【正文】 其它張緊裝置的類比 液壓式自動張緊裝置與機械、電力、氣壓傳動相比，其特點： （ 1）液壓傳動裝置能在運行過程中進(jìn)行無級調(diào)速 ,調(diào)速范圍較大。 （ 3）液壓傳動裝置工作較平穩(wěn)、反映快、沖擊小，可以高速啟動、制動及換向，操作簡單方便。 （ 5）液壓傳動易于實現(xiàn)過載保護(hù)，可以自動潤滑，因此使用壽命較長。 （ 7）液壓傳動裝置由于其元件實現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，容易設(shè)計制造和推廣運用。 3 第 2 章 總體設(shè)計 設(shè)計任務(wù) 參數(shù)設(shè)定及工況分析 設(shè)：張緊行程 L=2m，活塞桿運動速度 v =4m/min。 張緊裝置在驅(qū)動滾筒之后，所以張緊力 F= T3+ T4，這個張緊力是只考慮帶式輸送機在滿載正常運行情況下的張緊力。在帶式輸送機運料的過程中由于負(fù)荷或其它原因引起輸送帶拉力增大、減小，液壓系統(tǒng)就會自動調(diào)節(jié)張緊力，保證輸送帶正常工作。這就需要液壓系統(tǒng)能在兩級工作壓力下工作，一個是啟動壓 力，另一個是穩(wěn)定運行時壓力，前者約為后者的 倍。疊加溢流閥由直動溢流閥 1 和二位二通電磁換向閥 3 串聯(lián)而成。直動溢流閥 2 的調(diào)定壓力較大，是疊加溢流閥的調(diào)定壓力的 倍。這樣便可實現(xiàn)兩級壓力控制。穩(wěn)定運行時，張緊的皮帶使得液壓缸 活塞桿移動范圍很小，這時液壓缸需要的流量下降。 首先，電機 13 啟動帶動泵 12 運轉(zhuǎn)給系統(tǒng)加壓。皮帶式傳送機啟動后帶速達(dá)到穩(wěn)定值時，二位二通電磁換向閥 3 通電，疊加溢流閥通導(dǎo)，油液經(jīng)由調(diào)定壓力較低的疊加溢流閥溢流，同時系統(tǒng)切換到由伺服閥 4 控制的狀態(tài)。液壓缸的拉力與指令信號 μ r 一一對應(yīng)。 （ 2）元件的確定。 （ 3）主要部件的設(shè)計及計算強度校核 6 第 3 章 各元件的確定 油缸的選擇和計算 由液壓缸的行程為 2m，最大拉力為 ,參考《液壓元件產(chǎn)品樣本》，決定選用缸徑為 100mm，活塞桿直徑為 55mm，行程為 ，最大拉力為 87kN，速比為 的 HSG 系列的油缸。 輸送機啟動、正常運行的壓力分別為： P1224FDd??? 啟（ ） 2275. 29 4 14. 4610 5 aMP? ????（ ） aMPπηdDπ F =)5 . 510( 4=)( 4=P 22222 油缸 的有效工作面積為： )d(4= 22DπA 222 =)5 . 510(4= cmπ 油缸工作時所需要的最大流量為： Q = v A 式中 v —— 油缸活塞桿運動速度， m/min； 7 A —— 油缸有效工作面積， m2。 在液壓系統(tǒng)中，由于壓力、速度及溫度在很大范圍內(nèi)變化，為了保證工作狀態(tài)的穩(wěn)定，要求所應(yīng)用的液壓油液能適應(yīng)這種變化，并保持穩(wěn)定的性能，不致因外界條件的變化而引起很大的改變或破壞，因此對液壓油液提出如下基本要求： （ 1）具有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼常瓬靥匦?。粘度過大或過小都將導(dǎo)致效率的降低 。 （ 2）具有優(yōu)良的潤滑性。當(dāng)前，液壓系統(tǒng)和元件正朝高壓、高速方向發(fā)展，液壓元件內(nèi)部摩擦副處于邊界潤滑狀態(tài)，這時，液壓油液更應(yīng)具有良好的潤滑性。液壓油液與空氣接觸會產(chǎn)生膠質(zhì)沉淀物質(zhì)，這些沉淀粘附在滑閥表面或節(jié)流縫隙處會堵塞孔、隙等 8 通道，影響元件的動作，從而降低系統(tǒng)的效率。 （ 4）剪切安定性好，液壓油液通過液壓元件和狹窄通道時要經(jīng)受劇烈的剪切，使一些聚合型增粘劑分子破壞，造成粘度永久性下降，這在高速、高壓時尤為嚴(yán)重。 （ 5）抗乳化性好。 （ 6）消泡抗泡性能好。此外，氣泡還增大了與空氣的接觸，使氧化加速，所以，液壓油液應(yīng)具有良好的消泡和抗泡能力。長期與液壓油液接觸的金屬件，在溶解于液壓油液中水分和空氣的作用下會產(chǎn)生銹蝕，而使精度和表面質(zhì)量受到破壞。銹蝕顆粒在系統(tǒng)中循環(huán)，還會使磨損加速和系統(tǒng)發(fā)生故障。 （ 8）對密封等材料的相容性。所以，液壓油液對密封材料應(yīng)有良好的相容性。 20 壓力油的運動粘度 17(=50v ～ 23) 106m2/s,取 50v =20 106m2/s，密度為 103kg/m3則 20 號液壓油的動力粘度 μ 為： pa s??? ? ? 9 液壓泵的選擇及計算 GBG1016 型單級齒輪泵屬于中高壓齒輪泵。廣泛用于裝卸機、鏟運機、推土機等機械液壓系統(tǒng)的液壓能源。其參數(shù)為每轉(zhuǎn)排 量 q=， 驅(qū)動功 率Ｐ＝ ，額定 工作壓 力P=16MPa。油泵效率 η=。==180。/PP電 電 聯(lián)h==／=，查手冊，選用電動機轉(zhuǎn)數(shù) n=1440r/min，功率Ｐ＝ 的 Y132M4 型電動機。它利用通電電磁鐵的吸力推動滑閥閥芯移動，改變油流的通斷，來實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向、啟動、停止。 電磁換向閥的品種很多 ，按其工作位置數(shù)和通路數(shù)的多少可分為二位二通、三位四通、三位三通、二位四通等；按其復(fù)位和定位形式可分為彈簧復(fù)位式、鋼球定位式、無復(fù)位彈簧式等；按其閥芯切換油路的臺肩數(shù)可分為兩臺肩和三臺肩式；按其閥體內(nèi)的沉槽數(shù)可分為三槽式和五槽式；按其閥體與電磁鐵的連接形式可分為法蘭連接和螺紋連接；按其所配電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式可分為干式和濕式兩類，每一類又有交流、直流等形式。 下面是電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)電磁鐵通電時，則將閥芯推向右邊的初始位置。 在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作定壓閥，用以維持系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓火多極調(diào)壓；作安全閥，防止液壓系統(tǒng)過載；作制動閥，對執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行緩沖、制動；作背壓閥，給系統(tǒng)加載或提供背壓；它還可與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)卸荷。直動式溢流閥是作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的溢流閥，下圖為直動式溢流閥的原理圖 1調(diào)壓手輪 2縮緊螺母 3閥體 4閥芯 直動式溢流閥圖形符號 在直動式溢流閥中，當(dāng)液壓作用力低于調(diào)定彈簧力時，閥口關(guān)閉，閥芯在彈簧力的作用下壓緊在閥座上，溢流口無液體溢出；當(dāng)液壓作用力超過彈簧力時，閥芯開啟，液體溢流，彈簧力隨著開口 12 量的增加而增加，直至與液壓作用力相平衡。 由式 （ 3— 1） 可 以 看 出 ， 只要 在 設(shè) 計 時 保證 X ? X0， 即 可使P=K(X0+X)/A ? KX0/A=常數(shù)。 兩個溢流閥的工作壓力分別為 和 ，當(dāng)壓力油全部通過溢流閥卸荷時，其流量為 24L/min,查《液壓元件產(chǎn)品樣本》由此確定選用 YEL10H 型溢流閥 ，其工作壓力為 ～ ，公稱流量為 40L/min。 壓力繼電器的選擇 壓力繼電器是當(dāng)壓力信號達(dá)到給定值時，電氣開關(guān)動作，從而發(fā)出電信號的液電信號轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)有液壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，即發(fā)出電信號，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等電氣元件動作，使油路卸壓、換壓，執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)順序動作，或關(guān)閉電 動機，使系統(tǒng)停止工作，起到安全保護(hù)作用等。 按結(jié)構(gòu)類型和工作原理，壓力繼電器可分為柱塞式、彈簧管式、膜片式和波紋管式 4 種。 按所發(fā)出電信號的功能，壓力繼電器有單觸點和雙觸點之分。壓力繼電器的調(diào)壓范圍是指其能夠發(fā)出電信號的最低工作壓力和最高工作 壓力的范圍。即壓力繼電器接通和斷開時的壓力差相對于調(diào)定 。 ，接通和繼開時間短。在柱塞直徑相等的情況下，差動柱塞式壓力繼電器的彈簧剛度小，因而重復(fù)精度和靈敏都較高 1—— 引線孔 2—— 微動開關(guān) 3—— 橡膠開關(guān) 4—— 閥體 5—— 閥芯 6—— 調(diào)壓彈簧 7—— 調(diào)壓螺釘 壓力繼電器圖像符號 由液壓系統(tǒng)原理圖可知，壓力繼電器的工作壓力為 ，根據(jù)《液壓元件產(chǎn)品樣本》選用 PFL8H 型壓力繼電器，其工作電壓為 220V，工作壓力為 。 濾油器的選擇 14 濾油器是一種利用多孔的過濾介質(zhì)分離懸浮在工作介質(zhì)中的污染微粒的裝置。混雜在工作介質(zhì)中的顆粒污染物，促使液壓元件磨損，并造成液壓滑閥閥芯的卡死，以及節(jié)流縫隙和其他小截面油道的堵賽等事故。油液的污染還促使液壓元件腐蝕及油液本身的惡化變質(zhì)。 對濾油器的基本要求是： 。 具有一定的強度，并在一定的工作溫度下有穩(wěn)定的性能，有足夠的耐久性。 根據(jù)實際要求，由于液壓系統(tǒng)的工作壓力較大，要求過濾質(zhì)量較高，故選用燒結(jié)式過濾器。在液壓系統(tǒng)中的功能是儲存能量、吸收脈沖壓力、緩和沖擊壓力等。有些液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件隨不是間歇動作，但在一個工作循環(huán)內(nèi)速度 差別很大。 （ 2）作補償泄漏和保持恒壓用 對于執(zhí)行元件長時間不動，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補償泄漏，從而使壓力恒定。 （ 4）作熱膨脹補償器用 在某些溫度變化幅度很大的封閉式液壓系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)受熱溫度上升時，管路和液壓油都發(fā)生體積膨脹。有時可能超過安區(qū)極限壓力帶來危險。當(dāng)系統(tǒng)受冷溫度下降時，液體體積收縮，蓄能器可反過來向系統(tǒng)共給所需的液體。當(dāng)液壓缸的活塞桿被外力驅(qū)動內(nèi)縮時，油液從活塞腔經(jīng)節(jié)流閥擠向液壓缸活塞桿腔。當(dāng)外負(fù)載 從活塞桿上去掉后，蓄能器放出他所儲存的能量而使活塞桿外伸。若在系統(tǒng)中裝設(shè)蓄能器，則可將脈動降低到最小限度，從而使對振動敏感 16 的儀表及元件損壞事故大為減少，噪聲也顯著降低。非隔離式蓄能器是由一個封閉的殼體組成，殼體底部有個油口，頂部有個充氣氣閥。 伺服閥的選擇 電液伺服閥簡稱伺服閥，它是一種接受模量 電控信號，輸出隨電控制信號大小及極性變化、且快速響應(yīng)的模擬量流量或壓力的液壓控制閥。 電液伺服閥已經(jīng)被廣泛的運用于電液位置、速度、加速度、力伺服系統(tǒng)中，以及伺服震動發(fā)生器中。它是一種高性能、高精度的電液控制部件，是電液伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。 電液伺服閥的結(jié)構(gòu)組成包括：電液伺服閥通常由力矩或力馬達(dá)、液壓放大器和反饋或平衡機構(gòu)等。在電液伺服閥中，力矩馬達(dá)和力馬達(dá)的作用是將電氣控制信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角形式或直線形式位移形式的機械運動，用以作為液壓放大器的輸出信號。永久磁鐵或激磁線圈產(chǎn)生固定磁通，直流電氣控制信號通過控制線圈產(chǎn)生控制磁通，兩個磁通 在工作氣隙處的相互作用，使電氣 機械轉(zhuǎn)換器的運動部分 銜鐵或控制線圈產(chǎn)生一個與電氣控制信號大小成比例并能反應(yīng)電氣控制信號極性的力矩或力，該力矩或力與彈簧支承的恢復(fù)力矩或力平衡，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角形式的機械運動或直線位移形式的機械運動。在電液伺服閥中，液壓放大器以小功率力矩馬達(dá)或力馬達(dá)所輸出的轉(zhuǎn)角或直線位移形式的信號作為輸入，對大功率的液壓油流進(jìn)行調(diào)節(jié)和分配，實現(xiàn)控制功率的轉(zhuǎn)換和放大作用。在伺服閥按液壓放大器級數(shù)進(jìn)行分類時，相應(yīng)的伺服閥分別被稱為單級伺服閥、兩級伺服閥、三級伺服閥。 兩級伺服閥及三級伺服閥的功率級通常采用三通或四通滑閥式液壓放大器，其特點是：工作可靠、抗污染性好。 （ 3）反饋或平衡機構(gòu) 伺服閥輸出級所采用的反饋或平衡機構(gòu)是 為了使伺服閥的輸出流量或輸出壓力獲得與輸出電氣控制信號成比例的特性。它們常用于無反饋形式的單級伺服閥或彈簧對中式兩級伺服閥中。 直接機械位置反饋，簡稱直接反饋。 壓力反饋，用于壓力伺服閥。 根據(jù)具體環(huán)境要求選取 QDY 系列的電液伺服閥。適用于位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、壓力控制、同步控制等自動控制系統(tǒng)中。 18 液控單向閥的選擇 液控單向閥是允許液流向一個方向流動，反向開啟則必需通過液壓控制來實現(xiàn)的單向閥。 （ 1）工作原理 當(dāng)液空單向閥正向流動時，液流由 A 腔流向 B 腔；若從控制油口K 通入控制油，使控制活塞將錐閥芯頂開，則可實現(xiàn)液控單向閥的反向開啟，此時，液流可以從 B 腔 流向 A 腔。 如果忽略控制活塞和錐閥芯的摩擦阻力， 原式可簡化為： 1( ) ( )K B A A tKKAp p p p F GAA + + + 如果將Ａ口接油箱，即 Pa=0，上式又可變?yōu)? 1 ()K B tKKAp p F GAA + + 這表明，液控單向閥反向開啟時的控制壓力主要取決于 B 腔壓力和閥座口與控制活塞的面積比 A/Ak。 （ 2） 性能要求 液控單向閥除應(yīng)具有單向閥的基本功能外，還要滿足以下要求： 。 。 20 其它元件的選擇 滑輪的選擇 滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的拉力。承受載荷大的滑輪一般采用球鐵或鑄鐵、鑄成帶筋和孔或輪輻的結(jié)構(gòu)。 由于張緊裝置的受力不大，故選擇滑輪直接裝于芯軸。根據(jù)實際情況選用圓股點接觸鋼絲繩即可滿足要求。 它由泵組、郵箱組件、控