【正文】 為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 第一次世界大戰(zhàn)(19141918)后，液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。尼斯克對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究，1910年對(duì)液力傳動(dòng)（液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等）方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。雖然液壓傳動(dòng)技術(shù)方便簡(jiǎn)潔，但是液壓傳動(dòng)中存在著一些亟待解決的問(wèn)題，如：液壓系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對(duì)設(shè)備可靠性的影響等等，這些問(wèn)題都是液壓傳動(dòng)技術(shù)需要研究和解決的。進(jìn)入60年代后，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機(jī)床逐漸推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，原來(lái)附屬于主機(jī)廠(chǎng)的液壓車(chē)間有的獨(dú)立出來(lái)，成為液壓件專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)。這時(shí)，液壓件產(chǎn)品已從仿蘇產(chǎn)品發(fā)展為引進(jìn)技術(shù)與自行設(shè)計(jì)相結(jié)合的產(chǎn)品，壓力向中、高壓發(fā)展，并開(kāi)發(fā)了電液伺服閥及系統(tǒng)，液壓應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)，一批主要企業(yè)技術(shù)水平進(jìn)一步提高，工藝裝備得到很大改善，為形成高起點(diǎn)、專(zhuān)業(yè)化、批量生產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。進(jìn)入新世紀(jì)，為應(yīng)對(duì)我國(guó)加入wto后的新形勢(shì)，我國(guó)液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地為國(guó)家重點(diǎn)工程和重點(diǎn)主機(jī)配套，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它不僅能最大限度滿(mǎn)足機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項(xiàng)目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項(xiàng)目和裝備可靠性的保證。正因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)具有很多機(jī)械傳動(dòng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，液壓傳動(dòng)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：礦山機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、建筑機(jī)械、起重機(jī)械等。自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，已成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備之一。目前，液壓機(jī)的最大標(biāo)稱(chēng)壓力已達(dá)750MN，用于金屬的末端成型。這種加工方式還適合于長(zhǎng)行程、難成型以及高強(qiáng)度的材料。液壓機(jī)有單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)三種基本的動(dòng)作方式。雙動(dòng)型壓力機(jī)有兩個(gè)移動(dòng)部件：滑板（或沖頭）和模板。三動(dòng)型壓力機(jī)中，深拉伸滑塊和壓邊滑塊自上而下移動(dòng)，由模板實(shí)現(xiàn)打料動(dòng)作。按照機(jī)架結(jié)構(gòu)形式可分為梁柱式、組合框架型、整體框架式、單臂式等。相比來(lái)講，國(guó)內(nèi)機(jī)型雖種類(lèi)齊全，但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。發(fā)展趨勢(shì) (1) 高速化，高效化，低能耗。(3) 自動(dòng)化、智能化。集成的液壓系統(tǒng)建設(shè)了管路連接，有效地防止泄漏和污染。 液壓傳動(dòng)優(yōu)越性 (1) 液壓元件布局靈活； (2) 液壓傳動(dòng)操作控制方便，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速； (3) 液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)傳動(dòng)，可以進(jìn)行自動(dòng)過(guò)載保護(hù)； (4) 液壓傳動(dòng)采用電液控制相結(jié)合的控制方式，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；(5) 液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機(jī)械傳動(dòng)小很多，液壓油除了作為傳動(dòng)介質(zhì)外還起到了潤(rùn)滑的作用，延長(zhǎng)了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。此外，還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力負(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=～。通過(guò)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。(2) 主缸負(fù)載循環(huán)圖 液壓機(jī)頂出缸工況分析1) 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2) 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。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。 液壓機(jī)基本回路圖1液壓缸 2油箱 3過(guò)濾器 4變量泵 5三位四通電磁換向閥 恒功率曲線(xiàn)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(guò)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。 液壓控制系統(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)。插裝閥F2控制腔經(jīng)閥閥4與油箱接通，主閥開(kāi)啟。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?lái)不及填充上腔而在上腔形成負(fù)壓。主缸上腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)保壓，同時(shí)閥F2開(kāi)啟，泵卸載。閥F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動(dòng)。 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。 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 = ～。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。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。由流量計(jì)算公式： （）快進(jìn)時(shí)：=≈工進(jìn)時(shí)： =≈ 快退時(shí)： =≈2) 頂出缸所需流量計(jì)算 由設(shè)計(jì)參數(shù)及頂出缸的尺寸，對(duì)頂出缸各工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。代入公式（）可求得泵的工作壓力。即：Pn = =≈(2) 液壓泵最大流量計(jì)算通過(guò)對(duì)液壓缸所需流量的計(jì)算，以及各自的運(yùn)動(dòng)循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式()計(jì)算得到?；緟?shù)如下：排量：250mm/r ；額定壓力：32MPa ；額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ；容積效率：92% 。主缸和頂出缸各自工況的快進(jìn)、工進(jìn)、回程速度又不盡相同，這樣對(duì)功率的消耗也不同?？爝M(jìn)時(shí)的負(fù)載很小，只有活塞與缸筒、導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦負(fù)載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會(huì)很大。即：將、=、η=（）中，求得工進(jìn)功率即為：(2) 回程功率頂出缸回程時(shí)，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載。查表121 [2]，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180M4。1) 主缸缸體材料選擇及技術(shù)要求液壓缸的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種形式，即：薄壁圓筒和厚壁圓筒?！?；內(nèi)徑配合采用H8～H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；；；如果缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用6H級(jí)精度。3) 主缸缸蓋材料、厚度的確定缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，會(huì)因?yàn)殚g隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。隔套的長(zhǎng)度C可有公式（）求得，即： ()式中：B—活塞的寬度，一般取B=（～）D；—缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的不同有不同的算法，當(dāng)D＜80mm時(shí)，取=（～）D；當(dāng)D＞80mm時(shí)，取=（～）d。，即活塞的寬度B==320mm =256mm?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。7) 主缸長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=2330mm，而(10～15)d=2500～3750mm。(2) 活塞桿與活塞的連接形式查表28 [1]，活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷(xiāo)連接等連接形式。(4) 緩沖與排氣裝置液壓機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量大，快進(jìn)時(shí)的速度快，這樣活塞在到達(dá)行程中點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至活塞與缸筒端蓋會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的碰撞。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設(shè)兩個(gè)排氣閥。3) 頂出缸缸蓋材料、厚度的確定缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。，即活塞的寬度B==200mm =160mm?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。7) 頂出缸長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=1355mm，而(10～15)d=2000～3000mm。對(duì)于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選用無(wú)縫鋼管；～10MPa。通過(guò)液壓機(jī)主缸、頂出缸工作壓力的計(jì)算可知，,。回油油管內(nèi)徑確定：主缸快退所需流量=，取油管允許流速=4m/s，代入公式()，即：圓整后，查表61[1]，取，壁厚t=。1) 油箱有效容積的確定液壓油箱根據(jù)系統(tǒng)壓力的不同，有效容積的確定也不一樣。為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時(shí)，可適當(dāng)增大油箱的容積。隔板主要是為了增加液壓油的流動(dòng)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離清除水和空氣，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。為防止液面波動(dòng)，可在出口設(shè)擴(kuò)散器或?qū)⒒赜凸懿迦胍好嬉韵?，一般距離油箱底面的距離大于300mm。頂蓋與油箱要有好的密封性，防止泄漏的油液直接進(jìn)入油箱而污染油液；清洗孔用于清洗油箱內(nèi)的角落和取出油箱內(nèi)的元件；油面指示用于油箱內(nèi)最高、最低油位；吊鉤方便裝配和搬運(yùn)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為8m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；那么進(jìn)油路總的壓力損失為：=+=工進(jìn)時(shí)回油管的最大流量為：回油管中液壓油的流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為＜2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管長(zhǎng)度為5m，沿程壓力損失為：閥的壓力損失；調(diào)速閥壓力損失；那么回油路總的壓力損失為：=++=泵的出口壓力為： ≈(2) 快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失頂出缸回程時(shí)只有摩擦負(fù)載存在，比頂出負(fù)載350kN要小，因此回程時(shí)液壓泵口的壓力比頂出時(shí)要小，具體驗(yàn)算過(guò)程從略。主缸工進(jìn)時(shí)輸入、輸出功率分別為：= =Fv=2000kN工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率φ===主缸快退時(shí)輸入、輸出功率分別為：==Fv=400kN快退時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率φ===頂出缸的工況壓力比主缸小，系統(tǒng)的溫升功率不會(huì)超過(guò)主缸的溫升功率，這里就不對(duì)頂出缸溫升功率進(jìn)行具體計(jì)算了。液壓機(jī)散熱條件一般，取散熱系數(shù)=10。繼電器控制和PLC控制是目前用的最多的控制方式。 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) 液壓機(jī)電氣控制方式選擇液壓機(jī)工況少，各工況動(dòng)作不復(fù)雜，執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)都是簡(jiǎn)單的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) 液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì)液壓機(jī)拖動(dòng)電機(jī)容量小，主電路的啟動(dòng)方式采用直接啟動(dòng)。 液壓機(jī)主電路圖 液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì)控制電路主要控制主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、回程和頂出缸的頂出、退回。 液壓機(jī)控制電路圖1) 主缸快進(jìn)將開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)檔，按下SB2，交流接觸器KM得電，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。如果液壓機(jī)接入狀態(tài)為自動(dòng)檔，按下SB3也可使液壓機(jī)停止運(yùn)行。為了讓系統(tǒng)的工作壓力隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，液壓泵選用恒功率變量柱塞泵。通過(guò)流量計(jì)算發(fā)現(xiàn)主缸快進(jìn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)供油不足的情況，為了解決這一問(wèn)題，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。總體來(lái)說(shuō)，本文的總體設(shè)計(jì)方案可以滿(mǎn)足液壓機(jī)的加工工藝要求。自開(kāi)題以來(lái)，設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)XXX教授都認(rèn)真指導(dǎo)，從資料的查閱到具體方案的修改，XXX教授都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。 二、安裝與試運(yùn)轉(zhuǎn)本壓力機(jī)可放置在略高于地面的水泥基礎(chǔ)上（長(zhǎng)寬高=600800100mm），并使下承壓板上平面處于水平狀態(tài)。當(dāng)確認(rèn)油泵工作正常后可關(guān)閉回油閥，打開(kāi)調(diào)節(jié)閥開(kāi)始送油并計(jì)時(shí)，如在規(guī)定時(shí)間下承壓板能升至最高位置，說(shuō)明油泵排油量正常，增壓開(kāi)始時(shí)可觀(guān)察電接點(diǎn)壓力表指針轉(zhuǎn)動(dòng)是否平穩(wěn)，當(dāng)油壓增至預(yù)定值上限時(shí)油泵應(yīng)能自動(dòng)停止，而當(dāng)液壓系統(tǒng)因微量滲漏引起壓力下降到預(yù)定油壓下限時(shí)，油泵應(yīng)能自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)給油液，使油壓再度上升至予定上限值并再次自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在這一過(guò)程中有關(guān)指示燈應(yīng)能相應(yīng)動(dòng)作，液壓系統(tǒng)各連接處無(wú)滲漏現(xiàn)象，則可認(rèn)為壓力機(jī)的試運(yùn)轉(zhuǎn)正常，可以投入使用。 4) 電器箱面板上的綠燈在接上電源后即指示，此時(shí)如按啟動(dòng)按鈕油泵即開(kāi)始供油，如送油控制閥的回油閥口處于關(guān)閉位置而送油閥口處于啟開(kāi)位置時(shí)，油泵輸出的壓力油即進(jìn)入油缸和壓力表內(nèi)，反之油泵輸出的油經(jīng)回油閥口而回入油箱。 7) 進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將壓力表上指示的單位油壓換算成試驗(yàn)的載荷值，其算式如下： T=dP式中：T——試驗(yàn)機(jī)的載荷值，單位為kNd——工作活塞直徑，單位為mm（本機(jī)活塞直徑250mm） P——壓力表刻度示值，單位為MPa8) 試驗(yàn)結(jié)束，需要釋放液壓系統(tǒng)的壓力油時(shí)，啟開(kāi)回油閥膠木手輪的動(dòng)作應(yīng)盡可能緩慢，以免造成對(duì)壓力表內(nèi)部零件的突然沖擊，甚至損壞壓力表（為此在關(guān)閉回油閥時(shí)，不宜關(guān)的太緊，只要能夠封閉回油路即可，否則啟開(kāi)回油路將造成費(fèi)勁或使緩慢啟開(kāi)困難。1 打開(kāi)油泵高壓出油管接頭進(jìn)行排氣；2 清洗，排出油泵內(nèi)空氣；3 更換或修復(fù)相應(yīng)零件。 5送油閥手柄處漏油1 螺套松； 2 密封件損壞。