課程設(shè)計--200t簡易液壓壓力機(jī)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)</b></p><p>　圖書分類號：</p><p>　密 級：</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　液壓機(jī)是一種利用液體壓力能來傳遞能量，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)器。通過對液壓機(jī)的特點及分類的分析，確定了本課題

2、的主要設(shè)計內(nèi)容。在確定了液壓機(jī)初步設(shè)計方案后，決定采用傳統(tǒng)理論方法對其設(shè)計、計算、強度校核，采用AutoCAD設(shè)計軟件對上橫梁、下橫梁、活動橫梁、液壓缸、立柱、機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工程繪圖，確定其液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案，給出了液壓系統(tǒng)的工作說明書，并對其進(jìn)行了可行性分析，最后對整個設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出切實可行的方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓壓力機(jī)；液壓缸；液壓成型；液壓系統(tǒng)</p><p&g

3、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　Hydraulic-press is a machine which come to manufacture through using hydraulic press . By analyzing the hydraulic-press machine, this main content of the article was

4、determined. After determining the preliminary design plan of the hydraulic-press machine, the traditional methods was used to design and examination the body of hydraulic-press machine .The 2D and 3D graph about the top-

5、beam, lower-beam, active beam, goes against the cylinder, the column, the final assembly drawing were draw by usin</p><p>　　Keywords Hydraulic press Hydraulic cylinder Body of structure Hydraulic system&

6、lt;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 液壓壓力機(jī)的發(fā)展史及功能1

7、</p><p>　　1.2液壓壓力機(jī)的工作原理1</p><p>　　2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計5</p><p>　　2.1液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求5</p><p>　　2.2 液壓缸的設(shè)計5</p><p>　　2.2.1 液壓缸的部件5</p><p>　　2.2.2 參數(shù)擬定

8、6</p><p>　　2.2.3 液壓缸內(nèi)徑計算6</p><p>　　2.2.4 柱塞直徑的計算6</p><p>　　2.2.5 液壓缸壁厚的計算7</p><p>　　2.2.6 缸筒外徑的計算7</p><p>　　2.2.7 缸底厚度的計算8</p><p>　　2.3 柱

9、塞的設(shè)計8</p><p>　　2.3.1 柱塞的結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.3.2 柱塞的表面質(zhì)量8</p><p>　　2.4 立柱設(shè)計9</p><p>　　2.4.1 經(jīng)驗分析9</p><p>　　2.4.2 立柱直徑的計算9</p><p>　　2.5 橫梁的設(shè)計1

10、0</p><p>　　2.5.1 經(jīng)驗分析10</p><p>　　2.5.3 活動橫梁的設(shè)計11</p><p>　　2.5.4 下橫梁的設(shè)計11</p><p>　　2.6 油箱的設(shè)計12</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計13</p><p>　　3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計要求

11、13</p><p>　　3.2 工況分析14</p><p>　　3.2.1 主液壓缸參數(shù)14</p><p>　　3.2.1.1 液壓缸行程安排14</p><p>　　3.2.1.2 液壓缸工作壓力計算14</p><p>　　3.2.1.3 液壓缸流量的計算17</p><p>

12、;　　3.2.1.4 液壓缸功率的計算17</p><p>　　3.2.2 頂出缸參數(shù)20</p><p>　　3.2.2.1 頂出缸行程安排20</p><p>　　3.2.2.2 頂出缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計算20</p><p>　　3.2.2.3 頂出缸流量的計算21</p><p>　　3.3 液壓系統(tǒng)的擬定

13、21</p><p>　　3.3.1確定液壓系統(tǒng)方案21</p><p>　　3.3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖24</p><p>　　3.4 液壓元件的選擇26</p><p>　　3,4.1 電動機(jī)的選擇26</p><p>　　3.4.2液壓泵的選擇26</p><p>　　3.4

14、.3 選擇液壓控制閥27</p><p>　　3.4.4 選擇輔助元件27</p><p>　　3.4.4.1 計算油箱容量27</p><p>　　3.4.4.2 計算充油筒的容量27</p><p>　　3.4.4.3 選擇油管27</p><p>　　3.4.5 選擇液壓油28</p>

15、<p>　　3.5 液壓系統(tǒng)的性能驗算28</p><p>　　3.5.1 油路壓力的計算28</p><p>　　3.5.2 驗算電動機(jī)功率28</p><p>　　3.5.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗算29</p><p>　　3.6液壓控制裝置集成設(shè)計29</p><p>　　4 安裝與試車31&l

16、t;/p><p><b>　　4.1 安裝31</b></p><p><b>　　4.2 試車31</b></p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)的故障診斷32</p><p><b>　　結(jié)論34</b></p><p><b>　　致謝

17、35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 液壓壓力機(jī)的發(fā)展史及功能</p><p>　　液壓壓力機(jī)是近百年才發(fā)展起來的一種制品成型設(shè)備。1884年，英國首先制造出用于鍛造鋼錘的鍛造液壓機(jī)

18、，1887-1888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的水壓機(jī)已達(dá)到40000KN。二戰(zhàn)后，航空產(chǎn)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(jī)。最近幾年，大批新型液壓元件研制成功，這些新型液壓元件大都是在集成塊的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，他們的結(jié)構(gòu)比較緊湊，故而所占空間體積更小，重量也更加輕便，并且還具有密封性好，噪聲小等優(yōu)點。而在我國，液壓壓力機(jī)也得到了較快

19、發(fā)展，在六十年代，我國設(shè)計并制造出了一系列大型液壓機(jī)，當(dāng)中比較典型的包括300000KN的有色金屬模鍛水壓機(jī)、120000KN有色金屬擠壓水壓機(jī)。近些年，我國的液壓壓力機(jī)得到了進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)研制出了多種獨特型號的液壓機(jī)并制定出來多種零部件的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　液壓壓力機(jī)用途較廣，不僅適用于拉伸、冷擠壓、彎曲、翻邊等沖壓工藝，還可用于壓裝、校正、粉末冶金等多種工藝。相對其他加工設(shè)備而言，液壓壓力機(jī)具有諸多

20、優(yōu)點：（a）工作靈活，工作壓力、速度、行程可以調(diào)節(jié)；（b）具有保壓、延時、自動回程功能，并帶有頂出功能，在加工完成后，可頂出加工件；（c）工作臺平面面積大，工作總行程長，可實現(xiàn)多種加工工藝。</p><p>　　按照機(jī)身結(jié)構(gòu)，液壓壓力機(jī)可分為單柱式液壓機(jī)、四柱式液壓機(jī)、臥式液壓機(jī)、立式液壓機(jī)；按照工作介質(zhì)分，也液壓壓力機(jī)又可分為采用乳化液的水壓機(jī)和采用礦物油作為工作介質(zhì)的油壓機(jī)；按照其自身用途又可分為鍛壓液壓機(jī)、

21、沖壓液壓機(jī)、擠壓液壓機(jī)、壓層液壓機(jī)、校正壓裝液壓機(jī)等機(jī)型。</p><p>　　1.2液壓壓力機(jī)的工作原理</p><p>　　液壓機(jī)主要由機(jī)身、液壓控制系統(tǒng)以及泵站三個部分組成。 </p><p>　　泵站是整個設(shè)備的動力源，給各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)提供所需壓力的工作液體。</p><p>　　液壓控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)中各部分的液體壓力，以獲得

22、需要的合適壓力。它通過控制工作液體的流向來使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工藝要求所需的動作，從而借助執(zhí)行元件完成各種加工工藝。</p><p>　　機(jī)身是液壓壓力機(jī)的執(zhí)行元件。 最常見的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)型式如圖1-1所示，圖1-2為實體圖，它主要由上橫梁、活動梁、下橫梁和四個立柱構(gòu)成，這四組機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個封閉的框架，共同來承受全部工作載荷。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內(nèi)裝備著工作柱塞，工作柱塞與活動梁相連接，工作柱塞的運動狀態(tài)由液

23、壓系統(tǒng)控制，而工作柱塞的動作直接確定活動橫梁的運動狀態(tài)。活動橫梁在上、下橫梁之間做上下往復(fù)運動，并以四根立柱作為導(dǎo)向，活動橫梁下方被固定有上砧，而下砧則固定在下橫梁上，和下橫梁成為一個整體，被加工工件就被固定在下砧板上，接受上下砧的壓制。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸時，工作液體會對柱塞產(chǎn)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(chǎn)生塑性變形，實現(xiàn)加工工藝。執(zhí)行回程功能時，工作液體進(jìn)入回程缸，推動柱塞向上運動，

24、實現(xiàn)活動橫梁的回程。</p><p>　　圖1-1 四柱液壓機(jī)基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1-2 四柱液壓機(jī)實體圖</p><p>　　為滿足液壓壓力機(jī)的加工工藝要求，順利完成加工工藝，液壓缸運動狀態(tài)必須符合以下工作循環(huán)：</p><p>　　快速下行 慢速加壓 保壓延時 快速返回

25、 原位停止；液壓機(jī)的工作壓力、速度和保壓時間都是可以調(diào)節(jié)的[10]。</p><p>　　液壓缸工作循環(huán)圖如圖1-3所示。</p><p>　　圖1-3 壓力機(jī)工作循環(huán)圖</p><p>　　2 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求</p><p>　　液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮以下

26、三個基本原則：</p><p>　　1 盡可能滿足工藝要求，便于操作；</p><p>　　2 具有合理的強度與剛度，使用可靠；</p><p>　　3 具有很好的經(jīng)濟(jì)性，制造維修方便。</p><p>　　其中，工藝要求是最重要的一個因素，由于在液壓機(jī)上進(jìn)行的加工工藝多種多樣，因此液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)型式也必然是多樣的。從立柱的數(shù)量看，有立柱式

27、、單臂式和框架式。立柱式又可分四柱、雙柱、三柱及多柱等。從工作缸的數(shù)量看，有單缸、雙缸及多缸。</p><p>　　本液壓機(jī)采用的是三梁四柱式，它是由上橫梁、下橫梁和四個立柱組成的一個封閉起式的框架。</p><p>　　封閉式框架承受主要工作載荷。工作缸固定住上橫梁上，活動橫梁以立柱為導(dǎo)向，在上下橫梁之間做往復(fù)運動，活動橫梁下表面固定有上砧，下砧則固定在下橫梁上表面。立柱之間的距離可根據(jù)

28、工作要求確定，活動橫梁的上下移動距離須得根據(jù)設(shè)計給的的工作行程確定。考慮到加工過程中需要安裝夾具等設(shè)備，可適當(dāng)大些。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，推動活塞桿進(jìn)行或向上或向下的運動。活塞桿與活動橫梁連在一起，推動活動橫梁及工作臺向下運動時，使兩工作臺間的物體產(chǎn)生塑性變形或保持一定時間的壓力，達(dá)到工藝要求。</p><p>　　2.2 液壓缸的設(shè)計</p><p>　　2.2.1 液壓缸的部件<

29、;/p><p>　　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。。高壓液體進(jìn)入缸內(nèi)后，作用在柱塞上，通過活動橫梁將力傳送到加工件上，使工件產(chǎn)生塑性變形。它</p><p>　　壓缸的結(jié)構(gòu)及用途： </p><p>　　液壓缸部件通?？煞譃橹健⒉顒又?、活塞式三種。一般根據(jù)液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)、缸的總壓力大小及工作條件來選擇。 </p&g

30、t;<p>　　1）柱塞式液壓缸 此結(jié)構(gòu)在水壓機(jī)中應(yīng)用最多，廣泛用于主工作缸、回程缸、工作臺移動缸及平衡缸等處。它結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，但只能單方向作用，反向運動則需要借助回程缸來實現(xiàn)。 </p><p>　　3）差動柱塞式液壓缸 多用于回程缸，該種結(jié)構(gòu)多一處密封，當(dāng)回程缸安裝在上橫梁上時，與活動橫梁的連接比較簡單。</p><p>　　2）活塞式液壓缸 活塞在運功的兩個方向上

31、都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長上均需加工，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。</p><p>　　2.2.2 參數(shù)擬定</p><p>　　公稱壓力：F=2000KN</p><p>　　主缸快進(jìn)行程：600mm，速度：100mm/s；</p><p>　　主

32、缸工進(jìn)行程：100mm，速度：10mm/s；</p><p>　　頂出缸頂出速度：70mm/s；</p><p>　　頂出缸回程速度：140mm/s。 </p><p>　　2.2.3 液壓缸內(nèi)徑計算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[3]中查得</b></p><p><b>　　式

33、（2.1）</b></p><p>　　式中 p——表示工作壓力，根據(jù)表2-1確定工作壓力p=25MPa；</p><p>　　D——表示液壓缸內(nèi)徑；</p><p>　　——表示液壓缸機(jī)械效率，此次取值=0.9； </p><p>　　故 mm 式（2.2）</p><p>　

34、　取整 D=340mm；</p><p>　　表2-1 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力[12]</p><p>　　2.2.4 柱塞直徑的計算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[5]中查得</b></p><p><b>　　式（2.3）</b></p><p>　　式中

35、d——表示柱塞直徑；</p><p>　　——表示速比，根據(jù)表2-2確定=2；</p><p>　　故 mm 式（2.4）</p><p>　　取整 d=240mm</p><p>　　表 2-2 公稱壓力與速比</p><p>　　2.2.5 液

36、壓缸壁厚的計算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[1]中查得</b></p><p><b>　　式（2.5）</b></p><p>　　式中 D——表示液壓缸內(nèi)徑；</p><p>　　——表示液壓缸壁厚；</p><p>　　——表示缸筒材料許用應(yīng)力，，——表示材料的

37、抗拉強度，材料選45鋼，=600MPa，n——表示安全系數(shù)，取n=3；</p><p>　　故 </p><p>　　mm 式（2.6）</p><p>　　由于 式（2.7）</p><p&g

38、t;　　所以按薄壁筒計算 式（2.8）</p><p>　　式中 ——表示最大壓力，此處=25MPa。</p><p>　　故 式（2.9） </p><p><b>　　取整 =22mm</b></p><p&

39、gt;　　2.2.6 缸筒外徑的計算</p><p><b>　　式（2.10）</b></p><p>　　式中 ——表示缸筒外徑。</p><p>　　故 mm 式（2.11）</p><p>　　2.2.7 缸底厚度的計算</p><

40、;p><b>　　從文獻(xiàn)[1]中查得</b></p><p><b>　　式（2.12） </b></p><p>　　式中 ——表示缸底厚度；</p><p>　　D——表示液壓缸內(nèi)徑；</p><p><b>　　——表示最大壓力；</b></p>&l

41、t;p>　　——表示缸筒材料許用應(yīng)力。</p><p>　　故 式（2.12） </p><p>　　取整 =55mm</p><p><b>　　2.3 柱塞的設(shè)計</b></p><p>　　2.3.1 柱塞的結(jié)構(gòu)</p><p>

42、;　　柱塞一般用鍛鋼或鑄鋼制成，有時也可先分段鍛造或鑄造，然后再使用電渣焊將幾個分段焊成一個柱塞。柱塞可以加工成實心的，也可以加工成空心的。但加工空心柱塞時要注意柱塞的開口不能向上，即必須向著缸底。否則，在泄壓時，機(jī)身會產(chǎn)生劇烈的振動。有的柱塞頂部還安裝有節(jié)流塞，當(dāng)柱塞運動到接近極限位置時，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，防止回程時柱塞以較大的速度撞擊缸底，對缸體造成破壞。</p><p>

43、　　2.3.2 柱塞的表面質(zhì)量</p><p>　　柱塞在導(dǎo)向套中做往復(fù)運動，受到偏心載荷時還會發(fā)生小角度的傾斜，因此柱塞受到的磨損會比較嚴(yán)重。注意到這個問題，在對柱塞進(jìn)行加工時必須保證其表面具有足夠的光潔度和硬度，否則會影響柱塞的密封壽命，最終影響生產(chǎn)效率。柱塞的材料一般采用45號鋼或50號鋼，有的也采用冷硬鑄鋼。表面光潔度必須保證在7以上，表面硬度應(yīng)當(dāng)高于HRC40～45。通常柱塞的表面需要進(jìn)行熱處理，常采用

44、的表面熱處理工藝有：火焰表面淬火、調(diào)質(zhì)處理、表面鍍鉻、氮化處理等?；鹧姹砻娲慊鸸に嚤容^簡單，但有些時候會出現(xiàn)軟帶；進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，表面硬度往往達(dá)不到要求；采用鍍鉻處理會有比較好的效果，但要注意鍍層不可太厚；進(jìn)行氮化處理后，硬度、耐磨性、抗腐蝕性都會符合要求。 [13]。</p><p><b>　　2.4 立柱設(shè)計</b></p><p>　　2.4.1 經(jīng)驗分析&l

45、t;/p><p>　　液壓機(jī)的立柱與上橫梁、下橫梁三者共同組成一個封閉的受力結(jié)構(gòu)，當(dāng)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(fù)雜，從而在一定程度上就降低了計算的可靠性。液壓機(jī)在工作過程中做頻率較高的往復(fù)運動，快進(jìn)時的加載和在卸載時能量的釋放還會引起機(jī)架的振動。在進(jìn)行立柱的強度計算式，應(yīng)該考慮到這些不利因素。通過查閱相關(guān)參考資料，整理了以下幾點在進(jìn)行立柱設(shè)計時必須考慮到的問題

46、：</p><p>　　1) 小型壓機(jī)速度快、機(jī)架剛度較差，并且操作頻繁，故其工作強度會比較大，更容易遭受破壞。而大型液壓機(jī)速度慢、使用次數(shù)較少、機(jī)架剛性較好，相對于小型液壓機(jī)來說，其工作強度是比較小的，因而很少受到損壞。所以對大小型液壓機(jī)的立柱強度進(jìn)行計算時應(yīng)有所區(qū)別。據(jù)不完全統(tǒng)計，立柱的斷裂大多數(shù)發(fā)生在25000KN以下的小型液壓機(jī)，在我國，16000KN以下的鍛造液壓機(jī)已經(jīng)斷過十幾根立柱，而大型液壓機(jī)幾乎沒

47、有發(fā)生過斷裂。</p><p>　　2)立柱的疲勞破壞大部分發(fā)生在應(yīng)力集中過大或零件本身具有缺陷的地方。在載荷的反復(fù)作用下，使得原來的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，最終導(dǎo)致整個立柱的斷裂破壞。故在立柱加工時，應(yīng)盡量提高立柱的加工質(zhì)量。</p><p>　　3)小型液壓機(jī)立柱很多斷在下橫梁上從螺紋到光滑部分的過渡區(qū)的截面上，這是因為這里存在著壓力集中，而且還要承受較大的彎矩。故應(yīng)采取一些方法來降低應(yīng)力集中

48、[15]。</p><p>　　2.4.2 立柱直徑的計算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[6]中查得</b></p><p><b>　　式（2.13）</b></p><p>　　式中 F——表示公稱壓力；</p><p>　　n——表示安全系數(shù)，此處n=5；<

49、/p><p><b>　　——表示立柱直徑；</b></p><p>　　——表示材料抗拉應(yīng)力，此處立柱選材45鋼，=600MPa；</p><p>　　z——表示立柱的數(shù)量。</p><p>　　故 </p><p><b>　　式（2.14）<

50、/b></p><p>　　考慮到立柱的局部有螺紋加工，取=80mm</p><p><b>　　2.5 橫梁的設(shè)計</b></p><p>　　2.5.1 經(jīng)驗分析</p><p>　　由于三個橫梁的尺寸較大，直接鑄造成實心的質(zhì)量會相當(dāng)大，不符合實用性，同時也不符合經(jīng)濟(jì)性要求，故橫梁一般設(shè)計成箱體結(jié)構(gòu)。又考慮到工

51、作中的強度和剛度要求，需在箱體內(nèi)部添加筋板結(jié)構(gòu)，載荷較大的部位，則要加大筋板的分布密度，以保證足夠的強度和剛度。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)計成圓筒形。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。橫梁大多通過鑄造制成，有時也可采用焊接工藝。橫梁在設(shè)計的過程中，應(yīng)避免厚度有突然變化的部分，在過渡區(qū)應(yīng)該設(shè)計出較大的圓角，因為尺寸的突然變化會產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，大大降低零件的可靠性。<

52、;/p><p>　　在軋制鋼板和焊接技術(shù)得到一定發(fā)展的今天，鋼板焊接橫梁由于其具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量小、強度高、加工時長段等優(yōu)點，正在得到日益廣泛的應(yīng)用。但對于大型的焊接件，在其焊后進(jìn)行退火加工時需要大型的熱處理設(shè)備，而且變形很難得到控制，更容易產(chǎn)生裂紋，因此在很大程度上受到了限制，加工要求過高的零件不能采用此方法。</p><p>　　橫梁的窄邊尺寸應(yīng)該盡量小點，這是為了便于鍛造吊車的吊鉤接近液壓機(jī)的

53、幾何中心。橫梁的寬邊大小有立柱間的中心距確定。橫梁的立柱孔的高度普遍設(shè)計為立柱的直徑的2.5-3.5倍。大型液壓機(jī)由于受到諸多方面的限制，一般設(shè)計為塊結(jié)構(gòu)，然后各組成塊之間用鍵和螺栓、螺釘聯(lián)接起來。至于小型液壓機(jī)，大多設(shè)計成整體結(jié)構(gòu)[6]。</p><p>　　2.5.2 上橫梁的設(shè)計</p><p>　　上橫梁上除了要設(shè)計工作缸孔和立柱孔以外，有的還需設(shè)計安裝回程缸的孔。在鑄造能力許可的

54、情況下，鑄造中、小型單缸液壓機(jī)時可以將工作缸與上橫梁鑄成一個整體。</p><p>　　上橫梁變形和吊缸釘松動會使液壓缸產(chǎn)生上下竄動，而使上橫梁與工作缸法蘭的支承接觸面出現(xiàn)壓陷現(xiàn)象，破壞兩者之間的接觸精度，形成沿圓周方向不均勻的局部接觸，局部支承反力過大的問題，最終降低工作缸的使用壽命。因此使用的過程中應(yīng)經(jīng)常注意擰緊松脫的螺母?？紤]到維修時常需重新車削這個接觸面，故在這里應(yīng)設(shè)計一凸臺，凸臺高度應(yīng)滿足幾次的重車量，

55、初步估計每次約為3～5mm，因而一般為10～20mm[6]。</p><p>　　原定上橫梁立柱孔的配合間隙為，但在實際安裝的過程中，往往因立柱的垂直度公差會進(jìn)行疊加），而發(fā)生裝不進(jìn)的問題，所以對中小型液壓機(jī)的柱孔應(yīng)有1～2mm的間隙，不配合部分無須加工，在直徑上可稍微擴(kuò)大一些，而且下孔的間隙則需更大些。在大型液壓機(jī)上，則可使用調(diào)整套，以便進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　為了保證工作缸的支

56、承面上具有均勻的剛度，上橫梁工作孔應(yīng)當(dāng)設(shè)計成圓柱形的支承筒形式，從而不會出現(xiàn)由于上梁不均勻變形而使支承反力局部集中，降低缸使用壽命的情況。工作缸孔的配合采用，為了方便安裝，下孔的直徑應(yīng)當(dāng)比上孔的直徑大10～20mm。</p><p>　　這里，設(shè)計上橫梁的長度=850mm，寬度=700mm，高度=350mm。</p><p>　　2.5.3 活動橫梁的設(shè)計</p><p

57、>　　活動橫梁與工作柱塞相聯(lián)接，其接觸部位應(yīng)有足夠的高度和強度來承受較大的工作壓力，因此這里柱塞下面的筋板設(shè)計成方格形。為防止工作缸漏出的液體積存在活動橫梁的內(nèi)部，應(yīng)當(dāng)將上板蓋設(shè)計成封閉式的，并能夠順利排出積存的液體。</p><p>　　這里設(shè)計活動橫梁的長度=850mm，寬度=700mm，高度=300mm。</p><p>　　2.5.4 下橫梁的設(shè)計</p>&l

58、t;p>　　下橫梁也稱底座，它通過支座支承在地基上。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。考慮到要保證整個壓機(jī)的剛性，下橫梁的剛度要求應(yīng)當(dāng)稍微嚴(yán)格一些。下橫梁上一般安裝有移動工作臺，有的還安裝有頂出器，下橫梁的兩側(cè)一般還有測梁，以便于安裝移動工作缸、導(dǎo)向塊及拉帶等部件。</p><p>　　這里設(shè)計下橫梁長度=850mm，寬度=700mm，高度=400mm。</p>&l

59、t;p><b>　　2.6 油箱的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)容積的要求，及油面高度80%的條件并考慮到油箱散熱、沉淀雜質(zhì)的功能這兩個因素對油箱進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　油箱一般用4mm左右的鋼板焊接而成，有時也可鑄造。本油箱由于要兼做液壓元件、安裝臺，故需要選用厚一點的鋼板。這里，選箱底和側(cè)壁厚為10mm，蓋板厚為12mm。</p>

60、<p>　　油箱內(nèi)裝有隔板，將泵的吸油管和回油管隔開。吸油管路和回油管路被隔開，吸油腔與黃油腔用濾網(wǎng)隔開以便過濾系統(tǒng)回油。側(cè)板裝有油位計和注油口，其中油位計和注油口應(yīng)距離較近，以便于注油者進(jìn)行觀察。油箱蓋板上安裝有空氣濾消器，以防止泵在吸油的過程中，空氣中的雜質(zhì)微粒進(jìn)入油液中。液壓泵和電動機(jī)安裝在蓋板上并用螺栓固定。油箱側(cè)管應(yīng)設(shè)置有清掃窗孔，在油箱清洗時可以打開，以便于檫拭油箱的內(nèi)部。油箱底部距離地面需有一定高度，且具有1

61、:30的斜度，卸油口設(shè)在最底處，以便于換油時將舊油全部排出。</p><p>　　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(nèi)。油箱內(nèi)壁涂耐油的防油漆[16]。</p><p><b>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　主要討論液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計和計算方法。在此討論的是靜態(tài)的、經(jīng)驗的設(shè)計方法，通過這種方法可以設(shè)

62、計出一個能實現(xiàn)預(yù)期功能的傳動系統(tǒng)。而系統(tǒng)僅僅能實現(xiàn)所預(yù)期的功能是不夠的，系統(tǒng)的動作質(zhì)量及動作發(fā)生的時間歷程也是很重要的，而且在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中，這兩個因素往往是更加重要的，這些問題需要運用現(xiàn)代設(shè)計方法和手段進(jìn)行系統(tǒng)的動態(tài)分析和設(shè)計。隨著液壓技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算等已經(jīng)得到了大力推廣和應(yīng)用。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機(jī)器設(shè)計的一個重要部分，它與主機(jī)的設(shè)計是密切相關(guān)

63、的。通過查閱相關(guān)的參考資料，再經(jīng)過總結(jié)，可以確定液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算步驟大致如下：</p><p>　?。?） 明確系統(tǒng)設(shè)計要求；</p><p>　　（2） 分析主機(jī)工礦，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；</p><p>　?。?） 擬定液壓，系統(tǒng)原理圖；</p><p>　　（4） 液壓元件的計算與選擇；</p><p>　　

64、（5） 液壓系統(tǒng)的性能驗算；</p><p>　?。?） 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　在以上的設(shè)計步驟中，前五項屬于性能設(shè)計，它們互相影響，互相滲透；最后一項屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行時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)計手冊和資料。</p><p>　　3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計必

65、須能全面滿足設(shè)備的各項功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)時，必須先對機(jī)械設(shè)備的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確設(shè)備對液壓系統(tǒng)提出的要求，具體需要熟知的內(nèi)容包括：</p><p>　　（1）主機(jī)的用途、類型、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。</p><p>　?。?）對液壓系統(tǒng)動作和性能的要求：如主機(jī)的工作循環(huán)、液壓執(zhí)行元件的運動方式（往復(fù)直線運動旋轉(zhuǎn)

66、運動或擺動）、自動化程度、調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍。</p><p>　?。?）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求。 </p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動等。</p><p>　　（5）其他方面的要求，如液壓裝置在質(zhì)量、外形尺寸、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定和限制。<

67、;/p><p><b>　　3.2 工況分析</b></p><p>　　3.2.1 主液壓缸參數(shù)</p><p>　　3.2.1.1 液壓缸行程安排</p><p>　　主缸快進(jìn)行程：600mm，速度：100mm/s；</p><p>　　主缸工進(jìn)行程：100mm，速度：10mm/s；</p&

68、gt;<p>　　主缸回程 ：700mm，速度：50mm。</p><p>　　3.2.1.2 液壓缸工作壓力計算</p><p>　　（1）慣性力：快速下降時起動</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[4]中查得</b></p><p><b>　　式（3.1）</b></

69、p><p>　　式中 m——表示移動件（包括活塞、活動橫梁及上模）質(zhì)量</p><p>　　——表示快進(jìn)時壓頭從開始啟動到達(dá)到快進(jìn)速度所增大的速度；</p><p>　　——表示壓頭啟動時間。</p><p>　　快速回程時起動與制動</p><p><b>　　式（3.2）</b></p>

70、;<p>　　——表示回程時壓頭從開始啟動到達(dá)到回程速度所增大的速度；</p><p><b>　　其他參數(shù)同上。</b></p><p>　　壓制力：初壓階段由零上升到F1 = 2×106 N×0.10 = 2×105 N</p><p>　　終壓階段上升到F2 = 2×106 N<

71、/p><p>　　回程力（壓頭離開工件時的力）：一般沖壓液壓機(jī)的壓制力與回程力之比為5～10，本壓力機(jī)取為5，故回程力為Fh = N。</p><p>　　各階段負(fù)載見表3-1 ，負(fù)載圖見圖3-1，工作壓力圖見圖3-2。</p><p>　　表 3-1 主缸的負(fù)載</p><p>　　表中

72、 式（3.3）</p><p>　　D——表示液壓缸內(nèi)徑，前面已給出；</p><p><b>　　式（3.4）</b></p><p>　　d——表示柱塞直徑，前面已給出；</p><p>　　——表示液壓缸效率，取0.9 。</p><p>　　運動分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程600

73、mm，速度100mm/s。壓制行程100 mm，在開始的80 mm內(nèi)等速運動。速度為10 mm/s，最后的20 mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以50 mm/s的速度上升。利用以上數(shù)據(jù)可繪制出速度圖，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-1 液壓系統(tǒng)負(fù)載圖</p><p>　　圖3-2 液壓系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　圖3-3 液壓缸運動速度圖</p&

74、gt;<p>　　3.2.1.3 液壓缸流量的計算</p><p><b>　　（1）快速下行時</b></p><p>　　從文獻(xiàn)[10]中查得</p><p><b>　　式（3.5）</b></p><p>　　式中 ——表示液壓缸內(nèi)截面積；</p><p&g

75、t;　　——表示液壓缸快進(jìn)速度。</p><p><b>　　（2）工作行程時</b></p><p><b>　　式（3.6）</b></p><p>　　式中 ——表示液壓缸工進(jìn)速度。</p><p><b>　?。?）快速回程時</b></p><p&

76、gt;<b>　　式（3.7）</b></p><p>　　式中 ——表示主缸有桿腔的有效工作面積；</p><p>　　——表示液壓缸回程速度。</p><p>　　繪制出流量圖，如圖3-4</p><p>　　3.2.1.4 液壓缸功率的計算</p><p>　?。?）快速下行啟動時</

77、p><p>　　從文獻(xiàn)[10]中查得</p><p><b>　　式（3.8）</b></p><p>　?。?）工作行程初壓階段</p><p><b>　　式（3.9）</b></p><p>　　（3）工作行程終壓階段</p><p>　　此過程中壓

78、力和流量都在變化，壓力p在最后20 mm行程內(nèi)由2.4 MPa增加到24MPa，其變化規(guī)律為</p><p><b>　　式（3.10）</b></p><p>　　式中 S——表示行程（mm），由壓頭開始進(jìn)入終壓階段算起。</p><p>　　流量q在20 mm內(nèi)由910 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為</p><p>

79、;<b>　　式（3.11） </b></p><p><b>　　功率 </b></p><p><b>　　式（3.12）</b></p><p>　　求P關(guān)于S的導(dǎo)數(shù)，得 式（3.13）</p><p>　　令=0，得 S=8

80、.9mm，故在S=8.9mm時，P最大</p><p><b>　　式（3.14）</b></p><p>　?。?）快速回程啟動階段</p><p>　　此過程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。設(shè)啟動時間0.2秒內(nèi)作等加速運動，起動階段活塞行程為</p><p><b>　　式（3.15）</b&g

81、t;</p><p>　　式中 V——表示液壓缸回程速度；</p><p>　　t——表示快速回程時的啟動時間。</p><p>　　在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力p由9.6 MPa降為0.74 MPa。其變化規(guī)律為</p><p><b>　　式（3.16）</b></p><p>　

82、　式中 S——表示行程（mm），由壓頭開始回程時算起。</p><p>　　流量q由零增為2300 cm3/s，其變化規(guī)律為</p><p><b>　　式（3.17）</b></p><p>　　功率 式（3.18）</p><p>　　求P關(guān)于S的導(dǎo)數(shù)，得 式

83、（3.19）</p><p>　　令=0，得 S=2.7mm，故在 S=2.7時，功率P的值最大，</p><p><b>　　式（3.20）</b></p><p>　?。?）快速回程等速階段</p><p><b>　　式（3.21）</b></p><p>　　繪制出功

84、率圖，如圖3-5</p><p>　　圖3-4 液壓缸流量圖</p><p>　　圖3-5 液壓缸功率圖</p><p>　　3.2.2 頂出缸參數(shù)</p><p>　　3.2.2.1 頂出缸行程安排</p><p>　　頂出行程：300mm，速度：70 mm/s；</p><p>　　回程：

85、 300 mm，回程速度140 mm/s。</p><p>　　3.2.2.2 頂出缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計算</p><p><b>　　頂出力：，</b></p><p><b>　　回程力：。</b></p><p>　　由于

86、 式（3.22）</p><p>　　故頂出缸內(nèi)徑 式（3.23）</p><p>　　取整 =150mm </p><p>　　頂出缸的活塞桿直徑：</p><p><b>　　式（3.24）</b></p><p>　　式中——表示頂出缸內(nèi)徑；</p><p

87、>　　——表示頂出缸頂出力；</p><p>　　——表示頂出缸的工作效率；</p><p>　　P——表示液壓系統(tǒng)的工作壓力。</p><p>　　取整 =110mm</p><p>　　無桿腔的有效工作面積：</p><p><b>　　式（3.25）</b></p>&

88、lt;p>　　有桿腔的有效工作面積：</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[2]中查得</b></p><p><b>　　式（3.26）</b></p><p>　　3.2.2.3 頂出缸流量的計算</p><p><b>　　頂出行程：</b></p>&

89、lt;p><b>　　式（3.27）</b></p><p><b>　　回程：</b></p><p><b>　　式（3.28）</b></p><p>　　頂出缸在頂出行程中的負(fù)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

90、v4；由于這些原因，功率計算就較復(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，所以此處不再作計算。</p><p>　　3.3 液壓系統(tǒng)的擬定</p><p>　　3.3.1確定液壓系統(tǒng)方案</p><p>　　液壓機(jī)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(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計中首先要考慮的問題。</p><

91、;p>　　確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計方案時要重點考慮下列問題：</p><p><b>　?。?）快速行程方式</b></p><p>　　液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時速度也較大，從工況圖看出，此時需要很大的流量，至少為546 L/min，這樣大流量的油液如果直接由液壓泵供給，則泵的容量需要很大，很難滿足要求。液壓機(jī)常采用的快速行程方式有好幾種，在這里本機(jī)

92、采用自重快速下行方式。因為液壓機(jī)運動部件的運動方向在快速行程中是垂直向下，因此可以利用運動部件自身的重量來實現(xiàn)快速下行。同時要在壓力機(jī)的最上部設(shè)計一個充液筒，這是因為當(dāng)運動部件快速下行時，高壓泵的流量會來不及補充液壓缸容積的增加量，這時會形成負(fù)壓，在這種情況下上腔不足部分的液壓油，可通過充液閥、充液筒吸取獲得。高壓泵的流量供慢速壓制和回程的時候使用。此方法的優(yōu)點是不需要輔助泵和能源，而且結(jié)構(gòu)簡單；它的缺點是下行時的速度不易得到控制，如果

93、吸油不充分將會導(dǎo)致升壓速度緩慢，降低工作效率。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。由于本課題中設(shè)計的液壓機(jī)屬于小型液壓機(jī)，下行速度的控制問題不如大型壓機(jī)突出，所以這里可以采用圖3-6所示的回路 [11]。 </p><p>　　圖3-6 液壓系統(tǒng)回路圖</p><p>　　在主缸實現(xiàn)自

94、重快速行程時，三位四通換向閥4切換到右邊位置工作（下行位置），同時電磁換向閥5斷電，控制油路k使液控單向閥3打開，液壓缸下腔通過閥3快速排油，液壓缸上腔從充液筒及液壓泵得到油液，實行滑塊的快速空程下行。</p><p>　?。?）減速方式選擇與設(shè)計</p><p>　　液壓機(jī)的活動橫梁下行接近加工零件時，壓制速度會由快變慢，且速度變化較大。常用的減速方式有兩種，一種是壓力順序控制減速；另一

95、種是行程控制減速。前者是利用活動滑塊在與加工件接觸之后，由于負(fù)載變大導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力自動升高從而改變了系統(tǒng)速度。若加工工藝要求活動滑塊在接觸到加工件之前就必須減速，那就只能選用行程控制方式進(jìn)行減速，因為壓力順序控制方式是在接觸加工件后才開始減速的。本系統(tǒng)中也選用行程控制方式。這里選用由電動機(jī)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(jìn)行壓制的過程中，

96、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(jìn)行控制，使其全流量工作。在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)處于工作行程時，行程擋塊觸碰到行程開關(guān)發(fā)送相應(yīng)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(guān)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。相應(yīng)回路圖見圖3-6。&

97、lt;/p><p>　?。?）壓制速度的調(diào)整</p><p>　　在壓制的過程中，壓制速度是不斷變化的。故液壓系統(tǒng)需要對活動滑塊的運動速度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。上面已經(jīng)選用了伺服變量柱塞液壓泵，故這里仍利用行程擋塊來控制液壓泵的流量，從而達(dá)到控制壓制速度的目的。</p><p>　　（4）壓制壓力及保壓</p><p>　　在壓制的過程中，液壓系統(tǒng)的工作

98、壓力主要取決于工作負(fù)載。為了保證設(shè)備和加工件的安全，必須限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，這里可用以溢流閥并聯(lián)在液壓泵的壓油口與主油路之間當(dāng)作安全閥，起到安全卸荷的作用。</p><p>　　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。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。這里選用后者，因為開液壓泵保壓的液壓系統(tǒng)比較簡單，容易設(shè)計。</p><p>　?。?）泄壓

99、換向的方法</p><p>　　液壓機(jī)在壓制行程完畢之后，主液壓缸上腔的壓力很高，主機(jī)會在高壓的作用下發(fā)生彈性變形，液壓油也受到壓縮，著兩者會儲存相當(dāng)大的能量。液壓缸在回程之前必須先對上腔進(jìn)行泄壓，根據(jù)以往的經(jīng)驗，泄壓過快會引起強大的沖擊，發(fā)出較大噪聲，同時產(chǎn)生劇烈振動。故必須有合理的泄壓方法。經(jīng)查閱參考資料得知比較合理的泄壓方法的原理是活塞回程之前，在液壓缸下腔油壓尚未升高的時候，先將上腔的高壓油接通油箱，使上

100、腔的高壓緩慢降低。本系統(tǒng)采用帶阻尼狀的電液動換向閥，該閥的中位可以控制換向速度，再一定程度上延長換向時間，這樣就可以使上腔高壓降低到合理壓力之后才使下腔接通壓力油。系統(tǒng)設(shè)計見圖3.7。</p><p>　?。?）主缸與頂出缸的互鎖控制回路</p><p>　　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，否則頂出缸將會遭到損壞，加工件也將會報廢。本系統(tǒng)采用兩個換向閥進(jìn)行串聯(lián)的

101、方法來實現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見圖3-7）。只有在閥6處于右位工作時（即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時），壓力油才會通入換向閥4，接著主缸才能動作。當(dāng)閥6處于左位時，頂出缸處于上行狀態(tài)，這時通至閥4的回油壓力很低，主缸不能動作。這樣，就不會出現(xiàn)頂出缸還未完全回程，主缸就開始工作的現(xiàn)象了。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的電磁鐵動作見表3-2，液壓元件規(guī)格明細(xì)表見表3-3。</p><p>　　表3-2

102、液壓系統(tǒng)電磁動作表</p><p>　　表3-3 液壓元件規(guī)格明細(xì)表</p><p>　　3.3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　根據(jù)上述分析及設(shè)計、選擇，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)原理圖如圖3-7所示</p><p>　　圖3-7 液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作過程如下：</p&g

103、t;<p>　　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(jīng)背壓閥7后再經(jīng)閥6的中位，進(jìn)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。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)橛椅还ぷ鳎簤罕幂敵龅囊簤河筒⑦M(jìn)入了主缸的上腔。這時候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。主缸在自重的作用下實現(xiàn)快速空程下行，

104、由于活塞快速下行時液壓泵注入主缸上腔的液壓油不足以填充上腔增大的體積，于是在上腔形成負(fù)壓，這時充液筒中的油液經(jīng)充液閥1注入到主缸的上腔內(nèi)。當(dāng)電氣擋塊碰到行程開關(guān)時，3YA失電，控制油路斷開，閥3關(guān)閉，此時單向順序閥（平衡閥）2在主缸的下腔形成背壓，與活動橫梁的自身重量相抵消，至此快速下行的階段已經(jīng)結(jié)束。在這個時候行程擋板會控制液壓泵的流量，使其流量減小，至此主缸進(jìn)入壓制過程，在此行程中通過行程擋板調(diào)節(jié)液壓泵的流量來達(dá)到所需要的工作。壓制

105、行程的終點是由壓力表指示出來的。</p><p>　　下行過程結(jié)束后，按動手動按鈕使5YA失電，4YA得電，換向閥4換向。閥2帶阻尼器，能夠控制換向時間，當(dāng)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(jīng)閥2的單向閥進(jìn)入到主缸下腔。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重新返回到充液筒中，而一小部分經(jīng)閥4排回入油箱，至此主

106、缸結(jié)束快速回程動作。油液充滿充液筒后，溢出的部分可經(jīng)油管返回到油箱?；爻探Y(jié)束后，閥4回到中位，主缸靜止不動。</p><p>　　1YA得電，2YA失電，閥6移到左位，液壓油進(jìn)入頂出缸的下腔，頂出缸頂出加工件，然后1YA失電，2YA得電，閥6移到右位，頂出缸開始回程；回程結(jié)束后，2YA失電，閥6移到中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。</p><p>　　3.4 液壓元件的選擇</

107、p><p>　　3,4.1 電動機(jī)的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的功率 式（3.29）</p><p>　　式中 ——表示液壓系統(tǒng)的最大功率；</p><p>　　——表示液壓泵的工作效率，這里去=0.7。</p><p>　　故

108、 式（3.30） </p><p>　　可選用的電動機(jī)的型號為Y180L-4，其額定功率為22KW，額定轉(zhuǎn)速為1470W。</p><p>　　3.4.2液壓泵的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的壓力 式（3.31）</p><p>　　式中 F ——表示系統(tǒng)的最大負(fù)載

109、，即壓制終了階段的負(fù)載；</p><p>　　——表示液壓缸的工作效率；</p><p>　　——表示主液壓缸無桿腔的有效工作面積。</p><p>　　因為行程終了時流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)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。</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的流量 式（3

110、.32）</p><p>　　式中 K——表示泄露系數(shù)，這里取K=1.1；</p><p>　　——表示系統(tǒng)的最大流量，由工況圖（圖3-4）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(shù)值計算，而按回程時的流量計算。</p><p>　　要求滿足25%~60%的壓力儲備，故額定壓力應(yīng)為30.5~39.04MP

111、a</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的排量 式（3.33）</p><p>　　式中 ——表示系統(tǒng)所需流量；</p><p>　　n——表示電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速。</p><p>　　根據(jù)額定壓力范圍和排量可選用軸向柱塞泵，其型號為110YCY14-1C。其額定壓力為32MPa，排量為110mL/r[9]。</p>&l

112、t;p>　　3.4.3 選擇液壓控制閥</p><p>　　閥2、4、6、7通過的最大流量均等于qP，而閥1的允許通過流量為q。q = q1–qP＝546-151.8＝394.2 L/min，閥3的允許通過流量為</p><p><b>　　式（3.34）</b></p><p>　　閥8是安全閥，其通過流量也等于qP。</p>

113、;<p>　　以上各閥的工作壓力均取p＝32 MPa。</p><p>　　3.4.4 選擇輔助元件</p><p>　　3.4.4.1 計算油箱容量</p><p>　　從文獻(xiàn)[11]中查得，中高壓系統(tǒng)（p>6.3 MPa）油箱容量 </p><p>　　V=（6-12） 式（3.35）

114、</p><p>　　式中 ——這里用液壓泵的額定流量，；</p><p>　　這里令 式（3.36）</p><p>　　取 V=1000L </p><p>　　3.4.4.2 計算充油筒的容量</p><p><b>　　式（3.37）</

115、b></p><p>　　式中 ——表示主液壓缸的最大工作容積。</p><p>　　3.4.4.3 選擇油管</p><p><b>　?。?）油管的內(nèi)徑</b></p><p><b>　　式（3.38）</b></p><p>　　式中 q——表示液壓泵的額定流

116、量；</p><p>　　V——表示液壓油流速。</p><p>　　取整 d=26cm</p><p>　　具體大小還要根據(jù)其他元件的接口進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整</p><p><b>　?。?）油管厚度</b></p><p><b>　　式（3.39）</b></p>

117、;<p>　　式中 p——表示液壓泵的額定壓力；</p><p>　　d——表示油管的內(nèi)徑；</p><p>　　——表示許用應(yīng)力，，——表示材料的拉伸應(yīng)力，用10鋼，=333MPa；n——表示安全系數(shù)，這里取n=4；故，</p><p>　　故 式(3.40)</p>

118、<p><b>　　取 =5mm</b></p><p>　　3.4.5 選擇液壓油</p><p>　　由于本系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，所以在考慮選擇液壓油時，液壓油的泄漏是要求解決的主要問題。為了減少泄漏應(yīng)選擇粘度較大的油，本系統(tǒng)選用68號抗磨液壓油[10]。</p><p>　　3.5 液壓系統(tǒng)的性能驗算</p>

119、<p>　　3.5.1 油路壓力的計算</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是容積調(diào)速，系統(tǒng)在各運動階段的工作壓力由負(fù)載的大小決定。在前部分設(shè)計計算液壓系統(tǒng)是曾經(jīng)提出，運動部件的自身重量及其在導(dǎo)軌上所受到的摩擦的影響均忽略不計，因為他們對實際計算產(chǎn)生的影響很小，因此要考慮因素的僅僅是閥和管路的壓力損失，而本系統(tǒng)對壓力的要求主要是在工作行程終了時能夠達(dá)到的最大壓力值，由于此時速度已接近于0，而且閥門和管路的損