【正文】 行設(shè)計(jì) 11 頂出液壓缸 自行設(shè)計(jì) 12 壓力表 待定 13 壓力表開關(guān) 待定 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)上述分析 及設(shè)計(jì)、選擇 ，擬定液壓系統(tǒng)原理圖， 系統(tǒng)原理圖 如圖 37 23 所示 123456791 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(guò)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 。 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 。 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)。 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） pq 式 （ ） 式中 pq —— 這里用 液壓泵的額定流量 ， 1 1 0 1 5 0 0 1 6 5 / m in1000pqL???； 這里令。 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（ ） 25 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。 油液充滿 充液筒后，溢出的 部分 可經(jīng)油管 返回到 油箱。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 。 （ 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 22 出缸將會(huì)遭到損壞，加工件也將會(huì)報(bào)廢。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。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(hào)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。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(wèn)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]。 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(wèn)題 。 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。 14 圖 31 液壓系統(tǒng)負(fù)載圖 圖 32 液壓系統(tǒng)工作壓力 15 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。 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。 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。油箱內(nèi)壁涂耐油的防油漆 [16]。 油箱內(nèi)裝有隔板，將泵的吸油管和回 油管隔開。 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。在大型液壓機(jī)上，則可 使用 調(diào)整套 ，以便進(jìn)行調(diào)整 。 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(lái)。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。在載荷的反復(fù)作用下 ， 使得原來(lái)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。 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。 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(duì)缸體造成破壞。 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。 。 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。 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 。 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 。二戰(zhàn)后，航空產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是美國(guó)，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)。 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)歸徐州工程學(xué)院所擁有。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 1884 年，英國(guó)首先制造出用于鍛造鋼錘的鍛造液壓機(jī)， 18871888 年又制造出了一系列用于鍛造的液壓機(jī)，其中公稱壓力最大的一臺(tái)的水壓機(jī)已達(dá)到 40000KN。 液壓機(jī) 主要 由 機(jī)身 、 液壓控制 系統(tǒng) 以 及泵站三 個(gè) 部分組成。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸 時(shí) ， 工作液體會(huì) 對(duì)柱塞產(chǎn)生很大的壓力， 同時(shí) 推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上砧 一起 向下運(yùn)動(dòng)， 用上砧壓制工件，使工作產(chǎn)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)加工工藝 。從工作缸的數(shù)量看，有單缸、雙缸及多缸。 液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸的部件 液壓缸的 功能就是 把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 ，它 是液壓機(jī) 機(jī)身的 主要部件之一。 4 2） 活塞式液壓缸 活塞在運(yùn)功的兩個(gè)方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長(zhǎng)上均需加工，精度及光潔要求較高， 且 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故在水壓機(jī)中應(yīng)用不多，僅 應(yīng)用 在頂出缸和其它輔助機(jī)構(gòu)中， 在 中小型油壓機(jī)上應(yīng)用 比較 普遍。否則 ，在泄壓時(shí)，機(jī)身會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng) 。 [13]。 2)立柱 的 疲勞破壞 大部分發(fā)生 在應(yīng)力集中過(guò)大 或零件本身具有缺陷的地方。筋板 一般成方格形布置也可成輻射狀布置，在安裝缸體和立柱的部位一般設(shè)計(jì)成圓筒形。橫梁的立柱孔的高度普遍設(shè)計(jì)為立柱的直徑的 。 原定 上橫梁立柱孔的配合間隙 為 44Dcd ，但在實(shí)際安裝 的過(guò)程中 ，往往因立柱的 垂直度公差 會(huì)進(jìn)行 疊加），而發(fā)生裝不進(jìn)的 問(wèn)題 ，所以對(duì)中小型 液壓機(jī)的柱孔應(yīng)有 1～ 2mm的間隙，不配合部分 無(wú)須 加工，在直徑上可 稍微擴(kuò)大一些 ，而且下孔的間隙 則需更 大些。 下橫梁的設(shè)計(jì) 下橫梁也稱底座，它通過(guò)支座支承 在地基 上。 這里， 選箱底和側(cè)壁厚為 10mm，蓋板厚為 12mm。 油箱密封效果要好，防止油箱滲漏到箱外，同時(shí)避免外界粉塵侵入箱內(nèi)。 在以上的設(shè)計(jì)步驟中，前五項(xiàng)屬于性能設(shè)計(jì)，它們互相影響，互相滲透；最后一項(xiàng)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行時(shí)必須先查明液壓元件的結(jié)構(gòu)和配置方式，仔細(xì)查閱有關(guān)產(chǎn)品樣本、設(shè)計(jì)手冊(cè)和資料。 液壓缸 工作壓力 計(jì)算 （ 1）慣性力： 快速下降時(shí)起動(dòng) 從文獻(xiàn) [4]中查得 11 0 .13 0 5 0 1 5 2 50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 式中 m—— 表示 移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模） 質(zhì)量 1v? —— 表示 快進(jìn)時(shí) 壓頭從開始啟動(dòng)到達(dá)到 快進(jìn)速度所 增大 的 速度； t? —— 表示壓頭啟動(dòng)時(shí)間。利用以上 數(shù)據(jù)可繪制出速度圖 ，如圖33所示。設(shè)啟動(dòng)時(shí)間 加速運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)階段活塞行程為 50 5S Vt mm? ? ? ? ? 式（ ） 式中 V—— 表示液壓缸回程速度； t—— 表示快速回程時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間。 取整 d =110mm 無(wú)桿腔的有效工作面積： 2 2 21 153 . 1 4 1 7 722dd DA c m? ?? ??? ? ? ????? ???? 式（ ） 有桿腔的有效工作面積： 從文獻(xiàn) [2]中查得 222 22dddDdA ? ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 221 5 1 13 .1 422??? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? ? 式（ ） 頂出缸流量的計(jì)算 頂出行程： 311 17 7 7 12 39 / 74 .34 / m ind d dq A V c m s L? ? ? ? ? 式（ ） 回程： 322 61 .7 14 11 43 .8 / 68 .6 3 / m ind d dq A V c m s L? ? ? ? ? 式（ ） 頂出缸在頂出行程中的負(fù)載是變動(dòng)的，頂出開始 ， 壓頭 距 離工件較大，以后很快減小，而頂出行程中的速度也是變化的，頂出開始時(shí)速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計(jì)算就較復(fù)雜，另外 因 頂出缸消耗功率在液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中占的比例 很小 ，所以此處不 再 作計(jì)算。 改進(jìn)的方法是使充液閥通油斷面 的截面積 盡量加大，另外可在下腔排油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥，利用節(jié)流造成背壓，以限制 利用 自重下行 的 速度，提高升壓速度。這里選用由電動(dòng)機(jī)控制的伺服變量軸向柱塞泵作為本系統(tǒng)的 動(dòng)力源，利用行程擋塊來(lái)控制液壓泵輸出的液壓油流量：快速下行的過(guò)程中，液壓泵全流量執(zhí)行供油，在進(jìn)行壓制的過(guò)程中，行程擋塊會(huì)來(lái)控制液壓泵，使其流量逐步 減小，在最后 20mm 的行程中，液壓泵的 流量會(huì)減小至 0，液壓缸在回程的過(guò)程中，行程擋塊又對(duì)液壓泵進(jìn)行控制，使其全流量工作。 在壓制工藝的后期需要對(duì)加工件保壓一段時(shí)間，以滿足工藝要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖。 電磁鐵 2YA 得電 后 ，換向閥 6在右位工作，此時(shí) 5YA 也 得電，換向閥 4 也 變?yōu)?右位工作，液壓泵輸出的 液壓 油 并 進(jìn)入 了 主缸 的 上腔 。 由于下腔進(jìn)油路中的 液壓油 具有一定壓力；故控制油路可以 打開 閥 1， 于是 主缸上腔 中的大部分液壓油會(huì)重新返 回到充液筒 中 ， 而 一 小 部分經(jīng)閥 4排回 入 24 油箱， 至此 主缸 結(jié)束 快速回程 動(dòng)作 。 液壓系統(tǒng)所需的流量 m a x 1 .1 1 3 8 1 5 1 .8 / m inpq Kq L? ? ? ? 式（ ） 式中 K—— 表示 泄露系數(shù)，這里取 K=； maxq —— 表示系統(tǒng)的最大流量， 由工況圖（圖 34）知快速下降行程中 q 為最大（ q =546 L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來(lái)補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按回程時(shí)的流