【正文】 行設計 11 頂出液壓缸 自行設計 12 壓力表 待定 13 壓力表開關 待定 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 根據上述分析 及設計、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)的工作過程如下： 液壓泵起動后，電液換向閥 4和 6處于中位，液壓泵輸出 的液壓油 經背壓閥7后 再經閥 6 的中位 ，進行了 低壓卸荷，此時主缸處于最上端 的 位置 ，而 頂出缸也處于 最下端位置 。 閥2帶阻尼器， 能夠控制換向時間 ， 當 閥 4處于中位時 ， 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 液壓 油經閥 2的單向閥進入 到 主缸下腔 。 因為行程終了時流量 q＝ 0，管路和閥均不產生壓力損失；而此時液壓缸排油腔的背壓已與運動部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計。 選擇輔助元件 計算油箱容量 從文獻 [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%的壓力儲備，故額定壓力應為 ~ 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—— 表示電動機同步轉速。 油液充滿 充液筒后，溢出的 部分 可經油管 返回到 油箱。這時候3YA 也得電，控制油路經閥 5后 通至液控單向閥 3便 使閥 3打開，主缸下腔的 液壓 油經閥 3被 排入油箱 。 （ 6）主缸與頂出缸的互鎖控制回路 在進行壓制操作之前，必須保證頂出缸的活塞已經下行到最低位置，否則頂 22 出缸將會遭到損壞，加工件也將會報廢。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，當處于工作行程時，行程擋塊觸碰到行程開關發(fā)送相應信號使電磁換向閥 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關閉，這時候單向順序閥 2阻止活動滑塊快速下行，因此只能依靠液壓泵向液壓缸的上腔供給的液壓油執(zhí)行強制下行，故而速度比較慢。由于本 課題中設計的液壓機 屬于小 型 液 壓機，下行速度的控制問題不如大型壓機突出，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 液壓機液壓系統(tǒng)的特點是 ， 行程中壓力變化很大，所 以在行程中 的 不同階段保證達到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設計中首先要考慮的 問題 。 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)負載圖 圖 32 液壓系統(tǒng)工作壓力 15 圖 33 液壓缸運動速度圖 液壓缸 流量的計算 （ 1）快速下行時 從文獻 [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 —— 表示液壓缸內截面積； 1V —— 表示液壓缸快進速度。 快速回程時起動與制動 22 0 .0 53 0 5 0 7 6 2 .50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 2v? —— 表示回程時壓頭從開始啟動到達到回程速度所增大的速度； 其他參數同 上。 明確系統(tǒng)設計要求 液壓系統(tǒng)的設計必須能全面滿足 設備的 各項功能和技術性能。油箱內壁涂耐油的防油漆 [16]。 油箱內裝有隔板，將泵的吸油管和回 油管隔開。 下橫梁窄邊的寬度應保證能 夠放下馬架，不致 于 使馬架落到側梁上。在大型液壓機上，則可 使用 調整套 ，以便進行調整 。 大型液壓機由于受到諸多方面的限制，一般設計為塊結構，然后各組成塊之間用鍵和螺栓、螺釘聯(lián)接起來。橫梁的材料一般采用 Q235碳素鋼，小型的液壓機也可采用鑄鐵。在載荷的反復作用下 ， 使得原來的裂紋進一步擴展，最終導致整個立柱的斷裂破壞。 立柱設計 經驗分析 液壓 機的立柱與上橫梁、下橫梁三者共同組成一個封閉的受力結構，當受到偏心載荷時，立柱不但會受到軸向力，還會受到徑向力和彎矩， 這會使立柱的受力情況變得復雜，從而在一定程度上就降低了計算的可靠性。 有的柱塞頂部還安裝有節(jié)流塞，當柱塞運動到接近極限位置時，節(jié)流塞塞入進油孔，起到節(jié)流的作用，從而降低柱塞的速度，防止回程時柱塞以較大的速度撞擊缸底，對缸體造成破壞。 參數擬定 公稱壓力： F=2021KN 主缸快進行程： 600mm，速度： 100mm/s； 主缸工進行程： 100mm，速度： 10mm/s； 頂出缸頂出速度： 70mm/s； 頂出缸回程速度： 140mm/s。 。 本液壓機采用的是三梁四柱式，它 是 由上橫梁、下橫梁 和 四個立柱組成的一個封閉起 式 的框架。 執(zhí) 行回程功能時，工作液體進入回程缸，推動柱塞向上運動，實現活動橫梁的回程 。 泵站 是整個設備的 動力源， 給 各 個 執(zhí)行機構 和 控制機構 提供所需壓力的工作液體 。二戰(zhàn)后，航空產業(yè)得到飛速發(fā)展，特別是美國，制造出了兩臺公稱壓力分別為 31500KN 和 45000KN的超大型模鍛液壓壓力機。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 工程學院學位論文版權協(xié)議書 本人完全了解 工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學 生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。 本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 1884 年，英國首先制造出用于鍛造鋼錘的鍛造液壓機， 18871888 年又制造出了一系列用于鍛造的液壓機，其中公稱壓力最大的一臺的水壓機已達到 40000KN。 液壓機 主要 由 機身 、 液壓控制 系統(tǒng) 以 及泵站三 個 部分組成。當高壓液體進入工作缸 時 ， 工作液體會 對柱塞產生很大的壓力， 同時 推動柱塞、活動橫梁及上砧 一起 向下運動， 用上砧壓制工件，使工作產生塑性變形，實現加工工藝 。從工作缸的數量看，有單缸、雙缸及多缸。 液壓缸的設計 液壓缸的部件 液壓缸的 功能就是 把液體壓力能轉換成機械能 ，它 是液壓機 機身的 主要部件之一。 4 2） 活塞式液壓缸 活塞在運功的兩個方向上都要求密封，因此缸的內表面在全長上均需加工，精度及光潔要求較高， 且 結構復雜，故在水壓機中應用不多，僅 應用 在頂出缸和其它輔助機構中， 在 中小型油壓機上應用 比較 普遍。否則 ，在泄壓時，機身會產生劇烈的振動 。 [13]。 2)立柱 的 疲勞破壞 大部分發(fā)生 在應力集中過大 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計成圓筒形。橫梁的立柱孔的高度普遍設計為立柱的直徑的 。 原定 上橫梁立柱孔的配合間隙 為 44Dcd ，但在實際安裝 的過程中 ，往往因立柱的 垂直度公差 會進行 疊加），而發(fā)生裝不進的 問題 ，所以對中小型 液壓機的柱孔應有 1～ 2mm的間隙，不配合部分 無須 加工，在直徑上可 稍微擴大一些 ，而且下孔的間隙 則需更 大些。 下橫梁的設計 下橫梁也稱底座，它通過支座支承 在地基 上。 這里， 選箱底和側壁厚為 10mm，蓋板厚為 12mm。 油箱密封效果要好，防止油箱滲漏到箱外，同時避免外界粉塵侵入箱內。 在以上的設計步驟中，前五項屬于性能設計，它們互相影響，互相滲透；最后一項屬于結構設計，進行時必須先查明液壓元件的結構和配置方式，仔細查閱有關產品樣本、設計手冊和資料。 液壓缸 工作壓力 計算 （ 1）慣性力： 快速下降時起動 從文獻 [4]中查得 11 0 .13 0 5 0 1 5 2 50 .2a vF m Nt?? ? ? ?? 式（ ） 式中 m—— 表示 移動件（包括活塞、活動橫梁及上模） 質量 1v? —— 表示 快進時 壓頭從開始啟動到達到 快進速度所 增大 的 速度； t? —— 表示壓頭啟動時間。利用以上 數據可繪制出速度圖 ，如圖33所示。設啟動時間 加速運動，起動階段活塞行程為 50 5S Vt mm? ? ? ? ? 式（ ） 式中 V—— 表示液壓缸回程速度； t—— 表示快速回程時的啟動時間。 取整 d =110mm 無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 [2]中查得 222 22dddDdA ? ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 221 5 1 13 .1 422??? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? ? 式（ ） 頂出缸流量的計算 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載是變動的，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，頂出開始時速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計算就較復雜，另外 因 頂出缸消耗功率在液壓機液壓系統(tǒng)中占的比例 很小 ，所以此處不 再 作計算。 改進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。這里選用由電動機控制的伺服變量軸向柱塞泵作為本系統(tǒng)的 動力源，利用行程擋塊來控制液壓泵輸出的液壓油流量：快速下行的過程中，液壓泵全流量執(zhí)行供油，在進行壓制的過程中，行程擋塊會來控制液壓泵，使其流量逐步 減小，在最后 20mm 的行程中，液壓泵的 流量會減小至 0，液壓缸在回程的過程中，行程擋塊又對液壓泵進行控制，使其全流量工作。 在壓制工藝的后期需要對加工件保壓一段時間，以滿足工藝要求。系統(tǒng)設計見圖。 電磁鐵 2YA 得電 后 ，換向閥 6在右位工作，此時 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 進入 了 主缸 的 上腔 。 由于下腔進油路中的 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重新返 回到充液筒 中 ， 而 一 小 部分經閥 4排回 入 24 油箱， 至此 主缸 結束 快速回程 動作 。 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，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），但此時已采用充液筒充液方法來補充流量，所以不按此數值計算，而按回程時的流