【正文】 在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。所以升降臺(tái)的壓力控制由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手 動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 閥控制。 使用分流閥，既 可以使四個(gè)液壓缸的進(jìn)油流量相等，也可以使兩缸的回油量相等，從而液壓缸往返均同步。分流集流閥亦只能保證速度同步，同步精度一般為 25%。按下下降按鈕四個(gè)液壓缸同步下降，下降到下限位 置碰到行程開(kāi)關(guān)換向閥換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。由于機(jī)械作用，油泵在其進(jìn)油口產(chǎn)生局部真空。油液再推動(dòng)油液進(jìn)入液壓系統(tǒng)。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。 繪制液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)上述分 析，可以基本擬訂本次所設(shè)計(jì)的液壓控制系統(tǒng)的原理圖及電磁鐵動(dòng)作 如表 21 所示： 表 21電磁 鐵 動(dòng)作 電磁鐵 動(dòng)作 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 快速上升 + + 勻速上升 + + + 下降 + + 停止 初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如圖 21所示： 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 YV1 YV2 YV3YV41234567891011131216 1714151819YV52021 圖 21液壓系統(tǒng)圖 1液壓缸； 2過(guò)濾器； 3溫度計(jì)； 4液位計(jì)； 5電機(jī)； 6液壓泵； 7溢流閥； 8壓力表； 9分流閥； 11三位四通電磁換向閥； 1 15單項(xiàng)節(jié)流閥； 1 14節(jié)流閥； 1 1 1 19液壓缸； 20二位二通電磁換向閥； 21調(diào)速閥 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 音樂(lè)池升降臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn) 液壓系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)按下 啟動(dòng) 動(dòng)按鈕電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓泵開(kāi)始工作，把油箱的油通過(guò)分流閥等量分流到兩個(gè)三位四通的電磁換向閥。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步快速上升，油液在通過(guò)節(jié)流閥在流回油箱。 當(dāng)按下勻速上升按鈕，電磁鐵得電，換向閥 1 工作在左位，換向閥 2工作在右位。當(dāng)液壓缸上升到上限位置碰到行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵失電，兩換向閥同時(shí)換中位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保壓。油液通過(guò)節(jié)流閥流向四個(gè)液壓缸，四個(gè)液壓缸同步下降，油液在通過(guò)單向閥在流回油箱。 當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障等要求緊急停止時(shí)，按下停止按鈕，電磁閥復(fù)位，電磁閥都失電，兩個(gè)換向閥都置中位，整個(gè)系統(tǒng)停止。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，液壓系統(tǒng)主要提供動(dòng)力，他 們兩者共同作用實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的功能。實(shí)現(xiàn)四個(gè)液壓缸速度同步和位置的同步。這樣才能保證樂(lè)隊(duì)在演唱時(shí)，不會(huì)因?yàn)樯蹬_(tái)的升起和下降時(shí)，升降臺(tái)傾斜而站立不穩(wěn)，其中液壓系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的卸荷，保壓防止升降臺(tái)應(yīng)超載而下降，影響演出或發(fā)生意外事故。本 次設(shè)計(jì)的主要用來(lái)做演員上場(chǎng)時(shí)用的升降臺(tái)，或鋼琴師用的升降臺(tái)載荷不是很大，最大升高高度可以達(dá)到 2 米， 行走速度 ，電機(jī)功率 3kw。 液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù) 液壓缸的作用力 液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的 推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力由參考文獻(xiàn) [1]可知： F= 2cmpD4? ? （ 51） 式中： p— 液壓缸的工作壓力，單位為 Pa，取 p= 5(203) 10 Pa? D— 活塞內(nèi)徑，單位為 m，取 D= cm? — 液壓缸的效率，取 cm? = 代入數(shù)據(jù) : F = 3 2 5( 9 0 1 0 ) ( 2 0 3 ) 1 0 0 . 9 54? ?? ? ? ? ? ? = （ KN） 即液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生的推力為 （ KN） 。 活塞桿直徑的確定 （ 1）活塞桿直徑根據(jù)受力情況和液壓缸的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定由參考文獻(xiàn) [8]可知： 受拉時(shí)： ( )dD?? （ 53） 受壓時(shí)： 5p MPa? ， ( )dD?? （ 54） 5 p 7MPa ?? ， ( )dD?? （ 55） p 7 MPa? ， ? （ 56） 該液壓缸的工作壓力為為： p=2MPa 5MPa? ,取 0 .5 , 4 5d D d cm??。 （ 3）穩(wěn)定性校核 該活塞桿不受偏心載荷，按照等截面法，將活 塞桿和缸體視為一體，其細(xì)長(zhǎng)比為由參考文獻(xiàn) [7]可知： L mnK? 時(shí)， 22K n EJF L?? 在該設(shè)計(jì)及安裝形式中，液壓缸兩端采用鉸接，其值分別為： 1, 85 , 1260n m L m m? ? ? 4JdK A?? 將上述值代入式中得： L mnK? 故校核采用的式子為： 22K n EJF L?? （ 58） 式中： n=1，安裝形式系數(shù) E— 活塞桿材料的彈性模量，鋼材取 10E Pa?? 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 J— 活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取 464dJ ?? L— 計(jì)算長(zhǎng)度，取 L=， 代入數(shù)據(jù)： 2 1 1 3 423 .1 4 2 .1 1 0 3 .1 4 ( 4 5 1 0 )6 4 1 .0 6KF?? ? ? ? ?? ? =371（ KN） 其穩(wěn)定條件為： KKFF n? （ 59） 式中： Kn — 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 Kn =24，取 Kn =3 F— 液壓缸的最大推力 代入數(shù)據(jù)： 3713KKFn ?=123（ KN） 故活塞桿的穩(wěn)定性滿足要求。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 液壓缸的流量 液壓缸的流量余缸徑和活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，當(dāng)液壓缸的供油量 Q不變時(shí)，除去在形程開(kāi)始和結(jié)束時(shí)有一加速和減速階段外，活塞在行程的中間大多數(shù)時(shí)間保持恒定速度 mv ，液壓缸的流量可以計(jì)算如下由參考文獻(xiàn) [6]可知： cvvAQ ?? （ 511） 式中： A— 活塞的有效工作面積，對(duì)于無(wú)桿腔 24AD?? cv? — 活塞的容積效率，采用彈形密封圈時(shí) cv? =1，采用活塞環(huán)時(shí) cv? = maxmax cvAvQ ?? maxv為液壓缸的最大運(yùn)動(dòng)速度，單位為 m/s 代入數(shù)據(jù)： 23 . 1 4 0 . 9 0 . 1 3 2 5 6 0 5 . 1 6 / m in0 . 9 8 4m a xQL??? ? ?? 2m i n 3 . 1 4 0 . 9 0 . 1 0 6 6 0 4 . 1 3 / m in0 . 9 8 4??? ? ?? 即液壓缸以其最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 /minL ，以其最小運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需要的流量為 /minL 。 安裝位置：液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型，尾部單耳環(huán)，氣缸體可以在垂直面內(nèi)擺動(dòng)，前后兩固定支架之間的橫梁之上，橫梁和支架組成 為一體，通過(guò)橫梁活塞的推力逐次向外傳遞，使升降機(jī)升降。最大起升高度為 1500mm 時(shí)，其平均起升時(shí)間為 45s，就是從液壓缸活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約為45s，設(shè)本升降臺(tái)的最小升降時(shí)間為 40s,最大升降時(shí)間為 50s。 執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運(yùn)動(dòng)必須克服其阻力才能運(yùn)行，因此在次計(jì)算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切削力 F切 ，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力 F磨 ，密封裝置的摩擦阻力 F密 ，起動(dòng)制動(dòng)或換向過(guò)程中的慣性力 F慣 ，回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力 F背 ，即液壓缸的總阻力也 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 就是它的最大牽引力由參考文獻(xiàn) [12]可知： F = + F F F FF ???切 磨 密 慣 背 （ 513） （ 1）切削力。各運(yùn)動(dòng)部件之間的相互摩擦力由于運(yùn)動(dòng)部件之間為無(wú)潤(rùn)滑的鋼鋼之間的接觸摩擦，取 ?? ， 其具體計(jì)算式為：1 2 3 4F G = m m m m g + G? ? ?? +磨 額 載（ ++ ） （ 515） （ 3）密封裝置的密封阻力。 其計(jì)算式為： FG v vF m ag t g t??? ? ? ? ?切慣 （ 517） 式中： G— 運(yùn)動(dòng)部件的總重力，單位為 N g— 重力加速度，單位為 2m/s v ? — 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的速度變量，單位為 m/s t? — 起動(dòng)制動(dòng)所需要的時(shí) 間，單位為 s 對(duì)于行走機(jī)械取 2v / st? ??? ，本設(shè)計(jì)中取值為 （ 5）背壓力。 由上述說(shuō)明可以計(jì)算出液壓缸的總阻力為： F = + F F FF ??切 磨 密 慣 （ 518） 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 = 1 2 3 4 1 2 3( m m m m ) g G ( m m m ) g G??? ? ? ? ? ? ? ? ?額 載 額 載 F v ????切 切 =(+316+120+188+2500)+(+316+120) +(+316+120+188+2500)+(+316+120+188+2500) =40KN 液壓缸的總負(fù)載 40KN，該系統(tǒng)中共有四個(gè)液壓缸個(gè)液壓缸，故每個(gè)液壓缸需要克服的阻力為 10KN。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 6 液壓元件的選擇及計(jì)算 液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種控制閥，管路，過(guò)濾器等。 液壓泵的選擇 液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化裝置，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的動(dòng)力元件。液壓泵的性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性 泵的額定流量 泵的流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件最高速度要求 ，所以泵的輸出流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需要的最大流量和泄漏量來(lái)確定有參考文獻(xiàn) [6]可知： maxpq KQ n? （ 61） 式中： pq — 泵的輸出流量，單位為 /minL K— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 K= maxQ — 液 壓缸實(shí)際需要的最大流量，單位為 /minL n— 執(zhí)行元件個(gè)數(shù) 代入數(shù)據(jù)： 1 .1 5 .1 6 4 2 2 .7 / m inpqL? ? ? ? 對(duì)于工作過(guò)程中始終用節(jié)流閥調(diào)速的系統(tǒng)，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)再加上溢流閥的最小溢流量，一般取 3 /minL ： 22 .7 3 25 .7 / m inpqL? ? ? 泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來(lái)確定，即 maxpP P P? ? ?? （ 6