100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計【4張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計52頁 21000字數+論文說明書+任務書+4張CAD圖紙【詳情如下】任務書.doc疊加回路圖.dwg總裝配圖.dwg液壓站裝配圖.dwg系統(tǒng)圖.dwg100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計論文.doc100t四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 目 錄第一章  前  言11.1液壓機現狀概要11.2  液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求3第二章  液壓機總體設計42.1液壓機主要設計參數42.2 液壓機工作原理分析52.2.1 液壓機的基本組成52.3 液壓機工藝方案設計82.4 液壓機總體布局方案設計8總體布局如圖2.4所示82.5 液壓機零部件設計92.5.1.1 導柱設計92.5.1.2 橫梁設計10第三章  液壓機液壓系統(tǒng)設計133.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述133.2 液壓系統(tǒng)設計要求133.3 液壓系統(tǒng)設計143.4 液壓系統(tǒng)零部件設計303.5 液壓站布局設計383.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗算39第四章  液壓機電氣系統(tǒng)設計444.1 電氣控制概述444.2 液壓機電氣控制方案設計444.3 液壓機電氣控制電路設計44第五章  液壓機安裝調試和維護485.1 液壓機的安裝485.2 液壓機的調試485.3 液壓機的保養(yǎng)維護48結  論50參考文獻51致  謝52第一章  前  言1.1液壓機現狀概要液壓傳動技術發(fā)展到今天已經有了較為完善、成熟的理論和實踐基礎。液壓傳動技術與傳統(tǒng)的機械傳動相比，操作方便簡單，調速范圍廣，很容易實現直線運動并且還具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現更高程度的自動控制以及遠程遙控。由于液壓傳動的工作介質是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當系統(tǒng)的工作壓力比較高時，還會產生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護人員有較高的技術水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點，因而應用還是很廣泛。液壓機自19世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產中已經有了廣泛的應用，成了產品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、液壓技術的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機的最大公稱壓力已經達到了750MN，控制技術也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產品質量有了保證，同時生產效率得到了很大的提高。液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產品的成型加工工藝。液壓機還能實現復雜工件和不對稱工件的加工，產品廢品率較低。液壓機根據加工工件的不同性質，還可進行適當的壓力行程調整，滿足產品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機主缸和頂出缸的順序動作?？偟膩碚f，液壓機操作簡單，維護方便。雖然液壓機目前應用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。液壓機屬于高壓工作設備,進行壓力加工時,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機還存在如下缺陷，液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機出現故障不能夠正常工作，故障不容易及時找到并排除，給維護帶來了一定的技術難題和不便；液壓機工作時產生的液壓沖擊、氣蝕等現象，會縮短液壓元件的使用壽命。為了催生更大的生產力，液壓機的設計需要改進。液壓油路設計、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計將是液壓機今后值得研究的方向。（1）油路設計方面為了防止泄油和外界的污染，液壓機油路的設計趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設備的使用壽命。除此之外，液壓元件設計盡量標準化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接，可以降低泄漏和污染。液壓元件的標準化給維護帶來了方便。（2）控制系統(tǒng)方面液壓機屬于高壓設備，控制系統(tǒng)除控制設備安全可靠的工作之外，還應該讓控制精度變得更高，人機交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。綜上所述，液壓機的發(fā)展促進了生產力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術、液壓傳動技術的不斷發(fā)展，液壓機的自動化程度、加工精度將進一步得到提高，實現智能化控制。1.2  液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖1-1）。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。結  論本文重點對液壓機的液壓控制回路、液壓元件及安全保護措施等進行了方案設計。經多方案對比之后，本文液壓系統(tǒng)采用插裝閥集成控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)解決了普通閥系統(tǒng)密封性差、通流量小、壓力損失大等問題。為了讓系統(tǒng)的工作壓力隨負載的變化而自動調節(jié)，液壓泵選用恒功率變量柱塞泵。為解決液壓沖擊對設備安全的影響，系統(tǒng)中設置泄壓回路。通過泄壓來降低系統(tǒng)的壓力，防止產生液壓沖擊；設置保壓回路讓工件有足夠的成型時間，保證產品的質量。速度換接通過行程開關來控制，這種換接方式，控制比較可靠，設備安裝方便，價格也實惠。通過流量計算發(fā)現主缸快進時會出現供油不足的情況，為了解決這一問題，在液壓系統(tǒng)中設置補油油箱。整體的方案確定后，對液壓系統(tǒng)的可行性進行校驗，該液壓系統(tǒng)可以滿足液壓機的加工工藝要求。此外，還對主機、電氣控制系統(tǒng)進行了簡明的總體設計。液壓機在進行方案設計時，有些方案的選擇可能不是最佳。總體來說，本文的總體設計方案可以滿足液壓機的加工工藝要求。參考文獻1 楊培元，朱福元液壓系統(tǒng)設計簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社，1999，1-191. 2 吳宗澤,羅圣國機械設計課程設計手冊第二版.北京：高等教育出版社，1999，1-260.3 汪愷機械設計標準應用手冊第2卷. 北京：機械工業(yè)出版社，1997，213-226.4 汪愷機械設計標準應用手冊第3卷. 北京：機械工業(yè)出版社，1996，22-3-22-1825 毛謙德，李振清.機械設計師手冊.第二版 北京：機械工業(yè)出版社，2000.126 JB3915-85.液壓機安全技術條件.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部,19850208發(fā)布7 GB9166-88.液壓機精度.北京:國家標準局,19880505發(fā)布8 成大先主編.機械設計手冊 單行本 機械傳動. 北京：化學工業(yè)出版社，20049 成大先.機械設計手冊 單行本 常用設計資料. 北京：化學工業(yè)出版社，200410 成大先.機械設計手冊 單行本 聯(lián)接與緊固. 北京：化學工業(yè)出版社，200411 李愛華.工程制圖基礎 北京：高等教育出版社，2003.812 王建中，李洪.公差與制圖手冊 沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.113 王運炎，葉尚川.機械工程材料 第二版 北京：機械工業(yè)出版社199814 濮良貴，紀名剛.機械設計 第七版 北京：高等教育出版社，200115 許福玲，陳堯明液壓傳動與氣壓傳動第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2004，1-290.16 章宏甲，黃宜，王積偉液壓傳動與氣壓傳動北京：機械工業(yè)出版社，2000，1-356.17 劉鴻文材料力學()第四版.北京：高等教育出版社，2004，1-366.18 高安邦，張海根機電傳動控制.北京：高等教育出版社，2001，1-215.19 陳立定，吳玉香，蘇開才電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學出版社，2001，5-148.20 陳立定，吳玉香，蘇開才電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學出版社，2001，5-148.21 陳遠齡、黎亞元、傅國強.機床電氣的自動控制  重慶大學出版社22 秦曾煌.電工學，北京：高等教育出版社，2003.2 23 李發(fā)海、王巖.電機與拖動基礎.第二版.北京：清華大學出版社.199424 趙程、楊建民.機械工程材料，北京：機械工業(yè)出版社 2003.125 王伯平.互換性與測量技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社 2000.226 朱理.機械原理，北京：高等教育出版社，2004.427 李愛華等.工程制圖基礎 北京：高等教育出版社，2003.828 李建興.可編程序控制器應用技術. 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7致  謝經過幾個月的努力，畢業(yè)設計已經接近尾聲。由于實踐經驗的匱乏，本次設計難免有考慮不周的地方。如果沒有教授的悉心指導以及本組人員的支持，恐怕設計不會這樣順利完成。自開題以來，設計的每個環(huán)節(jié)羅老師都認真指導，從資料的查閱到具體方案的修改,老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學嚴謹的治學態(tài)度和淵博的知識更是我永遠學習的榜樣。在此對羅教授及本組的同學表示衷心的感謝！最后還要感謝曾教導過和給我?guī)椭睦蠋煟∈悄銈冊浶燎诘母冻霾庞辛宋医裉熘R的積累。 1 100t 四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 目 錄 第一章 前 言 . 2 壓機現狀概要 . 2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要 求 . 3 第二章 液壓機總體設計 . 4 壓機主要設計參數 . 4 壓機工作原理分析 . 5 壓機的基 本組成 . 5 壓機工藝方案設計 . 8 壓機總體布局方案設計 . 8 總體布局如圖 示 . 8 壓機零部件設 計 . 9 柱設計 . 9 梁設計 . 10 第三章 液壓機液壓系統(tǒng)設計 . 13 壓傳動 的優(yōu)越性概述 . 13 壓系統(tǒng)設計要求 . 13 壓系統(tǒng)設計 . 14 壓系統(tǒng)零部件設計 . 30 壓站布局設計 . 38 壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗算 . 39 第四章 液壓機電氣系統(tǒng)設計 . 44 氣控制概述 . 44 壓機電氣控制方案設計 . 44 壓機電氣控制電路設計 . 44 第五章 液壓機安裝調試和維護 . 48 壓機的安裝 . 48 壓機的調試 . 48 壓機的保養(yǎng)維護 . 48 結 論 . 50 參考文獻 . 51 致 謝 . 52 2 第一章 前 言 壓機現狀概要 液壓傳動技術發(fā)展到今天已經有了較為完善、成熟的理論和實踐基礎。液壓傳動技術與傳統(tǒng)的機械傳動相比，操作方便簡單，調速范圍廣，很容易實現直線運動并且還具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現更高程度的自動控制以及遠程遙控。由于液壓傳動的工作介質是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當系統(tǒng)的工作壓力比較高時，還會產生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時 候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護人員有較高的技術水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點，因而應用還是很廣泛。 液壓機自 19 世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產中已經有了廣泛的應用，成了產品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、 液壓技術的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機的最大公稱壓力已經達到了 750制技術也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產品質量有了保證，同時生產效率得到了很大的提高。 液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產品的成型加工工藝。液壓機還能實現復雜工件和不對稱工件的加工，產品廢品率較低。液壓機根據加工工件的不同性質，還可進 行適當的壓力行程調整，滿足產品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機主缸和頂出缸的順序動作?？偟膩碚f，液壓機操作簡單，維護方便。 雖然液壓機目前應用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。 液壓機屬于高壓工作設備 ,進行壓力加工時 ,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大 ,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機還存在如下缺陷，液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及 其它設備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機出現故障 3 不能夠正常工作，故障不容易及時找到并排除，給維護帶來了一定的技術難題和不便；液壓機工作時產生的液壓沖擊、氣蝕等現象，會縮短液壓元件的使用壽命。 為了催生更大的生產力，液壓機的設計需要改進。液壓油路設計、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計將是液壓機今后值得研究的方向。 （ 1）油路設計方面 為了防止泄油和外界的污染，液壓機油路的設計趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設備的使用壽命。除此之外，液壓元件設計盡量標準化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接，可以 降低泄漏和污染。液壓元件的標準化給維護帶來了方便。 （ 2）控制系統(tǒng)方面 液壓機屬于高壓設備，控制系統(tǒng)除控制設備安全可靠的工作之外，還應該讓控制精度變得更高，人機交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。 綜上所述，液壓機的發(fā)展促進了生產力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術、液壓傳動技術的不斷發(fā)展，液壓機的自動化程度、加工精度將進一步得到提高，實現智能化控制。 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求 液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖 1因為液壓傳 動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。 圖 1壓傳動能量傳動過程 （ 1）液壓機總體方案設計，其中包括主機的結構設計和工藝設計、零部件的結構設計和工藝設計、部件裝配方案設計； 動力元件 液壓能 控制回路 執(zhí)行元件 機械能 機械能等 4 （ 2）通過液壓系統(tǒng)總體設計方案的對比，確定合理 的液壓系統(tǒng)設計方案。主要包括液壓系統(tǒng)原理圖設計、液壓元件結構、工藝設計、液壓站總體布局設計； （ 3）電氣控制系統(tǒng)設計，包括主電路和控制電路電路圖設計； （ 4）設計方案確定時，必須考慮選用什么樣的制造材料，達到什么樣的表面加工質量，采用什么樣的機械加工設備，選擇什么樣的熱處理方式等； （ 5）整個設備滿足拆裝方便，運輸方便的要求； （ 6）液壓機能夠準確完成如下工作循環(huán)：主缸活塞滑塊快速下行、主缸活塞滑塊慢速加壓、主缸保壓、主缸卸壓、主缸活塞滑塊回程、頂出缸頂出、頂出缸退回等； （ 7）設備達到總體布局合理，結構緊 湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、環(huán)境污染小、工作的時候噪音低、自動化程度高等，能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝。 第二章 液壓機總體設計 壓機主要設計參數 （ 1）擬設計的液壓機主要技術參數見表 液壓機技術參數 參 數 項 參 數 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100T 工進時液體最大工作壓力 26缸快進、快退速度速度 s 上液壓缸行程均為 460液壓缸行程均為 50缸快進行程 300壓時間 2s 上缸工進速度 s 5 （ 2）液壓機的主要功能 通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。 （ 3）液壓機的適用范圍 液壓機主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。 壓機工作原理分析 壓機的基本組成 液壓機是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機”；充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據帕斯卡定律，小活塞 將這一壓力通過液體的壓強傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。 設小活塞的橫截面積是 在小活塞上的向下的壓力是 是，小活塞對能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強必然也等于P。 若大活塞的橫截面積是 強 P 在大活塞上所產生的向上的壓力截面積是小活塞橫截面積的倍數。 從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。 液壓機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等 結構；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關、電器控制柜等組成。 6 壓機的工作原理 （ 1）液壓機主機組成簡圖 2 3 4 5 6 7 8圖 液壓機主機組成簡圖 7 （ 2） 液壓機工作原理分析 液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控 制順序框圖如圖 啟 動電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機主機行程開關手 動圖 液壓機控制順序圖 從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現循環(huán)控制。 （ 3） 液壓機工作循環(huán)分析 液壓機工作循環(huán)如圖 滑塊快速下行 工進、加壓 保壓頂出快速回程 停止圖 液壓機工作循環(huán)圖 8 液壓機工作循環(huán)如圖 a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開關 后由快進變?yōu)楣みM，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動；圖 b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進、工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。 壓機工藝方案設計 （ 1）控制方式的選擇 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、手動、半自動三種工作方式，可實現定壓、定程兩種加工工藝； （ 2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統(tǒng)應設有補油和卸壓裝置； （ 3）電氣控制： 采用繼電器、行程開關、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制； （ 4）主機： 主機結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 壓機總體布局方案設計 總體布局如圖 示 1 2 3 9 4 5 6 7圖 液壓機總體布局簡圖 圖 為三個部分，即：主機、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結構變得緊湊。電氣控制元件集中設計在電氣柜中。啟動、停止、快進、頂出、調整、等控制按鈕設置在控制臺上，方便及時操作。 壓機零部件設計 機載荷分析 參考表 壓機的最大工作負載為 100T，主缸回程力為 400出缸頂出力為 350于工作時的負載遠大于其它工況時的負載，因此在進行載荷設計時，取負載 100T 對液壓機進行受力計算。 液壓機結構形式為“三梁四柱”式，工進加壓的負載作用在橫梁和導柱上，受載時橫梁受壓，導柱受拉， 受力如圖 示 橫梁導柱 圖 橫梁、導柱受力圖 柱設計 材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇 45 圓鋼，也可選用鍛件形式。 熱處理要求：導柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導柱表面的磨損，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟?10 熱處理工藝為調質和表面淬火。 理論設計計算： 液壓機的最大負載約為 100T，通過力傳遞后，最后由 四根導柱承受 100T 的拉力，作用在每根導柱上的拉力為 25T。由許用拉應力公式 (可計算導柱的安全直徑 D。 (式中： 許用應力；取 45 鋼 =80 100 F 軸向拉力； A 橫截面積。 即： 4 66 圓整后取導柱直徑 D=90了防止四根導柱因瞬間的受力不均而被破壞，導柱直徑可適當加大，取 D=110 梁設計 材料選擇：橫梁工作時的受力為彎曲力，材料應具有一定的抗彎強度。選用45 鋼，毛坯采用鍛件。 熱處理要求：橫梁進行調質處理。 理論計算校核： 橫梁受力可以簡化為簡直梁 ,中間受載的情形，如圖 示。 截 面 1 - 1圖 橫梁滑塊受力簡圖 初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為 1310、 1045、 575面為矩形。即：在負載作用下的剪 力和彎矩如圖 示。 11 圖 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖 由彎矩圖 2.7(b)可知，橫梁 C 點 1 1 截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。正應力計算公式為： WM (式中： 最大彎曲正應力； 最 大彎矩； W 抗彎截面系數 ( 3m )。 矩形截面抗彎系數 W 計算公式為： 62 (式中： b 矩形截面的寬； h 矩形截面的高。 即： 32 0 5 7 5.1 M P am 47 5 3m a x 45 鋼的彎曲許用應力 =100橫梁的最大彎曲應力小于材料的許用應力，經過校核，設計尺寸滿足要求。 12 機工作臺設計 液壓機工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設計計算時只要進行抗壓強度的校核即可，校核過程從略。 材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼 45。 工藝要求： 機械加工時，工作臺表面做成 T 形槽，如圖 示。 圖 工作臺 T 形槽 制臺設計 材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用 加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。 外形設計：控制臺外形尺寸設計應考慮操作方便。外形簡圖如圖 示。 1 2 3圖 液壓機控制臺外形簡圖 13 第三章 液壓機液壓系 統(tǒng)設計 壓傳動的優(yōu)越性概述 科學技術迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動技術隨之有了比較完善、成熟的理論基礎。目前液壓傳動技術正向著 高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。 （ 1）液壓傳動優(yōu)越性 1）液壓元件布局靈活； 2）液壓傳動操作控制方便，可實現無級調速； 3）液壓傳動容易實現直線傳動，可以進行自動過載保護； 4）液壓傳動采用電液控制相結合的控制方式，可實現自動化控制，還可實現遠程控制； 5）液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質外還起到了潤滑的作用 ，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 （ 2）液壓傳動不足 1）液壓傳動沿程、局部阻力損失比較大； 2）液壓傳動壓力高時泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會對環(huán)境構成污染； 3）液壓介質的泄漏和可壓縮性使系統(tǒng)沒有嚴格的傳動比； 4）液壓傳動存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現象影響了設備的安全工作和使用壽命； 5）液壓元件制造精度高，成本貴，系統(tǒng)故障不容易排除，維護技術成本高； 6）液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。 壓系統(tǒng)設計要求 壓機負載確定 參考液壓機技 術參數表 知，液壓機的最大工作負載為 100T， 工進時液體最大壓力為 26此確定液壓機設計負載為 100T 型液壓機。 14 壓機主機工藝過程分析 壓制工件時主機的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現供油不足的情況，補油箱對上缸進行補油。觸擊快進轉為工進的行程開關后，橫梁滑塊工進，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進入保壓階段，讓產品穩(wěn)定成型。保壓結束后，轉為主缸下腔進油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運動后，頂出缸下腔進油，將工件頂出 ，工件頂出后，頂出缸上腔進油，快速退回。 壓系統(tǒng)設計參數 液壓系統(tǒng)設計參數可參考表 系統(tǒng)壓力： 26 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100t。 上缸快進、快退速度速度 s，。 上液壓缸行程均為 460 ；下液壓缸行程均為 50 。 上缸快進行程 300； 保壓時間 2s 上缸工進速度 s. 壓系統(tǒng)設計 壓機主缸工況分析 缸速度循環(huán)圖 根據液壓機系統(tǒng)設計參數及表 主缸滑塊行程為 460以得到主缸的速 度循環(huán)圖如下： 15 圖 主缸速度循環(huán)圖 缸負載分析 液壓機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正壓在導柱上，不會產生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工礦的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即： F = ( 式中： F 液壓缸所受外負載； 工作負載； 滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力負載，啟動后為動摩擦力負載； 運動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負載。 （ 1）慣性負載 算 計算公式： ( 式中： G 運動部件重量； g 重力加速度 2S ； v t 時間內的速度變化量； t 加速或減速時間，一般情況取 t = 查閱相同型號的液壓機資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 30液壓機所給設計參數可及： v =s ，取 t =入公式 即： s 0 00 2 = 4898N （ 2）摩擦負載 算 滑塊啟動時產生靜摩擦負載，啟動過后產生動摩擦負載。通過所有作用在主缸上的負載可以看出，工作負載遠大于其它形式的負載。由于滑塊與導柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計算主缸最大負載時摩擦負載先忽略不計。 16 （ 3）主缸負載 F 計算 將上述參數 4898N 、 2000000 即： F = 2000000 + 4898 = 2004898N 缸負載循環(huán)圖 （ 1）主缸工作 循環(huán)各階段外負載如表 主缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = f 靜 + 5 梁滑塊快速下行 F = f 動 忽略不計 工 進 F = f 動 + 2000 速回程 F = f 回 + F 背 400 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表示啟動后的動摩擦力。 （ 2）主缸各階段負載循環(huán)如圖 主缸負載循環(huán)圖 17 壓機頂出缸工況分析 出缸速度循環(huán)圖 根據液壓機系統(tǒng)設計參數和表 頂出缸活塞 行程為 250到頂出缸的速度循環(huán)圖如下： 圖 頂出缸速度循環(huán)圖 出缸負載分析 主缸回程停止后，頂出缸下腔進油，活塞上行，這時會產生慣性、靜摩擦力、動摩擦力等負載。由于頂出缸工作時的壓力遠小于主缸的工況壓力，而且質量也比主缸滑塊小很多，慣性負載很小，計算時可以忽略不計；同理摩擦負載與頂出力相比也很小，也可不計；工件頂出時的工作負載 比較大，計算頂出缸的最大工作負載時可以近似等于頂出力。將參數代入公式 算頂出缸的最大負載。 即： F = 350000N 式中： 頂出力； 18 出缸負載循環(huán)圖 （ 1）頂出缸工作循環(huán)各階段外負載如表 頂出缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = F 靜 + 略不計 頂出缸頂出 F = = f 動 + 350 速退回 F = f 動 + F 背 8 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表 示啟動后的動摩擦力。 （ 2）頂出缸各階段負載循環(huán)如圖 頂出缸負載循環(huán)圖 壓系統(tǒng)原理圖擬定 壓系統(tǒng)供油方式及調速回路的選擇 液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，但是速度卻比工進時要快。為了提高液壓機的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機采用變量泵供油，基本油路如圖 示。 由于液壓機工況時的負載壓力會逐步增大，為了使液壓機處于安全的工 作狀態(tài)，調速回路采用恒功率變量泵調速回路。當負載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數，即：功率恒定，如圖 示。 19 1 2 3 4 5圖 液壓機基本回路圖 圖 恒功率曲線圖 壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機加工零件的過程包括主缸的快進、工進、快退和頂出缸的 頂出、快速回程。采用什么樣的方式進行速度的安全、準確換接是液壓機穩(wěn)定工作的基礎。為了達到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結構簡單、行程調節(jié)方便等特點，安裝也很容易。 20 壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點。液壓機系統(tǒng)控制原理如圖 示。 1、 2、 6、 18、 15、 10、 11 1S、 2S、 3 3、 7 14單向閥 4、 5、 8、 9、 12、 13、 16、 17、 19、 20 21 22 23、 24 25 壓力表 26 27 28、 29、 30、 31梭閥 圖 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 壓系統(tǒng)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： 成進油調壓回路，其中 單向閥，用于防止 系統(tǒng)中液壓油倒流回泵， 先導溢流閥 2 用于調整系統(tǒng)的壓力，先導溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖； 成主缸 23 油液三通回路，先導溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥， 21 緩沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； 成主缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 11 用于調整主缸下腔的平衡壓力，先導溢流閥 10 為主缸下腔安全閥； 成頂出缸上腔油液三通回路，先導溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補油； 成頂出缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進油主閥 控制油路上都有一個壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關閉可靠，防止反壓開啟。 壓機執(zhí)行部件動作過程分析 液壓機主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下： （ 1）主缸 1）啟動 按下啟動按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥 4閥芯處于中位。插裝閥 制腔經閥 3、閥 4 與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經閥 回油箱，泵空載啟動。 2）主缸滑塊快速下行 電磁鐵 1Y、 3Y、 6Y 得電，這時插裝 閥 閉，啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經閥 入主缸上腔。主缸下腔油液經閥 速流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時會因為下行速度太快，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成負壓。充液閥 21 打開，上部油箱對上腔進行補油，滑塊的快速下行。 3）滑塊減速下行 當滑塊行至一定位置觸動行程開關 2S 后，電磁鐵 67Y 得電，插裝閥 制腔先導溢流閥 11 接通，閥 閥 11 的調定壓力下溢流，主缸下腔會產生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應升高，充液閥 21 關閉。主缸上腔進油僅為泵的輸出 流量，滑塊減速下行。 4）工進 當滑塊減速行進一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負載決定，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應自動減少。當主缸上腔的壓力達到先導溢流閥 2 的調定壓力時，泵的輸出流量全部經閥 流，此時滑塊停止運動。 5）保壓 當主缸上腔的壓力達到所需要求的工作壓力后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 1Y 、 3Y、 7Y 全部失電，閥 閉。主缸上腔閉鎖，實現保壓，同時閥 啟，泵卸載。 6）主缸上腔泄壓 主缸上腔此時的壓力已經很高，保壓一段時間后，時間繼電器發(fā)出電信 號，電磁鐵 4Y 得電，閥 制腔通過緩沖閥 7 及電磁換向閥 8 與油箱接通，由于緩沖閥 7 的作用，閥 慢開啟，主缸上腔實現無沖擊 22 泄壓，保證設備處于安全工作狀態(tài)。 7）主缸回程 當主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 2Y、 5Y、 4Y、 12Y 得電，插裝閥 閉，閥 啟，充液閥 21 開啟，壓力油經閥 入主缸下腔，主缸上腔油液經充液閥 21 和閥別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 8）主缸停止 當主缸回程到達上端點，觸擊行程開關 1S，全部電磁鐵失電，閥 啟，泵卸 載。閥 主缸下腔封閉，上滑塊停止運動。 （ 2）頂出缸 1）工件頂出 當主缸回程停止運動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、 9Y、10Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經閥 入頂出缸下腔，上腔油液經閥 回油箱，工件頂出。 2）頂出缸退回 按下退回按鈕，電磁鐵 9Y、 10Y 失電，電磁鐵 2Y、 8Y、11Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經閥 入頂出缸上腔，下腔油液經閥 回油箱，頂出缸回程。 （ 3）液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 電磁鐵動作順序如表 液壓機液壓系統(tǒng)電磁 鐵動作順序表 執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主 缸 快速下行 + + + 工進、加壓 + + + 保 壓 泄 壓 + 回 程 + + + + 停 止 頂 出 缸 頂 出 + + + 退 回 + + + 停 止 注：“ +”表示 電磁鐵處于得電狀態(tài)。 23 壓系統(tǒng)基本參數計算 壓缸基本尺寸計算 （ 1）主缸工作壓力、內徑、活塞桿直徑的確定 查表 21并參考表 液壓機的工作負載比較大，取主缸的工作壓力為 P=26 計算主缸內徑和活塞桿直徑。由主缸負載圖 知最大負載 F=100T。查表 21，由主缸工作壓力為 26d/D 為 液壓缸的機械效率 壓缸受力如圖 圖 液壓機主缸受力簡圖 由圖 22212 )(44 D=)(1142121 (式中： 液壓缸工作壓力； 液壓缸回路背壓，對于高壓系統(tǒng)初算時可以不計； F 工作循環(huán)中最大負載； 液壓缸機械效率，一般 將參數代入公式（ 求得液壓缸內徑 即： D= 32724 查表 21,將液壓缸的內徑圓整為標準系列直徑，取 D=320么由d/D= 即： d= 229理查表 21,將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=220 經過計算液壓機主缸的內徑、活塞桿直徑分別為： D=320 d=220 （ 2）頂出缸工作壓力、內徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負載與主缸相比要小很多，查表 21,取頂出缸的工作壓力P=12計算頂出缸內徑和活塞桿直徑。由頂出缸負載圖 載 F=350表 21，缸工作壓力為 12取 d/D 為 液壓缸的機械效率 壓缸受力如圖 圖 液壓機頂出缸缸受力簡圖 將參數代入公式（ 求得液壓缸內徑 即： D= 198表 21,將液壓缸的內徑圓整為標準系列直徑，取 D=200么由d/D= 即： d= 138理查表 21,將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=140 經過計算液壓機頂出缸的內徑、活塞桿直徑分別為： D=200 d=140 25 壓系統(tǒng)流量計算 （ 1）主缸所需流量計算 參考表 主缸各個工況所需流量進行計算。已知主缸的快進速度為 s，工進速度為 s，快速回程速度為 s，主缸內徑為 320塞桿直徑為 220 由流量計算公式： （ 快進時： 快進快進 32 ）（ 進時： 工進工進 32 ）（ 退時： 快退快退 3322 （ 2）頂出缸所需流量計算 參考表 頂出缸各工況所需流量進行計算。已知頂出缸的頂出速度為 s，快退速度為 s，頂出缸內徑為 200塞桿直徑為 140入公式（ 即： 頂出時： 頂出頂出 32 ）（ 退時： 快退快退 3322 （）（=48L/ 3）液壓泵額定壓力、流量計算及泵的規(guī)格選擇 1）泵工作壓力確定 實際工作過程中，液壓油在進油路中有一定的壓力損失，因此在計算泵的工作時必須考慮壓力損失。泵的工作壓力計算公式為： 1 （ 26 式中： 液壓泵最大工作壓力； 執(zhí)行部件的最大工作壓力； P 進油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 于復雜系統(tǒng)，取 本液壓機執(zhí)行部件的最大工作壓力 6油路中的壓力損失，取P =入公式（ 求得泵的工作壓力。 即： M 通過計算，泵的工作壓力 壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過渡階段出現的動態(tài)壓力有時會超過靜壓力。此外，為了延長設備的使用壽命，設備在設計時必須有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定 工作壓力 滿足，取 即： ）液壓泵最大流量計算 通過對液壓缸所需流量的計算，以及各自的運動循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式 (算得到。 m P (式中： 液壓泵的最大流量； 液壓系統(tǒng)泄漏系數，一般取 q 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正處于溢流狀態(tài)，還應加上溢流閥的最小溢流量。 將參數代入公式（ ，即： m 463L/）液壓泵規(guī)格選擇 查表 51，根據泵的額定壓力，選取液壓泵的型號為： 250 基本參數如下： 排量： 250mm/r ； 額定壓力： 32 額定轉速： 1000r/ 容積效率： 92% ； 4）泵的流量驗算： 由液壓泵的基本參數可知泵每分鐘排量 q =160ml/r 1000r/50L/27 而泵實際所需的最大流量63L/壓機出現供油不足，快進無法實現。為了滿足液壓機的正?？爝M，必須在液壓系統(tǒng)中設置補油油箱。 動機的選擇 液壓機的執(zhí)行件有兩個，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進、工進、回程速度又不盡相同，這樣對功率的消耗也不同。電動 機額定功率的確定必須根據消耗功率最大的工況來確定，因此要分別計算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。功率計算公式如下： P= (式中： 液壓泵的流量； = （ 1）主缸各工況功率計算 1）快進功率 主缸滑塊快進時，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時的輸出油 量不能滿足滑塊的快速下行?？爝M時的負載很小，只有活塞與缸筒、導柱與滑塊之間的摩擦負載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會很大。 2）工進功率 由主缸負載循環(huán)圖 及，工進時主缸最大負載為 100T，無桿腔面積A= （ m ，進油回路壓力損失取 P=液壓泵的壓力 算。 （ 即： P P 6526 02 將 、 =，求得工進功率為： a m 5 28 3）快退功率 由圖 退負載為 40022 ）（）（，取進油回路壓力損失取 P=入公式（ 求得泵的壓力 P 。 即： P P 6523 04 0 0 將 、 =入公式（ ，求得快退功率即為： a m 出時主缸最大負載為 350桿腔面積 A= （ m 進油回路壓力損失取 P=么液壓泵的壓力 算。 即： P P 6526 將 、 =，求得工進功率即為： a m 1 2）回程功率 頂出缸回程時，負載只有活塞與缸筒間的摩擦負載。負載大小應該比頂出時的負載要小很多，這樣回程消耗的功率也比頂出時消耗的功率要小，因此，回程功率計算從略。 （ 3）電動機額定功率及型號的確定 電動機額定 功率的確定，應依據消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，主缸工進時的功率最大，為 查表 122，選取電動機型號為： 其它技術參數為：額定功率： 滿載轉速： 1470r/ 壓元件的選擇 通過液壓系統(tǒng)的參數計算查閱液壓手冊，液壓元件選擇如表 示： 29 表 液壓元件明細表 序 號 液 壓 元 件 名 稱 元 件 型 號 額定流量（ L/ 1 溢 流 閥 20 2 溢 流 閥 20 4 畢業(yè)設計（論文）任務 書 第 1 頁 畢業(yè)設計（論文）題目： 100t 四柱液壓機液壓系統(tǒng) 畢業(yè)設計（論文）要求及原始數據（資料）： 1 主機功能結構 四柱式萬能液壓機適用于各種可塑性材料的壓制，如沖壓、彎曲、薄板拉伸等。其工作過程如下：上液壓缸驅動上滑塊，實現“快速下行慢速加壓保壓延時釋壓換向快速返回原位停止”的動作循環(huán)；下液壓缸驅動下滑塊，實現“向上頂出停留向下退回原位停止”的動作循環(huán) 2 液壓系統(tǒng)要求： 系統(tǒng)壓力： 26 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100t。 上缸快進、快退速度速度 s，。 上液壓缸行程均為 460 ；下液壓缸行程均為 50 。 上缸快進行程 300 ； 保壓時間 2s 上缸工進速度 s. 液壓機工作循環(huán)圖 第 2 頁 第 3 頁 畢業(yè)設計（論文）主要內容： 1 設計液壓傳動系統(tǒng) 2 設計液壓站 3 設計油箱部件和液壓缸 4 設計集成塊等零件 學生應交出的設計文件（論文）： 1 液壓系統(tǒng)原理圖 1 張。 2 液壓泵站總裝圖 1 張。 3 油箱部件圖 1 張。 4 液壓缸的全部零件圖和集成塊圖 1 張。 5 設計用圖紙 1 套 6 設計計算說明書 1 份 第 4 頁 主要參考文獻（資料）： 液壓元件 何存興編 華中工學院 機械設計手冊（上、下冊） 化學工業(yè)出版社 采煤機液壓傳動測試 煤炭工業(yè)出版社 液壓氣動技術手冊 路甬祥等 機械工業(yè)出版社 液壓工程手冊 雷天覺 機械工業(yè)出版社 要求設計（論文）工作起止日期 指 導 教 師 簽 字 日期 教研室主任審查簽 字 日期 系主任批準簽 字 日期 1 100t 四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 目 錄 第一章 前 言 . 2 壓機現狀概要 . 2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要 求 . 3 第二章 液壓機總體設計 . 4 壓機主要設計參數 . 4 壓機工作原理分析 . 5 壓機的基 本組成 . 5 壓機工藝方案設計 . 8 壓機總體布局方案設計 . 8 總體布局如圖 示 . 8 壓機零部件設 計 . 9 柱設計 . 9 梁設計 . 10 第三章 液壓機液壓系統(tǒng)設計 . 13 壓傳動 的優(yōu)越性概述 . 13 壓系統(tǒng)設計要求 . 13 壓系統(tǒng)設計 . 14 壓系統(tǒng)零部件設計 . 30 壓站布局設計 . 38 壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗算 . 39 第四章 液壓機電氣系統(tǒng)設計 . 44 氣控制概述 . 44 壓機電氣控制方案設計 . 44 壓機電氣控制電路設計 . 44 第五章 液壓機安裝調試和維護 . 48 壓機的安裝 . 48 壓機的調試 . 48 壓機的保養(yǎng)維護 . 48 結 論 . 50 參考文獻 . 51 致 謝 . 52 2 第一章 前 言 壓機現狀概要 液壓傳動技術發(fā)展到今天已經有了較為完善、成熟的理論和實踐基礎。液壓傳動技術與傳統(tǒng)的機械傳動相比，操作方便簡單，調速范圍廣，很容易實現直線運動并且還具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現更高程度的自動控制以及遠程遙控。由于液壓傳動的工作介質是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當系統(tǒng)的工作壓力比較高時，還會產生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時 候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護人員有較高的技術水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點，因而應用還是很廣泛。 液壓機自 19 世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產中已經有了廣泛的應用，成了產品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、 液壓技術的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機的最大公稱壓力已經達到了 750制技術也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產品質量有了保證，同時生產效率得到了很大的提高。 液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產品的成型加工工藝。液壓機還能實現復雜工件和不對稱工件的加工，產品廢品率較低。液壓機根據加工工件的不同性質，還可進 行適當的壓力行程調整，滿足產品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機主缸和頂出缸的順序動作。總的來說，液壓機操作簡單，維護方便。 雖然液壓機目前應用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。 液壓機屬于高壓工作設備 ,進行壓力加工時 ,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大 ,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機還存在如下缺陷，液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及 其它設備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機出現故障 3 不能夠正常工作，故障不容易及時找到并排除，給維護帶來了一定的技術難題和不便；液壓機工作時產生的液壓沖擊、氣蝕等現象，會縮短液壓元件的使用壽命。 為了催生更大的生產力，液壓機的設計需要改進。液壓油路設計、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計將是液壓機今后值得研究的方向。 （ 1）油路設計方面 為了防止泄油和外界的污染，液壓機油路的設計趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設備的使用壽命。除此之外，液壓元件設計盡量標準化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接，可以 降低泄漏和污染。液壓元件的標準化給維護帶來了方便。 （ 2）控制系統(tǒng)方面 液壓機屬于高壓設備，控制系統(tǒng)除控制設備安全可靠的工作之外，還應該讓控制精度變得更高，人機交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。 綜上所述，液壓機的發(fā)展促進了生產力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術、液壓傳動技術的不斷發(fā)展，液壓機的自動化程度、加工精度將進一步得到提高，實現智能化控制。 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求 液壓傳動控制是工業(yè)中經常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖 1因為液壓傳 動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉換和控制。 圖 1壓傳動能量傳動過程 （ 1）液壓機總體方案設計，其中包括主機的結構設計和工藝設計、零部件的結構設計和工藝設計、部件裝配方案設計； 動力元件 液壓能 控制回路 執(zhí)行元件 機械能 機械能等 4 （ 2）通過液壓系統(tǒng)總體設計方案的對比，確定合理 的液壓系統(tǒng)設計方案。主要包括液壓系統(tǒng)原理圖設計、液壓元件結構、工藝設計、液壓站總體布局設計； （ 3）電氣控制系統(tǒng)設計，包括主電路和控制電路電路圖設計； （ 4）設計方案確定時，必須考慮選用什么樣的制造材料，達到什么樣的表面加工質量，采用什么樣的機械加工設備，選擇什么樣的熱處理方式等； （ 5）整個設備滿足拆裝方便，運輸方便的要求； （ 6）液壓機能夠準確完成如下工作循環(huán)：主缸活塞滑塊快速下行、主缸活塞滑塊慢速加壓、主缸保壓、主缸卸壓、主缸活塞滑塊回程、頂出缸頂出、頂出缸退回等； （ 7）設備達到總體布局合理，結構緊 湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、環(huán)境污染小、工作的時候噪音低、自動化程度高等，能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝。 第二章 液壓機總體設計 壓機主要設計參數 （ 1）擬設計的液壓機主要技術參數見表 液壓機技術參數 參 數 項 參 數 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100T 工進時液體最大工作壓力 26缸快進、快退速度速度 s 上液壓缸行程均為 460液壓缸行程均為 50缸快進行程 300壓時間 2s 上缸工進速度 s 5 （ 2）液壓機的主要功能 通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。 （ 3）液壓機的適用范圍 液壓機主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。 壓機工作原理分析 壓機的基本組成 液壓機是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機”；充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據帕斯卡定律，小活塞 將這一壓力通過液體的壓強傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。 設小活塞的橫截面積是 在小活塞上的向下的壓力是 是，小活塞對能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強必然也等于P。 若大活塞的橫截面積是 強 P 在大活塞上所產生的向上的壓力截面積是小活塞橫截面積的倍數。 從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。 液壓機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等 結構；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關、電器控制柜等組成。 6 壓機的工作原理 （ 1）液壓機主機組成簡圖 2 3 4 5 6 7 8圖 液壓機主機組成簡圖 7 （ 2） 液壓機工作原理分析 液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控 制順序框圖如圖 啟 動電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機主機行程開關手 動圖 液壓機控制順序圖 從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現循環(huán)控制。 （ 3） 液壓機工作循環(huán)分析 液壓機工作循環(huán)如圖 滑塊快速下行 工進、加壓 保壓頂出快速回程 停止圖 液壓機工作循環(huán)圖 8 液壓機工作循環(huán)如圖 a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開關 后由快進變?yōu)楣みM，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動；圖 b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進、工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。 壓機工藝方案設計 （ 1）控制方式的選擇 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、手動、半自動三種工作方式，可實現定壓、定程兩種加工工藝； （ 2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統(tǒng)應設有補油和卸壓裝置； （ 3）電氣控制： 采用繼電器、行程開關、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制； （ 4）主機： 主機結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 壓機總體布局方案設計 總體布局如圖 示 1 2 3 9 4 5 6 7圖 液壓機總體布局簡圖 圖 為三個部分，即：主機、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結構變得緊湊。電氣控制元件集中設計在電氣柜中。啟動、停止、快進、頂出、調整、等控制按鈕設置在控制臺上，方便及時操作。 壓機零部件設計 機載荷分析 參考表 壓機的最大工作負載為 100T，主缸回程力為 400出缸頂出力為 350于工作時的負載遠大于其它工況時的負載，因此在進行載荷設計時，取負載 100T 對液壓機進行受力計算。 液壓機結構形式為“三梁四柱”式，工進加壓的負載作用在橫梁和導柱上，受載時橫梁受壓，導柱受拉， 受力如圖 示 橫梁導柱 圖 橫梁、導柱受力圖 柱設計 材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇 45 圓鋼，也可選用鍛件形式。 熱處理要求：導柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導柱表面的磨損，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟?10 熱處理工藝為調質和表面淬火。 理論設計計算： 液壓機的最大負載約為 100T，通過力傳遞后，最后由 四根導柱承受 100T 的拉力，作用在每根導柱上的拉力為 25T。由許用拉應力公式 (可計算導柱的安全直徑 D。 (式中： 許用應力；取 45 鋼 =80 100 F 軸向拉力； A 橫截面積。 即： 4 66 圓整后取導柱直徑 D=90了防止四根導柱因瞬間的受力不均而被破壞，導柱直徑可適當加大，取 D=110 梁設計 材料選擇：橫梁工作時的受力為彎曲力，材料應具有一定的抗彎強度。選用45 鋼，毛坯采用鍛件。 熱處理要求：橫梁進行調質處理。 理論計算校核： 橫梁受力可以簡化為簡直梁 ,中間受載的情形，如圖 示。 截 面 1 - 1圖 橫梁滑塊受力簡圖 初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為 1310、 1045、 575面為矩形。即：在負載作用下的剪 力和彎矩如圖 示。 11 圖 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖 由彎矩圖 2.7(b)可知，橫梁 C 點 1 1 截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。正應力計算公式為： WM (式中： 最大彎曲正應力； 最 大彎矩； W 抗彎截面系數 ( 3m )。 矩形截面抗彎系數 W 計算公式為： 62 (式中： b 矩形截面的寬； h 矩形截面的高。 即： 32 0 5 7 5.1 M P am 47 5 3m a x 45 鋼的彎曲許用應力 =100橫梁的最大彎曲應力小于材料的許用應力，經過校核，設計尺寸滿足要求。 12 機工作臺設計 液壓機工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設計計算時只要進行抗壓強度的校核即可，校核過程從略。 材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼 45。 工藝要求： 機械加工時，工作臺表面做成 T 形槽，如圖 示。 圖 工作臺 T 形槽 制臺設計 材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用 加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。 外形設計：控制臺外形尺寸設計應考慮操作方便。外形簡圖如圖 示。 1 2 3圖 液壓機控制臺外形簡圖 13 第三章 液壓機液壓系 統(tǒng)設計 壓傳動的優(yōu)越性概述 科學技術迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動技術隨之有了比較完善、成熟的理論基礎。目前液壓傳動技術正向著 高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。 （ 1）液壓傳動優(yōu)越性 1）液壓元件布局靈活； 2）液壓傳動操作控制方便，可實現無級調速； 3）液壓傳動容易實現直線傳動，可以進行自動過載保護； 4）液壓傳動采用電液控制相結合的控制方式，可實現自動化控制，還可實現遠程控制； 5）液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質外還起到了潤滑的作用 ，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 （ 2）液壓傳動不足 1）液壓傳動沿程、局部阻力損失比較大； 2）液壓傳動壓力高時泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會對環(huán)境構成污染； 3）液壓介質的泄漏和可壓縮性使系統(tǒng)沒有嚴格的傳動比； 4）液壓傳動存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現象影響了設備的安全工作和使用壽命； 5）液壓元件制造精度高，成本貴，系統(tǒng)故障不容易排除，維護技術成本高； 6）液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。 壓系統(tǒng)設計要求 壓機負載確定 參考液壓機技 術參數表 知，液壓機的最大工作負載為 100T， 工進時液體最大壓力為 26此確定液壓機設計負載為 100T 型液壓機。 14 壓機主機工藝過程分析 壓制工件時主機的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現供油不足的情況，補油箱對上缸進行補油。觸擊快進轉為工進的行程開關后，橫梁滑塊工進，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進入保壓階段，讓產品穩(wěn)定成型。保壓結束后，轉為主缸下腔進油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運動后，頂出缸下腔進油，將工件頂出 ，工件頂出后，頂出缸上腔進油，快速退回。 壓系統(tǒng)設計參數 液壓系統(tǒng)設計參數可參考表 系統(tǒng)壓力： 26 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100t。 上缸快進、快退速度速度 s，。 上液壓缸行程均為 460 ；下液壓缸行程均為 50 。 上缸快進行程 300； 保壓時間 2s 上缸工進速度 s. 壓系統(tǒng)設計 壓機主缸工況分析 缸速度循環(huán)圖 根據液壓機系統(tǒng)設計參數及表 主缸滑塊行程為 460以得到主缸的速 度循環(huán)圖如下： 15 圖 主缸速度循環(huán)圖 缸負載分析 液壓機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正壓在導柱上，不會產生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工礦的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即： F = ( 式中： F 液壓缸所受外負載； 工作負載； 滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力負載，啟動后為動摩擦力負載； 運動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負載。 （ 1）慣性負載 算 計算公式： ( 式中： G 運動部件重量； g 重力加速度 2S ； v t 時間內的速度變化量； t 加速或減速時間，一般情況取 t = 查閱相同型號的液壓機資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 30液壓機所給設計參數可及： v =s ，取 t =入公式 即： s 0 00 2 = 4898N （ 2）摩擦負載 算 滑塊啟動時產生靜摩擦負載，啟動過后產生動摩擦負載。通過所有作用在主缸上的負載可以看出，工作負載遠大于其它形式的負載。由于滑塊與導柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計算主缸最大負載時摩擦負載先忽略不計。 16 （ 3）主缸負載 F 計算 將上述參數 4898N 、 2000000 即： F = 2000000 + 4898 = 2004898N 缸負載循環(huán)圖 （ 1）主缸工作 循環(huán)各階段外負載如表 主缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = f 靜 + 5 梁滑塊快速下行 F = f 動 忽略不計 工 進 F = f 動 + 2000 速回程 F = f 回 + F 背 400 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表示啟動后的動摩擦力。 （ 2）主缸各階段負載循環(huán)如圖 主缸負載循環(huán)圖 17 壓機頂出缸工況分析 出缸速度循環(huán)圖 根據液壓機系統(tǒng)設計參數和表 頂出缸活塞 行程為 250到頂出缸的速度循環(huán)圖如下： 圖 頂出缸速度循環(huán)圖 出缸負載分析 主缸回程停止后，頂出缸下腔進油，活塞上行，這時會產生慣性、靜摩擦力、動摩擦力等負載。由于頂出缸工作時的壓力遠小于主缸的工況壓力，而且質量也比主缸滑塊小很多，慣性負載很小，計算時可以忽略不計；同理摩擦負載與頂出力相比也很小，也可不計；工件頂出時的工作負載 比較大，計算頂出缸的最大工作負載時可以近似等于頂出力。將參數代入公式 算頂出缸的最大負載。 即： F = 350000N 式中： 頂出力； 18 出缸負載循環(huán)圖 （ 1）頂出缸工作循環(huán)各階段外負載如表 頂出缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = F 靜 + 略不計 頂出缸頂出 F = = f 動 + 350 速退回 F = f 動 + F 背 8 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表 示啟動后的動摩擦力。 （ 2）頂出缸各階段負載循環(huán)如圖 頂出缸負載循環(huán)圖 壓系統(tǒng)原理圖擬定 壓系統(tǒng)供油方式及調速回路的選擇 液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，但是速度卻比工進時要快。為了提高液壓機的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機采用變量泵供油，基本油路如圖 示。 由于液壓機工況時的負載壓力會逐步增大，為了使液壓機處于安全的工 作狀態(tài)，調速回路采用恒功率變量泵調速回路。當負載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數，即：功率恒定，如圖 示。 19 1 2 3 4 5圖 液壓機基本回路圖 圖 恒功率曲線圖 壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機加工零件的過程包括主缸的快進、工進、快退和頂出缸的 頂出、快速回程。采用什么樣的方式進行速度的安全、準確換接是液壓機穩(wěn)定工作的基礎。為了達到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結構簡單、行程調節(jié)方便等特點，安裝也很容易。 20 壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點。液壓機系統(tǒng)控制原理如圖 示。 1、 2、 6、 18、 15、 10、 11 1S、 2S、 3 3、 7 14單向閥 4、 5、 8、 9、 12、 13、 16、 17、 19、 20 21 22 23、 24 25 壓力表 26 27 28、 29、 30、 31梭閥 圖 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 壓系統(tǒng)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： 成進油調壓回路，其中 單向閥，用于防止 系統(tǒng)中液壓油倒流回泵， 先導溢流閥 2 用于調整系統(tǒng)的壓力，先導溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖； 成主缸 23 油液三通回路，先導溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥， 21 緩沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； 成主缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 11 用于調整主缸下腔的平衡壓力，先導溢流閥 10 為主缸下腔安全閥； 成頂出缸上腔油液三通回路，先導溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補油； 成頂出缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進油主閥 控制油路上都有一個壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關閉可靠，防止反壓開啟。 壓機執(zhí)行部件動作過程分析 液壓機主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下： （ 1）主缸 1）啟動 按下啟動按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥 4閥芯處于中位。插裝閥 制腔經閥 3、閥 4 與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經閥 回油箱，泵空載啟動。 2）主缸滑塊快速下行 電磁鐵 1Y、 3Y、 6Y 得電，這時插裝 閥 閉，啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經閥 入主缸上腔。主缸下腔油液經閥 速流回油箱。滑塊在自重作用下快速下行，這時會因為下行速度太快，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成負壓。充液閥 21 打開，上部油箱對上腔進行補油，滑塊的快速下行。 3）滑塊減速下行 當滑塊行至一定位置觸動行程開關 2S 后，電磁鐵 67Y 得電，插裝閥 制腔先導溢流閥 11 接通，閥 閥 11 的調定壓力下溢流，主缸下腔會產生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應升高，充液閥 21 關閉。主缸上腔進油僅為泵的輸出 流量，滑塊減速下行。 4）工進 當滑塊減速行進一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負載決定，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應自動減少。當主缸上腔的壓力達到先導溢流閥 2 的調定壓力時，泵的輸出流量全部經閥 流，此時滑塊停止運動。 5）保壓 當主缸上腔的壓力達到所需要求的工作壓力后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 1Y 、 3Y、 7Y 全部失電，閥 閉。主缸上腔閉鎖，實現保壓，同時閥 啟，泵卸載。 6）主缸上腔泄壓 主缸上腔此時的壓力已經很高，保壓一段時間后，時間繼電器發(fā)出電信 號，電磁鐵 4Y 得電，閥 制腔通過緩沖閥 7 及電磁換向閥 8 與油箱接通，由于緩沖閥 7 的作用，閥 慢開啟，主缸上腔實現無沖擊 22 泄壓，保證設備處于安全工作狀態(tài)。 7）主缸回程 當主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 2Y、 5Y、 4Y、 12Y 得電，插裝閥 閉，閥 啟，充液閥 21 開啟，壓力油經閥 入主缸下腔，主缸上腔油液經充液閥 21 和閥別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 8）主缸停止 當主缸回程到達上端點，觸擊行程開關 1S，全部電磁鐵失電，閥 啟，泵卸 載。閥 主缸下腔封閉，上滑塊停止運動。 （ 2）頂出缸 1）工件頂出 當主缸回程停止運動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、 9Y、10Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經閥 入頂出缸下腔，上腔油液經閥 回油箱，工件頂出。 2）頂出缸退回 按下退回按鈕，電磁鐵 9Y、 10Y 失電，電磁鐵 2Y、 8Y、11Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經閥 入頂出缸上腔，下腔油液經閥 回油箱，頂出缸回程。 （ 3）液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 電磁鐵動作順序如表 液壓機液壓系統(tǒng)電磁 鐵動作順序表 執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主 缸 快速下行 + + + 工進、加壓 + + + 保 壓 泄 壓 + 回 程 + + + + 停 止 頂 出 缸 頂 出 + + + 退 回 + + + 停 止 注：“ +”表示 電磁鐵處于得電狀態(tài)。 23 壓系統(tǒng)基本參數計算 壓缸基本尺寸計算 （ 1）主缸工作壓力、內徑、活塞桿直徑的確定 查表 21并參考表 液壓機的工作負載比較大，取主缸的工作壓力為 P=26 計算主缸內徑和活塞桿直徑。由主缸負載圖 知最大負載 F=100T。查表 21，由主缸工作壓力為 26d/D 為 液壓缸的機械效率 壓缸受力如圖 圖 液壓機主缸受力簡圖 由圖 22212 )(44 D=)(1142121 (式中： 液壓缸工作壓力； 液壓缸回路背壓，對于高壓系統(tǒng)初算時可以不計； F 工作循環(huán)中最大負載； 液壓缸機械效率，一般 將參數代入公式（ 求得液壓缸內徑 即： D= 32724 查表 21,將液壓缸的內徑圓整為標準系列直徑，取 D=320么由d/D= 即： d= 229理查表 21,將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=220 經過計算液壓機主缸的內徑、活塞桿直徑分別為： D=320 d=220 （ 2）頂出缸工作壓力、內徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負載與主缸相比要小很多，查表 21,取頂出缸的工作壓力P=12計算頂出缸內徑和活塞桿直徑。由頂出缸負載圖 載 F=350表 21，缸工作壓力為 12取 d/D 為 液壓缸的機械效率 壓缸受力如圖 圖 液壓機頂出缸缸受力簡圖 將參數代入公式（ 求得液壓缸內徑 即： D= 198表 21,將液壓缸的內徑圓整為標準系列直徑，取 D=200么由d/D= 即： d= 138理查表 21,將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=140 經過計算液壓機頂出缸的內徑、活塞桿直徑分別為： D=200 d=140 25 壓系統(tǒng)流量計算 （ 1）主缸所需流量計算 參考表 主缸各個工況所需流量進行計算。已知主缸的快進速度為 s，工進速度為 s，快速回程速度為 s，主缸內徑為 320塞桿直徑為 220 由流量計算公式： （ 快進時： 快進快進 32 ）（ 進時： 工進工進 32 ）（ 退時： 快退快退 3322 （ 2）頂出缸所需流量計算 參考表 頂出缸各工況所需流量進行計算。已知頂出缸的頂出速度為 s，快退速度為 s，頂出缸內徑為 200塞桿直徑為 140入公式（ 即： 頂出時： 頂出頂出 32 ）（ 退時： 快退快退 3322 （）（=48L/ 3）液壓泵額定壓力、流量計算及泵的規(guī)格選擇 1）泵工作壓力確定 實際工作過程中，液壓油在進油路中有一定的壓力損失，因此在計算泵的工作時必須考慮壓力損失。泵的工作壓力計算公式為： 1 （ 26 式中： 液壓泵最大工作壓力； 執(zhí)行部件的最大工作壓力； P 進油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 于復雜系統(tǒng)，取 本液壓機執(zhí)行部件的最大工作壓力 6油路中的壓力損失，取P =入公式（ 求得泵的工作壓力。 即： M 通過計算，泵的工作壓力 壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過渡階段出現的動態(tài)壓力有時會超過靜壓力。此外，為了延長設備的使用壽命，設備在設計時必須有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定 工作壓力 滿足，取 即： ）液壓泵最大流量計算 通過對液壓缸所需流量的計算，以及各自的運動循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式 (算得到。 m P (式中： 液壓泵的最大流量； 液壓系統(tǒng)泄漏系數，一般取 q 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正處于溢流狀態(tài)，還應加上溢流閥的最小溢流量。 將參數代入公式（ ，即： m 463L/）液壓泵規(guī)格選擇 查表 51，根據泵的額定壓力，選取液壓泵的型號為： 250 基本參數如下： 排量： 250mm/r ； 額定壓力： 32 額定轉速： 1000r/ 容積效率： 92% ； 4）泵的流量驗算： 由液壓泵的基本參數可知泵每分鐘排量 q =160ml/r 1000r/50L/27 而泵實際所需的最大流量63L/壓機出現供油不足，快進無法實現。為了滿足液壓機的正?？爝M，必須在液壓系統(tǒng)中設置補油油箱。 動機的選擇 液壓機的執(zhí)行件有兩個，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進、工進、回程速度又不盡相同，這樣對功率的消耗也不同。電動 機額定功率的確定必須根據消耗功率最大的工況來確定，因此要分別計算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。功率計算公式如下： P= (式中： 液壓泵的流量； = （ 1）主缸各工況功率計算 1）快進功率 主缸滑塊快進時，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時的輸出油 量不能滿足滑塊的快速下行?？爝M時的負載很小，只有活塞與缸筒、導柱與滑塊之間的摩擦負載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會很大。 2）工進功率 由主缸負載循環(huán)圖 及，工進時主缸最大負載為 100T，無桿腔面積A= （ m ，進油回路壓力損失取 P=液壓泵的壓力 算。 （ 即： P P 6526 02 將 、 =，求得工進功率為： a m 5 28 3）快退功率 由圖 退負載為 40022 ）（）（，取進油回路壓力損失取 P=入公式（ 求得泵的壓力 P 。 即： P P 6523 04 0 0 將 、 =入公式（ ，求得快退功率即為： a m 出時主缸最大負載為 350桿腔面積 A= （ m 進油回路壓力損失取 P=么液壓泵的壓力 算。 即： P P 6526 將 、 =，求得工進功率即為： a m 1 2）回程功率 頂出缸回程時，負載只有活塞與缸筒間的摩擦負載。負載大小應該比頂出時的負載要小很多，這樣回程消耗的功率也比頂出時消耗的功率要小，因此，回程功率計算從略。 （ 3）電動機額定功率及型號的確定 電動機額定 功率的確定，應依據消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，主缸工進時的功率最大，為 查表 122，選取電動機型號為： 其它技術參數為：額定功率： 滿載轉速： 1470r/ 壓元件的選擇 通過液壓系統(tǒng)的參數計算查閱液壓手冊，液壓元件選擇如表 示： 29 表 液壓元件明細表 序 號 液 壓 元 件 名 稱 元 件 型 號 額定流量（ L/ 1 溢 流 閥 20 2 溢 流 閥 20 4