【正文】 ；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(hù)技術(shù)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。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 液壓機(jī)負(fù)載確定，液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為2000KN，工進(jìn)時(shí)液體最大壓力為25MPa,由此確定液壓機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載為2000KN型四柱液壓機(jī)。 液壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析壓制工件時(shí)主機(jī)的工藝過程：按下啟動(dòng)按鈕后，主缸上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對(duì)上缸進(jìn)行補(bǔ)油。觸擊快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的行程開關(guān)后，橫梁滑塊工進(jìn)，并對(duì)工件逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進(jìn)油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運(yùn)動(dòng)后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油，快速退回。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)最大負(fù)載：2000KN； 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓力：25MPa主缸回程力：400KN； 頂出缸頂出力：350KN主缸滑塊快進(jìn)速度：； 主缸最大工進(jìn)速度：主缸回程速度：； 頂出缸頂出速度：頂出缸回程速度： 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓機(jī)主缸工況分析 主缸速度循環(huán)圖 ，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下： 主缸速度循環(huán)圖 主缸負(fù)載分析液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。液壓機(jī)的最大負(fù)載為工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載。通過各工礦的負(fù)載分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即：F = Fw + Ff + Fa ( )式中：F —液壓缸所受外負(fù)載；Fw —工作負(fù)載；Ff —滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載；Fa —運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。（1）慣性負(fù)載Fa計(jì)算計(jì)算公式：Fa = ( )式中：G —運(yùn)動(dòng)部件重量；g —；—時(shí)間內(nèi)的速度變化量；—加速或減速時(shí)間，一般情況取=～。查閱相同型號(hào)的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為30KN。由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)可及：=，取=。即：Fa = = 4898N（2）摩擦負(fù)載Ff計(jì)算滑塊啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載，啟動(dòng)過后產(chǎn)生動(dòng)摩擦負(fù)載。通過所有作用在主缸上的負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。由于滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計(jì)算主缸最大負(fù)載時(shí)摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。（3）主缸負(fù)載F計(jì)算將上述參數(shù)Fa = 4898N 、Fw = 。即：F = 2000000 + 4898 = 2004898N 主缸負(fù)載循環(huán)圖（1） 主缸工作循環(huán)負(fù)載工 作 循 環(huán)外 負(fù) 載啟 動(dòng)F = f靜 + Fa≈5 KN橫梁滑塊快速下行F = f動(dòng)忽略不計(jì)工 進(jìn)F = f動(dòng) + Fw≈2000 KN快速回程F = f 回+ F背≈400 KN注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。（2） 主缸負(fù)載循環(huán)圖 液壓機(jī)頂出缸工況分析 頂出缸速度循環(huán)圖 ，得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下： 頂出缸速度循環(huán)圖 頂出缸負(fù)載分析主缸回程停止后，頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上行，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動(dòng)摩擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)；同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可不計(jì)；工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。即：F = Fw = 350000N式中：Fw —頂出力； 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖（1） 頂出缸工作循環(huán)負(fù)載工 作 循 環(huán)外 負(fù) 載啟 動(dòng)F = F靜 + Fa忽略不計(jì)頂出缸頂出F = = f 動(dòng) + Fw≈350 KN快速退回F = f 動(dòng) + F背≈8 KN注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。（2） 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路的選擇液壓機(jī)工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢，快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多，但是速度卻比工進(jìn)時(shí)要快。為了提高液壓機(jī)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(jī)采用變量泵供油。由于液壓機(jī)工況時(shí)的負(fù)載壓力會(huì)逐步增大，為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)，調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定。1液壓缸 2油箱 3過濾器 4變量泵 5三位四通電磁換向閥 液壓機(jī)基本回路圖 恒功率曲線圖 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇液壓機(jī)加工零件的過程包括主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退和頂出缸的頂出、快速回程。采用什么樣的方式進(jìn)行速度的安全、準(zhǔn)確換接是液壓機(jī)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達(dá)到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易。 液壓系統(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(diǎn)。 1111先導(dǎo)溢流閥 1S、2S、3S行程開關(guān) 7緩沖閥 14單向閥 1111120電磁換向閥 21補(bǔ)油郵箱 22充液閥 224液壓缸 25壓力表 FFFFFFFFFF10插裝閥 26變量泵 27過濾器 2231梭閥 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)控制過程分析整個(gè)液壓控制系統(tǒng)包括五個(gè)插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下：FF2組成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中F1為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2的先導(dǎo)溢流閥2用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)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；FF4組成主缸23油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥6是用于保證主缸的安全閥，緩沖閥7與電磁換向閥8用于主缸上腔卸壓緩沖；FF6組成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥11用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力，先導(dǎo)溢流閥10為主缸下腔安全閥；FF8組成頂出缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)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(dòng)時(shí)上腔補(bǔ)油；FF10組成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥18為頂出缸下腔安全閥。除此之外，進(jìn)油主閥FFFF9的控制油路上都有一個(gè)壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開啟。 液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作過程分析液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下：（1）主缸1）啟動(dòng)——按下啟動(dòng)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F2控制腔經(jīng)閥閥4與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥F2流回油箱，泵空載啟動(dòng)。2）主缸滑塊快速下行——電磁鐵1Y、3Y、6Y得電，這時(shí)插裝閥F2關(guān)閉，F(xiàn)F6開啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥FF3進(jìn)入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥F6快速流回油箱。滑塊在自重作用下快速下行，這時(shí)會(huì)因?yàn)橄滦兴俣忍?，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成?fù)壓。充液閥21打開，上部油箱對(duì)上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快速下行。3）滑塊減速下行——當(dāng)滑塊行至一定位置觸動(dòng)行程開關(guān)2S后，電磁鐵6Y失電，7Y得電，插裝閥F6控制腔先導(dǎo)溢流閥11接通，閥F6在閥11的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會(huì)產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時(shí)會(huì)相應(yīng)升高，充液閥21關(guān)閉。主缸上腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。4）工進(jìn)——當(dāng)滑塊減速行進(jìn)一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負(fù)載決定，主缸上腔的壓力會(huì)不斷升高，變量泵輸出流量會(huì)相應(yīng)自動(dòng)減少。當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到先導(dǎo)溢流閥2的調(diào)定壓力時(shí)，泵的輸出流量全部經(jīng)閥F2溢流，此時(shí)滑塊停止運(yùn)動(dòng)。5）保壓——當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到所需要求的工作壓力后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵1Y 、3Y、7Y全部失電，閥FF6關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)保壓，同時(shí)閥F2開啟，泵卸載。6）主缸上腔泄壓——主缸上腔此時(shí)的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時(shí)間后，時(shí)間繼電器發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵4Y得電，閥F4控制腔通過緩沖閥7及電磁換向閥8與油箱接通，由于緩沖閥7的作用，閥F4緩慢開啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。7）主缸回程——當(dāng)主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵2Y、5Y、4Y、12Y得電，插裝閥F2關(guān)閉，閥FF5開啟，充液閥21開啟，壓力油經(jīng)閥FF5進(jìn)入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥21和閥F4分別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。8）主缸停止——當(dāng)主缸回程到達(dá)上端點(diǎn)，觸擊行程開關(guān)1S，全部電磁鐵失電，閥F2開啟，泵卸載。閥F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動(dòng)。（2）頂出缸1）工件頂出——當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動(dòng)后，按下頂出按鈕，電磁鐵2Y、9Y、10Y得電，插裝閥FF9開啟，液壓油經(jīng)閥FF9進(jìn)入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥F8流回油箱，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FF10開啟，液壓油經(jīng)閥FF7進(jìn)入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥F10流回油箱，頂出缸回程。 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 液壓缸基本尺寸計(jì)算（1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定查表21 [1]，因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為P=25MPa。計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。=2000KN。查表23 [1]，由主缸工作壓力為25MPa選取d/，取液壓缸的機(jī)械效率ηcm = 。 液壓機(jī)主缸受力簡(jiǎn)圖D= ()式中：P1—液壓缸工作壓力；P2—液壓缸回路背壓，對(duì)于高壓系統(tǒng)初算時(shí)可以不計(jì)；F—工作循環(huán)中最大負(fù)載；ηcm—液壓缸機(jī)械效率，一般ηcm = ～。將參數(shù)代入公式（），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑即：D=mm≈327mm查表24 [1],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=320mm；那么由d/D=。即：d==≈229mm同理查表25 [1],將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=220mm。經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=320mm ；d=220mm。（2）頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表21 [1],取頂出缸的工作壓力P=12MPa,計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。=350KN。查表23 [1]，缸工作壓力為12MPa，選取d/，取液壓缸的機(jī)械效率ηcm = 。 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡(jiǎn)圖將參數(shù)代入公式（），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑即：D=mm≈198mm查表24 [1],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=200mm；那么由d/D=。即：d==≈138mm同理查表25 [1],將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=140mm。經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿