮其中位機(jī)能及操作方式。 12 3． 確定管路尺寸 液壓缸進(jìn)、出油管的管徑 應(yīng)按輸入、輸出的最大流量計(jì)算，由于液壓泵具體選定之后，液壓缸在各個(gè)階段的進(jìn)、出流量以與原定數(shù)值不同，所以要重新計(jì)算。 管路內(nèi)徑 d 按下式計(jì)算： d= 4 vv? ? （ mm） （ 114） 式中： q—— 通過油管的流速； v—— 油管中允許的流速，一般對(duì) 吸油管取 ～ ，壓油管取 ～5m/s，（壓力高時(shí)取大值，壓力低時(shí)取小值），回油管取 ～ 2m/s。 油管管壁一般不需計(jì)算，根據(jù)選用的管材和管內(nèi)徑查液壓傳動(dòng)手冊(cè)確定。 4． 液壓油箱容積的確定 油箱的有效容積（油面高度為油箱高度的 80%的容積）應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算，但這只是在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時(shí)采用必要進(jìn)行，一般只需按液壓泵的額定流量 qn 估算即可。為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將油箱的容量予以增大。 13 1. 壓力損失的驗(yàn)算 在前面確定液壓泵的最高工作壓力時(shí)，關(guān)于壓力損失是進(jìn)行估算的。 液壓泵應(yīng)用一定的壓力儲(chǔ)備量，如果計(jì)算出的系統(tǒng)調(diào)整壓力大于液壓泵的額定壓力的 75%，則應(yīng)該重新選擇元件規(guī)格和管道尺寸，以減小壓力損失，或者另選額定壓力較高的液壓泵。計(jì)算系統(tǒng)壓力損失時(shí)，不同的工作階段要分開來計(jì)算。因此，某一工作階段液壓系統(tǒng)的總的壓力損失為 2121p p p???? ? ? ? ? ? ? ?????? （ 116） 式中 1p?? —— 系統(tǒng)進(jìn)油路的總壓力損失； 1 1 1 1p p p p? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 117） 1p??? —— 進(jìn)油路總的沿程壓力損失 1p??? —— 進(jìn)油路總的局部損失 1p??? —— 進(jìn)油路上閥的總損失 21 n nqpp q???? ? ? ? ? ???? （ 118） np?? —— 閥的額定壓力損失，由產(chǎn)品樣本中查到； nq —— 閥 的額定流量； q—— 通過閥的實(shí)際流量； 2p?? —— 系統(tǒng)回油路的總壓力損失； 2 2 2 2p p p p? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 119） 14 2p??? —— 回油路總的沿程損失； 2p??? —— 回油路總的局部損傷； 2p??? —— 回油路上閥的總損失，計(jì)算方法同進(jìn)油路； 1? —— 液壓缸進(jìn)油腔的面積； 2? —— 液壓缸回油腔的面積。 液流經(jīng)液壓泵、執(zhí)行元件、溢流閥或其它閥及管道的功率損失都將轉(zhuǎn)化為熱能，使系統(tǒng)發(fā)熱，油溫升高。 （ 1）系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算 在單位時(shí)間內(nèi)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量（即損失功率）可由下式計(jì)算。 （ 2）散熱面積計(jì)算 當(dāng)油箱的三個(gè)邊長之比為 1： 1： 1 到 1： 2： 3 范圍內(nèi)，且油位是油箱高度的 時(shí)，其散熱面積可用下式計(jì)算。 表 5 油箱散熱系數(shù) 散熱條件 散熱系統(tǒng) 散熱條件 散熱系數(shù) 通風(fēng)很差 8～ 9 風(fēng)扇冷卻 23 通風(fēng)良好 15～ 循環(huán)水冷卻 110～ 175 在液壓系統(tǒng)中，工作介質(zhì)溫度一般不應(yīng)超過 70℃ ，因此在進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算時(shí)，工作介質(zhì)溫度不應(yīng)超過 65℃ ，如果計(jì)算溫度過高，就必須采取增大油箱散熱面積或增加冷卻器等措施。在設(shè)計(jì)液壓缸結(jié)構(gòu)時(shí)，主要涉及各部分結(jié)構(gòu)的選擇、強(qiáng)度計(jì)算和主要零件的材料及工藝要求。其值δ由液壓缸的強(qiáng)度條件來確定。取 py =，當(dāng) p＞ 16MPa 時(shí)，取 py =； 16 〔σ〕 —— 缸筒材料的許用應(yīng)力。 在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算出的液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往不夠，如在切削加工過程的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。 （ 2）對(duì)于厚壁缸筒（ D/δ＜ 10），應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑 D1 為 D1≥ D+2δ （ 23） 式中 D1 應(yīng)按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 無孔時(shí)： ? ? yptD?? （ 24） 有孔時(shí)：? ?? ?22 2 ypDtD Dd?? ? （ 25） 式中： t—— 缸蓋有效厚度（ m） D2—— 缸蓋止口內(nèi)徑（ m） d2—— 缸蓋孔的直徑（ m） 5． 最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)軸承支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。隔套的長度 C由需 要的最小導(dǎo)向長度 H覺得，即 ? ?112CH lB?? ? （ 27） 缸筒的長度 L0由最大工作行程及結(jié)構(gòu)上的需要決定 ,一般不大于缸筒內(nèi)徑的20～ 30倍。 L0=L+B+H+S (mm) （ 28） 式中 L—— 活塞最大行程； B—— 活塞寬度； H—— 活塞桿導(dǎo)向長度； S—— 其他長度 ，指一些特殊裝置所需的長度。給出液壓缸缸體與端蓋連接形式圖見表 27。 18 ? ?221210 .3 5 s DDpn D? ?? （ MPa） 式中 σ s=缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ MPa） 液壓缸的支承長度 LB 是指 活塞桿全部外伸時(shí)，液壓缸支承點(diǎn)與活塞桿前端連接之間的距離。 當(dāng)液壓缸支承長度 LB≥（ 10～ 15） d時(shí)，需要考慮活塞桿的穩(wěn)定性并進(jìn)行驗(yàn)算。因此，活塞桿最大工作負(fù)荷 F應(yīng)按下式驗(yàn)算，即 KKFF n? (N) 式中 E—— 活塞桿材料的彈性模數(shù)（ MPa），對(duì)于鋼材， =210 103（ MPa） J—— 活塞桿橫截慣性矩（ m4） K—— 安裝及導(dǎo)向系數(shù) nk—— 安全系數(shù)，一般取 nk =； LB—— 安裝距，（ m）。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與 活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、 19 緩沖裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。下表為常見的缸蓋連接形式。分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。 3．活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向 套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。后者導(dǎo)向套磨損后便與更換，所以應(yīng)用較為普遍。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。具體結(jié)構(gòu)參看表中的圖例。下表為幾種常用的密封圈及使用參數(shù)，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。 （ 1） 環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置 （ 2） 三角槽式節(jié)流緩沖裝置 （ 3） 可調(diào)節(jié)流緩沖裝置 24 6. 液壓缸的排氣裝置 對(duì)于運(yùn)動(dòng)速 度穩(wěn)定性要求較高的機(jī)床液壓缸和大型液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。常用的如圖所示兩種結(jié)果。 （ 1） 液壓缸的安裝形式 根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口可設(shè)置活塞桿端部。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。 8. 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 液壓缸主要零件如缸體、活