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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 西南科技大学本科毕业设计（论文）任务书 题目名称 混凝土破碎液压钳设计 本 学生姓名 辜建强 专业班级 机械 0906 学号 20097118 题目来源 教师科研 社会实践实验室建设 其它 题 目 类 型 理论研究 应用研究 设计开发 其它 选题背景及目的 本 混泥土破碎钳 液压系统的动作循环为：快进 工进 快退 原位停止。液压钳最大破碎厚度 450 缸最大油压 80 大破碎力 560体质量 60 (2)电动泵站的技术参数 :油泵油压 80 泵流量 ,油箱容量 30 L,电机功率 3 压 380 V。 动作要求：启动 左右两压紧缸分别向外伸出 液压钳两钳口钳紧，破碎混凝土 换向阀换向 液压钳松开 液压缸回到原始位置 停机 这个是动作要求，需要注意的是它要求是两个压紧缸哦 工作任务及要求 设计要求 : 1. 了解国内外 混凝土破碎液压钳 设计 的发展最新情况，查询有关 混凝土破碎液压钳 设计 控制技术的最新动态，并收集 有关部分的 相关资料 2. 微机控制系统总体方案的拟定和选择 ： 要求有几种方案比较。 3. 设计计算与元件选取。 4. 结构设计：要求用计算机画出 液压系统原理图，结构装配图， 集成块零件图。 5. 程序框图及程序清单一份。 6. 设计文档实习报告，设计说明书 不少于 12000 字，其中包含 300 字以上中文摘要和 3 5 个关键词及相对应的外文摘要和关键词 ，程序设计框图，系统使用说明书，演讲文稿。 时间安排 1. 开题报告 : 2013 年 3 月 5 日 至 2013 年 3 月 22 日。 2. 完成初稿： 2013 年 3 月 22 日 至 2013 年 5 月 30 日。 3答 辩： 2013 年 6 月 10 日 至 2013 年 6 月 10 日。 以上内容由指导教师填写 指导教师 签 字 教师姓名： 张俊俊 2013 年 1 月 5 日 学院 审核 审核意见： 组长签字： 年 月 日 学生接受任务签字 接受任务时间： 2013 年 1 月 5 日 学生签名： 学 院 制造科学与工程学院 专业班级 姓 名 学 号 题 目 混凝土破碎液压钳设计 题目类型 一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 1. 国内外液压钳的现状及生产需求状况 随着社会的不断发展与进步，城市发展建设的速度越来越快，同时需要多样化的建筑物来美化人们的生活环境。特别是近年来的经济高速发展，带动着城市规模建设的不断扩大，为了提高城市的占地的使用率，旧的建筑物必须拆除，新的建筑物才能建设。为此，拆除工作成为了城市建设与发展的一 项重要任务。在道路工程中，虽然沥青路面易于修复，而我国的石油资源相对较为匮乏，水泥自愿却十分丰富，尤其是成本较低，发展水泥路面成为了公路建设的重要方向。无论何种材料的公路在长期的使用也必须经常进行维修，将破损的公路地段拆除，加固或补充新的路面。 长期以来，混凝土工程的拆除工作大部分是依靠人工进行完成的，或者使用空气压缩机带动凿岩机进行辅助破碎作业。这种方法不但浪费大量的人力物力，拆除速度低下，而工作强度和繁重之大，工作环境之恶劣是可想而知的。同时，给周围环境带来了极大的危害及噪音，对作业区周围环境的正常生活 也带来了极大影响。所以，随着人类经济社会的快速发展，仅仅依靠人工或半人工作业的方法已经远远不能满足社会发展速度的要求。 自 20 世纪 60 年代以后，随着液压技术的不断发展，特别是液压挖掘机的崛起，大大地推动了建筑拆除工程机械化的进展，液压破碎锤，液压破碎剪，液压破碎钳，及自落式带路破碎装置等大批的拆除设备生产，为减轻拆除混泥土建筑物中的劳动强度等作业起到了良好的促进作用。 液压破碎设备在欧洲应用较为广泛，特别是在芬兰，德国，挪威，西班牙及美国等国家都有各自的产品，并且形成了系列。近年来，随着亚洲经济的崛起，以日 本，韩国为代表的国家也形成了各自系列产品。目前已经有许多厂商进入我国市场，而过虐目前还处于吸收国外技术，仿造生产阶段。 2. 选题目的及意义 （ 1） 在建筑物的新建或改建过程中 , 经常遇到混凝土构筑物需要全部或局部破碎 , 现阶段我国混凝土构筑物破碎的方法主要有两种 , 现简述如下 1. 这种方法是利用炸药爆炸产生的巨大能量作用于混凝土构筑物上 , 使混凝土破碎 , 这种方法具有效率高、成本低、施工工期短的优点。缺点是技术要求很高 , 周围环境复杂时 , 必须严格控制。爆 破产生的地震波、空气冲击波及飞石等有害效应。机械钻孔时产生噪音、粉尘及爆破的炮烟形成严重的环境污染。 （ 2） 这种方法是利用液压或气压为能源 , 破碎设备的破碎头直接作用于混凝土上 , 利用冲击作功将其破碎。这种设备破碎效率高 , 但是施工时伴有巨大的冲击振动和噪声 , 而且当构筑物要求局部破碎时 , 对保留部分损伤严重。 另外还有静态破碎剂法 , 这种方法效率很低 , 同时钻孔时也伴有噪声、粉尘 ; 等离子破碎及其它光电物理效应方面的破碎方法亦未进入工业实用阶段 以上破碎方法存在的共同问题是作业时造成不同程 度的环境污染 , 而社会对施工中的环保要求越来越高 ; 在混凝土构筑物局部破碎时 , 如果要求保留部分不能造成任何损伤 , 上述方法也不能适用。基于此 , 我们研制出一种无噪声、无振动、无粉尘等有害效应的静态破碎设备 小型液压钳。 1陈宜通、盛春芳、陈润余 混泥土机械 中国建材工业出版社 2张利平 现代液压技术应用 220 例 化学工业出版社 3宋殿兰 列钢筋混凝土液压破碎钳的研制 北京探矿工程研究所 北京100083（期刊） 4胡秀兰、孙庆信 开发液压锤和液压钳 的近况（期刊） 5朱建公、唐应华、刘转华 液压与气压传动 西南交通大学出版社 6李建彬、葛 怀、袁砚池 小型液压钳的研制及应用 北京矿冶研究总院 , 北京 100044（期刊） 二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程 液压钳拆除是利用高压油做动力，通过油缸推动夹板钳碎混凝土，液压钳采用剪式支架，配备液压动力装置，液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，如果钳口的夹持力超过被夹混凝土的抗压强度，混凝土构筑物被夹碎解体。液压钳的结构及工作原理如图 1. （ 1）泵站的选择 为了使液压钳有较高的工作效率，油泵的额定压力和额定流量可能大一些 ,为此 ,选用了油压及流量均较大的 型柱塞式高压泵站 ,油泵油压 80流量 （ 2）液压钳技术参数及具体方案 混泥土破碎钳 液压系统的动作循环为：快进 工进 快退 原位停止。液压钳最大破碎厚度 450 缸最大油压 80 大破碎力 560体质量 60 液压系统图方案一： 方案一 1 2 3 4进 + - - - 工进 + - + - 快退 - + - - 停止 - - - + 液压系统特点：先导型溢流阀卸荷回路压力小，冲击小，回油节流调速回路速度平稳性好，发热、泄露节流调速影响小，用电磁换向易实现自动控制，但能量运用不太合理。 液压系统图方案二 4 4 方案二 液压系统特点：采用进油节流调 速回路保证稳定的低速运动，较好的速度刚度，采用背阀提高了运动的平稳性，启动冲击小，采用差动连接实现快进，能量利用经济合理。 1 2 3 快进 + - - 工进 + - + 快退 - + - 停止 - - - 液压系统图方案三： 1 1 方案三 液压系统特点：采用回油节流调速回路保证稳定的低速运动，较好的速度刚性，提高了运动的平稳性，启动冲击小，采用差动连接实现快进，能量利用经济合理，同时液压缸采用双活塞杆双作用液压缸，结构紧凑，用材少，成本更低，且更利于液压钳的布局。 1 2 3进 + - + 工进 + - - 快退 - + - 停止 - - - 综上所诉，方案一虽能满足要求，但是其能量利用不太合理，故放弃。因方案二跟方案三性质基本相同，但方案三采用双作用液压缸，考虑方案三结构相对紧凑，成本低，更利于液压钳的分布，故选择方 案三。 根据已知数据，设计计算，通过力学分析计算油缸推力及体积大小，选择好辅助元件。同时，在满足功能和强度的情况下，尽可能简化结构，降低成本。 2工作流程： （ 1） 了解和学习混凝土液压破碎钳构造及工作原理，分析其工作装置。 （ 2） 学习和巩固液压相关知识及可能涉及的软件 （ 3） 根据所给数据，设计多个方案，比较权衡个方案的优缺点，确定最终设计方案 （ 4） 按最终方案设计计算 （ 5） 绘制液压工作原理图，装配图，写毕业论文 指 导 教 师 意 见 指导教师签字 _ 年 月 日 院 系 毕 业 设 计 领 导 小 组 审 核 意 见 难 度 综合训 练程度 是否隶属科研项目 教学院长（公章） _ 年 月 日 备注： 1、题目类型分为： 理论研究、应用研究、设计开发和其它。 2、题目难度分为： A、 B、 C、 D 四个等级。 3、综合训练程度分为： A、 B、 C 三个等级。 宁西南科技大学 毕业 设计 (论文 ) 混凝土破碎液压钳设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 2 目 录 目 录 . 2 1 绪论 . 7 . 7 . 7 压系统的设计步骤与设计要求 . 10 2 液压钳 液压原理方案分析与比较 . 11 压 工作原理方案一 . 11 压 工作原理方案二 . 12 压 工作原理方案三 . 13 . 13 3 主要计算 . 14 要求 . 14 . 15 载分析 . 15 步确定液压缸参数 . 15 塞杆的设计与计算 . 17 压缸工作行程的确定 . 18 塞的设计 . 19 向套的设计与计算 . 19 盖和缸底的设计与计算 . 21 体长度的确定 . 22 冲装置的设计 . 22 气装置 . 23 封件的选用 . 25 尘圈 . 26 压缸的安装连接结构 . 27 量和功率 . 28 4 液压缸主要零件的材料和技术要求 . 30 体 . 30 塞 . 31 塞杆 . 32 盖 . 33 向套 . 34 第 5章 液压集成块的设计 . 35 . 37 . 37 . 37 6、 电动泵站 的参数计算 . 41 7、电动机的选择 . 42 8、液压元件的选择 . 42 压阀及过滤器的选择 . 42 3 管的选择 . 43 箱容积的确定 . 43 9、验算液压系统性能 . 44 力损失的验算及泵压力的调整 . 44 压系统的发热和温升验算 . 47 10 混凝土破碎液压钳程序框图及程序清单 设计 . 48 . 48 序框图 . 48 序清单 . 49 . 61 总结 . 61 参考文献 . 63 致谢 . 64 4 5 6 7 第 1 章 绪论 压概况 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已 有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。 我国的液压工业开始于本世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产 化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 压 工作原理 驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液 8 压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时 所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。 液压传动有以下一些优点： 1） 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力， 因为 液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。 2） 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置 易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500次 /现往复直线运动时可达 1000次 / 3） 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还 可以在运行的过程中进行调速。 4） 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或 流动方向易 于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起 9 来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。 5） 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状 态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。 6） 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、 制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。 7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 1） 液压传动不能保证严格 的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄 漏等原因造成的。 2） 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失 等），长距离传动时更是如此。 3） 液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影 响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。 4） 为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价 较贵，而且对油液的污染比较敏感。 5） 液压传动要求有单独的能源。 6） 液压传动出现故障时不易找出原因。 10 压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机 的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 11 第 2 章 液压钳 液压原理方案分析与比较 压 工作原理 方案一 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作。也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。容积节流调速采用变量泵供油。节流阀或调速阀控制流人 (或流出 )执行元件的流量，使泵的流量与执行元件所需的流量相适应。优点是无溢流损失，速度负载特性好，效率高。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环 12 中某段时问不需要供油，而 又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在本系统中，采用泵供油，节流阀控制元件流量。 本方案采用的是溢流阀集中控制油路，没有单独控制每个液压缸。油缸回路没有采用差动连接，回程的速度相对比较慢。 压 工作原理 方案二 本方案采用的是溢 流阀集中控制油路，没有单独控制每个液压缸。油缸回路采用差动连接，回程的速度相对比较 快 。 采用了 2位 3通的方向阀控制油缸的进油和出油口可以自行控制是否选择差动。 13 压 工作原理 方案三 本方案采用的是溢流阀分散控制油路，单独控制每 个液压缸。油缸回路采用差动连接，回程的速度相对比较快。采用了 2位 3通的方向阀控制油缸的进油和出油口可以自行控制是否选择差动。该方案更具有一定的灵活性。 压原理图方案确定 根据上述介绍，为了使系统控制更具有灵活性，采用第 3种方案设计。 14 第 3 章 主要计算 术要求 混泥土破碎钳 液压系统的动作循环为：快进 工进 快退 原位停止。液压钳最大破碎厚度 450 缸最大油压 80 大破碎力 560体质量 60 (2)电动泵站的技术参数 :油泵油压 80 泵流量 ,油箱容量30 L,电机功率 3 压 380 V。 动作要求：启动 左右两压紧缸分别向外伸出 液压钳两钳口钳紧，破碎混凝土 换向阀换向 液压钳松开 液压缸回到原始位置 停机 液压原理图分析与比较 15 况分析 载分析 绘制 工作循环图 步确定液压缸参数 由 题目要求 可知， 液压系统的最大负载约为 560最大破碎力 560缸最大油压 80 了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，则液压缸无杆腔与 有杆腔的等效面积 2应满足 液压缸内径 d 应满足： d=防止 切削 后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压， 为暂取背压为 取液压缸机械效率 。则液压缸上的平衡方程 由于切削力有 2个油缸共同提供，所以计算的一个油缸的时候取值为总的一半 故液压缸无杆腔的有效面积： 223266311 液压缸直径 表 1 液压缸内径系列 2348 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 16 按 2348标准值 D=80 缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为 20、 25、 35、 45 号钢的无缝钢管。在这几种材料中 45 号钢的性能最为优良，所以这里选用 45 号钢作为缸体的材料。 2 式中， 实验压力， 液压缸额定压力 ， 16， 缸筒材料许用应力， N/ =b为材料的抗拉强度。 注： n 额定压力又称公称压力即系统压力， 080=100压缸缸筒材料采用 45钢，则抗拉强度 ： b=600全系数 压传动与控制手册 10，取 n=5。 则 许用 应力 =202 =1202 80100=压缸厚度取 35 17 则液压缸缸体外径为 150 缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关 6。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际 情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。 塞杆的设计与计算 活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取 45 钢。 活塞杆直径的计算 1 查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=活塞杆受压时，一般选取d/D= 查液压传动与控制手册 根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=活塞杆受压时，一般选取 d/D= 因 A，故活塞杆直径 d= d=56（标准直径） 表 2 活塞杆直径系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 则液压缸有效面积为： )(4） 18 456式中 许用应力； M P b （ 45钢的抗拉强度为 600安全系数取 5，即活塞杆的强度适中） 3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。 活塞杆的密封形式有 U 形夹织物密封圈、 6。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/钢片厚度为 方便设计和维护，本方案选择 压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表 4压缸活塞行程参数优先次序按表 4a、b、 表 4a）液压缸 行程 系列（ 3496 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 表 4b） 液 压缸 行程 系列 （ 3496 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 表 4c） 液压缸形成系列（ 3496 19 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 根据设计要求 液压钳最大破碎厚度 450 个油缸的行程之和要至少为 450单独一个油缸的行程为 225可选取液压缸的工作行程为 250 塞的设计 由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而 且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。 活塞与缸体的密封形式分为：间隙密封（用于低压系统中的液压缸活塞的密封）、活塞环密封（适用于温度变化范围大、要求摩擦力小、寿命长的活塞密封）、密封圈密封三大类。其中密封圈密封又包括 封性能好，摩擦因数小，安装空间小）、 Y 形密封圈（用在 20力下、往复运动速度较高的液压缸密封）、 密封圈（耐高压，耐磨性好，低温性能好，逐渐取代 Y 形密封圈）、 V 形密封圈（可用于 50力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。综合以上因素，考虑选用 向套的设计与计算 的确定 当活塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度 1。如果导向长度过短，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。 根据经验 ,当液压缸最大行程为 L,缸筒直径为 最小导向长度为 : 20 220 （ 4 一般 导向套滑动面的长度 A，在缸径小于 80=(，当缸径大于 80取 A=(.0)d.。活塞宽度 =(。 若导向长度 H 不够时 ,可在活塞杆上增加一个导向套 K(见图 4增加 套 21 （。 图 4压缸最小导向长度 1 因此 :最小导向长度 ，取 H=9 导向套滑动面长度 A= 活塞宽度 B= 8 .1 m 导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况适当选择。 1）普通导向套 这种导向套安装在支承座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用和张开密封圈唇边而起密封作用 6。 2）易拆导向套 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损而需要更换时，不必拆卸端盖和活塞杆就能进行，维修十分方便。它适用于工作条件恶劣，需经常更换导向套和密 封圈而又不允许拆 21 卸液压缸的情况下。 3）球面导向套 这种导向套的外球面与端盖接触，当活塞杆受一偏心负载而引起方向倾斜时，导向套可以自动调位，使导向套轴线始终与运动方向一致，不产生“憋劲“现象。这样，不仅保证了活塞杆的顺利工作，而且导向套的内孔磨损也比较均匀。 4）静压导向套 活塞杆往复运动频率高、速度快、振动大的液压缸，可以采用静压导向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜，它们之间不存在直接接触，而是在压力油中浮动，所以摩擦因数小、无磨损、刚性好、能吸收振动、同轴度高，但制造复杂，要有专 用的静压系统。 盖和缸底的设计与计算 在单活塞液压缸中，有活塞杆通过的端盖叫端盖，无活塞杆通过的缸盖叫缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、密封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计的不好容易损坏。 端盖厚 )h 1 式中 螺钉孔分布直径， P 液压力， 2 密封环形端面平均直径， 材料的许用应力， 2 缸底分平底缸，椭圆缸底，半球形缸底。 22 端盖在结构上除要解决与缸体的连接与密封外，还必须考虑活塞杆的导向，密封和防尘等问题 6。缸体端部的连接形式有以下几种： A焊接 特点是结构简单，尺寸小，质量小， 使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内缸不易加工。主要用于柱塞式液压缸。 B螺纹连接（外螺纹、内螺纹） 特点是径向尺寸小，质量较小，使用广泛。缸体外径需加工，且应与内径同轴；装卸徐专用工具；安装时应防止密封圈扭曲。 C法兰连接 特点是结构较简单，易加工 、易装卸，使用广泛。径向尺寸较大，质量比螺纹连接的大。非焊接式法兰的端部应燉粗。 D拉杆连接 特点是结构通用性好。缸体加工容易，装卸方便，使用较广。外形尺寸大，质量大。用于载荷较大的双作用缸。 E半球连接，它又分为外半环 和内半环两种。外半环连接的特点是质量比拉杆连接小，缸体外径需加工。半环槽消弱了缸体，为此缸体壁厚应加厚。内半环连接的特点是结构紧凑，质量小。安装时端部进入缸体较深，密封圈有可能被进油口边缘擦伤。 F钢丝连接 特点是结构简单，尺寸小，质量小。 体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还需要考虑到两端端盖的厚度 1。一般液压缸缸体长度不应大于缸体内经的 2030倍。取系数为 5,则液压缸缸体长度： L=5*100 冲装置的 设计 液压缸的活塞杆（或柱塞杆）具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。 在它们的行程终端，当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击和噪声。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械撞击，但冲击压力仍然存在，大约是额定工作压力的 23 两倍，这就必然会严重影响液压缸和整个液压系统的强度及正常工作。缓冲装置可以防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击，在它们的行程终端能实现速度的递减，直至为零。 当液压缸中活塞活塞运动速度在 6m/下时，一般 不设缓冲装置，而运动速度在 12m/上时，不需设置缓冲装置。在该组合机床液压系统中，动力滑台的最大速度为 4m/此没有必要设计缓冲装置。 气装置 如果排气装置 设置不当或者没有设置排气装置，压力油进入液压缸后，缸内仍会存在空气 6。由于空气具有压缩性和滞后扩张性 ,会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行 ,影响液压缸的正常工作。比如液压导轨磨床在加工过程中，这不仅会影响被加工表面的光洁程度和精度，而且会损坏砂轮和磨头等机构。为了避免这种现象的发生，除了防止空气进入液 压系统外，还必须在液压缸上设置排气装置。配气装置的位置要合理，由于空气比压力油轻，总是向上浮动，因此水平安装的液压缸，其位置应设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方。 一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞如图 4a）所示。 表 4排气阀（塞）尺寸 6 d 阀座 阀杆 孔 c 1l 245 11 6 3 2 31 17 10 48 46 23 14 7 25. 1 4 3 39 2 13 11 4 59 4 28 24 2 4 1 2 8 图 4a) 整体排气孔 图 4b） 组合排气孔 图 4c） 整体排气阀零件结构尺寸 由于螺纹与缸筒或端面连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面空隙中挤出来并经过斜孔排除缸外。这种排气装置简单、方便，但螺纹与锥面密封处同轴度要求较高，否则拧紧排气塞后不能密封，造成外泄漏。组合排气塞如图 4b）所示，一般由络螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面排出空气。排气装置的零件图及尺寸图见 4c）以及表 4d）。 25 图 4d） 组合排气阀零件结构尺寸 封件的选用 液压缸工作中要求达到零泄漏、摩擦小和耐磨损的要求。在设计时，正确地选择密封件、导向套（支承环）和防尘圈的结构形式和材料是很重要的。从现在密封技术来分析，液压缸的活塞和活塞杆及密封、导向套和防尘等应作为一个综合的密封系统来考虑，具有可靠的密封系统，才能式液压缸具有良好的工作状态和理想的使用寿命。 在液压元件中，对液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊材料液压缸，如摆动液压缸等。液压缸中不仅 有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装卸，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。 密封件一般以断面形状分类。有 O 形、 U 形、 V 形、 J 形、 L 形和 他都属于唇形密封件。 液压缸的静密封部位主要是活塞内孔与活塞杆、支承座外圆与缸筒内孔、缸盖与缸体端面等处 6。这些部位虽然是静密封，但因工作由液压力 26 大，稍有意外，就会引起过 量的内漏和外漏。 静密封部位使用的密封件基本上都是 实一种精密的橡胶制品，在复杂使用条件下，具有较好的尺寸稳定性和保持自身的性能。在设计选用时，根据使用条件选择适宜的材料和尺寸，并采取合理的安装维护措施，才能达到较满意的密封效果。 安装 矩形、三角形、 尾形、半圆形、斜底形等，可根据不同使用条件选择，不能一概而论。使用最多的沟槽是矩形，其加工简便，但容易引起密封圈咬边、扭转等现象。 液压缸动密封部位主要有活 塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支承座（导向套）的密封等。 密封圈是我国液压缸行业使用极其广泛的往复运动密封圈。它是一种轴、孔互不通用的密封圈。一般，使用压力低于 16不用挡圈而单独使用。当超过 16使用挡圈，以防止间隙“挤出”。 尘圈 防尘圈设置与活塞杆或柱塞密封外侧，用于防止外界尘埃、沙粒等异物侵入液压缸，从而可以防止液压油被污染导致元件磨损。 是一种单唇无骨架橡胶密封圈 ，适于在 装，起防尘作用。 是一种单唇带骨架橡胶密封圈，适于在 内安装，起防尘作用。 27 是一种双唇密封橡胶圈，适于在 防尘 和 辅助密封的作用。 防尘罩采用橡胶或尼龙、帆布等材料制作。在高温工作时，可用氯丁橡胶，可在 130以下工作。如果温度再高时，可用耐火石棉材料。当选用防尘伸缩套时，要注意在高频率动作时的耐久性，同时注意在高速运动时伸缩套透气孔是否能及时导入足够的空气。但是，安装伸缩套给液压缸的装配调 整会带来一些困难。 压缸的安装连接结构 液压缸的安装连接结构 包括液压缸的安装结构、液压缸近处有口的连接等。 液压缸的安装形式很多，但大致可以分为以下两类。 1）轴线固定类 这类安装形式的液压缸在工作时，轴线位置固定不变。机床上的液压缸绝大多数是采用这种安装形式。 A 通用拉杆式。在两端缸盖上钻出通孔，用双头螺钉将缸和安装座连接拉紧。一般短行程、压力低的液压缸。 B 法兰式。用液压缸上的法兰将其固定在机器上。 C 支座式。将液压缸头 尾两端的凸缘与支座固定在一起。支座可置于液压缸左右的径向、切向，也可置于轴向底部的前后端。 2）周线摆动类 液压缸在往复运动时，由于机构的相互作用使其轴线产生摆动，达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸，安装形式也只能采用使其能摆动的铰接方式。工程机械、农用机械、翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形式。 A 耳轴式。将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内，使液压缸轴线能在某个平面内自由摆动。 28 B 耳环式。将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起，使液压缸能在某 个平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部，可以是单耳环，也可以是双耳环，还可以做成带关节轴承的单耳环或双耳环。 C 球头式。将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起，使液压缸能在一定的空间锥角范围内任意摆动。 油口孔是压力油进入液压缸的直接通道，虽然只是一个孔，但不能轻视其作用 6。如果孔小了，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的负载能力。对液压缸往复速度要求较严的设计，一定要计算孔径的大小 。 液压缸的进出油口，可以布置在缸筒和前后端盖上。对于活塞杆固定的液压缸，进出油口可以设在活塞杆端部。如果液压缸无专用排气装置，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。液压缸进出油口的链接形式有螺纹、方形法兰和矩形法兰等。 计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按108 代入，快退时背压按 5 5 1 0 代入计算公式和计算结果列于下表中。 表 2压缸所需的实际流量、压力和功率 1 工作 循环 计算公式 负载 F 进油压力 回油压力q N Pa L/29 差动 快进 2)v A 1053 进 2p 560000 5108 退 1p 1053 5105 ： 压缸的回油口到进油口之间的压力损失105 ，而 。 压缸有杆腔进油，压力为杆腔回油，压力为 30 4 液压缸主要零件的材料和技术要求 体 液压缸缸体的常用材料为 20 钢、 35 钢、 45 钢的无缝钢管 6。因 20钢的力学性能略低，且不能调质，应用较少。 当缸筒与缸底、缸头、管 接头或耳轴等件焊接时，则应采用焊接性能较好的 35钢，粗加工后调质。一般情况下均采用 45钢，并调质到 241285 缸体的毛坯也可采用锻钢、铸钢或铸铁件。铸钢一般采用 铁可采用 殊情况下，可采用铝合金等材料。 液压缸内圆柱表面粗糙度为 。见图 4 图 4筒的技术要求 6 1）内径 用 9的配合； 2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半； 3）内表面母线直线度在 500 31 4）缸体端面对轴线的垂直度在直径每 100 5）缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用 6 7）为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀 进行抛光，刚体外涂耐蚀油漆。 塞 缸径较小的整体式活塞 一般采用 35 钢、 45钢；其他常用耐磨铸铁、灰铸铁 外径上套有尼龙 66、尼龙 1010或加布酚醛塑料的耐磨环）以及铝合金等。 活塞外圆柱表面粗糙度为 。见图 4 图 4塞的技术要求 6 1）外径的圆度、圆柱度不大于外径公差之半； 2）外径 D 对内径 3）端面 T 对轴线垂直度在直径 100不大于 4）活塞外径用橡胶密封时可取 f7合，内孔与活塞的配合可取 32 塞杆 实心活塞杆材料为 35钢、 45钢；空心活塞杆材料为 35钢、 45 钢的无缝钢管。 杆外圆柱粗糙度为 。见图 4 图 4塞杆的技术要求 6 1）活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为 229285要时，再经高频淬火，硬度达 4555 2）外径 d 和 柱度不大于直径公差之半； 3）外径表面直线度在 500上不大于 4） d 的径向跳动不大于 5）活塞杆上与导向套采用 H8/合，与活塞的链接可采用 H8/ 6）活塞杆上若有连接销孔时，该孔径应按 孔轴线与活塞杆轴线的垂直度公差值，按 6级精度选取； 33 7）活塞杆上的螺纹一般按 6级精度加工，如载荷较小，机械振动也较小时，允许按 7级或 8级精度制造。 盖 常用 35、 45 锻钢或 铁等材料。当缸盖本身又是活塞杆 的导向套，缸盖最好选用铸铁。同时，应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料。 配合表面粗糙度为 。见图 4 图 4盖的技术要求 6 1）配合表面的圆度、圆柱度不大于直径公差之半； 2） 3）端面 A、 00 34 向套 常用青铜、耐磨铸铁、球墨铸铁、聚四氟乙烯。 度 导向表面粗糙度为 见图 4 图 4向套的技术要求 6 1）导向套的长度一般取活塞杆直径的 60%100%； 2）外径与内径的同轴度不大于内控公差之半。 35 第 5 章 液压集成块的设计 液压控制装置的集成主要有板式集成、块式集成和叠加阀式集成。 （ 1） 板式集成液压控制装置，是把若干个标准板式液压控制阀用螺钉固定在一块公共底板（油路板，亦称阀板）上，按系统要求，通过油路板中钻、铣或铸造出的 孔道实现各阀之间的油路联系，构成一个回路。对于较复杂的系统，则需将系统分解成若干个回路，用几个油路板来安装标准板式液压元件，各个油路板之间通过管道来连接。通常将油路板上安装阀的一面称为正面，不安装阀的一面称为背面。 板式集成的特点是对于动作复杂的液压系统，会因液压元件数量的增加，导致所需油路板的尺寸和数量的增大，致使有些孔道甚至无法钻出，而铣槽往往出现渗漏串腔现象。此外，油路板是根据特定的液压系统专门设计制造的，不易实现标准化和通用化，不易组织专业生产。特别是当需要更改回路或追加元件时，油路板就要重新设计加 工，而其中的差错可能会使整块油路板报废。 总之，板式集成液压控制装置适合不太复杂的低压液压系统采用。 （ 2） 块式集成是按典型液压系统的各种基本回路，做成
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