【正文】 頭部配合一般采用 H8/f7配合精度，并應(yīng)有一定的插入深度，使活塞（柱塞）與活動橫梁聯(lián)接成一鋼體。 圖 210 活塞與活動橫梁的聯(lián)接結(jié)構(gòu) 1－ 活塞桿 ； 2－ 活動橫梁 ； 3為墊圈 ； 4螺釘 充液閥 16 充液閥的工作原理 充液閥如圖 211 所示，其作用有兩個(gè)，其一當(dāng)活動橫梁自重下行時(shí)，油缸上腔產(chǎn)生真空， 吸開充液閥，油箱之油液通過充液閥大量流入主缸上腔填充其不足；其二是當(dāng)活動橫梁快速回程時(shí)，油缸上腔之油通過充液閥迅速排入油缸。 為了不增加（快速用）輔助油泵，減少功率的消耗，采用充液系統(tǒng)是有效的方法。上腔不足之油，可通過充液閥從油箱中吸取?？焖儆透撞糠?，由油泵直接供油，而外缸同樣需依靠充液閥來吸油補(bǔ)充其不足。本設(shè)計(jì)的 5000kN 四柱式通用液壓機(jī)，其充液閥結(jié)構(gòu)如圖 212 所示。其結(jié)構(gòu)如圖 213 所示。 繪制液壓缸速度循環(huán)圖、負(fù)載圖 主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參 數(shù)及表 中主缸滑塊最大行程為 900mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖 ： 圖 31 速度循環(huán)圖 2 主缸負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動時(shí) ,主缸上腔充油主缸快速下行 ,慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的摩擦力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。通過各工況負(fù)載分析，液壓主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載，慣性負(fù)載，摩擦阻力負(fù)載，即： afw FFFF ??? （ ） 式中： ?F 液壓缸所受外負(fù)載： ?wF 工作負(fù)載： ?fF 滑塊與導(dǎo)柱，活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載， 啟動后為動摩擦力負(fù)載 19 tvgG ????aFSt ~?? ?aF 運(yùn)動執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載 （ 1） 慣性負(fù)載 Fa 計(jì)算 計(jì)算公式 () 式中： ?G 運(yùn)動部件重量 ?g 重力加速度為 tV ??? 時(shí)間內(nèi)的速度變化量： ??t 加速度或減速時(shí)間，一般情況取 查閱相同型號的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 40KN，由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)：取 ,/.10 smv?? St ?? 代入公式（ ）中。通過所有作用在主缸上的負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。 （ 3） 主缸負(fù)載 F計(jì)算 將上述參數(shù) NFa 8163? 、 NFW 6105?? 代入公式 中。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小主動缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)：同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可以不計(jì)：工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。 即： NFF W 6101??? 式中： wF 頂出力： 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 （ 1） 頂出缸工作循環(huán)各階段負(fù)載如表 表 頂出缸工和循環(huán)負(fù)載 工作循環(huán) 外負(fù)載 啟動 aFfF ?? 靜 忽略不計(jì) 頂出缸頂出 Ｗ動 FfF ?? KN1000? 快速回程 背動 FfF ?? KN10? 注：“ 靜f ”表示啟動時(shí)的靜摩擦力，“ 動f ”表示啟動后的摩擦力 （ 2） 頂出缸和階段負(fù)載循環(huán)如圖 34 圖 34 階段負(fù)載循環(huán)圖 22 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 圖 35 液壓系統(tǒng)原理圖 1－變量泵； 2－泵站溢流閥； 3－遠(yuǎn)程調(diào)壓閥； 4－減壓閥； 5－三位四通電磁閥； 6－釋壓閥；7－順序閥； 8－三位四通液動換向閥； 9－壓力繼電器； 10－單向閥； 11液控單向閥， 13－充液閥； 12－副油箱； 14－主缸； 15－主缸安全閥； 16頂出缸， 17－三位四通電液換向閥； 18－頂出缸背壓閥； 19－安全閥 動作分析 液壓機(jī)上滑塊液壓系統(tǒng)的工作原理 ① 快速下行：電磁鐵 1YA 通電，先導(dǎo)閥 5 和主缸換向閥 8左位接入系統(tǒng)，液控單向閥 11 被打開，主液壓缸 14 快速下行。 回油 路 主液壓缸 14下腔－－液控單向閥 11－－主缸換向閥 8左位－－頂出缸換向閥 17 中位－－油箱。由于液壓泵的流量較小，這時(shí)液壓機(jī)頂部副油箱 12 中的油經(jīng)液控單向閥 13（稱補(bǔ)油閥）也流入主液壓缸 14 上腔。 ③ 保壓延時(shí)：當(dāng)系統(tǒng)中壓力升高達(dá)到壓力繼電器 9的調(diào)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號，控制電磁鐵 1YA斷電，先導(dǎo)閥 5 和主缸換向閥 8都處于中位，主液壓缸14上，下 油腔封閉，系統(tǒng)進(jìn)入保壓工況。保壓時(shí)除了液壓泵在較低壓力下卸荷外，系統(tǒng)并沒有油液流動。 ④ 快速返回：時(shí)間繼電器延時(shí)到時(shí)后，控制電磁鐵 2YA通電，先導(dǎo)閥 5右位接入系統(tǒng)，釋壓閥 6 使主缸換向閥 8也以右位接入系統(tǒng)。油液流動情況為： 進(jìn)油路 變量泵 1－－順序閥 7－－主缸換向閥 8右位－－液控單向閥 11－－主缸 14下腔 。這時(shí)上滑塊停止不動，液壓泵在較低壓力下卸荷。 回油路 頂出缸 16 下腔－－頂出缸換向閥 17左位－－油箱。 ② 向下退回 電磁鐵 4YA 斷電， 3YA通電。 回油路 頂出缸 16 下腔－－頂出缸換向閥 17左位－－油箱。一般液壓缸直徑大于 25mm、壓力高于 7Mpa 時(shí)，其油腔在排油前就先須釋壓 。由于液控單向閥 I3是可以在控制壓力低于其主油路壓力下打開的， 因此有：主液壓缸 14上腔 —— 液控單向閥 I3—— 釋壓閥 6上位 —— 油箱于是主液壓缸 14上腔的油壓便被卸除，釋壓閥向上移動，以其下位接入系統(tǒng)，它一主面切斷主液壓缸 14 上腔通向 油箱的通道，一方面使控制油路中的壓油輸?shù)街鞲讚Q向閥 8 閥芯右端，使該閥右位接入系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)上滑塊的快速返回。 液壓機(jī)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動作循環(huán) 動作名稱 信號來源 液壓元件工作狀態(tài) 先導(dǎo)閥5 主缸換向閥8 下缸換向閥17 釋壓閥6 上滑塊 快速下行 1YA通電 左位 左位 中位 上位 慢速加壓 上滑塊接觸工件 中位 保壓延 時(shí) 壓 力繼電器使 1YA斷電 中位 釋壓換向 時(shí)間繼電器使 2YA通電 快速返回 右位 右位 下位 原位停止 行程開關(guān)使 2YA斷電 中位 中位 上位 下滑向上頂出 4YA通電 右位 25 pp dDFD 22212 )(44 ??? ??mmPaND 1054 6 6??? ??? 液壓缸基本參數(shù)計(jì)算 液壓缸主缸基本尺寸計(jì)算 1 、主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞直徑的確定 因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為 P=25MPa. 計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。 液壓缸受力如圖 所示。那么 d/D=,可以求得活塞桿直徑。 即 : mmDd 6 75 1 ???? 同理查表 4－ 6[1] 將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=450mm。 主缸壁厚的確定 壁厚的計(jì)算公式如下： （ ） 式中： ?? 液壓缸壁厚； ?D 液壓缸內(nèi)徑； ?yP 實(shí)驗(yàn)壓力 MPa，工作壓力 MPaP 16? 時(shí)， PPv ? ；工作壓力為 MPaP 16? ， PPy ? ： ???? 缸體材料的許用應(yīng)力，鑄鋼 ? ? M P a110100 ??? ；鍛鋼 ? ? M P a120200 ??? ；鑄鐵 ? ? MPa60?? ；鋼管 ? ? M P a110100 ??? 。 主缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有鑄鋼、 35 鋼、 45鋼做導(dǎo)向作用一般用鑄鐵、耐磨鑄鐵，缸蓋材料選用 35 鋼，缸蓋厚 度計(jì)算公式如下： 27 ? ??yPDt ? () 式中： ?t 缸蓋的有效厚度； ?2D 缸蓋止口直徑； ???? 缸蓋材料的許用應(yīng)力 圓整后取缸蓋厚度 t=125mm。如果導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： 220 DLH ?? （ ） 導(dǎo)向長度如圖 如圖所示 圖 主缸導(dǎo)向長度簡圖 式中 : ?L 液壓缸最大行程 mm ?D 缸筒內(nèi)徑 mm ?d 活塞桿直徑 mm 1 11 0 5 04 3 ???? M P aM P at 28 mmD 6 6??? ??? ?B 活塞寬度 mm 由表 L＝ 900mm，液壓缸內(nèi)徑 D＝ 500mm代入公式（ ）中，求主缸的最小導(dǎo)向長度。本主缸活塞選用灰鑄鐵 HT200。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。 由滑塊行程 900mm，活塞寬度 400mm,缸蓋厚度 90mm 確定缸體長度mm1545?缸L 液壓缸頂出缸的設(shè)計(jì) 頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表 ，取頂出缸的工作壓力p=12MPa 計(jì)算頂出缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑，因頂出缸最大負(fù)載 F＝ 350KN 選取的 d/D 為，取液壓缸的機(jī)械效率η cm＝ 。 即： mmD ???? 同理查表 4－ 6[1]將活塞桿直徑取整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d＝ 180mm。 頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求 頂出缸工作的最大工作壓力為 12MPa，因其壓力比主缸要小，所以缸體材料選用無縫鋼管 45。缸體端面對軸線的垂直度在直徑 100mm不大于 。? ? M P aM P aP y P a110 ???? ；? 代入公式（ ）中， 即： 液壓缸缸體外徑 外D 計(jì)算公式如下： ?2??DD外 （ ） 將參數(shù)代入公式（ ），即： mm2 9 4m2 9 . 2 50 ?????外D 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑 外D ＝ 300mm。 頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案確定 活塞材料一般選用灰鑄鐵（ HT150、 HT200）。 活塞上工作表面的粗糙度為 ，外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；端面對軸線垂直度大為直徑 100mm 上不大于 ；內(nèi)孔與活塞桿配合取H8/f7；外徑用橡膠密封公差配合取 f7f9。 主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定 活塞常用材料為實(shí)心活塞桿材料（ 3 45 鋼）與空心活塞桿材料（ 3 45無縫鋼管），本頂出缸活塞桿選用 35鋼。缸體外部 尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030倍。已知主缸的快進(jìn)速度為 ,工進(jìn)速度為 ，快退速度為 ，主缸內(nèi)徑為 500mm,活塞桿直徑為 360mm。其泵的工作壓力計(jì)算公式為： ???? ppp p 1 （ ） 式中： p －液壓泵的最大工作壓力； 1p －執(zhí)行部件的最大工作壓力； ??p －進(jìn)油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 － ，對于復(fù) 32 雜系統(tǒng)，取 － 。 即： p ＝ 25+＝ 因泵的工作壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力有時(shí)會大于靜壓力，此外，為了延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè) 計(jì)時(shí)必有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選取泵的額定工作壓力 ? ? pn pp .61~? ， 取 p ＝ 。 ? ?m ax?? qKq Lp （ ） 式中： ?pq 液壓泵的最大流量； ?LK 液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 .31~.11?LK ，取 .21?LK ； ? ? ?? maxq 同時(shí)動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。