中型四柱式液壓機(jī)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)論文 答辯通過(guò)】

需要購(gòu)買對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對(duì)應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 （ 2007 屆） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 中型四柱式液壓機(jī) 及液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 學(xué) 院、系： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 彭 勇 班 級(jí)： 03 學(xué)號(hào) 0340510412 指導(dǎo)教師姓名： 羅中平 職稱 教 授 最終評(píng)定成績(jī) 2007 年 6 月 中型四柱式液壓機(jī)及液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 0340510412 學(xué)生姓 名： 彭 勇 指導(dǎo)教 師： 羅 中 平 職稱： 教 授 2007 年 6 月 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)為 中型四柱式液壓機(jī)，主機(jī)最大工作負(fù)載 設(shè)計(jì) 為 2000主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。本文重點(diǎn)介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)具體的參數(shù)計(jì)算及工況分析，制定總體的控制方案。經(jīng)方案對(duì)比之后，擬定液壓控制系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)選用插裝閥集成控制系統(tǒng)，插裝閥集成控制系統(tǒng)具有密封性好，通流能力大，壓力損失小等特點(diǎn)。為解決主缸快進(jìn)時(shí)供油不足的問(wèn)題 ，主機(jī)頂部設(shè)置補(bǔ)油油箱進(jìn)行補(bǔ)油。主缸的速度換接與安全行程限制通過(guò)行程開關(guān)來(lái)控制；為了保證工件的成型質(zhì)量，液壓系統(tǒng)中設(shè)置保壓回路，通過(guò)保壓使工件穩(wěn)定成型；為了防止產(chǎn)生液壓沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有泄壓回路，確保設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。此外，本文對(duì)液壓站進(jìn)行了總體布局設(shè)計(jì)，對(duì)重要液壓元件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、外形、工藝設(shè)計(jì)，對(duì)主機(jī)、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。 通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，本文液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足液壓機(jī)順序循環(huán)的動(dòng)作要求，能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。 關(guān)鍵詞： 液壓系統(tǒng) ； 液壓機(jī) ； 畢業(yè)設(shè)計(jì) 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) of s 000by of on of a By To of in of of to of in To a to be a In on of of a By of is to be by 南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 錄 第 1 章 緒論 1 液壓機(jī)現(xiàn)狀概要 1 本文擬達(dá)到的要求 2 第 2 章 四柱液壓機(jī) 總體方案設(shè)計(jì) 3 四柱液壓機(jī)主要 設(shè)計(jì) 參數(shù) 3 四柱液壓機(jī)工作原理分析 3 四柱液壓機(jī)的基本組成 3 四柱液壓機(jī)的工作原理 4 四柱液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) 6 四柱 液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 6 四柱液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 7 主機(jī)載荷分析 7 主機(jī) 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 10 控制臺(tái)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 四柱 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 液壓傳動(dòng)的優(yōu)越性概述 11 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 11 液壓機(jī)負(fù)載確定 11 液壓機(jī)主缸工藝過(guò)程分析 12 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 12 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 液壓機(jī)主缸工況分析 12 液壓機(jī)頂出缸工況分析 15 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 16 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 21 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 28 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) 28 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) 32 液壓油管設(shè)計(jì) 33 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 液壓油箱設(shè)計(jì) 35 液壓站布局設(shè)計(jì) 36 液壓站設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題 36 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 液壓系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定性驗(yàn)算 37 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 37 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 41 第 4 章 四柱 液壓機(jī) 電氣 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 電氣控制概述 42 四柱液壓機(jī)電氣控制方案 42 四柱液壓機(jī)電氣控制方式選擇 42 電氣控制要求與總體控制方案 42 四柱液壓 電氣控制電路設(shè)計(jì) 43 四柱液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì) 43 四柱液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 43 電氣控制過(guò)程分析 45 第 5 章 四柱 液壓機(jī) 安裝調(diào)試和維 護(hù) 46 四柱 液壓機(jī)的安裝 47 四柱 液壓機(jī)的調(diào)試 47 四柱 液壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) 47 結(jié)論 48 參考文獻(xiàn) 49 致謝 51 附錄 1 52 附錄 2 53 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 壓機(jī) 現(xiàn) 狀概要 液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了較為完善、成熟的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。液壓傳動(dòng)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)相比，操作方便簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍廣，很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)并且還具有自動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程遙控。由于液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是 流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力比較高時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對(duì)環(huán)境造成污染，有時(shí)候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動(dòng)不能保證恒定的傳動(dòng)比和很高的傳動(dòng)精度，這是液壓傳動(dòng)的最大不足之處。此外，液壓傳動(dòng)的故障排除不如機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)那樣容易，因而對(duì)使用和維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動(dòng)存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過(guò)了缺點(diǎn)，因而應(yīng)用還是很廣泛。 液壓機(jī) 自 19 世紀(jì)問(wèn)世以 來(lái)得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機(jī)械設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電子技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷成熟，液壓機(jī)也得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機(jī)的最大公稱壓力已經(jīng)達(dá)到了 750制技術(shù)也由原來(lái)傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計(jì)算機(jī)控制，這使液壓機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同時(shí)生產(chǎn)效率得到了很大的提高。 液壓機(jī)加工與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比屬于無(wú)屑加工，應(yīng)用范圍廣泛， 一般用于 塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。 此外液壓機(jī)還用于粉末冶金、 翻邊、壓裝等 產(chǎn)品的 成型 加工 工藝 。液壓機(jī)還 能 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件和不對(duì)稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機(jī)根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來(lái)控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機(jī)主缸和頂出缸的順序動(dòng)作。 總的來(lái)說(shuō)，液壓機(jī)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便 。 雖然液壓機(jī)目前應(yīng)用十分廣泛，但是潛在的問(wèn)題還很多。 液壓機(jī) 屬于 高壓工作設(shè)備 ,進(jìn)行壓力加工時(shí) ,隨著壓力的不斷升高泄漏也會(huì)不斷增大 ,這樣不利于保證零件的加工 精度，同時(shí) 還會(huì)對(duì)環(huán)境 造成污染。除此之外，液壓機(jī)還存在如下缺陷， 液壓機(jī)壓力加工完成后 ，卸壓時(shí)存在很大的液壓沖擊，這樣對(duì)液壓元件及其它設(shè)備損害很大； 按下啟動(dòng)按鈕后， 動(dòng)作靈敏性不及電氣控制 ； 液壓機(jī)出現(xiàn)故障不能夠正常工作，故障不容易及時(shí)找到并排除，給維護(hù)帶來(lái) 了一定 的技術(shù)難題和湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 不便； 液壓機(jī)工作時(shí) 產(chǎn)生的 液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象， 會(huì) 縮短 液壓元件的 使用 壽命 。 為了催生更大的生產(chǎn)力，液壓機(jī)的設(shè)計(jì) 需要 改進(jìn)。 液壓油路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)將是 液壓機(jī)今后值得 研究的方向。 （ 1） 油路設(shè)計(jì)方面 為了防止泄油和外界的污染，液壓機(jī)油路的設(shè)計(jì) 趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。除此之外，液壓元件 設(shè)計(jì) 盡量標(biāo)準(zhǔn)化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接， 可以 降低泄漏和污染。液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化給維護(hù)帶來(lái)了方便。 （ 2） 控制系統(tǒng)方面 液壓機(jī)屬于高壓設(shè)備，控制系統(tǒng)除控制設(shè)備安全可靠的工作之外，還應(yīng)該讓控制精度 變得更高 ，人機(jī)交互變得 更 簡(jiǎn)單，操作更方便，自動(dòng)化、高速化、智能化程度更好。 綜上所述，液壓機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)力的 發(fā)展 。伴隨著電氣控制技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓機(jī)的自動(dòng)化程度、加工精度將進(jìn)一步得到提高，實(shí)現(xiàn)智能 化 控制。 文 擬達(dá) 到的要求 （ 1） 液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) ，其中包括主機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)、 部件 裝配方案設(shè)計(jì)； （ 2） 通過(guò)液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的對(duì)比，確定 合理的液壓 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案。主要包括 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)、 液壓 元件 結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)、 液壓站總體布局設(shè)計(jì)； （ 3） 電氣控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ，包括主電路和控制電路電路圖設(shè)計(jì) ； （ 4） 設(shè)計(jì)方案確定 時(shí) ，必須考慮選用什么樣的制造材料，達(dá)到什么樣的表面加工質(zhì)量， 采用什么樣的 機(jī)械加工設(shè)備， 選擇什么樣的 熱處理方式 等 ； （ 5） 整個(gè) 設(shè)備 滿足拆裝方便，運(yùn)輸 方便 的要求； （ 6） 四柱液壓機(jī) 能 夠準(zhǔn)確完成 如下工作循環(huán) ：主缸活塞滑塊快速下行、主缸活塞滑塊慢速加壓、主缸保壓、主缸卸壓、主缸活塞滑塊回程、頂出缸頂出、頂出缸退回等； （ 7） 設(shè)備達(dá)到 總體 布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、環(huán)境污染小、 工作的時(shí)候 噪音低、自 動(dòng)化程度高等， 能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 四柱液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 柱液壓機(jī)主要 設(shè)計(jì) 參數(shù) （ 1） 擬設(shè)計(jì)的 四柱液壓機(jī) 主要技術(shù)參數(shù)見 表 液壓機(jī)技術(shù)參數(shù) 參 數(shù) 項(xiàng) 參 數(shù) 公稱力（ 最大負(fù)載） 2000進(jìn)時(shí)液體最大工作壓力 25缸回程力 400出缸頂出力 350缸滑塊行程 700出活塞行程 250缸滑塊距工作臺(tái)最大距離 1100缸滑塊快進(jìn)速度 s 主缸滑塊工進(jìn)最大速度 s 主缸快退速度 s 頂出活塞頂出速度 s 頂出活塞退回速度 s （ 2） 四柱 液壓機(jī)的主要功能 通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)力，完成零件的壓力成型加工。 （ 3） 四柱液壓機(jī)的適用范圍 液 壓機(jī)主要用于 冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸 、 粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝 。 柱液壓機(jī)工作原理分析 柱 液壓機(jī)的基本組成 四柱液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機(jī)包括工作臺(tái)、導(dǎo)柱、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動(dòng)力裝置、工作介質(zhì)等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)、電器控制柜等組成。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 柱液壓機(jī)的工作原理 （ 1） 四柱液壓機(jī)主機(jī) 組成 簡(jiǎn)圖 2 3 4 5 6 7梁 8圖 四柱液壓機(jī)主機(jī) 組成 簡(jiǎn)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 （ 2） 四柱液壓機(jī)工作原理分析 四柱液壓機(jī) 的動(dòng)作順序通過(guò) 電氣 系統(tǒng) 、液壓系統(tǒng) 控制， 啟 動(dòng)電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機(jī)主機(jī)行程開關(guān)手 動(dòng)圖 四柱液壓機(jī)控制順序圖 從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機(jī)的工作原理 由 電氣控制系統(tǒng)控制 液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng) 再 控制 主機(jī) 工作， 主機(jī)動(dòng)作 觸及 行程開關(guān)， 將信號(hào)反 饋給電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 循環(huán) 控制。 （ 3） 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)分析 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)如圖 滑塊快速下行 工進(jìn)、加壓 保壓頂出快速回程 停止圖 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 四柱液壓機(jī)工作循環(huán) 如 圖 a） ，滑塊 在自重的作用下快速下行，碰到行程開關(guān)后由快進(jìn)變?yōu)楣みM(jìn)，隨后 進(jìn)行加壓、保壓。保壓時(shí)間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來(lái)的位置，停止運(yùn)動(dòng)；圖 b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過(guò)程，主缸快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、退回停止后，頂出缸才運(yùn)動(dòng)，將工件頂出。 柱液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) （ 1） 控制方式的選擇 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相 結(jié)合的控制方式。具有調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)三種工作方式，可實(shí)現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝； （ 2） 液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對(duì)液壓機(jī)快進(jìn)時(shí)供油不足以及工進(jìn)時(shí)的高壓特性，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有補(bǔ)油和卸壓裝置； （ 3） 電氣控制： 采用繼電器、行程開關(guān)、接觸器、手動(dòng)按鈕等元件 進(jìn)行手動(dòng)、半自動(dòng) 控制； （ 4） 主機(jī)： 主機(jī)結(jié)構(gòu)形式 采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸 為執(zhí)行元件。 柱液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 總體布局如圖 1 2 34 5 6 7圖 四柱液壓機(jī)總體布局簡(jiǎn)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 圖 ，分為三個(gè)部分，即：主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結(jié)構(gòu)變得緊湊。電氣 控制元件集中設(shè)計(jì)在電氣柜中。啟動(dòng)、停止、快進(jìn)、頂出、調(diào)整、等 控制按鈕設(shè)置在控制臺(tái)上，方便及時(shí)操作。 柱液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 機(jī)載荷分析 參考表 柱液壓機(jī) 的最大 工作 負(fù)載為 2000缸回程力為 400出缸頂出力為 350于工作時(shí)的負(fù)載遠(yuǎn)大于其它工況時(shí)的負(fù)載，因此在進(jìn)行載荷設(shè)計(jì)時(shí)，取負(fù)載 2000 液壓機(jī)結(jié)構(gòu)形式為“三梁四柱”式，工進(jìn)加壓 的負(fù)載作用在橫梁和導(dǎo)柱上 ，受載時(shí) 橫梁受壓，導(dǎo)柱受拉， 受力如圖 橫梁導(dǎo)柱 圖 橫梁、導(dǎo)柱受力圖 柱設(shè)計(jì) 材料選擇： 導(dǎo)柱在工作過(guò)程中主要承受拉力，材 料必須具備 較高 的抗拉強(qiáng)度 。導(dǎo)柱材料 選擇 45 圓 鋼 ， 也 可選用鍛件形式 。 熱處理要求： 導(dǎo)柱除了承受拉力之外 ，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導(dǎo)柱表面的磨損， 通過(guò)表面熱處理 提高 表面硬度 增加表面耐摩性 ?？偟臒崽幚?工藝為調(diào)質(zhì)和 表面淬火。 理論設(shè)計(jì)計(jì)算： 液壓機(jī)的最大負(fù)載約為 2000過(guò)力 傳遞后，最后由四根導(dǎo)柱承受湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2000拉力， 作用在每根導(dǎo)柱上的拉力 為 500由 許用 拉應(yīng)力公式 (可計(jì)算導(dǎo)柱 的安全 直徑 D。 (式中： 許用 應(yīng)力 ； 取 45 鋼 =80 100 F 軸向拉力； A 橫截面積。 即： 4 66 圓整后取導(dǎo)柱直徑 D=90 了防止四根導(dǎo)柱因瞬間的受力不均而被破壞，導(dǎo)柱直徑可適當(dāng)加大， 取 D=110 梁設(shè)計(jì) 材料選擇： 橫梁工作 時(shí)的受力為彎曲力，材料應(yīng)具有一定的抗彎強(qiáng)度。選用45 鋼，毛 坯采用鍛件。 熱處理要求： 橫梁進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 理論計(jì)算 校核 ： 橫梁受力可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)直梁 ,中間受載的情形，如圖 示。 截 面 1 - 1圖 橫梁滑塊受力簡(jiǎn)圖 初步確定 橫梁 的長(zhǎng)、寬、高尺寸分別為 1310、 1045、 575面為矩形。即： 在負(fù)載作用下的剪力和彎矩 如 圖 示 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 (a) 剪 力圖 (b) 彎矩圖 由彎矩圖 2.7(b)可知，橫梁 C 點(diǎn) 1 1 截面 彎矩 最大 ，該截面是 危險(xiǎn)截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須 對(duì)該截面 進(jìn)行強(qiáng)度校核。 正應(yīng)力計(jì)算公式為 ： WM (式中： 最大彎曲正應(yīng)力 ； 最大彎矩； W 抗 彎 截面系數(shù) ( 3m )。 矩形截面抗彎系數(shù) W 計(jì)算公式為： 62 (式中： b 矩形截面的寬； h 矩形截面的高。 即： 32 0 5 7 5.1 M P am 47 5 3m a x 45 鋼的彎曲許用應(yīng)力 =100橫梁的最大彎曲應(yīng)力 小于材料的許用應(yīng)力， 經(jīng)過(guò)校核，設(shè) 計(jì)尺寸滿足要求。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 液壓機(jī)工作臺(tái)主要受壓，由于工作臺(tái)不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的校核即可 ， 校核過(guò)程從略。 材料選擇： 工作臺(tái)主要受壓，材料選用鑄鋼 45。 工藝要求 ： 機(jī)械加工時(shí)，工作臺(tái)表面 做成 T 形槽 ，如圖 示。 圖 工作臺(tái) T 形槽 制臺(tái)設(shè)計(jì) 材料選擇： 控制臺(tái)主要用于安裝控制按鈕，不承受動(dòng)載荷 ，強(qiáng)度要求不是很高， 滿足使用要求 即可 ， 材料選用 加工工藝： 控 制臺(tái)的制作加工 采用焊接方式 完成 。 外形 設(shè)計(jì) ： 控制臺(tái)外形尺寸設(shè)計(jì) 應(yīng)考慮操作方便。外形 簡(jiǎn)圖 如圖 示。 1 2 3圖 液壓機(jī)控制臺(tái)外形簡(jiǎn)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓傳動(dòng)的優(yōu)越性概述 科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動(dòng)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(dòng)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 。 （ 1） 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。 （ 2） 液壓傳動(dòng) 不足 1） 液壓傳動(dòng)沿程、局部阻力損失比較大； 2） 液壓傳動(dòng)壓力高時(shí)泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染； 3） 液壓介質(zhì)的泄漏和可 壓縮性使系統(tǒng)沒(méi)有嚴(yán)格的傳動(dòng)比； 4） 液壓傳動(dòng)存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現(xiàn)象影響了設(shè)備的安全工作和使用壽命； 5） 液壓元件制造精度高，成本貴，系統(tǒng)故障不容易排除，維護(hù)技術(shù)成本高； 6） 液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 壓機(jī)負(fù)載確定 參考四柱液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)表 知，液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為 2000進(jìn)時(shí)液體最大壓力為 25此確定液壓機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載為 2000四柱液壓機(jī)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 壓機(jī)主機(jī)工藝過(guò)程分析 壓制工件時(shí)主機(jī) 的工藝過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后，主 缸上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行， 此時(shí)會(huì)出現(xiàn) 供油不足 的情況，補(bǔ)油箱對(duì)上缸進(jìn)行補(bǔ)油。觸擊 快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的行程開關(guān)后，橫梁滑塊 工進(jìn) ，并 對(duì)工件 逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)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(jìn)油， 滑塊 快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運(yùn)動(dòng)后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油，快速退回。 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)可 參考表 大負(fù)載： 2000 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓力： 25缸回程力： 400 頂出缸頂出力： 350缸滑塊快進(jìn)速度： s； 主缸最大工進(jìn)速度： s 主缸回程速度： s； 頂出缸頂出速度： s 頂出缸回程速度： s 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓機(jī)主缸工況分析 缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及表 主缸滑塊行程為 700以得到主缸的速度循環(huán)圖 如下： 圖 主缸 速度循環(huán)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 缸 負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主缸上腔充油 主缸快速 下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。此 外 ， 還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力 負(fù)載 。 由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。液壓機(jī)的最大負(fù)載為 工進(jìn)時(shí) 的工作負(fù)載。通過(guò)各工礦的負(fù)載 分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即： F = ( 式中： F 液壓缸所受外負(fù)載； 工作 負(fù)載； 滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載； 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。 （ 1） 慣性負(fù)載 算 計(jì)算公式： ( 式中： G 運(yùn)動(dòng)部件重量 ； g 重力加速度 2S ； v t 時(shí)間內(nèi)的 速度變化量； t 加速或減速時(shí)間，一般情況取 t = 查閱相 同型號(hào)的四柱液壓機(jī) 資料 ，初步估算橫梁滑塊的重量為 30液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)可及： v =s ，取 t =入公式 即： s 0 00 2 = 4898N （ 2） 摩擦 負(fù)載 算 滑塊啟動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載，啟動(dòng)過(guò)后產(chǎn) 生動(dòng)摩擦負(fù)載。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。 由于 滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大， 因而 在計(jì)算主缸最大負(fù)載時(shí)摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 （ 3） 主缸 負(fù)載 F 計(jì)算 將上述參數(shù) 4898N 、 2000000 即： F = 2000000 + 4898 = 2004898N 缸 負(fù)載循環(huán)圖 （ 1） 主缸工作循環(huán) 各階段 外負(fù)載如表 主缸工作循環(huán)負(fù)載 工 作 循 環(huán) 外 負(fù) 載 啟 動(dòng) F = f 靜 + 5 梁滑塊快速下行 F = f 動(dòng) 忽略不計(jì) 工 進(jìn) F = f 動(dòng) + 2000 速回程 F = f 回 + F 背 400 ：“ f 靜 ”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“ f 動(dòng) ”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。 （ 2） 主缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖 主缸負(fù)載循環(huán)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 壓機(jī)頂出缸工況分析 出 缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)和 表 頂出缸活塞 行程為 250得到頂出缸的速度循環(huán)圖 如下： 圖 頂出缸 速度循環(huán)圖 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 。 由于 頂出缸 工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)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(fù)載很小， 計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)； 同 理 摩擦負(fù)載 與頂出力相比 也 很小，也可 不計(jì)； 工件 頂出時(shí) 的 工作負(fù)載 比較大， 計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。 將參數(shù)代入 公式 算頂出缸的最 大負(fù)載。 即： F = 350000N 式中： 頂出力 ； 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 出 缸 負(fù)載循環(huán)圖 （ 1） 頂出 缸工作循環(huán) 各階段 外負(fù)載如表 頂出 缸工作循環(huán)負(fù)載 工 作 循 環(huán) 外 負(fù) 載 啟 動(dòng) F = F 靜 + 略不計(jì) 頂出缸頂出 F = = f 動(dòng) + 350 速 退回 F = f 動(dòng) + F 背 8 ：“ f 靜 ”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“ f 動(dòng) ”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。 （ 2） 頂出 缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 壓系統(tǒng)原理圖擬定 壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路的選擇 液壓機(jī) 工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢， 快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多，但是速度卻比 工進(jìn)時(shí)要快。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。綜合考慮， 液壓機(jī) 采 用變量泵供油，基本油路如圖 示。 由于液壓機(jī)工況時(shí)的負(fù)載壓力會(huì)逐步增大，為了使液壓機(jī)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(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)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 示。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 1 2 3 4 5磁換向閥 圖 液壓機(jī)基本回路圖 圖 恒功率曲線圖 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 。采用什么樣的方式進(jìn)行速度的安全、準(zhǔn)確換接是 液壓機(jī) 穩(wěn)定 工作 的基礎(chǔ) 。為了達(dá)到 控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接 通過(guò) 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(jiǎn)單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)， 安裝也很容易。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 壓系統(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)。液壓機(jī) 系統(tǒng)控制原理如圖 示。 1、 2、 6、 18、 15、 10、 11 1S、 2S、 3 3、 7 14 單向閥 4、 5、 8、 9、 12、 13、 16、 17、 19、 20 21 22 23、 24 25 壓力 表 26 27 28、 29、 30、 31梭閥 圖 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 壓系統(tǒng)控制 過(guò)程 分析 整個(gè)液壓控制系統(tǒng)包括五個(gè)插裝閥集成塊 ， 插裝閥 工作 原理分析如下： 成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中 單向閥，用于防止系統(tǒng)中 液壓油倒流回泵 ， 先導(dǎo)溢流閥 2 用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)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； 成主缸 23 油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 緩沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； 成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 11 用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力，先導(dǎo)溢流閥 10 為主缸下腔安全閥； 成頂出缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)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(dòng)時(shí)上腔補(bǔ)油； 成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進(jìn)油主閥 控制油路上都有一個(gè)壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開啟。 壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作 過(guò)程 分析 液壓機(jī)主缸、頂出缸 工作 循環(huán) 過(guò)程分析如下： （ 1） 主缸 1） 啟動(dòng) 按下啟動(dòng)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 制腔經(jīng)閥 3、閥 4 與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥 回油箱，泵空載啟動(dòng)。 2） 主缸滑塊快速下行 電磁鐵 1Y、 3Y、 6Y 得電，這時(shí)插裝閥 閉，啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥 入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥 速流回油箱?；瑝K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。充液閥 21 打開，上部油箱對(duì)上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快速下行。 3） 滑塊減速下行 當(dāng)滑塊行至一定位置觸動(dòng)行程開關(guān) 2S 后，電磁鐵 67Y 得電，插裝閥 制腔先導(dǎo)溢流閥 11 接通 ，閥 閥 11 的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會(huì)產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時(shí)會(huì)相應(yīng)升高，充液閥 21 關(guān)閉。主缸上腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。 4） 工進(jìn) 當(dāng)滑塊減速行進(jìn)一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負(fù)載決定，主缸上腔的壓力會(huì)不斷升高，變量泵輸出流量會(huì)相應(yīng)自動(dòng)減少。當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到先導(dǎo)溢流閥 2 的調(diào)定壓力時(shí)，泵的輸出流量全部經(jīng)閥 流，此時(shí)滑塊停止運(yùn)動(dòng)。 5） 保壓 當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到所需要求的工作壓力后， 電接