氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計-畢業(yè)論(已改無錯字)
2023-07-19 16:52:35 本頁面
【正文】 在左位時 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖 為更加形象直觀的表述本裝置的工作過程附上系統(tǒng)簡圖，如圖 ： 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 1 換向閥 1 換向閥 2 2 （ a、 b、 c、 d） 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 系統(tǒng)的理論分析與計算 理論流量 4v ALq T? () 液體輸出體積流量為 qv； A —— 液壓缸活塞有效面積； L —— 缸的行程； T —— 缸的運動周期。 基本設(shè)計 由動源壓力和工作壓力確定工作缸面積與驅(qū)動缸的面積之比為 1： 。根據(jù)計算的尺寸來確定工作缸和驅(qū)動缸的直徑及行程。 幾點討論： （ 1）在驅(qū)動缸中，如果驅(qū)動過程中壓力與停止時壓力的差異忽略不計，那么下面公式近似成立： s d gp A pA? （ ） PS—— 油液工作壓力； P —— 氣 源 壓 力； Ag—— 工作缸 面 積； Ad—— 驅(qū)動缸面積。 AgL/T 一定， PsAdL/T 也一定，所以工作一周期的 耗氣量一定，所以說驅(qū)動缸耗氣量與面積、行程、周期近似無關(guān)。但如果 T 減小，由公式得換向機構(gòu)的耗氣量增大，這時氣源負(fù)荷增加。 蓄能器 蓄能器就是 一個能量中轉(zhuǎn)站，像一個水塔把水儲藏起來，然后居民需要用水的時候水塔上水的勢能轉(zhuǎn)換成動能到千家萬戶。蓄能器還能消除系統(tǒng)的活塞泵流量脈動。 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 圖 活塞 泵流量脈動的二維曲線圖 消 除活塞泵流量脈動器件，最佳液壓元件是蓄能器。那么選擇蓄能器就要根據(jù)總?cè)莘e這參數(shù)來選擇。那么蓄能器需完一次成吸油和排油，也就是流量脈動的一個周期。即 : 0 0 1 1 2 2k k kp V p V p V C? ? ? （ ） 蓄能器設(shè)置點脈動的最低壓力 1p (絕對壓力，物理意義是蓄能器的充氣壓力的絕對值，即 P1=P0)； 壓力為 1p 時氣體的容積 V1，它的實際意義就是蓄能器的充氣容積，即 V1=V0； 蓄能器設(shè)置點脈動的最高壓力 P2 即 (絕對壓力 )； 壓力為 P2 時氣體的容積 V2， 21V V V? ?? ； 在液壓泵瞬時流量脈動的一個周期內(nèi)，瞬時流量 Qsh 高于平均流量 Qm 部分的體積為 V? 。 在沒有蓄能器時，應(yīng)用動態(tài)流量計測定瞬時流量脈動的一個周期，并繪成曲線。再用求積儀求面積或者其它方法算出瞬時流量高出平均流量部分的體積，即V? 值。如 25 所示，對于活塞泵，為了便于測量 V? 則可在無負(fù)載、低轉(zhuǎn)速及角速度 ? 為常數(shù)的條件下來測量和繪制流量的脈動曲線。 所以由公式 ()可寫成 ? ?1 0 2 0 kkp V p V V? ? ? （ ） 故得 11201kp VpV?? ??????? 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 0 1121 kVVpp????????? （ ） 又考慮到壓力脈動系數(shù) : 21p mppp? ?? 21p mppp? ?? 中 mp 壓力脈動的平均值為（絕對壓力， Pa） 212m ppp ?? 所以 1222 pppp ???? ? 將上式代入式 （ ） 得： 0 1212kppVV????????????? （ ） 由公式 ，如果要使系統(tǒng)壓力沒有脈動，即 p 0?? ，那么要求 V =? ，所以這不可能。一般限定 p? 不要超過最大值 2p 和最小值 1p 。 如果 V? 已知及壓力脈動系數(shù) p? ，則由 ()能計算出蓄能器的總 容積 0V 。如果 p? 值沒有，但是知道限定系統(tǒng)壓力的最大值 2p 和系統(tǒng)脈動的最低壓力 1p 。則由 ()來計算 0V 值，繼而確定蓄能器的大小和尺寸。 主要參數(shù)初定 周期 T 課題要求頻率不低于 10HZ，取 T=1f=100ms； 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 液體 1 的體積流量： 331 331 .9 8 5 / 1 .3 7 3 1 0 /1 .4 4 6 1 0 /v k g sq m sk g m ?? ? ?? 液體 2 的體積流量： 332 331 .2 0 3 / 1 .3 7 3 1 0 /0 .8 7 6 1 0 /v k g sq m sk g m ?? ? ?? 因為液體 1 與液體 2 體積流量相同均為 10 /ms?? ，為克服流動過程中的粘性力圓整后取得： vq =所以： 4gALT =gAL= 根據(jù)設(shè)計要求裝置限制總長度不大于 300mm。取三個活塞寬 50mm，四個端蓋120mm。 則 L 300 50 120 4030????mm，取 L=40mm， 則 gA =90cm2,則 4ggDA??= 工作缸直徑圓整取 gD =40mm 因為一個驅(qū)動缸需要驅(qū)動兩個工作缸，所以 2s d gPA PA? ， 得出： dD 2gsPDP?=98mm 取 5%余量以克服運動中腔壓下降、摩擦力、輔助機構(gòu)阻力等各種損失。取驅(qū)動缸直徑為 dD =125mm， d =16mm （ d — 活塞桿直徑）； 主閥通徑 活塞的運動速度為 4LT =設(shè)氣缸壓力為 222 gd dDPPD? = 則氣缸耗氣量為 220. 01 57 ( ) ( 0. 10 2)c a dq D L d l N p? ? ?=197L/s 氣缸的平均耗氣量 caq L/min； 氣缸的工作頻度 N ； L （ cm） —— 氣缸的行程； 裝配管的內(nèi)徑 d （ cm）；（換向閥和氣缸） dl （ cm） —— 配管的長度。 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 以氦氣為介質(zhì)，其質(zhì)量流量為 mq =197L/s 429 氣源壓力為 sP =2MPa， dsPP ， ? ?? ? 221 11dsmvbC b PqART b? ????? （ ） 式中 T—— 溫度， K， T=300； b—— 臨界壓力比（對于氦氣 b? ）； R—— 氣體常數(shù)（ //gJ k K ）， R=2077； ? =201?? = 得 vA = 105 m2 主閥切換時間 如果缸的運動時間為 25ms，則主閥切換時間應(yīng)小于 5ms，設(shè)主閥的行程為Sv ，要 Tv 內(nèi) 到 位 ， 以 等 價 速 度 運 動 計 算 ， 有22 vv vSa T?，若 vS =10mm, 則62 10va ??? ?=800m/s,若閥芯為 100g，即 vm =，則驅(qū)動力需以 驅(qū)動壓力計算，凈 驅(qū)動面積約為 1A = cm2 。 主閥供氣 由前，主閥速度 vV =2vvST = 2 ? =4m/s 耗氣量 mq =（ 15+1） vV 1A = 104kg/s，此為進(jìn)氣一側(cè)。 大端排氣側(cè) mq =（ 15+1） vV 2A =（ 15+1） vV 2 1A = 103kg/s。 氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 3 .組件結(jié)構(gòu)設(shè)計 引言 通過上一章系統(tǒng)的分析與設(shè)計 計算，氣缸活塞直徑為 100mm。氣缸進(jìn)排氣口內(nèi)徑為 14mm；活塞桿直徑為 16mm；兩液壓缸活塞直徑 40mm；液體 1 和 2 的液壓缸進(jìn)油口內(nèi)徑分別為 16mm 和 14mm。 下面將選定氣缸內(nèi)組件的結(jié)構(gòu)和怎樣設(shè)計內(nèi)部組件 缸筒 缸筒、缸蓋采用的連接形式 由氣動增壓器具有對稱性。因為雙頭螺栓的連接形式更好。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，重量輕，易于運轉(zhuǎn)和加工，結(jié)構(gòu)簡單。 缸筒的材料與壁厚 表 缸筒材料 單位 :mm 材料 缸徑 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 鋁合金2AL2 壁 厚 ～ 3 ～ 4 ～ 5 20 鋼無縫鋼管 3 ～ 5 ～ 6 因為氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比 110D?? ，氣缸鋼筒承受壓縮氣體的壓力，壁厚氣動增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 按薄壁筒公式計算：2p ppD? ??。根據(jù)公式2p ppD? ??計算出的壁厚一般都很薄 ，對加工工藝要求很高。實際設(shè)計過程中一般都按照加工工藝要求，適當(dāng)增加壁厚，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋁合金管，參照上表 D =100 mm，取 ? =4 mm。 活塞的固定 卡簧式固定活塞，如下圖 。 圖 氣缸活塞的固定方
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