【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。 在國內(nèi)外液壓機產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機可分為三種類型：一種是以繼電器為主控元件的 傳統(tǒng)型液壓機；一種是采用可編程控制器控制的液壓機；第三種是應(yīng)用高級微處理器（或工業(yè)控制計算機）的高性能液壓機。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢是高速化、智能化。 發(fā)展趨勢 (1) 高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 (2) 機電一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進技術(shù)促進整個液壓系統(tǒng)的完緒 論 5 善。 (3) 自動化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。自動化不僅僅體現(xiàn)在加工，還體現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故 障與處理功能。 (4) 液壓元件集成化，標準化。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。標準化的元件為機器的維修帶來方便。 科學技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動技術(shù)隨之有了比較完善、成熟的理論基礎(chǔ)。目前液壓傳動技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。 液壓傳動優(yōu)越性 (1) 液壓元件布局靈活； (2) 液壓傳動操作控制方便，可實現(xiàn)無級調(diào)速； (3) 液壓傳動容易實現(xiàn)直線傳動，可以進行自動過載保護； (4) 液壓傳動采 用電液控制相結(jié)合的控制方式，可實現(xiàn)自動化控制，還可實現(xiàn)遠程控制； (5) 液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質(zhì)外還起到了潤滑的作用，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 6 2 200T 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 液壓機負載確定 液壓機的最大工作負載為 2020KN，工進時液體最大壓力為 25Mpa。 液壓機主機工藝過程分析 壓制工件時主機的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現(xiàn)供油不足的情況 ，補油箱對上缸進行補油。觸擊快進轉(zhuǎn)為工進的行程開關(guān)后，橫梁滑塊工進，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運動后，頂出缸下腔進油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進油，快速退回。 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 最大負載： 2020KN； 工進時系統(tǒng)最大壓力： 25MPa 主缸回程力： 400KN； 頂出缸頂出力： 350KN 主缸滑塊快進速度： ； 主缸最大工進 速度： 主缸回程速度： ； 頂出缸頂出速度： 頂出缸回程速度： 液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓機主缸工況分析 1) 主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)中 主缸滑塊行程為 700mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下： 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 7 圖 主缸速度循環(huán)圖 2) 主缸負載分析 液壓機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正 壓在導柱上，不會產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產(chǎn)生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工 況 的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即： F = Fw + Ff + Fa ( ) 式中： F — 液壓缸所受外負載； Fw — 工作負載； Ff — 滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力負載，啟動后為動摩 擦力負載； Fa — 運動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負載。 (1) 慣性負載 Fa 計算 計算公式： Fa = tvgG ??? ( ) 式中： 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 8 G — 運動部件重量； g — 重力加速度 ； v? — t? 時間內(nèi)的速度變化量； t? — 加速或減速時間，一般情況取 t? =～ 。 查閱相同型號的四柱液壓機資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 30KN。由液壓機所給設(shè)計參數(shù)可及： v? =，取 t? =，代入公式 。 即： Fa = s smsm N /2 ? = 4898N (2) 摩擦負載 Ff 計算 滑塊啟動時產(chǎn)生靜摩 擦負載，啟動過后產(chǎn)生動摩擦負載。通過所有作用在主缸上的負載可以看出，工作負載遠大于其它形式的負載。由于滑塊與導柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計算主缸最大負載時摩擦負載先忽略不計。 (3) 主缸負載 F 計算 將上述參數(shù) Fa = 4898N 、 Fw = 2020000N 代入公式 中。 即： F = 2020000 + 4898 = 2020898N 3) 主缸負載循環(huán)圖 (1) 主缸工作循環(huán)各階段外負載如表 表 主缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = f 靜 + Fa ≈ 25KN 橫梁滑塊快速下行 F = f 動 忽略不計 工 進 F = f 動 + Fw ≈ 2020KN 快速回程 F = f 回 + F 背 ≈ 400 KN 注：“ f靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f動 ”表示啟動后的動摩擦力。 (2) 主缸各階段負載循環(huán)如圖 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 9 圖 主缸負載循環(huán)圖 液壓機頂出缸工況分析 1) 頂出缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)和表 行程為 250mm，得到頂出缸的速度循環(huán) 圖如下： 圖 頂出缸速度循環(huán)圖 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 10 2) 頂出缸負載分析 主缸回程停止后，頂出缸下腔進油，活塞上行，這時會產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動摩擦力等負載。由于頂出缸工作時的壓力遠小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負載很小，計算時可以忽略不計；同理摩擦負載與頂出力相比也很小，也可不計；工件頂出時的工作負載比較大，計算頂出缸的最大工作負載時可以近似等于頂出力。將參數(shù)代入公式 計算頂出缸的最大負載。 即： F = Fw = 350000N 式中： Fw — 頂出力； 3) 頂出缸負載循環(huán)圖 (1) 頂出缸工作循環(huán)各階段外負載如表 表 頂出缸工作循環(huán)負載 工 作 循 環(huán) 外 負 載 啟 動 F = F 靜 + Fa 忽略不計 頂出缸頂出 F = = f 動 + Fw ≈ 1750 KN 快速退回 F = f 動 + F 背 ≈ 8 KN 注：“ f靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f動 ”表示啟動后的動摩擦力。 (2) 頂出缸各階段負載循環(huán)如圖 圖 頂出缸負載循環(huán)圖 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 11 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇 液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，但是速度卻比工進時要快。為了提高液壓機的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機采用變量泵供油，基本油路如圖 所示。 由于液壓機工況時的負載壓力會逐步增大，為了使液壓機處于安全的工作狀態(tài)，調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當負載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 所 示。 圖 液壓機基本回路圖 1液壓缸 2油箱 3過濾器 4變量泵 5三位四通電磁換向閥 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 恒功率曲線圖 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機加工零件的過程包括主缸的快進、工進、快退和頂出缸的頂出、快速回程。采用什么樣的方式進行速度的安全、準確換接是液壓機穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關(guān)控制。這種速 度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、行程調(diào)節(jié)方便等特點，安裝也很容易。 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。液壓機系統(tǒng)控制原理如圖 所示。 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 13 1 1 11先導溢流閥 1S、 2S、 3S行程開關(guān) 7緩沖閥 14單向閥 1 1 1 1 1 20電磁換向閥 21補油郵箱 22充液閥 2 24液壓缸 25壓力表 F F F F F F F F F F10插裝閥 26變量泵 27過濾器 2 2 31梭閥 圖 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： F F2 組成進油調(diào)壓回路，其中 F1 為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2 的先導溢流閥 2用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導溢流閥 1用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖； F F4 組成主缸 23油液三通回路，先導溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，緩沖閥 7與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； 2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 14 F F6 組成主缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 11 用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力，先導溢流閥 10為主缸下腔安全閥； F F8 組成頂出缸上腔油液三通回路，先導溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補油； F F10 組成頂出缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進油主閥 F F F F9的控制油路上都有一個壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開啟。 液壓機執(zhí)行部件動作過程分析 液壓機主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下： 1) 主缸 (1) 啟動 —— 按下啟動按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥 4閥芯處于中位。插裝閥 F2控制腔經(jīng)閥 閥 4 與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥 F2 流回油箱，泵空載啟動。 (2) 主缸滑塊快速下行 —— 電磁鐵 1Y、 3Y、 6Y 得電，這時插裝閥 F2 關(guān)閉， F F6開啟，泵向系統(tǒng)供油 ，輸出油液經(jīng)閥 F F3 進入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥 F6快速流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時會因為下行速度太快，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成負壓。充液閥 21打開，上部油箱對上腔進行補油，滑塊的快速下行。 (3) 滑塊減速下行 —— 當滑塊行至一定位置觸動行程開關(guān) 2S 后，電磁鐵 6Y 失電，7Y 得電，插裝閥 F6 控制腔先導溢流閥 11 接通，閥 F6 在閥 11的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應(yīng)升高，充液閥 21關(guān)閉。主缸上腔進油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。 (4) 工進 —— 當滑塊減速行進一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負載決定，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應(yīng)自動減少。當主缸上腔的壓力達到先導溢流閥 2的調(diào)定壓力時，泵的輸出流量全部經(jīng)閥 F2 溢流，此時滑塊停止運動。 (5) 保壓 —— 當主缸上腔的壓力達到所需要求的工作壓力后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 1Y 、 3Y、 7Y全部失電，閥 F F6 關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實現(xiàn)保壓，同時閥 F2 開啟，泵卸載。 (6) 主缸上腔泄壓 —— 主缸上腔此時的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時間后，時間繼電器 發(fā)出電信號，電磁鐵 4Y 得電，閥 F4 控制腔通過緩沖閥 7及電磁換向閥 8 與油箱接通，2 液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 15 由于緩沖閥 7的作用，閥 F4緩慢開啟，主缸上腔實現(xiàn)無沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。 (7) 主缸回程 —— 當主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 2Y、 5Y、 4Y、 12Y 得電，插裝閥 F2關(guān)閉，閥 F F5 開啟，充液閥 21開啟，壓力油經(jīng)閥 F F5 進入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥 21 和閥 F4分別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 (8) 主缸停止 —— 當主缸回程到達上端點，觸擊行程開關(guān) 1S， 全部電磁鐵失電，閥 F2 開啟，泵卸載。閥 F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運動。 2) 頂出缸 (1) 工件頂出 —— 當主缸回程停止運動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、 9Y、 10Y 得電，插裝閥 F F9開啟，液壓油經(jīng)閥 F F9 進入頂出缸下腔，