【正文】 這種控制凡是會造成系統(tǒng)發(fā)熱，多用于流量較小的場合中。 但其缺點是控制精度比閥控方式要低。采用比例流量控制閥和比例閥配合使用，既減少系統(tǒng)發(fā)熱 又 可提高速度和滑塊位置的控制精度。 3．精確的位置控制 在精密校直、點壓成型、精密模鍛、模具研配等液壓機中，滑塊的位置精度內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 8 要求很高，一般小于 0. 05mm，可通過比例伺服閥和位移傳感器來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的精確定位，此功能用在精密校直液壓機中控制壓頭的位置精度可達到 0. 03mm以內(nèi)。而常規(guī)液壓系統(tǒng)通過開關(guān)閥和形成開關(guān)控制清塊的形成，滑塊的位置重復(fù)精度雖然比單純應(yīng)用伺服閥精度低，但它對液壓油的過濾精度要求不高，整個系統(tǒng)的性價比要優(yōu)于伺服控制液壓系統(tǒng)，己逐步成為位置控制液壓系統(tǒng)的 首要設(shè)計方案。多缸同步問題是液壓系統(tǒng)中關(guān)注最多的問題，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)多采用同步閥或分流閥控制，但存在同步誤差大、不能自我修正等問題，所以，只能用在對同步要求不高的場合。在同步系統(tǒng)中用的最多的是采用比例伺服閥和位移傳感器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，如六自由度運動平臺系統(tǒng)等。 5．符合控制電液比例閥 傳統(tǒng)的液壓泵多為定量、恒功率、恒壓等簡單功能。近紀(jì)念來，國外部分液壓元件公司 (如：BoscRexrath GroupParker)開的一種數(shù)字泵，其壓力、流量、功率均可通過比例放大器調(diào)節(jié)，壓力和流量的控制精度可達 。 第 2 章 總體方案設(shè)計 總述 對于液壓壓力機來說，從總體上分析，它主要包括以下幾個部分。設(shè)計液壓壓力機，就是要將各個部分設(shè)計出來并將其有機的結(jié)合起來，形成一個適用于各種生產(chǎn)實際的內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 9 液壓壓力機。通過對各組成部分的各種布置和結(jié)合，可以得到若干種方案。在本章的第二節(jié)通過對液壓壓力機的整體分析與設(shè)計得出了幾個方案。順便將各個分部分的設(shè)計方案從 大的角度上加以確定。一部分為工作臺，另一部分為安裝各液壓元件的箱體式結(jié)構(gòu)，其實也就是液壓泵站與液壓閥臺的組合。工作臺采用 兩 立柱帶滑塊式， 兩 個立柱當(dāng)成滑塊的導(dǎo)軌。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出 T 形槽來安裝鍛模，滑塊上也開出 T 形槽來安裝上模膛?？刂泼姘逯苯右较潴w前部適用于操作的地方。 方案二：將工作臺置于箱體結(jié)構(gòu)上部，并和箱體用螺栓固定。在工作臺下平板上加工出 T 形槽，而滑塊上則不加工 T 形槽，只加工出與活塞桿連接的螺紋孔。設(shè)計出閥板，用來集中安裝閥。將閥板和底座合理的安裝在箱體中，組成一個小液壓站。 方案三：工作臺 采用門式帶滑塊式，上部用橫梁固定，下部用平板固定?；瑝K的導(dǎo)軌做成長方形，并仿照機床導(dǎo)軌制作。 箱體中各元件 的安裝和方案二基本相同。 方案綜合與論證 最后將以上三種整體布置方案加以綜合，得出一個相對較好的方案，做為液壓壓力機的最終方案。工作臺采用 兩 立柱帶滑塊式， 兩 個立柱當(dāng)成滑塊的導(dǎo)軌。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出 T 形槽來安裝鍛模，滑塊上也開內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 10 出 T 形槽來安裝上模膛。然后將兩個板安裝在箱體中?？刂婆_ 也置于箱體之上 ，安裝微機及電控按鈕。工作臺的兩 根立柱與上下平板之間用螺母連接。控制臺安裝工業(yè)用計算機，無顯示， 鍵盤輸入。要設(shè)計 專門的電源來給各傳感器、 A/D D/A 卡、比例閥等元件供電。它與 機械 壓力相比，具有壓力和速度 可 在廣泛的范 圍內(nèi)無攝調(diào)整，可在在意位置輸出全幫功享和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布局靈 活 。同時液壓元件具有高度盼適用化標(biāo)準(zhǔn)化特點，設(shè)計和銩逢均較為簡單。 目前， 中小型液壓機絕大 部 分均采用礦 用 油 做 介質(zhì)， 例 如液壓 油 ，機械 油 等。 液壓機 設(shè)計也和其它任何機 械 設(shè)計一樣，是由加工對象 —— 工件的工藝要求決定 。在此基礎(chǔ)上繪制全部工作圖和編制驗收技術(shù)條件等全部技術(shù)條件。但設(shè)計是否正確，必須用實際來檢驗。 ○ 2 總體方案的設(shè)計 ○ 3 主要零部件強度和剛度的計算 ○ 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ○ 5 電氣系統(tǒng)的設(shè)計 液壓機設(shè)計包括兩大部分：一是液壓部分設(shè)計；一是主機部分設(shè)計。 技術(shù)要求及參數(shù)：最大壓制力： 300 t 位置控制精度： 工件最大尺寸： 900mm? 900mm? 500mm 指導(dǎo)思想：從實際出發(fā)，吸收國內(nèi)外先進的科學(xué)技術(shù)，力求設(shè)計出重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、操作方便的通用型電液位置控制壓力機。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元件、附件和原動機的規(guī)格型號。 工況分析 伏在分析就是研究一部機器在工作過程中，它的執(zhí)行機構(gòu)的受力情況（液壓內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 12 缸隨時間的變化情況）。如液壓機，在鐓粗、延伸等工藝過程中，其負(fù)載隨時間平穩(wěn)的增長，而在擠壓、拉拔等工藝過程中，其負(fù)載幾乎不變。例如液壓缸在提升重物時為阻力負(fù)載，重物下降時為超越負(fù)載。如缸體 與活塞之間的摩擦負(fù)載等。 m a x ()f s d eF f f F? ? ?（ +） ? 3000=840KN （ ） 3 慣性負(fù)載 即運動部件在啟動和制動過程中，其平均慣性力可按照下式進行計算。它清楚的表明了液壓缸在整個工作循環(huán)內(nèi)負(fù)載的變化規(guī)律，圖中最大負(fù)載是初選液壓缸的工作壓力和確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)。 圖2 2 位 移循環(huán)圖 液壓機的液壓缸位移循環(huán)圖，其縱坐標(biāo)表示活塞位移，縱坐標(biāo)表示時間，曲線斜率表示活塞移動速度，它清楚的表明了該液壓機的工作循環(huán)由快速下行、壓制、保壓、泄壓、慢回和快速回程的六個階段組成。 圖2 2 速 度循環(huán)圖 初選系統(tǒng)壓力 液壓機系 統(tǒng)工作壓力 的選擇要滿足主運動執(zhí)行機構(gòu)最大輸出力的要求。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選的過低，則液壓元件、輔件的尺寸和重量就增加；選擇較大的工作壓力，可顯著的減輕缸徑，使液壓機尺寸減少，液壓系統(tǒng)流量相應(yīng)減少。目前，我國幾類機器常用的系統(tǒng)工作壓力： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 16 表 幾類機器常用系統(tǒng)壓力 設(shè)備類型 機 床 農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械、工程機械的輔助機構(gòu) 液壓機、中大型挖掘機、重型機械 磨床 組 合 機 床 龍 門 刨 床 拉 床 系統(tǒng)壓力 /Mp — 2 3— 5 2— 8 8— 10 10— 16 20— 32 P=25Mp 液壓系統(tǒng)圖的擬定 在明確液壓系統(tǒng)要完成的功能和加工要求后粗略的給液壓缸一個外拉力，便可以確定液壓系統(tǒng)的基本形式，其內(nèi)容如下： 1 調(diào)壓回路 所謂調(diào)壓回路，它是用來控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)好的數(shù)值，或使工作機構(gòu)在運動過程中，個階段中具有不同的壓力。 在圖 2— 4（ a）中溢流閥 與節(jié)流閥組成節(jié)流調(diào)速回路時，溢流閥經(jīng)常開啟溢流，他的調(diào)定壓力必須大于執(zhí)行元件的最大工作壓力湖人管路上各種壓力之和。 圖 2— 4（ b） 為遠(yuǎn)程調(diào)壓回路，主溢流閥的調(diào)定壓力必須大于每個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 17 2 卸荷回路 溢流閥流回油箱，造成動力消耗，引起油液發(fā)熱，使油液加快變質(zhì)，而且還影響液壓系統(tǒng)的性能及泵的壽命，為此需保壓泵卸荷回路。 圖 2— 5（ b）是 M 型電液比例換向閥的卸荷回路。因此，選（ b）圖。因自重而自行下落，在活塞向下運動的回路上串聯(lián)一個產(chǎn)生一定背壓的元件，防止因自重而自行下落 的回路稱為平衡回路。 在圖 (a)中，調(diào)整平衡閥的開啟壓力稍大于立式活塞缸和工作部件自重形成的圖圖圖24 調(diào) 壓回路圖圖圖25 卸 荷回路內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 18 下腔背壓，可防部件自行下落，平衡閥起平衡錘的作用，平衡閥是由單向閥和溢流閥組成。由于平衡閥是滑閥結(jié)構(gòu)，有泄漏，長期停放將緩慢下降，故僅適用于運動部件重量不很大和停留時間較短的系統(tǒng)。 4 釋壓回路 釋壓回路的功用在于使用高壓大容量液壓缸中存儲的能量緩緩釋放， 以免它突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊。 由圖 (a)可見，液壓缸上腔的高壓油在換向閥 5 處于中位（液壓泵卸荷）時，通過節(jié)流 閥、單向閥和換向閥釋壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，當(dāng)此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力是，換向閥切至左位，液控單向閥打開，使液壓缸的上腔的油通過該閥排到液壓缸頂部的副油箱中，這種釋壓回路無法在釋壓前保壓。 圖圖圖26 平衡回路內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 19 控制信號多路模擬開關(guān)指令信號號圖28 液壓系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng) 組成：調(diào)壓回路、卸荷回路、平衡回路、釋壓回路、保壓回路。 圖圖圖27 釋 壓回路內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 20 壓力機一般由機身和液壓系統(tǒng)兩部分組成 。 當(dāng)高壓液體進入工作缸后，在工作活塞上產(chǎn)生很大的壓力，并推動活塞向下運動，使工件在上、下模之間產(chǎn)生變形，回程時，工作缸通低壓 ，高壓液體進入回程缸，推動回程活塞向 上運動，帶動它回到原始位置，完成一個工作循環(huán)。沖液行程一般包括快速下降過程，活塞從停止在上面的位置靠自重下降，直到上模接觸到工件為止?；爻踢^程為快速上升過程，停止是活塞及運動部分停于運動所需的位置，完成一個工作循環(huán)。 （ 2）液壓系統(tǒng)中的壓力要能經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，并能產(chǎn)生較大的壓制力（噸位） ，以滿足工作要求。因此要求功率利用內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 21 合理，工作平穩(wěn)性和安全可靠性要求高。 （ 2） 活動橫梁空程快速下降：電磁鐵 1DT 及 5DT 通電，閥 10 及閥 11 換至右位，控制油經(jīng)閥 11（右位） ，打開液控單向閥 12。 回油路：主缸下腔 → 閥 12→ 閥 10→ 閥 4→ 油箱。主缸下腔油經(jīng)支承閥 13 排回油箱。此時，橫梁速度減慢，其速度取決 于泵的供油量。保壓期間，泵 1 經(jīng)換向閥 4 的中位卸載。 200N，若超過此值，則由計算機發(fā)出指令，控制電液比例換向閥的換向和閥芯開口的大小，使壓力達到預(yù)定值。由 于主缸上腔壓力很高，壓力油使卸荷閥（外控順序閥） 15 開啟，泵 1 輸出的油液經(jīng)外控順序閥 I5 回油箱。 當(dāng)主缸上腔壓力卸到一定值后，卸荷閥（外控順序閥） l5 關(guān)閉，泵 1 壓力升高，充液閥（液控單向閥） 12 完全打開，此時，進油路；泵 l電液比例換向閥10 左位一液控單向閥 12 一主缸下腔：回油路：主缸上腔一充液閥（液控單向閥）內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 22 14 一上位油箱。 ⑥主缸原位 停止 當(dāng)主缸滑塊上升至原來位置，開關(guān) IDT、 2DT 失電，換向閥 10 處于中位，液控單向閥 12 將主缸下腔封閉，主缸原位停止不動。 ⑦下 頂 出缸頂出 3DT 得電，閥 4 處于 左 位。 回油路；下缸上腔一換向閥 4 左位一油箱。 ⑧下頂出 缸 退回 3DT 失電． 4DT 得電，換向閥 4 處于右位，頂出缸活塞下行退回 。因 此這種系統(tǒng)一般采用高壓大流量的恒功率的定量泵。同時，液壓機液壓系統(tǒng)一般也必須考慮設(shè)置平衡回路，以防止在停機時主缸因自重而下滑。 （ 4）液壓機從保壓到退回時，一般都用泄壓回路來解決高壓能的釋放問題。 （ 6）液壓機系統(tǒng)的控制油液應(yīng)有專門的低壓泵供油，而不應(yīng)直接由系統(tǒng) 作高壓油作控制油源。 p? —— 液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之 間的沿程阻力損失和局部阻力損失之和。即： Qp≥ K(∑ Q)max sm/3 () 式中： K 一系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 ～ ；大流量取小值，小流量取大值?？蓮?Qt 圖上查取。系統(tǒng)工作過程中存在過渡過程中的動態(tài)壓力，其壓力 最大值往往比靜態(tài)壓力要大很多，所以選擇液壓泵的額定壓力時應(yīng)比系統(tǒng)的最高壓力大 25%60%，使液壓泵的壓力儲備應(yīng)取大值。 ?pN310pppPQ? = 63 2 . 5 1 0 2 0 . 4 9 6 1 3 . 8 80 . 8 6 0 KW?? ?? 本系統(tǒng)選則高壓齒輪 變 量泵 CBZ63，公稱排量 63ml/r，理論排量 62. 63ml/r，額定壓力 25MPa，最高壓力 31. 5MPa，額定轉(zhuǎn)速 2021r/min，最高轉(zhuǎn)速 2500r/min，工作油溫 20～ 110oC ，驅(qū)動功率 ，效率 94%，生產(chǎn)企業(yè)；濟南液壓件廠。功率 。根據(jù)《機械設(shè)計手冊 中冊，選取電動機型號 22系列小型直流電動機，額定功率 為 40KW，滿載轉(zhuǎn)速為 3000r/min， 2272 型。其主要內(nèi)蒙古科技大學(xué)設(shè)計說明書 25 作用是儲存油液，并且散發(fā)油液中的熱量，釋放油液中的氣泡，沉淀固體雜質(zhì)等作用。 設(shè)計時應(yīng)考慮的問題： l、油箱必須有足夠大的容積以滿足節(jié)熱，容納停車時因重力作用返回油箱的油，操作時油面應(yīng)保持適當(dāng)高度等要求。吸油管口應(yīng)安裝 80 或 lOOHm的網(wǎng)式或線細(xì)式濾油箱，安裝的位置要便于裝卸和清洗。 吸油管和回油管的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，兩管之間用隔板隔開，以增加油的循環(huán)距離，增大散熱效果，并使油中的氣泡和雜質(zhì)有較長的時間浮生和沉淀，隔板的高度約為最低油面高度的 1