【正文】 56791 01 11 21 31 21 31 21 381 Y A2 Y A4 Y A5 Y A3 Y A 圖 37 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓 系統(tǒng)的工作過程如下： 液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥 4和 6處于中位，液壓泵輸出 的液壓油 經(jīng)背壓閥7后 再經(jīng)閥 6 的中位 ，進(jìn)行了 低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端 的 位置 ，而 頂出缸也處于 最下端位置 。當(dāng)電氣擋塊碰到行程開關(guān)時(shí) ， 3YA 失電，控制油路斷開，閥 3 關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2在 主缸 的 下腔形成背壓，與 活動(dòng)橫梁的自身重量相抵消，至此快速下行的階段已經(jīng)結(jié)束 。 閥2帶阻尼器， 能夠控制換向時(shí)間 ， 當(dāng) 閥 4處于中位時(shí) ， 主缸上腔的高壓油 開始 泄壓， 泄壓完畢后，接著 閥 4 再 移到 左位，此時(shí) 液壓 油經(jīng)閥 2的單向閥進(jìn)入 到 主缸下腔 。 1YA 得電， 2YA 失電，閥 6 移到 左位， 液壓 油進(jìn)入頂出缸 的 下腔，頂出缸頂出 加工件 ，然后 1YA 失電， 2YA得電，閥 6移到 右位，頂出缸 開始 回程；回程結(jié)束后， 2YA 失電，閥 6 移到 中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。 因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量 q＝ 0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。 其額定壓力為 32MPa，排量為 110mL/r[9]。 選擇輔助元件 計(jì)算油箱容量 從文獻(xiàn) [11]中查得 ，中高壓系統(tǒng)（ p MPa）油箱容量 V=（ 612） 。 q = q1–qP＝ ＝ L/min，閥 3 的允許通過流量為 2110 . 0 4 65 4 6 2 7 6 / m in0 . 0 9 1Aq q LA? ? ? ? 式（ ） 閥 8 是安全閥，其通過流量也等于 qP。 m a x 3 138 / m inq q L?? 要求滿足 25%~60%的壓力儲(chǔ)備，故額定壓力應(yīng)為 ~ 液壓系統(tǒng)所需的排 量 331 5 1 . 81 0 1 0 1 0 1 /1500pp qV m l rn? ? ? ? ? 式（ ） 27 式中 pq—— 表示系統(tǒng)所需流量； n—— 表示電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。 故 1 3 .8 5 1 9 .7 90 .7P KW?? 式（ ） 可選用的電動(dòng)機(jī)的型號為 Y180L4，其額定功率為 22KW，額定轉(zhuǎn)速為 1470W。 油液充滿 充液筒后，溢出的 部分 可經(jīng)油管 返回到 油箱。 壓制行程的終點(diǎn)是由壓力表指示出來的 。這時(shí)候3YA 也得電，控制油路經(jīng)閥 5后 通至液控單向閥 3便 使閥 3打開，主缸下腔的 液壓 油經(jīng)閥 3被 排入油箱 。這樣，就不會(huì)出現(xiàn)頂出缸還未完全回程，主缸就開始工作的 現(xiàn)象 了。 （ 6）主缸與頂出缸的互鎖控制回路 在進(jìn)行壓制操作之前，必須保證頂出缸的活塞已經(jīng)下行到最低位置，否則頂 24 出缸將會(huì)遭到損壞，加工件也將會(huì)報(bào)廢。故必須有合理的泄壓方法。保壓的方法有兩種，一種是停液壓 泵保壓，另一種是開液壓泵保壓。上面已經(jīng)選用了伺服變量柱塞液壓泵，故這里仍利用行程擋塊來控制液壓泵的流量 ，從而達(dá)到控制壓制速度的目的。在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)處于工作行程時(shí)，行程擋塊觸碰到行程開關(guān)發(fā)送相應(yīng)信號使電磁換向閥 5的電磁鐵 3YA 得到電，控制油路 K通不到液控單向閥 8， 單向閥 8關(guān)閉，這時(shí)候單向順序閥 2阻止活動(dòng)滑塊快速下行，因此只能依靠液壓泵向液壓缸的上腔供給的液壓油執(zhí)行強(qiáng)制下行，故而速度比較慢。 前者是利用活動(dòng)滑塊在與加工件接觸之后，由于負(fù)載變大導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力自動(dòng)升高從而改變了系統(tǒng)速度。由于本 課題中設(shè)計(jì)的液壓機(jī) 屬于小型 液 壓機(jī)，下行速度的控制問題不如大型壓機(jī)突出，所以 這里可以 采用 圖 36所示 的回路 [11]。同時(shí)要 在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒， 這是因?yàn)?當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí) ， 高壓泵的流量會(huì) 來不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加 量 ，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓， 在這種情況下 上腔不足 部分的液壓 油，可通過充液閥、充液筒吸取 獲得 。 液壓系統(tǒng)的擬定 確定液壓系統(tǒng)方案 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是 ， 行程中壓力變化很大，所以在行程中 的 不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的 問題 。P =0，得 S=，故在 S= 時(shí)，功率 P 的值最大， 2m a x 44 16 81 9P K W? ? ? ? ? 式（ ） （ 5）快速回程等速階段 3 7 3 6 7 1 5 .2 0 .0 0 2 3 1 6 9 4 .4 1 .6 9P p q W KW? ? ? ? ? 式（ ） 繪制出功率圖，如圖 35 圖 34 液壓缸流量圖 20 圖 35 液壓缸功率圖 頂出缸參 數(shù) 頂出缸行程安排 頂出行程 ： 300mm，速度 ： 70 mm/s； 回程： 300 mm， 回程速度 140 mm/s。 在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力 p由 MPa 降為 MPa。 流量 q在 20 mm內(nèi)由 910 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為 9 1 0 (1 ) 9 1 0 4 5 . 520SqS? ? ? ? ? 式（ ） 功率 ? ? ? ?2. 4 1. 08 91 0 45 .5P pq S S? ? ? ? ? 22184 ? ? ? 式（ ） 求 P關(guān)于 S的導(dǎo)數(shù)，得 39。 16 圖 31 液壓系統(tǒng)負(fù)載圖 圖 32 液壓系統(tǒng)工作壓力 17 圖 33 液壓缸運(yùn)動(dòng)速度圖 液壓缸 流量 的計(jì)算 （ 1）快速下行時(shí) 從文獻(xiàn) [10]中查得 31 1 1 0 .0 9 1 0 .1 0 .0 0 9 1 / 5 4 6 / m inq A V m s L? ? ? ? ? 式（ ） 式中 1A —— 表示液壓缸內(nèi)截面積； 1V —— 表示液壓缸快進(jìn)速度。 運(yùn)動(dòng) 分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程 600mm，速度 100mm/s。 快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng) 22 0 .0 53 0 5 0 7 6 2 .50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 2v? — — 表示回程時(shí)壓頭從開始啟動(dòng)到達(dá)到回程速度所增大的速度； 其他參數(shù)同上。 （ 4）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足 設(shè)備的 各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。隨著液壓技術(shù) 以及 計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 、 計(jì)算等已 經(jīng) 得到 了 大力推廣和應(yīng)用。油箱內(nèi)壁涂耐油的防油漆 [16]。液壓 泵和電 動(dòng)機(jī)安裝在蓋板上并 用螺栓 固定。 油箱內(nèi)裝有隔板，將泵的吸油管和回 油管隔開。 12 油箱的 設(shè)計(jì) 根據(jù)容積的要求，及油面高度 80%的條件并考慮到油箱散熱 、 沉淀雜質(zhì)的功能 這兩個(gè)因素對油箱進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 下橫梁窄邊的寬度應(yīng)保證能 夠放下馬架，不致 于 使馬架落到側(cè)梁上。 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì) 活動(dòng)橫梁與工作柱塞相聯(lián)接，其接觸部位應(yīng)有足夠的 高度和強(qiáng)度來承受較大的工作壓力 ， 因此這里 柱塞下面的筋板設(shè)計(jì)成方格形。在大型液壓機(jī)上，則可 使用 調(diào)整套 ，以便進(jìn)行調(diào)整 。 上橫梁變形和吊缸釘松動(dòng) 會(huì)使液壓 缸 產(chǎn)生上下竄動(dòng)，而使上橫梁與工作缸法蘭的支承接觸面出現(xiàn)壓陷現(xiàn)象，破壞兩者之間的 接觸精度，形成沿圓周方向不均勻 的 局部接觸，局部支承反力過大 的問題 ， 最終降低工作缸的使用壽命 。 大型液壓機(jī)由于受到諸多方面的限制，一般設(shè)計(jì)為塊結(jié)構(gòu)，然后各組成塊之間用鍵和螺栓、螺釘聯(lián)接起來。但對于大型的焊接件，在其焊后進(jìn)行退火加工時(shí) 需要大型的熱處理設(shè)備，而且變形很難得到控制，更容易產(chǎn)生裂紋，因此在很大程度上受到了限制，加工要求過高的零件不能采用此方法。橫梁的材料一般采用 Q235碳素鋼，小型的液壓機(jī)也可采用鑄鐵。 立柱直徑的計(jì)算 從文獻(xiàn) [6]中查得 22blnFDz ?? ??????? 式（ ） 式中 F—— 表示公稱壓力； n—— 表示安全系數(shù)，此處 n=5； lD —— 表示立柱直徑； 10 b? —— 表示材料抗拉應(yīng)力，此處立柱選材 45鋼， b? =600MPa； z—— 表示立柱的數(shù)量。在載荷的反復(fù)作用下 ， 使得原來的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展 ，最終導(dǎo)致整個(gè)立柱的斷裂破壞。而大 型 液壓機(jī)速度慢 、 使用次數(shù)較少 、 機(jī)架剛性較好， 相對于小型液壓機(jī)來說，其工作強(qiáng)度是比較小的，因而很少受到損壞 。 立柱設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)分析 液壓機(jī)的立柱與上橫梁、下橫梁三者共同組成一個(gè)封閉的受力結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到偏心載荷時(shí)，立柱不但會(huì)受到軸向力，還會(huì)受到徑向力和彎矩， 這會(huì)使立柱的受力情況變得復(fù)雜，從而在一定程度上就降低了計(jì)算的可靠性。表面光潔度必須保證在 ? 7以上，表面硬度應(yīng)當(dāng)高于 HRC40～ 45。 有的柱塞頂部還安裝有節(jié)流塞，當(dāng)柱塞運(yùn)動(dòng)到接近極限位置時(shí)，節(jié)流塞塞入進(jìn)油孔，起到節(jié)流的作用，從而降低柱塞的速度，防止回程時(shí)柱塞以較大的速度撞擊缸底，對缸體造成破壞。 故 1 250 .4 3 3 3 4 0 5 2 .0 5200 mm? ? ? ? ? 式（ ） 取整 1? =55mm 柱塞的設(shè)計(jì) 柱塞的結(jié)構(gòu) 柱塞一般用鍛鋼或鑄鋼制成， 有時(shí)也可先分段鍛造或鑄造，然后再使用電渣焊將幾個(gè)分段焊成一個(gè)柱塞 。 參數(shù)擬定 公稱壓力： F=2021KN 主缸快進(jìn)行程： 600mm，速度： 100mm/s； 主缸工進(jìn)行程： 100mm，速度： 10mm/s； 頂出缸頂出速度： 70mm/s； 頂出缸回程速度： 140mm/s。 1）柱塞式液壓缸 此結(jié)構(gòu)在水壓機(jī)中應(yīng)用最多，廣泛用于主工作缸、回程缸、工作臺(tái)移動(dòng)缸及平衡缸等處。 。考慮到加工過程中需要安裝夾具等設(shè)備，可適當(dāng)大些。 本液壓機(jī)采用的是三梁四柱式，它 是 由上橫梁、下橫梁 和 四個(gè)立柱 組成的一個(gè)封閉起 式 的框架。 其中，工藝要求是 最重要的一個(gè)因素 ，由于在液壓機(jī)上進(jìn)行的 加工 工藝多 種多樣 ，因此液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)型式也必然 是 多樣的。 執(zhí) 行回程功能時(shí)，工作液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)橫梁的回程 。 最常見的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)型式如圖 11所示， 圖 12為實(shí)體圖， 它 主要 由上橫梁、 活動(dòng)梁、下橫梁和 四個(gè)立柱 構(gòu)成 ， 這四組機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)封閉 的框架，共同來 承受全部工作載荷。 泵站 是整個(gè)設(shè)備的 動(dòng)力源， 給 各 個(gè) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和 控制機(jī)構(gòu) 提供所需壓力的工作液體 。 液壓壓力機(jī)用途較廣，不僅適用于拉伸、冷擠壓、彎曲、翻邊 等沖壓工藝，還可用于壓裝、校正 、粉末冶金 等多種工藝。二戰(zhàn)后，航空產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是美國，制造出了兩臺(tái)公稱壓力分別為 31500KN 和 45000KN的超大型模鍛液壓壓力機(jī)。通過對液壓機(jī)的特點(diǎn)及分類的分析，確定了本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工程學(xué)院所擁有。圖 書 分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 200t 簡易液壓壓力機(jī)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF 200t SIMPLE HYDRAULIC PRESS 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師