設(shè)計(jì)說明書52461

1、矯直機(jī)機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。它能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。本篇介紹的機(jī)械手為四自由度極坐標(biāo)型機(jī)械手，應(yīng)用于鍛造生產(chǎn)線上最后的矯直機(jī)上，主要作用是用于矯直機(jī)上料。機(jī)械手動(dòng)作要求快速、準(zhǔn)確，并結(jié)合工作環(huán)境宜采用液壓系統(tǒng)。機(jī)械手的質(zhì)量會(huì)影響機(jī)械手的動(dòng)作靈敏性和準(zhǔn)確性，因此本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)五個(gè)輕型液壓缸，分別控制機(jī)械手手指夾緊、手腕回轉(zhuǎn)、手臂俯仰以及拔銷定位和棘爪定位，還有兩個(gè)柱塞液壓馬達(dá)，以實(shí)現(xiàn)較大的執(zhí)行力和執(zhí)行長(zhǎng)度，分別控制手臂伸縮

2、和手臂回轉(zhuǎn)。本文對(duì)該液壓系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了論證和擬定，包括系統(tǒng)原理圖擬定、工況分析、負(fù)載計(jì)算、液壓元件選擇、系統(tǒng)驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并用三維造型軟件PROE繪制了該液壓系統(tǒng)的液壓集成塊用以檢查閥塊內(nèi)的連通情況，用二維軟件CAD繪制了原理圖、油箱組件圖、液壓集成塊零件圖和液壓站裝配圖。關(guān)鍵字： 矯直機(jī) 四自由度 機(jī)械手 液壓系統(tǒng)Straightening machine manipulator hydraulic system designAbstract A robot is used in the automated production process as a function of hav

3、ing a crawl and move the workpiece automation devices, it is in the mechanization and automation of the production process developed a new type of device. It can replace human to complete dangerous, repeat the boring work, to reduce human labor intensity, improve labor productivity. This article int

4、roduces the four degrees of freedom robotic manipulator polar type, used in forging a final straightening machine production line, the main role is used for straightening machine feeding. Robot movements require fast, accurate, and combine the work environment should adopt the hydraulic system. Will

5、 affect the quality of the robot manipulator motion sensitivity and accuracy, so the design of the hydraulic system five lightweight hydraulic cylinders, respectively, control the robot finger grip, wrist rotation, tilt and pull off the arm positioning and pawl positioning, as well as two a piston h

6、ydraulic motor, in order to achieve greater execution and implementation of length, respectively, control arm stretching and arm swing. This general scheme of the hydraulic system were demonstrated and proposed, including system schematic formulation, condition analysis, load calculations, hydraulic

7、 component selection, system checking and structural design, and 3D modeling software PROE draw the hydraulic system of hydraulic manifold block to check the connectivity of the valve block, draw a two-dimensional CAD software, schematics, fuel tank assembly diagram, hydraulic manifold block diagram

8、 and hydraulic parts assembly drawing.Keywords: Straightening machine; Four degrees of freedom; manipulator ;hydraulic system目錄1.引言幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來。早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。到了近代 ，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響

9、之深，是我們始料未及的。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù) 工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工 業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)

10、等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)

11、鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 2.概述液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新興技術(shù)。從1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生起，已有幾百年的歷史，液壓傳動(dòng)技術(shù)被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展是由19世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動(dòng)起來的，最早實(shí)踐成功的液壓傳動(dòng)裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用車床到20世紀(jì)30年代末才用上了液壓傳動(dòng)。第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些兵器上用上了功率大，反應(yīng)快，動(dòng)作準(zhǔn)的液壓傳動(dòng)和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善，各類元

12、件的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)格化，系列化而在機(jī)械制造，工程機(jī)械，材料科學(xué)，控制技術(shù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械，汽車制造等行業(yè)中推廣開來。由于軍事及建設(shè)需要的刺激，液壓技術(shù)日益成熟。20世紀(jì)60年代后，原子能技術(shù)，空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)，控制，檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。如工程機(jī)械，數(shù)控加工中心，冶金自動(dòng)線等。液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳動(dòng)和控制的一種傳動(dòng)形式。利用有壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。因而在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床行業(yè)中，液壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。隨著原子能、空

13、間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國(guó)對(duì)液壓工業(yè)的發(fā)展都很重視，所以采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。正是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所以液壓在工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速，并涉及到諸多領(lǐng)域。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有： (1) 相對(duì)于電力拖動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)而言，在相同功率下，液壓執(zhí)行元件體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓傳動(dòng)一般使用的壓力在7Mpa左右，也可

14、高達(dá)50Mpa。而液壓裝置的體積比同樣輸出壓力的電機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)裝置的體積小得多；(2)液壓傳動(dòng)的各個(gè)元件，可根據(jù)需要方便，靈活地來布置；(3)液壓裝置頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動(dòng)力，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)等；(4)易于自動(dòng)化，液壓設(shè)備配上電磁閥，電氣元件，可編程控制器和計(jì)算機(jī)等，可裝配成各式自動(dòng)化機(jī)械；(5)速度調(diào)整容易，液壓裝置速度調(diào)整非常簡(jiǎn)單，只要調(diào)整流量控制閥即可輕易且可實(shí)行無級(jí)調(diào)速；(6)不會(huì)有過載的危險(xiǎn)，液壓系統(tǒng)中裝有溢流閥，當(dāng)壓力超過設(shè)定壓力時(shí)，閥門開啟，液壓經(jīng)由溢流閥流回油箱，此時(shí)液壓油不處在密閉狀態(tài)，故系統(tǒng)壓力永遠(yuǎn)無法超過設(shè)定壓力。 (7)這種技術(shù)還易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)

15、合，形成自動(dòng)控制系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界液壓元件的總銷售額為350億美元，世界各主要國(guó)家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%3.5%，而我國(guó)只占1%左右，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有：(1)由于流體流動(dòng)的阻力和泄露較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄露不僅污染場(chǎng) 地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故；(2)由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作； (3)液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴；(4)由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的傳動(dòng)比； (5)液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。液壓傳動(dòng)主要的

16、發(fā)展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：1.減少能耗,充分利用能量 液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個(gè)問題： 減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進(jìn)元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時(shí)還可減少漏油損失。 減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。 采用靜壓技術(shù)，新型密封材料，減少磨擦損失。 發(fā)展小型化、輕量化、復(fù)合化

17、、廣泛發(fā)展3通徑、4通徑電磁閥以及低功率電磁閥。 改善液壓系統(tǒng)性能，采用負(fù)荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。 為及時(shí)維護(hù)液壓系統(tǒng)，防止污染對(duì)系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測(cè)方法，對(duì)污染進(jìn)行在線測(cè)量，要及時(shí)調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時(shí)而造成損失。2.主動(dòng)維護(hù) 液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過去簡(jiǎn)單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測(cè)，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。 要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前，憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗(yàn)，通過看、聽、觸、測(cè)等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓

18、系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識(shí),建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫(kù)中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對(duì)于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。 另外，還應(yīng)開發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3.機(jī)電一體化 電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，

19、漏油、維修性差等缺點(diǎn)，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),其主要發(fā)展動(dòng)向如下： (1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓系統(tǒng)和 開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應(yīng)上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)接口也應(yīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。 (2)發(fā)展和計(jì)算機(jī)直接接口的功耗為5mA以下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于3mS)等。 (3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和診斷,由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。 (4)計(jì)算機(jī)仿真標(biāo)準(zhǔn)化，特別對(duì)高精度、“高級(jí)”

20、系統(tǒng)更有此要求。 (5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機(jī)構(gòu)也是今后需要探討的問題，液壓產(chǎn)品機(jī)電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，目前正處于迅速發(fā)展，提高的階段。其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自從1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。90年代起更加速了對(duì)國(guó)外先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)，消化，吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益，研究開發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。

21、隨著工業(yè)迅猛發(fā)展逐日發(fā)展壯大，相繼建立了科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)生產(chǎn)廠家，從事液壓技術(shù)研究和液壓產(chǎn)品生產(chǎn)。他們不但能生產(chǎn)液壓泵，液壓閥等液壓元件，還設(shè)計(jì)制造了許多新型液壓的元件，如電液比例閥，電液伺服閥等。到目前為止，液壓元件的生產(chǎn)，已成為了我國(guó)液壓元件產(chǎn)品的生產(chǎn)系列。液壓技術(shù)的發(fā)展正向著高效率，高精度，高性能方向邁進(jìn)。液壓元件向著體積小，重量輕，微型化和集成化方向發(fā)展，液壓技術(shù)，交流液壓等新興的液壓技術(shù)正在開拓。又由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，更大大地推進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展，像液壓系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化，微機(jī)控制等工作，也都取得了顯著成果。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓，高速，大功率，高效率，低噪音，經(jīng)久耐用，

22、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制，司服控制，數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的成績(jī)。微電子技術(shù)的進(jìn)展，滲透到液壓與氣動(dòng)技術(shù)中并與之結(jié)合，創(chuàng)造出了很多高可靠性，低成本的微型節(jié)能元件，為液壓氣動(dòng)技術(shù)在工業(yè)各部門中的應(yīng)用開辟了更為廣泛的前景。 在國(guó)外,液壓工業(yè)的發(fā)展速度高于機(jī)械工業(yè)。全世界液壓產(chǎn)品產(chǎn)值約200 億美元。在美、日、德等主要國(guó)家的比較中以日本人均產(chǎn)值為最高,其主要原因是日本工廠設(shè)備自動(dòng)化程度高和生產(chǎn)管理完善,此外,日本各企業(yè)外協(xié)量大,將一些零件擴(kuò)散給協(xié)作廠加工

23、,實(shí)現(xiàn)零件專業(yè)化。據(jù)統(tǒng)計(jì),各國(guó)液壓工業(yè)產(chǎn)值約占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的23 % ,而我國(guó)僅占0.18 %左右,充分說明我國(guó)液壓技術(shù)使用率低,需努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。液壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,據(jù)分析,建筑工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)等行走機(jī)械是液壓工業(yè)的主要用戶;在產(chǎn)業(yè)機(jī)械中,機(jī)床、冶金、塑機(jī)是主要用戶。由于機(jī)床、塑機(jī)、機(jī)器人等行業(yè)部分傳動(dòng)已被電氣傳動(dòng)所取代,其需求量減少,建筑、工程、冶金等需要量的比重顯著增加。據(jù)國(guó)外資料介紹,建筑機(jī)械和工業(yè)車輛液壓使用率有增長(zhǎng)趨勢(shì),機(jī)床等產(chǎn)業(yè)機(jī)械的液壓使用率有下降近幾十年來，由于液壓技術(shù)借助微電子技術(shù)，大力發(fā)展電液傳動(dòng)與控制，使液壓技術(shù)產(chǎn)生新的活力。液壓技術(shù)的主要競(jìng)爭(zhēng)者是機(jī)械傳動(dòng)和

24、電氣傳動(dòng)，只要沿著機(jī)電一體化方向走下去，并不斷跟蹤和移植信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及新材料新工藝等的成果，充分發(fā)揮液壓技術(shù)功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，克服漏油和噪聲大等缺點(diǎn)，液壓技術(shù)作為現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的重要組成部分，將不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，保持強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力、不斷向前發(fā)展。3.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算3.1液壓系統(tǒng)的組成現(xiàn)設(shè)計(jì)校直機(jī)機(jī)械手液壓系統(tǒng)，要求完成的工作循環(huán)是：待料 插定位銷 手臂前伸 手指夾料 手臂上升 手臂縮回 手腕回轉(zhuǎn)90° 拔定位銷 手臂回轉(zhuǎn)90° 插定位銷 手臂前伸 手指松開 手臂縮回 手臂下降 手腕反轉(zhuǎn) （手腕復(fù)位） 拔定位銷 手臂反轉(zhuǎn) 待

25、料（一個(gè)循環(huán)結(jié)束）卸荷。該機(jī)械手為四自由度極坐標(biāo)型機(jī)械手，抓取力為650N。3.2液壓系統(tǒng)工況分析工況分析是擬定液壓系統(tǒng)方案、計(jì)算、選擇或設(shè)計(jì)液壓元件的依據(jù)，工況分析包括動(dòng)力參數(shù)分析和運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，尤其是有多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作的系統(tǒng)，通過動(dòng)力參數(shù)分析，做出系統(tǒng)載荷循環(huán)圖，選定系統(tǒng)工作壓力；通過運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，繪制系統(tǒng)流量循環(huán)圖，從而選定系統(tǒng)所需流量；同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)載荷循環(huán)圖和流量循環(huán)圖，可以繪制出液壓系統(tǒng)的功率循環(huán)圖，從中確定液壓系統(tǒng)所需功率。3.2.1動(dòng)力參數(shù)分析 所謂動(dòng)力參數(shù)分析，就是通過計(jì)算確定各液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷大小和方向，并且分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)、沖擊

26、及過載能力等情況。1） 液壓缸的載荷計(jì)算作用在液壓缸上的載荷力： 式中工作負(fù)載。除液壓缸外，運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)軌的摩擦載荷。運(yùn)動(dòng)部件速度變化的慣性負(fù)載。式中G運(yùn)動(dòng)部件重力。垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載。f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。 式中g(shù)重力加速度；加速或減速時(shí)間，一般為0.01-0.5s;時(shí)間內(nèi)的速度變化量。手指夾緊缸油路：=650N=0.2X20=4N (G取20N)=0.1X20=2N=數(shù)值太小對(duì)結(jié)果影響不大，可以看是650N恒負(fù)載情況。畫出速度、負(fù)載循環(huán)圖如下：圖1 手指夾緊缸速度、負(fù)載循環(huán)圖手腕旋轉(zhuǎn)缸油路：由經(jīng)驗(yàn)外負(fù)載不大，情況同手指夾緊缸油路差不多，但它的負(fù)載是變化的，

27、因?yàn)楦壮惺艿膲毫υ谧兓?；設(shè)最大負(fù)載為600N。、數(shù)值同樣太小對(duì)結(jié)果影響不大，畫出速度、負(fù)載循環(huán)圖如下：圖2 手腕回轉(zhuǎn)缸速度負(fù)載圖手臂俯仰缸油路：=2400N （重120kg,由力矩平衡，估算的結(jié)果）=0.2X520=104N (力學(xué)轉(zhuǎn)換，把手臂末端施加的壓力傳遞到給活塞桿的徑向力)=0.1X520=52N=60N起動(dòng)、加速：F=2400+140+60=2564N 穩(wěn)定：摩擦力隨俯仰在變化，最大值F=2400+52=2452N 制動(dòng)：F=2400+104-60=2444N畫出速度、負(fù)載循環(huán)圖如下：圖3手臂俯仰缸速度、負(fù)載循環(huán)圖定位缸油路：=150N、數(shù)值很小，可忽略。可看成是恒負(fù)載的情況。畫出速

28、度、負(fù)載循環(huán)圖如下：圖4定位缸速度、負(fù)載循環(huán)圖棘爪缸油路：=150N、數(shù)值很小，可忽略。可看成是恒負(fù)載的情況。畫出速度、負(fù)載循環(huán)圖如下：圖5棘爪缸速度、負(fù)載循環(huán)圖工作 載荷力矩。軸頸摩擦力矩。=µGr式中 G旋轉(zhuǎn)部件施加于軸頸上的徑向力。r旋轉(zhuǎn)軸半徑。µ摩擦系數(shù)。慣性力矩。 式中J回轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；加速或減速時(shí)間，一般為0.01-0.5s;時(shí)間內(nèi)的角速度變化量。手臂伸縮液壓馬達(dá)回路:=45N·m nmz/60=100 z=30 m=3mm =1000NX0.045m=45N·m軸頸摩擦力矩。=0.01X50X0.03=0.015N·m(忽略不計(jì)

29、)式中 G取50N。r旋轉(zhuǎn)軸半徑，根據(jù)液壓馬達(dá)取30mm。 µ查表23.41（c）取0.01加速或減速時(shí)間，一般為0.01-0.5s;啟動(dòng)加速： 穩(wěn)定運(yùn)行： 制動(dòng)時(shí) ： 畫出轉(zhuǎn)速、負(fù)載力矩循環(huán)圖如下：圖6手臂伸縮液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速、負(fù)載力矩循環(huán)圖手臂旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)回路:=40N·m 軸頸摩擦力矩。=0.01X2000X0.03=0.6N·m式中 G取2000N。r旋轉(zhuǎn)軸半徑，根據(jù)液壓馬達(dá)取30mm。µ查表23.41（c）取0.01 加速或減速時(shí)間，一般為0.01-0.5s; 啟動(dòng)加速： 穩(wěn)定運(yùn)行：制動(dòng)時(shí) ：畫出轉(zhuǎn)速、負(fù)載力矩循環(huán)圖如下：圖7手臂回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、負(fù)載力矩

30、循環(huán)圖3.2.2運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，就是研究工作機(jī)械依工藝要求應(yīng)以什么樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)，即研究其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是直線的、回轉(zhuǎn)的或擺動(dòng)的；運(yùn)動(dòng)速度、加速度是恒值的或變化的；運(yùn)動(dòng)行程大小、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)短等。3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.3.1供油方式由于校直機(jī)機(jī)械手液壓系統(tǒng)要求動(dòng)作精確，同時(shí)屬于非高壓系統(tǒng)，不能選擇柱塞泵，只能從葉片泵或者齒輪泵，但是齒輪泵有流量脈動(dòng)現(xiàn)象，不能使用。所以應(yīng)該選擇葉片泵。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)壓力不是特別大，因此不用考慮變量泵來增加效率，這種情況下使用變量泵效果有限，即選擇定量葉片泵。3.3.2調(diào)壓方式在該系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)電磁溢流閥用來溢流穩(wěn)壓，一般都在油泵的出口附近設(shè)

31、置，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。電磁溢流閥選擇通電卸荷狀態(tài)。防止意外停電，工作人員忘記關(guān)開關(guān)，當(dāng)來電時(shí)，系統(tǒng)通電運(yùn)行而造成不必要的損害或者危害；而且整個(gè)循環(huán)過程中，卸荷時(shí)間長(zhǎng)。同時(shí)就有了卸荷回路：在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路,即電磁溢流閥得電卸荷。 平衡與鎖緊回路 在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機(jī)構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的自重給以平衡。為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使

32、活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。本機(jī)械手采用單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。油泵出口處接單向閥 在油泵出口處接單向閥。其作用有二：第一是保護(hù)油泵。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。當(dāng)一旦電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。3.3.3調(diào)速方式液壓機(jī)械手各種運(yùn)動(dòng)速度的控制，主要是改

33、變進(jìn)入油缸的流量。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。因?yàn)椴徊捎米兞勘?，所以在此不考慮后者。 節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。 采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速時(shí)，負(fù)荷的變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起節(jié)流閥進(jìn)出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過

34、的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。采用雙單向節(jié)流閥。進(jìn)油回路采用雙單向節(jié)流閥的目的是為了更方便控制流量，且有一定背壓，使工作過程更穩(wěn)定，減少了一定的沖擊。現(xiàn)在根據(jù)負(fù)載：1. 夾鉗開閉用調(diào)速閥回油調(diào)速；2. 手腕回轉(zhuǎn)用調(diào)速閥回油調(diào)速；3. 手臂伸縮用節(jié)流閥回油調(diào)速；4. 手臂俯仰用調(diào)速閥進(jìn)油調(diào)速；5. 手臂回轉(zhuǎn)用節(jié)流閥回油調(diào)速。3.3.4換向方式在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用三位四通、二位四通電磁閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達(dá)的油路換向，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正

35、反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（D型）和直流電磁閥（E型）兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為220V（也有380V或36V），直流電磁閥的使用電壓一般為24V（或110V）。這里采用交流電磁閥。交流電磁閥起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)廉，但是如吸不上時(shí)容易燒壞，可靠性差，換向時(shí)有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。3.3.5機(jī)械手液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)圖是各種液壓元件為滿足機(jī)械手動(dòng)作要求的有機(jī)聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。 繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：

36、先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝置，從而組成整個(gè)液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)，畫出液壓原理圖。圖8 系統(tǒng)原理圖3.4.1執(zhí)行元件的計(jì)算與選擇(1) 液壓缸主要尺寸確定A手指夾緊缸計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：由負(fù)載圖知最大負(fù)載為650N，按液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2（回油調(diào)速）背壓=0.5MPa，該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)取0.5。將數(shù)據(jù)代入式（2-3）根據(jù)表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑：取D=50mm。按d/D=0.5

37、以及表2-5取d=25mm。驗(yàn)算最小穩(wěn)定流速：滿足最小穩(wěn)定速度要求。計(jì)算液壓缸所需流量。手指閉合：手指張開：B手腕旋轉(zhuǎn)液壓缸計(jì)算1工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：由負(fù)載圖知最大負(fù)載為600N，按液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2（回油調(diào)速）背壓=0.5MPa，該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)取0.5。將數(shù)據(jù)代入式（2-3）根據(jù)表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑：取D=40mm。按d/D=0.5以及表2-5取d=20mm。驗(yàn)算最小穩(wěn)定流速：滿足最小穩(wěn)定速度要求。計(jì)算液壓缸所需流量。手

38、腕伸直：手指張開：C手臂伸縮液壓馬達(dá)計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓馬達(dá)的排量V：由負(fù)載圖知最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩為52N*m，按液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2背壓=0.3MPa，液壓馬達(dá)排量計(jì)算：計(jì)算液壓馬達(dá)所需流量。D手臂俯仰缸計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：由負(fù)載圖知最大負(fù)載為2564N，按液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2背壓=0.5MPa，該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)取0.

39、5。將數(shù)據(jù)代入式（2-3） 根據(jù)表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑：取D=50mm。按d/D=0.5以及表2-5取d=25mm。驗(yàn)算最小穩(wěn)定流速：滿足最小穩(wěn)定速度要求。計(jì)算液壓缸所需流量。手指閉合：手指開：E手臂回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓馬達(dá)的排量V：由負(fù)載圖知最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩為61.3N*m，按液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2背壓=0.3MPa，液壓馬達(dá)排量計(jì)算：計(jì)算液壓馬達(dá)所需流量。F定位缸計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化

40、簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：由負(fù)載圖知最大負(fù)載為150N，無背壓，該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)取0.5。將數(shù)據(jù)代入式（2-3）根據(jù)表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑：取D=16mm。按d/D=0.5以及表2-5取d=8mm。驗(yàn)算最小穩(wěn)定流速：滿足最小穩(wěn)定速度要求。計(jì)算液壓缸所需流量。插銷：拔銷：G棘爪缸計(jì)算工作壓力p的確定：根據(jù)負(fù)載大小以及機(jī)器類型來初步確定。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1，現(xiàn)取液壓缸工作壓力p為0.8MPa。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：由負(fù)載圖知最大負(fù)載為150N，無背壓，該系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)取0.5。將數(shù)據(jù)代入

41、式（2-3）根據(jù)表2-4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑：取D=16mm。按d/D=0.5以及表2-5取d=8mm。驗(yàn)算最小穩(wěn)定流速：滿足最小穩(wěn)定速度要求。計(jì)算液壓缸所需流量。插銷：拔銷：3.4.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格泵工作壓力p的確定：考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為：式中 -液壓泵最大工作壓力； -執(zhí)行元件最大工作壓力； -進(jìn)油管路中的壓力損失，出算是復(fù)雜系統(tǒng)取0.5-1.5MPa，現(xiàn)取1MPa。是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各過渡出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命。因此選擇泵的額定壓力應(yīng)該滿足。中低壓系統(tǒng)

42、取小值泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為式中 -液壓泵的最大流量；-同時(shí)動(dòng)作各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，因?yàn)檫x擇的是定量泵用溢流閥溢流穩(wěn)壓，還需要加上最小溢流流量2-3L/min，現(xiàn)取2.5L/min;-泄漏系數(shù)，一般取=1.1-1.3。 選擇液壓泵的規(guī)格。該是系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)，排除柱塞泵，又因?yàn)辇X輪泵存在流量脈動(dòng)的缺點(diǎn)，而液壓機(jī)械手需要一定的精度，顯然齒輪泵不能滿足系統(tǒng)要求。葉片泵雖然額定壓力6.3MPa是初步計(jì)算的的2倍還要多。但是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，往往選擇泵的額定壓力是初步計(jì)算的2倍左右以提高液壓泵的壽命，從而降低成本。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇額定壓力為6.3MPa，排量，容積效率。與液壓

43、泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。根據(jù)公式進(jìn)行驗(yàn)算式中 -所選電動(dòng)機(jī)額定功率； -葉片泵的調(diào)定壓力；-泵的輸出流量。查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2，前提轉(zhuǎn)速要一樣，故選擇，額定功率3kW，滿足要求。3.5液壓閥的選擇考慮該系統(tǒng)流量不大，油箱別不大，而系統(tǒng)中液壓元件很多，為了是液壓站能夠緊湊，盡可能選擇疊加閥。元件系列選擇GE系列，因?yàn)樵撓盗械脑鷩?guó)外產(chǎn)品如力士樂能夠很好的配合。從成本考慮先選擇GE系列，如果需要的元件在該系列中找不到再選擇能夠與之匹配的系列產(chǎn)品。疊加閥的選擇，根據(jù)流量選擇電磁換向閥，在滿足流量的情況下，選擇小通徑的電磁換向閥，然后再選擇與之疊加的其它疊加閥，若不能滿足，增大電磁換

44、向閥通徑后再選擇其它疊加閥。除此之外，還應(yīng)考慮壓力閥的壓力調(diào)節(jié)范圍、流量變化范圍、所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。表 1液壓閥的型號(hào) 序 號(hào) 元件名稱 型 號(hào)通過流量（L/min）額定壓力（MPa）1回油過濾器RFA-63X5631.62電磁溢流閥YDF3-10B-B630.5-6.33壓力表開關(guān)KF-L8/14E354板式單向閥AF3Ea10B40165二位四通電磁換向閥24F3-E6B25166三位四通電磁換向閥34F3 O-E10B60167壓力繼電器2PD-F*10D-AB8單向調(diào)速閥2QA-F10D-ABU409壓力繼電器2PD-F*10D-AB10順序閥YDF-10B-B630.5-

45、6.311單向順序閥AXF3-10B403.6確定管道尺寸油管允許流速取則內(nèi)徑d為A手指夾緊回路管徑： 取8mmB手腕回轉(zhuǎn)回路管徑： 取6mmC手臂伸縮回路管徑： 取10mmD手臂俯仰回路管徑： 取10mmE手臂回轉(zhuǎn)回路管徑： 取10mmF定位回路管徑： 取4mmG棘爪缸回路管徑： 取4mmH吸油管路管徑：參照泵吸油口連接尺寸，取吸油管內(nèi)徑25mm。3.7液壓油箱容積的確定3.7.1油箱的主要作用：1) 貯存充足的油液，以滿足液壓系統(tǒng)正常工作的需要；油箱必須能夠存放液壓系統(tǒng)中的所有油液。液壓泵從油箱抽取油液運(yùn)送至系統(tǒng)，載能油液在系統(tǒng)中完成動(dòng)力傳遞之后返回油箱。2) 散發(fā)熱量，保證油溫不超過規(guī)定

46、值（60）；液壓系統(tǒng)中的容積損失和機(jī)械損失導(dǎo)致油液溫度升高。油液從系統(tǒng)中帶回的熱量有很大一部分靠油箱壁散發(fā)到空氣中去。這就要求油箱有足夠的尺寸，盡量設(shè)置在通風(fēng)良好的位置上，必要時(shí)油箱外壁要設(shè)置翅片來增加散熱能力。3)逸出空氣；液壓系統(tǒng)低壓區(qū)壓力低于飽和蒸汽壓、吸油管漏氣或液位過低時(shí)由漩渦作用引起泵吸入空氣、回油的攪動(dòng)作用等都是形成氣泡的原因，油液泡沫會(huì)導(dǎo)致噪聲和損壞液壓裝置，尤其在液壓泵中會(huì)引起氣蝕。未溶解的空氣可在油箱中溢出，因此希望有盡可能大的油液面積，并應(yīng)使油液在油箱里逗留較長(zhǎng)時(shí)間，4）沉淀雜質(zhì)：未被過濾器捕獲的細(xì)小污染物，如磨損屑或油液老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱時(shí)加以清

47、除。3.7.2油箱的計(jì)算與選擇油箱通常分為整體式油箱，兩用油箱和獨(dú)立油箱3類。整體式油箱是指在液壓系統(tǒng)或機(jī)器的機(jī)構(gòu)內(nèi)形成的油箱；兩用油箱是指液壓油與機(jī)器中的其他目的的用油的公用油箱；獨(dú)立油箱是應(yīng)用最為廣泛的一類油箱，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立油箱。油箱的容量主要依據(jù)散熱的需要來確定,同時(shí)還必須保證在液壓系統(tǒng)工作的整個(gè)過程中,無論流量如何波動(dòng),油箱中的油面都能保持一定的高度,使?jié)B入油液中的空氣和污染物有足夠的時(shí)間分離出來.對(duì)于一般的開式液壓系統(tǒng),其油箱的有效容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定:液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量V可概略地確定為：在低壓系統(tǒng)中（）可取

48、： 在中壓系統(tǒng)中（）可?。?在中壓系統(tǒng)中（）可?。?式中液壓油箱有效容積； 液壓泵額定流量。應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的拿不分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的80。各式中的系數(shù)選擇原則是:不連續(xù)工作時(shí)取小值,連續(xù)工作時(shí)取大值;使用變量泵時(shí)取小值,使用定量泵時(shí)取大值.對(duì)于本液壓系統(tǒng)為低壓液壓系統(tǒng)，液壓油箱有效容積按泵的流量的2-4倍來確定，并參照推薦尺寸取V=63L。3.7.3.油箱輔件的設(shè)計(jì)3.7.3.1液位計(jì)的控制及顯示油箱內(nèi)液位的控制可以通過液位發(fā)訊器或液位計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。前者當(dāng)液位低于要求時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，

49、目前應(yīng)用的有浮子式液位發(fā)信裝置。后者需要人工進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)液位低于要求時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)油。液位計(jì)通常設(shè)在油箱外壁上，并近靠注油口，以便注油時(shí)觀測(cè)液面。液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸油過濾器或吸油管道上邊緣高出75mm，以防止吸入空氣。液位計(jì)的上刻線對(duì)應(yīng)著油液的容量。液位計(jì)與油箱連接處有密封措施。對(duì)于油溫有嚴(yán)格要求的液壓裝置，可采用傳感式液位溫度計(jì)，其溫度計(jì)是利用靈敏度較高的雙金屬片的熱脹冷縮原理來測(cè)量油溫。對(duì)于大型油箱則應(yīng)設(shè)浮子式液面?zhèn)鞲衅饕员阍谝好娓叨犬惓r(shí)，發(fā)出報(bào)警或者保護(hù)的電信號(hào)3.7.3.2箱體確定1)油箱體 油箱體由Q235鋼板焊接而成,取鋼板厚度3-5mm，箱體小者取小值，本設(shè)計(jì)的油箱板厚度為

50、3mm。在油箱前壁上安裝油位指示器。在油箱的前側(cè)板開清洗孔，以便于清洗油箱。2)油箱底部 油箱底部采用傾斜的方式，用焊接方法與壁板焊接而成，采用這種結(jié)構(gòu)，便于排油，底部最低處有排油口，以便油箱清洗和油液更換。3)油箱隔板 （1）作用 為了延長(zhǎng)油液流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，出去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)和防止液面的波動(dòng)。（2）安裝型式 隔板的安裝型式有多種，可以設(shè)計(jì)成高出液壓面，使油液從隔板側(cè)面流過；還可以選擇設(shè)計(jì)成低于液壓油，其高度為最低油面的2/3，使油液從隔板上方流過?，F(xiàn)選第二種方案。4)支腳 為了便于放油和搬運(yùn)，應(yīng)把郵箱架起來，油箱底至少離開地面150mm。油箱應(yīng)

51、設(shè)有支腳。支腳可以單獨(dú)制作后焊接在箱底邊緣上；也可以通過適當(dāng)增加兩側(cè)璧高度，以使其經(jīng)彎曲加工后兼做油箱支腳。3.7.3.3過濾器過濾器的功用是過濾液壓油液中的雜質(zhì)，降低油液污染度，保證液壓系統(tǒng)正常工作由于液壓系統(tǒng)的各類故障絕大多數(shù)由油液污染造成的，而過濾器是保持油液清潔的主要手段，所以合理選擇和設(shè)置液壓系統(tǒng)中的過濾器顯得非常重要。選擇過濾器時(shí)需要考慮的事項(xiàng)如下：使用目的、安裝位置、液壓泵的型號(hào)和規(guī)格、所用油液（種類、粘度數(shù)量）和油溫、環(huán)境溫度、過濾器?？諝鉃V清器是對(duì)空氣進(jìn)行凈化的裝置，它由殼體和濾芯組成，濾芯布置在殼體內(nèi)。大氣中有各種異物，例如灰塵、砂粒等，會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)的油液造成污染，它們將加

52、速系統(tǒng)的磨損，從而降低系統(tǒng)的使用壽命?？諝鉃V清器能防止出現(xiàn)這種情況。查參考文獻(xiàn)選擇PF-70-75F型空氣濾清器3.7.3.4減少油箱噪音防噪音問題是現(xiàn)代機(jī)械裝備設(shè)計(jì)中必須考慮的問題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以泵站為首，因此，進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí)，從下列幾方面減輕噪音：1)油箱與箱蓋間增加防振橡皮墊：2)用地腳螺栓將油箱牢固固定在基礎(chǔ)上；3)油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接；4)回油管管接頭振動(dòng)噪音較大時(shí)，改變回油管直徑或增設(shè)一條回油管，使每個(gè)回油管接頭的通路減少。3.8其它輔助元件的型號(hào)和規(guī)格的選擇其他輔助元件的型號(hào)如下表：表7 輔助元件的型號(hào)序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1液位液溫計(jì)YWZ-150T12空氣

53、濾清器PF-70-75F13壓力表Y-6044油箱V=6315回油濾油器RFA63X51本系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)，液壓油箱的有效容積按泵流量的2-4倍來確定，根據(jù)推薦尺寸選擇63L。4.液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1液壓站的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)油箱容積不大，不能把液壓塊全部安裝在油箱上，液壓泵亦不能裝在油箱上。所以油箱上蓋除了安裝空氣濾清器和回油過濾器之外，只安裝部分集成塊。其它集成塊安裝到一個(gè)工作臺(tái)上，液壓泵和電機(jī)則選擇固定在地面上。應(yīng)為本系統(tǒng)采用膠管連接，工作臺(tái)和油箱上表面在高度要求上不是特別嚴(yán)格，所以，油箱、電動(dòng)機(jī)支座以及工作臺(tái)最下端無需剛性連接。葉片泵的吸油能力強(qiáng)，系統(tǒng)采用從油箱上面吸油，這樣當(dāng)泵出現(xiàn)故障時(shí)，

54、方便拆除，且不需要安裝截止閥。另外，考慮電氣控制部分，要安裝一個(gè)配電箱，配電箱焊接在油箱的背面。4.2確定控制裝置的集成方式液壓控制裝置的集成主要有板式集成、塊式集成和疊加閥式集成。考慮本身系統(tǒng)安裝空間不大，而且液壓元件很多，為了使液壓站結(jié)構(gòu)更緊湊采用疊加閥連接。 疊加閥是在集成塊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,液壓元件間的連接不需要另外的連接塊,而是以特殊設(shè)計(jì)的疊加閥的閥體作為連接體,通過螺栓將液壓閥等元件直接疊積并固定在最底層的基塊(底板)上.基塊側(cè)面開有螺紋孔,通過管接頭作為通向執(zhí)行器、液壓泵或油箱的孔道,并可以根據(jù)需要用螺塞封堵打開,只要把同一規(guī)格的疊加閥按一定順序疊加起來,再將板式換向閥直接安裝于這些疊加閥的上面,即可構(gòu)成各種典型液壓回路.疊加閥的特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,占地面積小。疊加閥安裝簡(jiǎn)便，裝配