液压机设计论文Word文件下载.doc

液压机设计论文Word文件下载.doc

《液压机设计论文Word文件下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压机设计论文Word文件下载.doc（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

液压机主要由主机、液压系统、电气系统三部分组成。

液压机的整个工作过程的实现，首先是由电气系统来控制液压系统，然后再由液压系统控制主机主缸和顶出缸的顺序动作。

总的来说，液压机操作简单，维护方便。

虽然液压机目前应用十分广泛，但是潜在的问题还很多。

液压机属于高压工作设备,进行压力加工时,随着压力的不断升高泄漏也会不断增大,这样不利于保证零件的加工精度，同时还会对环境造成污染。

除此之外，液压机还存在如下缺陷，液压机压力加工完成后，卸压时存在很大的液压冲击，这样对液压元件及其它设备损害很大；

按下启动按钮后，动作灵敏性不及电气控制；

液压机出现故障不能够正常工作，故障不容易及时找到并排除，给维护带来了一定的技术难题和不便；

液压机工作时产生的液压冲击、气蚀等现象，会缩短液压元件的使用寿命。

为了催生更大的生产力，液压机的设计需要改进。

液压油路设计、控制系统的优化设计将是液压机今后值得研究的方向。

（1）油路设计方面

为了防止泄油和外界的污染，液压机油路的设计趋于集成化、封闭循环式，这样可以延长设备的使用寿命。

除此之外，液压元件设计尽量标准化，集成化。

集成液压系统减少了管路连接，可以降低泄漏和污染。

液压元件的标准化给维护带来了方便。

（2）控制系统方面

液压机属于高压设备，控制系统除控制设备安全可靠的工作之外，还应该让控制精度变得更高，人机交互变得更简单，操作更方便，自动化、高速化、智能化程度更好。

综上所述，液压机的发展促进了生产力的发展。

伴随着电气控制技术、液压传动技术的不断发展，液压机的自动化程度、加工精度将进一步得到提高，实现智能化控制。

1.2液压传动控制系统及设计要求

液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程（见图1-1）。

因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。

液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。

液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。

动力元件

液压能

控制回路

执行元件

机械能

机械能等

图1-1液压传动能量传动过程

（1）液压机总体方案设计，其中包括主机的结构设计和工艺设计、零部件的结构设计和工艺设计、部件装配方案设计；

（2）通过液压系统总体设计方案的对比，确定合理的液压系统设计方案。

主要包括液压系统原理图设计、液压元件结构、工艺设计、液压站总体布局设计；

（3）电气控制系统设计，包括主电路和控制电路电路图设计；

（4）设计方案确定时，必须考虑选用什么样的制造材料，达到什么样的表面加工质量，采用什么样的机械加工设备，选择什么样的热处理方式等；

（5）整个设备满足拆装方便，运输方便的要求；

（6）液压机能够准确完成如下工作循环：

主缸活塞滑块快速下行、主缸活塞滑块慢速加压、主缸保压、主缸卸压、主缸活塞滑块回程、顶出缸顶出、顶出缸退回等；

（7）设备达到总体布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、环境污染小、工作的时候噪音低、自动化程度高等，能够完成冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金压制成型、薄板拉伸、压装成型等加工工艺。

第二章液压机总体设计

2.1液压机主要设计参数

（1）拟设计的液压机主要技术参数见表2.1

表2.1液压机技术参数

参数项

参数

公称力（最大负载）

2000KN

工进时液体最大工作压力

25MPa

主缸回程力

400KN

顶出缸顶出力

350KN

主缸滑块行程

700mm

顶出活塞行程

250mm

主缸滑块距工作台最大距离

1100mm

主缸滑块快进速度

0.08m/s

主缸滑块工进最大速度

0.006m/s

主缸快退速度

0.03m/s

顶出活塞顶出速度

0.02m/s

顶出活塞退回速度

0.05m/s

（2）液压机的主要功能

通过液压传动系统传递动力，完成零件的压力成型加工。

（3）液压机的适用范围

液压机主要用于冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸、粉末冶金、翻边、压装等成型工艺。

2.2液压机工作原理分析

2.2.1液压机的基本组成

液压机是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。

充水的叫“水压机”；

充油的称“油压机”。

两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。

设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。

于是，小活塞对能够大小不变地被液体向各个方向传递。

大活塞所受到的压强必然也等于P。

若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力截面积是小活塞横截面积的倍数。

从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。

液压机主要由主机、液压控制系统、电气控制系统三部分组成。

其中主机包括工作台、导柱、滑块、上缸、顶出缸等结构；

液压系统由控制元件、执行元件、辅助元件、动力装置、工作介质等组成；

电气控制控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关、电器控制柜等组成。

2.2.2液压机的工作原理

（1）液压机主机组成简图2.1

1-滑块2-导柱3-工作台4-安装地基

5-顶出缸6-主缸7-上横梁8-辅助油箱

图2.1液压机主机组成简图

（2）液压机工作原理分析

液压机的动作顺序通过电气系统、液压系统控制，控制顺序框图如图2.2。

图2.2液压机控制顺序图

从上面的控制顺序框图可以看出，液压机的工作原理由电气控制系统控制液压系统，液压控制系统再控制主机工作，主机动作触及行程开关，将信号反馈给电气控制系统，实现循环控制。

（3）液压机工作循环分析

液压机工作循环如图2.3所示。

图2.3液压机工作循环图

液压机工作循环如图2.3（a），滑块在自重的作用下快速下行，碰到行程开关后由快进变为工进，随后进行加压、保压。

保压时间完成后，滑块快速回程，直到回到原来的位置，停止运动；

图2.3（b）表示顶出缸的工作循环过程，主缸快进、工进、保压、退回停止后，顶出缸才运动，将工件顶出。

2.3液压机工艺方案设计

（1）控制方式的选择

采用液压系统与电气系统相结合的控制方式。

具有调整、手动、半自动三种工作方式，可实现定压、定程两种加工工艺；

（2）液压系统：

液压油路采用封闭式回路，供油方式选用变量泵供油，液压控制元件采用插装阀形式。

针对液压机快进时供油不足以及工进时的高压特性，系统应设有补油和卸压装置；

（3）电气控制：

采用继电器、行程开关、接触器、手动按钮等元件进行手动、半自动控制；

（4）主机：

主机结构形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和顶出缸为执行元件。

2.4液压机总体布局方案设计

总体布局如图2.4所示

1-主机2-液压油管3-控制台

4-插装阀5-液压泵装置6-液压油箱7-电气控制柜

图2.4液压机总体布局简图

图2.4为液压机整体布局简图，分为三个部分，即：

主机、液压系统、电气控制系统。

液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱上，使液压站布局结构变得紧凑。

电气控制元件集中设计在电气柜中。

启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上，方便及时操作。

2.5液压机零部件设计

2.5.1主机载荷分析

参考表2.1，液压机的最大工作负载为2000KN，主缸回程力为400KN，顶出缸顶出力为350KN。

由于工作时的负载远大于其它工况时的负载，因此在进行载荷设计时，取负载2000KN对液压机进行受力计算。

液压机结构形式为“三梁四柱”式，工进加压的负载作用在横梁和导柱上，受载时横梁受压，导柱受拉，受力如图2.5所示

F-负载T-导柱拉力

图2.5横梁、导柱受力图

2.5.1.1导柱设计

材料选择：

导柱在工作过程中主要承受拉力，材料必须具备较高的抗拉强度。

导柱材料选择45圆钢，也可选用锻件形式。

热处理要求：

导柱除了承受拉力之外，外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。

为了减少导柱表面的磨损，通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐摩性。

总的热处理工艺为调质和表面淬火。

理论设计计算：

液压机的最大负载约为2000kN，通过力传递后，最后由四根导柱承受2000kN的拉力，作用在每根导柱上的拉力为500kN。

由许用拉应力公式（2.1），可计算导柱的安全直径D。

（2.1）

式中：

—许用应力；

取45钢=80～100MPa；

F—轴向拉力；

A—横截面积。

即：

圆整后取导柱直径D=90mm，为了防止四根导柱因瞬间的受力不均而被破坏，导柱直径可适当加大，取D=110mm。

2.5.1.2横梁设计

横梁工作时的受力为弯曲力，材料应具有一定的抗弯强度。

选用45钢，毛坯采用锻件。

横梁进行调质处理。

理论计算校核：

横梁受力可以简化为简直梁,中间受载的情形，如图2.6所示。

图2.6横梁滑块受力简图

初步确定横梁的长、宽、高尺寸分别为1310、1045、575mm，截面为矩形。

在负载作用下的剪力和弯矩如图2.7所示。

图2.7（a）剪力图（b）弯矩图

由弯矩图2.7（b）可知，横梁C点1—1截面弯矩最大，该截面是危险截面。

为了保证横梁能够正常工作，必须对该截面进行强度校核。

正应力计算公式为：

（2.2）

—最大弯曲正应力；

—最大弯矩；

—抗弯截面系数（）。

矩形截面抗弯系数W计算公式为：

（