【正文】 供以上工程用油缸安裝架。 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所測(cè)試的液壓元件以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確定本系統(tǒng)的最大額定工作壓力30MP，可無級(jí)調(diào)節(jié)，最大公稱流量125L/min。 確定液壓系統(tǒng)方案 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括綜合性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和單一功能的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)屬于很典型的液壓系統(tǒng)，利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以很方便的檢測(cè)出被測(cè)試液壓元件的多種參數(shù)，再與標(biāo)準(zhǔn)值比較，即可迅速判明哪一個(gè)元件出現(xiàn)故障。高低壓油泵以及控制油泵的配合使用，使得測(cè)試的效率大大提高，準(zhǔn)確性更佳。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，所以應(yīng)廠方要求，需要對(duì)原來的控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造。可編程序控制器根據(jù)操作者的指令，完成對(duì)換向閥等元件的控制，以控制每個(gè)執(zhí)行元件。可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單動(dòng)、自動(dòng)等工作狀態(tài)，參數(shù)范圍大，有利于實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)油壓的選擇。PLC在滿足同樣控制要求的情況下，又不像計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)那樣復(fù)雜、難以掌握。 確定外觀及機(jī)械附件的設(shè)計(jì)方案本液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)放置在生產(chǎn)第一線，工作環(huán)境比較惡劣，外觀只需美觀大方即可，控制面板的布置需合理以方便測(cè)試人員的操作。 總體配置設(shè)計(jì) 基本取決于廠方提出的測(cè)試項(xiàng)目，結(jié)合自動(dòng)化方案，進(jìn)行總休配置設(shè)計(jì)，把測(cè)試項(xiàng)目中各個(gè)環(huán)節(jié)所需的設(shè)備、傳感器、行程開關(guān)進(jìn)行合理安排，力求達(dá)到精簡(jiǎn)、可靠、高效、操作安全、調(diào)核簡(jiǎn)單、拆裝維修方便等要求。 液壓系統(tǒng)的組成 能源裝置它是將電機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能(壓力和流量)輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般最常見的形式是液壓泵。 調(diào)節(jié)控制元件它是控制液壓系統(tǒng)中油液的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置，包括方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥、比例閥和邏輯閥。 輔助元件是除上述三項(xiàng)以外的其它裝置，如油箱、濾油器、油管等，這些元件對(duì)保證液壓系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定持久的工作，有重大作用。2. 可以在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大。4. 操作控制方便，省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，中遠(yuǎn)程距離控制，過載保護(hù)。5. 液壓元件屬于機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件。6. 除此之外，液壓傳動(dòng)突出的優(yōu)點(diǎn)還有單位質(zhì)量輸出功率大，因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)的動(dòng)力元件可采用很高的壓力，因此，在同等輸出功率下具有體積小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)性能良好的特點(diǎn)[9]。2. 由于傳動(dòng)介質(zhì)的可壓縮性和泄漏等因素的影響，不能嚴(yán)格保證定比傳動(dòng)。4. 液壓元件制造精度高，系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易診斷。本機(jī)器的傳動(dòng)主要采用了液壓傳動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)電控自動(dòng)化控制[11]。 確定油路的組合方式 本系統(tǒng)中采用并聯(lián)方式。 調(diào)壓回路 進(jìn)出口節(jié)流回路 背壓回路 流量計(jì)選擇換向回路 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定根據(jù)上述分析、選擇，本液壓系統(tǒng)的原理圖如下： 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)和液壓件的選擇 泵源部分的設(shè)計(jì)根據(jù)廠方要求，滿足液壓測(cè)試系統(tǒng)的功效，在本系統(tǒng)中，高壓油泵經(jīng)濾油器進(jìn)入高壓油泵吸油口，輸出高壓油經(jīng)單向閥至控制閥組。如系統(tǒng)工作在高壓下，低壓油泵自動(dòng)卸壓，系統(tǒng)小流量供油?？刂朴捅媒?jīng)濾油器進(jìn)入油泵吸油口，輸出低壓油經(jīng)單向閥至控制閥組，用于電液換向閥控制油液換向。所以需要根據(jù)被測(cè)液壓元件的相關(guān)參數(shù)，分別選擇高、低壓油泵和控制油泵[14]。因此泵的額定壓力可取該系統(tǒng)測(cè)試φ200mm的自卸油缸，如果只需要油泵來供油時(shí)需要比較大的排量。參照被測(cè)油缸的規(guī)格，最高伸出速度為800mm/min，但那是在自卸油缸實(shí)際推負(fù)載時(shí)的數(shù)據(jù)，那種情況下由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供幾百千瓦的功率，這在測(cè)試系統(tǒng)上肯定是達(dá)不到的。根據(jù)《氣壓與液壓傳動(dòng)》中的有關(guān)規(guī)定，選取液壓泵時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選的比最高工壓力高20%60%，以便留有壓力儲(chǔ)備。 因此泵的額定壓力可取因?yàn)榭刂朴捅玫淖饔檬墙o一些液動(dòng)閥供油，根據(jù)走訪工人師傅和工程技術(shù)人員。所選擇的電機(jī)的額定功率應(yīng)等于或者稍大于工作要求的功率。電機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件限定，在不變或表化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電機(jī)就不會(huì)過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩?？爝M(jìn)，慢進(jìn)，工進(jìn)，快退。所需功率最大的階段持續(xù)時(shí)間控制在最短，而且滿足。綜上，各泵所選電動(dòng)機(jī)如下表所示： 電動(dòng)機(jī)選擇表電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速高壓泵Y 132M41440r/min低壓泵Y 160M411KW1460r/min控制油泵Y 90L41400r/min 液壓缸的選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸與整個(gè)系統(tǒng)的工作機(jī)構(gòu)有直接的關(guān)系。 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1. 在保證所獲得的速度和推力下，應(yīng)盡可能使液壓缸的各部分結(jié)構(gòu)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，盡量做到液壓缸的結(jié)構(gòu)緊湊，加工，裝配和維修方便。3. 液壓缸熱脹冷縮時(shí)應(yīng)不受阻礙，所以液壓缸在安裝，固定時(shí)，液壓缸只能一端定位。 液壓缸主要尺寸的確定 自卸油缸立體圖1. 缸筒內(nèi)徑D 根據(jù)液壓缸推力F 和選定的工作壓力，或者運(yùn)動(dòng)速度和輸入流量 ，按有關(guān)公式確定缸筒內(nèi)徑D后，然后再?gòu)腉B234880標(biāo)準(zhǔn)中選取相近的尺寸并且加以圓整。，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至于產(chǎn)生彎曲。d. 需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上缸底和管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形?；钊麠U要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)。活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽，緩沖柱塞要保證與軸線同心，特別是緩沖柱塞[2]。4. 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 當(dāng)活塞桿全部外伸，從活塞面的中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面的中點(diǎn)的距離稱為液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H太小，當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就是材料力學(xué)中見的懸臂梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)就是他的穩(wěn)定性不好，容易造成液壓缸活塞桿的晃動(dòng) ，一方面，這種懸臂梁結(jié)構(gòu)將使液壓缸活塞桿所受到的彎矩變的大， 這樣一來對(duì)液壓缸活塞桿的材料性能要求就比較高。因此，對(duì)一般液壓缸必須有一個(gè)合適的導(dǎo)向長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)液壓缸的最大行程L，液壓缸缸筒直徑D時(shí)，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度HL\20+D\2?；钊麑挾菳=（）D。密封圈是易損件，如果質(zhì)量不好，回嚴(yán)重影響機(jī)器的正常工作。在選擇密封材料時(shí)，應(yīng)考慮其性能，一般要求：在一定溫度使用范圍內(nèi)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不容于工作介質(zhì)，與金屬接觸時(shí)不互相起作用（如腐蝕，拈著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制成型，價(jià)格低廉等?；谏鲜鲆螅瑢?duì)O型圈和軸用Y x 型密封圈用聚胺脂橡膠（它是廣泛運(yùn)用于各種液壓缸中的一種橡膠材料，具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度，彈性及耐油性均很好，還有極好的耐磨性。 自卸油缸檔圈立體圖 這里的自卸油缸后端采用耳軸安裝，前端采用單耳環(huán)安裝。在油缸對(duì)頂實(shí)驗(yàn)中，通過固定裝置把兩油缸前耳環(huán)上的銷軸固定，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自卸油缸的連接以達(dá)到受力均衡的目的。 自卸油缸連接立體圖 由于活塞在液體壓力的作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊也不能間隙過大。根據(jù)密封裝置型式來選活塞結(jié)構(gòu)型式（密封裝置則按工作條件選定）。整體活塞在活塞周圍開溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時(shí)容易拉傷和扭曲。組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)，隨著耐磨的導(dǎo)向環(huán)大量的使用，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞的加工成本。配合H8/f9[17]。當(dāng)p16Mpa時(shí),P1= 筒壁材料的許用應(yīng)力, = \n, n為安全系數(shù),一般取5，45的強(qiáng)度極限是當(dāng)時(shí),按厚壁筒公式來校核 ( 33 )顯然符合要求?；钊麠U主要承受拉壓應(yīng)力的作用,起校核公式為： ( 34 )工廠提供的自卸油缸的活塞桿直徑符合要求, 但是已經(jīng)接近極限的直徑尺寸，在實(shí)際使用中有拉斷的危險(xiǎn)，所以需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在以后的章節(jié)中將對(duì)自卸油缸的活塞桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。螺釘所承受的主要拉力來自于油缸加載時(shí)所產(chǎn)生的拉力，下面我們將對(duì)螺釘?shù)膹?qiáng)度進(jìn)行校核。下面我們將會(huì)對(duì)螺釘進(jìn)行安全校核計(jì)算：八個(gè)螺釘?shù)慕孛婷娣e：A＝8πr＝8144＝3619（mm）拉力 F=723822N該類螺釘?shù)闹睆椒秶?6～40內(nèi)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得Q235A的抗拉強(qiáng)度為：σ＝375～460 Mpa由σσ，方形法蘭處螺釘?shù)目估瓘?qiáng)度足夠，故即使由于意外的原因?qū)е率Э匾膊恢劣谑褂透椎涞焦ぷ髋_(tái)上而失效，使用更加安全。F液壓缸輸出的最大推力（N） F=D液壓缸直徑（m）p系統(tǒng)最大工作壓力（Pa）D液壓缸外徑（m）D焊縫底徑（m）焊接效率，通常取= 對(duì)油缸活塞桿的穩(wěn)定性進(jìn)行校核對(duì)各種柔度的壓桿，總可以用歐拉公式或經(jīng)驗(yàn)公式求出相應(yīng)的臨界壓力，乘上橫截面積便為臨界壓力，臨界壓力與工作壓力之比值即為壓桿的工作安全系數(shù)n，它應(yīng)大于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)n1。E=210Gpa活塞桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng), 活塞桿 的直徑為d,最大工作壓力為P，規(guī)定安全系數(shù)為8。所用校核公式如下： ( 37 )材料的屈服極限為 Mpa，材料的強(qiáng)度極限為 Mpa。 由公式求出 ( 38 )活塞桿可簡(jiǎn)化成一端固定，一端自由， ,活塞桿截面為圓型， 柔度: ( 39 ) 所以可用歐拉公式來計(jì)算臨界壓力。 液壓閥的選擇液壓閥是控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中壓力、流量和方向的。液壓閥根據(jù)用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。對(duì)液壓閥的共同要求是：(1)動(dòng)作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊震動(dòng)小。(3)密封性能好。選擇液壓閥時(shí)，要考慮的因素主要是流量和壓力。下面對(duì)各類液壓閥作以簡(jiǎn)單介紹[8]。主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：(1)將單向閥安置在液壓泵的出口處，可以防止系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。 普通單向閥2. 電磁換向閥，它是借助電磁鐵的吸力推動(dòng)悶芯動(dòng)作進(jìn)行換向的，電磁換向閥受到磁鐵吸力太小的限制，其流最一般在63L/min以下，故對(duì)于流量要求較大、行程較長(zhǎng)、移動(dòng)閥芯阻力較大或要求換向時(shí)間能夠調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，宜采用液動(dòng)或電液式換向閥。其中電磁換向閥為先導(dǎo)閥，是改變控制油液流向的，液動(dòng)閥是主閥，它在控制油液的作用下，改變閥芯的位置，使油路換向。 電液操縱式換向閥4. 溢流閥的作用是在溢流的同時(shí)定閥的入口壓力，并將該壓力穩(wěn)定為常值，簡(jiǎn)稱為定壓、穩(wěn)壓。 溢流閥5. 節(jié)流閥的主要作用是通過調(diào)節(jié)節(jié)流口過流斷面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因外界負(fù)載的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負(fù)載變化將直接影響節(jié)流閥即系統(tǒng)速度的穩(wěn)定性。根據(jù)各回路的流錄和系統(tǒng)壓力選擇液壓閥。 無縫鋼管能承受高壓,價(jià)格低廉,但是裝配時(shí)彎曲困難,通常用于高壓系統(tǒng)中。橡膠管常用于執(zhí)行元件同油管一起運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合和很難裝配的地方。低壓膠管是以麻線或棉織品為骨架。尼龍管加熱后可以隨意彎曲成型,擴(kuò)口,冷卻后保持形狀不變,視材質(zhì)不同,。塑料管可隨意彎曲,也可與液壓元件一起運(yùn)動(dòng),裝配容易。由于此統(tǒng)要求可靠性及壓力較高,故采用鋼管油管 管接頭管接頭是連接液壓元件與管道或管道之間的可拆式元件。管接頭按路數(shù)又分直通，直角通，三通，四通等。 濾油器工作介質(zhì)污染是液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的主要因素。有統(tǒng)計(jì)資料表明，液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由于油液污染造成的。在液壓系統(tǒng)中一般采用濾油器進(jìn)行過濾。表面濾油器，過濾是有由一個(gè)多孔的面實(shí)現(xiàn)的。由于污染粒子積聚在濾芯表面，小孔易于堵塞。網(wǎng)式濾油器是將銅絲網(wǎng)包在周圍開有窗孔的塑料或金屬筒形骨架上，多為無殼體結(jié)構(gòu)，安裝在液壓泵吸油口。過濾精度為30100μm。度型濾油器深度型濾油器的濾芯為多孔可透性材料。這種濾油器過濾效果好，清洗困難，有不銹鋼燒結(jié)纖維氈，燒結(jié)金屬和陶瓷，紙類和纖維氈類等。為增大過濾面積，紙芯常制成折疊式。金屬顆粒有時(shí)脫落，堵塞后不易清洗。目前被世界各國(guó)廣泛運(yùn)用。它常用于其他形式的濾芯一起制成復(fù)合式濾油器，對(duì)加工鋼鐵件的機(jī)床壓系統(tǒng)特別適用。一般按系統(tǒng)的類型與壓力選擇。密封圈，防塵圈等根據(jù)配套元件選用。2) 液壓系統(tǒng)的工況 如液壓泵的類型，系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力，設(shè)備結(jié)構(gòu)或動(dòng)作的精密程度，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，工作特點(diǎn)，元件使用的金屬，密封件和涂料的性質(zhì)等3) 液壓工作介質(zhì)方面 如質(zhì)量，理化指標(biāo)，性能，使用特點(diǎn)，適用范圍，以及對(duì)系統(tǒng)和元件材料的相容性?，F(xiàn)查相關(guān)手冊(cè)選用YAN32號(hào)液壓油，環(huán)境溫度低于5℃10℃時(shí)采用YAN15號(hào)液壓油；環(huán)境溫度高于30℃35℃時(shí)采用YAN46號(hào)液壓油。新機(jī)的液壓油在使用半年后要更換，同時(shí)清洗油箱，管道及濾油器。還有新油也必須過濾后才能用，這些要根據(jù)使用環(huán)境來定，可延長(zhǎng)可縮短使用周期。液壓介質(zhì)的管理：液壓油的更換。在4~6月以內(nèi)要交換最初加入的液壓油，那以后，希望能每年交換一次液壓油。濾網(wǎng)如發(fā)生堵塞，會(huì)使大柱塞活動(dòng)變慢，油泵發(fā)出噪音。液壓裝置故障原因的70％是由于液壓油的選定和維護(hù)不當(dāng)所引起的。這里描述了液壓油維護(hù)的重點(diǎn)。2) 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中混入的異物——水分，塵埃，纖維屑，密封件屑。4) 除卻以上這些，還有系統(tǒng)內(nèi)空氣冷卻后生成的凝結(jié)水，油漆碎片等。﹪左右，﹪就有必要進(jìn)行脫水處理。油溫在55℃時(shí)，油溫上升8℃則其酸化速度同時(shí)為原來的兩倍。閥運(yùn)轉(zhuǎn)界限與油箱的油溫的關(guān)系如下圖：