【正文】 1 常州工學(xué)院 《液壓與氣動(dòng)》課 程 設(shè) 計(jì) 題 目： 四柱 液壓機(jī) 系 、班級(jí)： 機(jī)電工程學(xué)院 11機(jī) （ 三 ）班 姓 名： 徐興興 學(xué) 號(hào)： 11010333 指導(dǎo)教師：徐建方 2022年 12月 29日 2 緒論 本次設(shè)計(jì)的題目由我實(shí)習(xí)的公司提供，主要是對(duì)鋁合金材料等的加工。公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品是氣瓶，材料包括鋁合金、碳纖維、鋼等。設(shè)計(jì)液壓機(jī)是為了更加深刻理解液壓機(jī)在加工過程中的工作原理以及實(shí)際應(yīng)用意義。液壓機(jī)是利用液體來傳遞壓力的液壓設(shè)備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律。 液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。本機(jī)器采用三梁四柱結(jié)構(gòu)形式，機(jī)身由工作臺(tái)、滑塊、上橫梁、立柱、鎖母和調(diào)節(jié)螺母等組成。四柱式結(jié)構(gòu)為液壓機(jī)最常見的結(jié)構(gòu)形式之一。四柱式結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)是工作空間 寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。液壓機(jī)在一定的機(jī)械、電子系統(tǒng)內(nèi)，依靠液體介質(zhì)的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能的輕巧化、科學(xué)化、最大化。液壓機(jī)械具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局靈活、控制方便等特點(diǎn)，速度、扭矩、功率均可做無級(jí)調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，快速性能好，工作平穩(wěn)、噪音小 . 適用于金屬材料壓制工藝 ,如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事于校正、壓裝、砂輪成型、冷熱擠壓金屬等同樣適應(yīng)于非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、粉末冶金、絕 緣材料等壓制成型，以及有關(guān)壓制方面的新工藝、新技術(shù)的試驗(yàn)研究等。已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)、運(yùn)輸、礦山、建筑、航空等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)題目的要求是按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作圖表驅(qū)動(dòng)電機(jī)、選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)訊元件的指令下，使有關(guān)電磁鐵的動(dòng)作以完成點(diǎn)動(dòng)和半自動(dòng)循環(huán)指定的工藝動(dòng)作。 2 裝在電氣控制箱內(nèi)，操作人員只需操縱相應(yīng)的開關(guān)按扭，即可對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作。 由于繼電器接觸器控制是采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯。如果生產(chǎn)任務(wù)或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時(shí)間和資金 的浪費(fèi)。另外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸控制，使用繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)體積大，耗電多，且繼電器觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。而 PLC 控制能改善繼電器控制器上述的不足 , PLC 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ,通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 ,功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 ,編程簡(jiǎn)單，容易掌握 。體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 ,減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量等特點(diǎn) ,所以設(shè)計(jì)時(shí)我們采用 PLC 能集中且較方便地制。 (1)高速化，高效化，低能耗。提高液 壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 (2)機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。 (3)自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。 3 (4)液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止 3 泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來方便。 液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能， 通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件 (液壓缸或馬達(dá) )把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。 在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。 [編輯本段 ]液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助 元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 動(dòng)力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭 (擴(kuò)口式、焊接式、卡套 式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換 4 目錄 緒論????????????????????????????? ? 2 第 1 章 設(shè)計(jì)任務(wù)書??????????????????????? 5 一 設(shè)計(jì)題目??????????????????????? ? 5 二 設(shè)計(jì)目的??????????????????????? ? 5 三 設(shè)計(jì)要求??????????????????????? ? 5 四 設(shè)計(jì)內(nèi)容??????????????????????? 3 第 2 章 主要參數(shù)確定????????????????????? ? 6 . 第 3 章 確定主液壓缸、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 ? ?????????????? 8 第 4 章 液壓缸運(yùn)動(dòng)中的供油量計(jì)算???????????????? ? 9 第 5章 確定快速空行程供油方式，液壓泵規(guī)格，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率 ??? 10 第 6章 六柱設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????? ?? 11 第 7 章 選取液壓系統(tǒng)圖 ??????????????????? ?? 16 第 8 章 液壓系統(tǒng)工作油路分析????????????????? ? 18 第 9 章 計(jì)算和選取液壓元件????????????????? ?? 19 第 10 章 液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證 ????????????????? ? 23 第 11 章 控制部分??????????????????????? 28 總結(jié)?????????????????????????????? ? 30 參考文獻(xiàn)????????????????????????? ???? 31 5 第一章 設(shè)計(jì)說明書 一 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)四柱液壓機(jī)，要求實(shí)現(xiàn)“快進(jìn) —— 減速 —— 加壓工作行程 —— 保壓延時(shí) —— 泄壓回程 —— 回程停止”的工作循環(huán)。 甲組：壓制力為 2022000N,行程為 200mm,快進(jìn)速度為 50mm/s, 壓制速度為 6mm/s,回程速度為 40mm/s. 二 設(shè)計(jì)目的 ： （ 1）綜合運(yùn)用液壓傳動(dòng)及其它先修課的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固，加深和發(fā)展。 （ 2） 熟悉和掌握擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓元件選擇以及液壓系統(tǒng)的計(jì)算方法。 （ 3） 通過課程設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖的基本技能，熟悉設(shè)計(jì)資料和技術(shù)手冊(cè)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，為今后畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)工作打下必要的基礎(chǔ)。 三 設(shè)計(jì)要求 : 按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作圖表驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 、選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)訊元件的指令下，使有關(guān)電磁鐵的動(dòng)作以完成點(diǎn)動(dòng)和半自動(dòng)循環(huán)指定的工藝動(dòng)作。設(shè)電氣 控制箱，除依據(jù)機(jī)器部分的需要必須分散安裝于各處的電器元件（如：電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、接近開關(guān)、壓力繼電器）外，其它電器均集中安裝在電氣控制箱內(nèi)，操作人員只需操縱相應(yīng)的開關(guān)按扭，即可對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作。 四 設(shè)計(jì)內(nèi)容： （ 1）設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)，包括液壓系統(tǒng)的擬定，液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓元件及電機(jī)的選擇，液壓站的設(shè)計(jì)。 （ 2）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，包括設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)計(jì)算過程，系統(tǒng)原理圖（系統(tǒng)圖，動(dòng)作循環(huán)圖，電磁鐵動(dòng)作表，液壓元件一覽表）。 6 第二章 主要參數(shù)確定 液壓系統(tǒng)最高工作壓力 P=30MPa，在本系統(tǒng)中選用 P=25MPa； V 快 =50mm/s,V 工 =6mm/s，令起動(dòng)時(shí)間不超過 秒， 選取工作壓力 F=25000N(按負(fù)載 2022030000 計(jì)算得 ) 選取 P=2025MPa 取 P1=25MPa [20噸液壓機(jī)設(shè)計(jì)要求 ] (1).液壓系統(tǒng)最高壓力 P=32MPa 一般選用 P=2025MPa (2).主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比值為 510%，塑料制品的壓制力與回程力之比為 2%， (3).頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一 (4).頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一 1主缸公稱壓力 1F 200kN 2主缸回程力 2F 40KN 3頂出缸公稱壓力 3F 25kN 4頂出缸回程力 4F 15KN 5滑塊距工作臺(tái)最大距離 1800 mm 6滑塊行程 . 1200 mm 7頂出行程 200mm 8工作壓力 25MPa 9滑塊速度 空程速度 1V