【導(dǎo)讀】術(shù)進(jìn)行壓力加工的設(shè)備。它是用于鍛壓、軸類零件的壓裝或校正、冷擠、沖壓、彎曲、壓塊、粉沫冶金、成型等工藝過程的壓力加工機(jī)械，與機(jī)械壓力機(jī)相比，套與四立柱磨損后不易調(diào)整。較其它類型液壓機(jī)簡(jiǎn)單。主機(jī)為三梁四柱式結(jié)構(gòu)，油缸由四柱導(dǎo)向，頂出缸布。置于工作臺(tái)中間孔內(nèi)。各操縱調(diào)整機(jī)構(gòu)均集中設(shè)置在操縱箱面板上，動(dòng)力機(jī)構(gòu)。根據(jù)給定的有關(guān)技術(shù)參數(shù)繪制液。壓缸）的主要結(jié)構(gòu)尺寸，繪制液壓系統(tǒng)圖，選擇各類元件及輔件的形式和規(guī)格，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)，進(jìn)行必要的性能估算，然后進(jìn)行液壓站設(shè)計(jì)。廠觀察學(xué)習(xí)，順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。通過這次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了自己動(dòng)手、綜合運(yùn)用多。學(xué)科的理論知識(shí)和技能解決工程實(shí)際問題的能力，為以后實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。

　　

【正文】 離，按工作臺(tái)前后長(zhǎng)度，立拄的連接結(jié)構(gòu)及其外側(cè)余量來確定。因此，對(duì)工作臺(tái)的計(jì)算可以從略。 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三個(gè)橫梁外型輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬材料減輕重量，一般做成箱型，安裝各種油缸 ，柱塞以及立柱的部分都做成圓筒型，中間加設(shè)肋板，承載大的地方，肋板較密，以提高剛度，降低局部應(yīng)力，肋板按照輻射形布置。橫梁采用 35～ 45鑄造而成。 下橫梁的高度： ～ 倍立柱中心距。上橫梁的高度： ～ 倍立柱中心距。（大臺(tái)面小噸位取小植）活動(dòng)橫梁： ～ 倍立柱中心距，受偏心載荷取大值，中心載荷取小值。 本科畢業(yè)論文 18 第 3 章 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓機(jī)主要是靠液體壓力來完成工作的，大多數(shù)屬于高壓、大流量的范疇。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了應(yīng)符合 主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，效率高，經(jīng)濟(jì)性好，使用維護(hù)方便等條件 [1415]。 液壓機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的基本要求可歸納如下： 在操作特點(diǎn)上，要求能實(shí)現(xiàn)對(duì)模時(shí)的微動(dòng)調(diào)整操作、手動(dòng)操作和半自動(dòng)操作。 在行程速度上，要求能實(shí)現(xiàn)空程快速運(yùn)動(dòng)和回程快速運(yùn)動(dòng)，以節(jié)省輔助時(shí)間。 在工作液體壓力上，一般為 20～ 30MPa，對(duì)公稱壓力較小而結(jié)構(gòu)空間較大的，取較低的工作壓力值；對(duì)工件單位變形壓力大，壓機(jī)公稱壓力大而臺(tái)面尺寸又不太大的，取較高的工作液體壓力值。 在工藝特 點(diǎn)上，對(duì)于小型液壓機(jī)一般不進(jìn)行壓力分級(jí)，對(duì)于中型以上液壓機(jī)，一般要求具有分級(jí)的公稱壓力，以滿足不同工藝的需要。 在工作行程結(jié)束，回程將要開始之前，一般要求對(duì)主缸預(yù)卸壓，以減少回程時(shí)的沖擊振動(dòng)等。 對(duì)于工作過程的要求，應(yīng)根據(jù)所進(jìn)行的不同工藝，區(qū)別對(duì)待并采用相應(yīng)的措施來滿足。根據(jù)論文設(shè)計(jì)要求，該液壓機(jī)為通用 液壓機(jī)，可用于多種產(chǎn)品的加工，滿足不同工藝要求則設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)使液壓機(jī)具有如下特點(diǎn)： 在主機(jī)結(jié)構(gòu)上，一般結(jié)構(gòu)空間較大，設(shè)有活塞式主工作缸，供壓制和回程用，并設(shè)有頂出缸，供頂出工件、反向拉延、液壓壓 邊和起液壓墊作用。 在傳動(dòng)系統(tǒng)上，一般設(shè)有充液系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)空程快速運(yùn)動(dòng)，從而減少輔助時(shí)間。設(shè)有保壓延時(shí)系統(tǒng)，以滿足特定工藝要求。 在操作上，要求手動(dòng)和半自動(dòng)兩種操作方式，并能根據(jù)需要改變動(dòng)作順序。 液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì) 執(zhí)行器的配置 液壓系統(tǒng)的的常用執(zhí)行器有液壓缸、液壓馬達(dá)和擺動(dòng)液壓馬達(dá)。根據(jù)前面第 3 章 液壓機(jī)的液壓系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 的總體設(shè)計(jì)可知，該液壓機(jī)選用的單桿活塞式液壓缸，為一般連接，活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推力和拉力，推力和拉力不相等。 動(dòng)力分析 該液壓缸做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，克服的外負(fù)載力主要有：工作負(fù)載 F，摩擦負(fù)載 Ff，慣性負(fù)載 Fm 。 工作負(fù)載 F。工作負(fù)載是外負(fù)載的主要部分，不同的機(jī)械，負(fù)載形式也不同。該液壓機(jī)的工作負(fù)載是垂直壓制工件時(shí)，工件所給的反作用力。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， F=2500kN。 摩擦負(fù)載。該液壓機(jī)摩擦負(fù)載包括兩部分，一是活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)時(shí)與立柱之間的摩擦阻力 fF39。 ，二是液壓缸密封裝置摩擦阻力 fF39。39。 。 fF39。39。 的大小 與活動(dòng)橫梁和立柱的材料以及工作狀態(tài)有關(guān)。 ini if fNF ??? 139。 （ 31） 式中 iN —作用于立柱上的徑向力； if —立柱的摩擦系數(shù)，起動(dòng)時(shí)按靜摩擦系數(shù)計(jì)算，其余按動(dòng)摩擦系數(shù)計(jì)算。 液壓機(jī)工作時(shí)，活動(dòng)橫梁沿著立柱垂直向下行或上行，活動(dòng)橫梁導(dǎo)套與立柱不接觸，故作用于立柱上的徑向力 iN 等于零，所以 fF39。 為零。 液壓缸密封裝置的摩擦阻力 fF39。 的大小取決于密封裝置的結(jié)構(gòu)形式、材料和油液的壓力等因素，一般都計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率中，此處不做計(jì)算。 結(jié)合以上所述，該液壓機(jī)摩擦負(fù)載可忽略不計(jì)。 慣性負(fù)載 mF 。慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在起動(dòng)或制動(dòng)過程中的慣性力。其平均值可按下式計(jì)算。 （ 32） 式中 g—重力加速度； G—運(yùn)動(dòng)部 件的重量； t? —起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間； v? — t? 時(shí)間內(nèi)的速度變化量。 該液壓機(jī)為小型液壓機(jī)，工作負(fù)載為 2500kN，慣性負(fù)載相對(duì)于工作負(fù)載，很小，可忽略不計(jì)，故此處不做計(jì)算。 tvgGFm ????本科畢業(yè)論文 20 運(yùn)動(dòng)分析 液壓機(jī)工作時(shí)主要有空載下行、工進(jìn)、回程三個(gè)過程，具體運(yùn)動(dòng)情況可用工作循環(huán)圖和速度圖來表示，如圖 31 所示： 圖 31 液壓機(jī)的 動(dòng)作循環(huán)圖 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 液壓缸有效工作面積 A A 值的大小直接影響著液壓缸的推力和速度。根據(jù)前面總體設(shè)計(jì)中液壓缸的設(shè)計(jì)可知缸筒內(nèi)徑 D=。 則油缸有效工作面積為： 222 mDA ???? ?? 液壓缸的最大流量 q max maxmax Avq ? == m3/s 式中 A—液壓缸的有效面積， m2； maxv —液壓缸的最大速度， 由 節(jié)所知 ，液壓缸的最大工作速度為空載下行時(shí)，速度是 。 第 3 章 液壓機(jī)的液壓系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 執(zhí)行元件類型的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，液壓機(jī)要實(shí)現(xiàn) ―空程快速下降 —慢速下降加壓 —保壓 —卸壓及回程 —停止 ‖的工作循環(huán)，故采用液壓傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)，采用液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu) [1718]。 液壓機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)由于所用的工作液體壓力較高，流量較大，故一般多采用柱塞式液壓泵。由于直軸式軸向柱塞泵額定工作壓力及容積效率均比較高，流量容易調(diào)節(jié)，變量方式也較多，在我國應(yīng)用較早，積累了豐富的生產(chǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)，故液壓泵選用直軸式軸向柱塞泵 。 方向控制回路 方向控制回路主要是控制液壓系統(tǒng)油路中液流的通、斷或流向。實(shí)現(xiàn)方向控制的基本方法有閥控、泵控和執(zhí)行器控制。該液壓機(jī)采用方向控制閥來改變液流方向或?qū)嵤┩?、斷流。該液壓機(jī)主要包含換向回路和鎖緊回路。 換向回路 液壓機(jī)在工作過程中，主要實(shí)現(xiàn) ―空載下行 —工進(jìn) —回程 ‖這三個(gè)過程，回程時(shí)需要換向。該液壓機(jī)為通用性小型液壓機(jī)，加工次數(shù)較多，換向較為頻繁，換向精度和平穩(wěn)性要求較高，故采用電液換向閥。 鎖緊回路 鎖緊回路又稱為位置保持回路，其功用是使液壓缸在不工作時(shí)切斷其進(jìn)、出油液通道，確 切的保持在要求的位置上，而不會(huì)因外力作用而移動(dòng)。特別是在液壓缸垂直安放時(shí)，為了防止液壓缸停止運(yùn)動(dòng)后，在自重作用下突然下滑造成事故，常常在液壓系統(tǒng)中設(shè)置鎖緊回路。該液壓機(jī)采用液控單向閥、控制泵組、電液換向閥組成的回路來實(shí)現(xiàn)鎖緊。 速度控制回路 速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)速回路以及使工作進(jìn)給速度改變的速度換接回路。主要控制方式有閥控、泵控、執(zhí)行器控制等形式。 調(diào)速回路是通過事先的調(diào)整或工作過程中自動(dòng)調(diào)節(jié)來改變執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)速度。通過改變輸入液壓執(zhí)行器的流量 q 、改變液壓缸的 有效工作面積 A、改變液壓馬達(dá)的排量 V 三種方法之一均可以達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)速回路有無級(jí)調(diào)速和有 本科畢業(yè)論文 22 級(jí)調(diào)速兩種。該液壓機(jī)為通用性，要求速度能根據(jù)工況隨時(shí)調(diào)節(jié)，故采用無級(jí)調(diào)速。 常用的無極調(diào)速回路有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路以及容積節(jié)流調(diào)速回路。其各自特點(diǎn)可看下表 31 和圖 33： 表 31 常用調(diào)速回路對(duì)比 回路方式 節(jié)流調(diào)速 容積調(diào)速 容積節(jié)流調(diào)速 工作原理 通過改 變回路中的流量控制閥的通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行器或流出執(zhí)行器的流量，以調(diào)節(jié)速度。 通過改變回路 中液 壓泵或馬 達(dá)的 輸出或輸 入流 量來實(shí)現(xiàn) .調(diào)速 。 采用壓力補(bǔ)償變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出液壓缸的流量來控制其運(yùn)動(dòng)速度。 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，工作可靠，調(diào)速范圍大，使用維護(hù)方便；能量損失大，發(fā)熱大，效率低，負(fù)載特性差；主要用于小功率和負(fù)載變化小的場(chǎng)合。 避免了溢流能量損失，效率高 ，不 易發(fā)熱，；造價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；主要用于 大功 率場(chǎng)合。 沒有溢流損失，效率高，速度穩(wěn)定性好；主要用于執(zhí)行器調(diào)速范圍較大的中小功率液壓系統(tǒng)。 圖 33（ a）所示，定量泵輸出的流量不變，節(jié)流閥通過改變其通流截面，可以在較大范圍內(nèi)改變液阻，從而改變進(jìn)入液壓缸的流量， 調(diào)節(jié)液壓缸的速度 圖 33（ b）所示，變量泵的流量可以隨時(shí)調(diào)節(jié)，通過改變其流量以此來達(dá)到改變液壓缸速度的目的 (a)節(jié)流調(diào)速 （ b）容積調(diào)速 (c) 容積節(jié)流調(diào)速 圖 33 調(diào)速回路圖 第 3 章 液壓機(jī)的液壓系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 33（ c）為一個(gè)壓力反饋式變量柱塞泵和節(jié)流閥構(gòu)成的容積節(jié)流調(diào)速回路。當(dāng)液壓缸工進(jìn)時(shí)，速度可由節(jié)流閥調(diào)定，壓力反饋式變量泵的輸出流量與液壓缸速度相適應(yīng)?？紤]到液壓機(jī)工作時(shí)所需功率大，故采用容積調(diào)速方式，本液壓機(jī)采用泵 —缸式。 速度換接回路 ： 速度換接回路的功用是使液 壓執(zhí)行器在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換成另一種運(yùn)動(dòng)速度。該液壓機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)從空載快速下行到慢速工進(jìn)加壓的速度轉(zhuǎn)換。為了自動(dòng)實(shí)現(xiàn) ―空程快速下降 —慢速下降加壓 —保壓—卸壓及回程 —停止 ‖這一工作循環(huán)，采用行程開關(guān)、電磁換向閥和液控單向閥來實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。 壓力控制回路 壓力控制回路的作用主要是控制液壓系統(tǒng)整體或某部分的壓力，以使執(zhí)行元件獲得所需的力或力矩、或保持受力狀態(tài)的回路。該液壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖主要包含了限壓、調(diào)壓、卸荷、保壓、平衡回路。 壓力限定回路 在壓力限定回路中，用安全閥來限定系統(tǒng)的最大工 作壓力，防止系統(tǒng)過載，對(duì)系統(tǒng)和元件起保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)正常工作（不過載）時(shí)，安全閥處于常閉狀態(tài)。圖 34 是一種限壓回路，系統(tǒng)需要的流量由變量泵調(diào)節(jié)，沒有多余的油液溢流，因此溢流閥 3 的閥口常閉。只有當(dāng)系統(tǒng)過載，超過系統(tǒng)限定的最大工作壓力時(shí)，溢流閥才開啟卸載，以保護(hù)液壓泵及系統(tǒng)的安全。溢流閥在此系統(tǒng)中實(shí)際就起安全保護(hù)閥的作用。 1變量泵 2液壓缸 3溢流閥 圖 34 限壓回路 壓力調(diào)定回路 本科畢業(yè)論文 24 在壓力調(diào)定回路中，溢流閥呈常開狀態(tài)，起溢流和維持回路壓力恒定作用。圖 35 即為一種調(diào)壓回路。 1—定量泵 2—節(jié)流閥 3—溢流閥 圖 35 調(diào)壓回路 系統(tǒng)中需要的流量為 1q ,由節(jié)流閥 2 調(diào)節(jié)，一般 QBQ1，油液在節(jié)流閥前受阻，致使液壓泵出口管道系統(tǒng)的壓力增高，達(dá)到溢流閥 3 的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥開啟，有溢流量 2q 流過?；芈返膲毫恳缌鏖y調(diào)定，并在不斷的溢流過程中保持回路的壓力基本穩(wěn)定。 壓力卸荷回路 卸荷回路的功能是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不需要頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運(yùn)行，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延 長(zhǎng)液壓泵和電機(jī)的使用壽命。 該液壓機(jī)采用 M 型電液換向閥的卸荷回路，如圖 36 所示：這是一種采用M 型電液換向閥卸荷的回路。由圖可見，換向閥在中位時(shí)，液壓缸不工作，油泵排出的油液經(jīng)換向閥中位在幾乎無負(fù)載的狀態(tài)下流回油箱。這種卸荷方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓泵在極低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，切換時(shí)壓力沖擊也較小，故采用較為廣泛。 第 3 章 液壓機(jī)的液壓系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 1定量泵 2溢流閥 3M 型電液換向閥 4液壓缸 圖 36 卸荷回路 保壓回路 保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有微小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。最簡(jiǎn)單的保壓回路是使用密封性能較好的 液控單向閥的回路。但是閥類元件處的泄露使這種回路的保壓時(shí)間不能維持很久。 液壓油源回路 液壓油源回路是液壓系統(tǒng)中提供一定壓力和流量傳動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)力源回路。按照工作液體循環(huán)方式的不同，液壓系統(tǒng)回路可分為開式回路和閉式回路。節(jié)流調(diào)速是通過改變回路中流量控制元件通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度，所以只能采用開式系統(tǒng)。容積調(diào)速是通過改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，既可以采用開式，也可以采用閉式系統(tǒng)。 可根據(jù)下表 32 選擇回路方式： 本科畢業(yè)論文 26 表 32 開式與閉式系統(tǒng)的比較 循環(huán)方式 開始系統(tǒng) 閉式系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和造價(jià) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高 適應(yīng)工況 一般均能適應(yīng)，一臺(tái)泵可向多個(gè)執(zhí)行器供油 限于換向平穩(wěn)、換向速度要求較高的部分容積調(diào)速系統(tǒng)，通常一臺(tái)泵只能向一個(gè)執(zhí)行器供油 抗污染能力 較差 較好，但油液過濾精度要求較高 散熱 較好，但油箱較大 較差，需用輔助泵換油冷卻 管哭損失及效率