【正文】 機(jī)型雖種類齊全，但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。 （ 1）繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡(jiǎn)單，適應(yīng)性不強(qiáng)?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)許多液壓機(jī)廠家是以這種機(jī)型為主，使用對(duì)象多為小型加工廠，或加工精度要求不高的民用產(chǎn)品。 （ 2）可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能更加豐富。后來(lái)一些廠家開始采用微電子處理器作為可編程序控制器的中央處理單元（ CPU），從而擴(kuò)大了控制器的功能，使其不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制?？删幊炭刂破饔休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但在功能方面與工業(yè)控制機(jī)相比有一定差異。通過(guò)采用 PLC 控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。 （ 3）工業(yè)控制機(jī)控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高技術(shù)含量的控制方式。 液壓機(jī)發(fā)展趨勢(shì) （ 1）高速化，高效化，低能耗。 （ 2）機(jī)電液一體化。 （ 3）自動(dòng)化、智能化。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。 第 2 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要求設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)需完成的工作循環(huán)是： 上缸快速下行 → 慢速加壓 → 保壓延時(shí) → 快速回程 并停 止 ；下缸活塞項(xiàng)出 → 退回，或浮動(dòng)壓邊 → 停止 → 項(xiàng)出 。 調(diào)查研究機(jī)計(jì)算結(jié)果表明 :主缸最大下行的速度約為 100mm/s,慢壓的最大速度為 10mm/s, 主缸最大回程的速度約為 50mm/s。加速或減速時(shí)間 st ?? 。運(yùn)動(dòng)部件的重力 G 約為 1200N，靜摩擦力 fsF 為 105N,動(dòng)摩擦力 fdF 為 72N，加速或減速時(shí)間st ?? 。 （ a） 主缸 負(fù)載圖 （ b）主缸速度圖 圖 主缸 負(fù)載圖和速度圖 （ a）頂出缸負(fù)載圖 （ b）頂出缸速度圖 圖 頂出缸 負(fù)載圖和速度圖 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 該液壓系統(tǒng)要求流量大、功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此要求功率合理利用，工作穩(wěn)定性和可靠性要高。另外，單獨(dú)采用一齒輪泵來(lái)供給系統(tǒng)低壓控制油。 （ 3）速度換接方式的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要 求，換接要平穩(wěn)可靠，可選擇行程閥控制的速度換接回路。由于有單 獨(dú)的控制油泵供油，為達(dá)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)在主油路上采用 M 型三位四通電液換向閥，控制油路上采用二位二通電磁換向閥。 （ 4）壓力控制回路的選擇 為方便工作過(guò)程中的壓力變換與調(diào)節(jié)，保證安全，主由 路采用先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行二級(jí)調(diào)壓和安全溢流。 對(duì)液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，保壓過(guò)程對(duì)產(chǎn)品尺寸和質(zhì)量影響較大，保壓過(guò)程是防止產(chǎn)品尺寸回彈。 保壓結(jié)束之后，不能立即換向回程，須用卸壓回路先卸壓，否則會(huì)因液壓缸中儲(chǔ)存的大量能量突然釋放而產(chǎn)生很大的液壓沖擊。這種回路能減輕 液壓缸換向引起的振動(dòng)和噪音。 由于 頂出 液壓缸換向時(shí)閥芯所需推力較大，宜采用 K型三位四通 電液換向閥進(jìn)行換向。 另外，在頂出工作階 段的進(jìn)油路上安裝溢流閥，進(jìn)行安全溢流。 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行歸并，并根據(jù)需要作必要的修改和調(diào)整，最后畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖 1— 齒輪泵 2— 柱塞泵 3— 溢流閥 4— 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 5— 調(diào)壓閥 6— 電液 換向閥 7— 壓力開關(guān)表 8— 電磁換向閥 9— 液控單向閥 10— 背壓閥 11— 泄荷閥 12— 壓力繼電器 13— 單向閥 14— 充液閥 15— 充液箱 16— 主缸 17— 頂出缸 18— 安全閥 19— 節(jié)流閥 20— 調(diào)壓閥 21—電液 換向閥 22— 濾油器 圖 液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)工作原理 (1)快速下行 當(dāng)按下下行啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵 1DT、 5DT通電吸合。主泵 l經(jīng)電液換向閥 6的右位，單向閥 13向主缸 16上腔供油，主缸下腔液壓油經(jīng)液控單向閥 電液換向閥 6的右位、電液換向閥 21的中位回油。 (2)慢速接近工件加壓 當(dāng)主缸滑塊上的擋鐵到達(dá)接近開關(guān) SQ2的位置時(shí)，電磁鐵 5DT斷電，電磁閥 8處于常態(tài)位，液控單向閥 9關(guān)閉。由于回油路上有背壓力，滑塊單靠自重就不能下降，主泵 1供給的液壓油使它下行，速度減慢。充液閥 14關(guān)閉。 (3)保壓 當(dāng)主缸上腔的液壓油壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器 12發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵 1DT斷電，電 液換向閥 6回復(fù)中位，將主閥上、下油腔關(guān)閉。單向閥 13保證了主閥上腔良好的密封性，主缸上腔維持高壓。時(shí)間繼電器受壓力繼電器 12控制 。主缸處于回程狀態(tài)。這時(shí)主泵 1在低壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，該壓力不足以打開液控單向閥 14的主閥芯，但能打開液控單向閥 14中的卸載小閥 芯 ，主閥上腔的液壓油經(jīng)此卸載小閥 芯的開口而流回充液箱 15，壓力逐漸降低。此時(shí)主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 6的左位、液控單向閥 9流入主缸下腔；而主缸上腔的液壓油經(jīng) 充液閥 14回流到充液箱 15，實(shí) 現(xiàn)主缸快速回程 。此時(shí)主泵 1的液壓油經(jīng)電液換向閥 電液換向閥 2l回流到油箱，泵處于卸載狀態(tài)。由于液壓油先經(jīng)過(guò)電液換向閥6后才進(jìn)入電液換向閥 21，頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)受電液換向閥 2l控制，當(dāng)電液換向閥21處于中位時(shí)，才有油通向頂出缸，實(shí)現(xiàn)了主缸 16和頂出缸 17的運(yùn)動(dòng)互鎖。 確定液壓缸主要尺寸 （ 1）工作壓力 p 的確定。由液壓設(shè)備類型查參考文獻(xiàn) [2]中表 21，選取液壓缸工作壓力為24MPa。由負(fù)載圖可知，最大 外負(fù)載 F為 1003000N，按參考文獻(xiàn) [2]中表 22 可取背壓 2p 為零，機(jī)械效率 cm? 為 ，按參考文獻(xiàn)中表 22 查得 d/D 為 。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]中的表 24，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列 D=250mm。 計(jì)算頂出缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d。由負(fù)載圖知最大外負(fù)載 F為 401419N，按參考文獻(xiàn) [2]中的表 22 可取背壓 1P 為零，機(jī)械效率 cm? 為 ，按參考文獻(xiàn)中表 22 查得 d/D 為 。 各缸的工作壓力和主要尺寸如表 所示。 代入數(shù)據(jù)得： M PaM Pappp p )(1 ??????? 上述計(jì)算所得的 p 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。中低壓系統(tǒng)取較小值，高壓系統(tǒng)取較大值。 (2)確定泵的流量 由設(shè)計(jì)要求可知，液壓系統(tǒng)（泵出口）最大工作流量為 60L/min。 （ 3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上算得的 p 和 pq 查閱參考文獻(xiàn) [5]，現(xiàn)選用 A7V401RPGH 型恒 功率變量軸向柱塞泵。 根據(jù)背壓閥 18 的調(diào)壓范圍，改變柱塞泵伺服閥心彈簧的預(yù)壓縮量，從而調(diào)節(jié)泵的輸出功率值，使其工作在 15KW(16MPa)。P 為 kwkwpP 39。 選擇液壓閥 根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過(guò)各閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各閥的型號(hào)和規(guī)格，列于表 （表中閥類元件主要選自 GE系列）。本系統(tǒng)主油路流量為上?？旖禃r(shí)流量 q=60L/min，壓油管的允許流速取 V=4m/s， 按參考文獻(xiàn) [1]中式（ 79）進(jìn)行計(jì)算，內(nèi)徑 d 為 mmmmqd 38 ???? ???? ??? （ ） 若主油路流量按快速回程時(shí)取 q=50L/min，則可算的油管內(nèi)徑 d=。 吸油管內(nèi)徑現(xiàn)參照 A7V401RPGH 變量泵吸油口連接尺寸選擇，取吸油管內(nèi)徑d 為 50mm。 確定液壓缸主要尺寸 由 前述計(jì)算可知，主缸的工作壓力為 24MPa，缸內(nèi)徑 D=250mm，活塞桿直徑 d=180mm；頂出缸的工作壓力為 16MPa，缸內(nèi)徑 D=180mm，活塞桿直徑d=125mm。 由于主缸的工作壓力很大，屬高壓系統(tǒng)，故視其缸筒為厚壁圓筒。 代入數(shù)據(jù)得： mmmm ) (2250 ????? ?????? 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取缸的壁厚為 42mm。 （ 2） 確定液壓缸的工作行程 由設(shè)計(jì)要求可知，主缸最大行程為 710mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)中的表 26 的標(biāo)準(zhǔn)行程系列，選取液壓缸活塞行程 L 為 800mm。缸蓋材料選 45 鋼。 代入數(shù)據(jù)得： mmmmh 05 504 ????? （ 4）確定最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H應(yīng)滿足以下要求： 220 DLH ?? () 式中： L— 液壓缸的最大行程； D— 液壓缸的內(nèi)徑 。缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度 dl )~(? ，此設(shè)計(jì) mmmmdl ???? 。 常用的缸體連接 結(jié)構(gòu)有 六 類 : 法蘭連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工、裝卸， 強(qiáng)度較大，能承受高壓。 螺紋連接 （包括內(nèi)、外） ：重量較輕，外徑較小，但其端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸時(shí)要用專用的 工具。 內(nèi)半環(huán)連接：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但安裝時(shí)密封圈