200t簡(jiǎn)易液壓壓力機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-

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

2、的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。在確定了液壓機(jī)初步設(shè)計(jì)方案后，決定采用傳統(tǒng)理論方法對(duì)其設(shè)計(jì)、計(jì)算、強(qiáng)度校核，采用AutoCAD設(shè)計(jì)軟件對(duì)上橫梁、下橫梁、活動(dòng)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(jì)方案，給出了液壓系統(tǒng)的工作說(shuō)明書，并對(duì)其進(jìn)行了可行性分析，最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出切實(shí)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(jì)5</p><p>　　2.1液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　2.2 液壓缸的設(shè)計(jì)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(jì)算6</p><p>　　2.2.4 柱塞直徑的計(jì)算6</p><p>　　2.2.5 液壓缸壁厚的計(jì)算7</p><p>　　2.2.6 缸筒外徑的計(jì)算7</p><p>　　2.2.7 缸底厚度的計(jì)算8</p><p>　　2.3 柱

9、塞的設(shè)計(jì)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(jì)9</p><p>　　2.4.1 經(jīng)驗(yàn)分析9</p><p>　　2.4.2 立柱直徑的計(jì)算9</p><p>　　2.5 橫梁的設(shè)計(jì)1

10、0</p><p>　　2.5.1 經(jīng)驗(yàn)分析10</p><p>　　2.5.3 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.5.4 下橫梁的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.6 油箱的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)算14</p><p>　　3.2.1.3 液壓缸流量的計(jì)算17</p><p>

12、;　　3.2.1.4 液壓缸功率的計(jì)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(jì)算20</p><p>　　3.2.2.3 頂出缸流量的計(jì)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(dòng)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(jì)算油箱容量27</p><p>　　3.4.4.2 計(jì)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(yàn)算28</p><p>　　3.5.1 油路壓力的計(jì)算28</p><p>　　3.5.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率28</p><p>　　3.5.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升驗(yàn)算29</p><p>　　3.6液壓控制裝置集成設(shè)計(jì)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(lái)的一種制品成型設(shè)備。1884年，英國(guó)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(tái)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(guó)，制造出了兩臺(tái)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(lái)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(diǎn)。而在我國(guó)，液壓壓力機(jī)也得到了較快

19、發(fā)展，在六十年代，我國(guó)設(shè)計(jì)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(guó)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(dú)特型號(hào)的液壓機(jī)并制定出來(lái)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(duì)其他加工設(shè)備而言，液壓壓力機(jī)具有諸多

20、優(yōu)點(diǎn)：（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(shí)、自動(dòng)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(tái)平面面積大，工作總行程長(zhǎng)，可實(shí)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(gè)部分組成。 </p><p>　　泵站是整個(gè)設(shè)備的動(dòng)力源，給各個(gè)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(guò)控制工作液體的流向來(lái)使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工藝要求所需的動(dòng)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)型式主要由上橫梁、活動(dòng)梁、下橫梁和四個(gè)立柱構(gòu)成，這四組機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)封閉的框架，共同來(lái)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(dòng)梁相連接，工作柱塞的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由液壓系統(tǒng)控制，而工作柱塞的動(dòng)作直接確定

23、活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。活動(dòng)橫梁在上、下橫梁之間做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并以四根立柱作為導(dǎo)向，活動(dòng)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(gè)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(shí)，工作液體會(huì)對(duì)柱塞產(chǎn)生很大的壓力，同時(shí)推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上砧一起向下運(yùn)動(dòng)，用上砧壓制工件，使工作產(chǎn)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)加工工藝。執(zhí)行回程功能時(shí)，工作液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)橫梁的回程。</p&g

24、t;<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(yùn)動(dòng)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(shí) 快速返回 原位停止；液壓機(jī)的工作壓力、速度和保壓時(shí)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&g

25、t;　　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(jì)</p><p>　　2.1液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下三個(gè)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(qiáng)度與剛度，使用可靠；</

26、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(gè)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、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

27、梁和四個(gè)立柱組成的一個(gè)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(dòng)橫梁以立柱為導(dǎo)向，在上下橫梁之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)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)工作要求確定，活動(dòng)橫梁的上下移動(dòng)距離須得根據(jù)設(shè)計(jì)給的的工作行程確定?？紤]到加工過(guò)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(dòng)活塞桿進(jìn)行或向上或向下的運(yùn)動(dòng)?；钊麠U與活動(dòng)

28、橫梁連在一起，推動(dòng)活動(dòng)橫梁及工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，使兩工作臺(tái)間的物體產(chǎn)生塑性變形或保持一定時(shí)間的壓力，達(dá)到工藝要求。</p><p>　　2.2 液壓缸的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 液壓缸的部件</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(guò)活動(dòng)橫梁將力傳送到加工件上，使工件

29、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?、差動(dòng)柱塞式、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(lái)選擇。 </p><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(tái)移動(dòng)缸及平衡缸等處。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，但只能單方向作用，反向運(yùn)動(dòng)則需要借助回

30、程缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　3）差動(dòng)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(shí)，與活動(dòng)橫梁的連接比較簡(jiǎn)單。</p><p>　　2）活塞式液壓缸 活塞在運(yùn)功的兩個(gè)方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長(zhǎng)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>&

31、lt;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：14

32、0mm/s。 </p><p>　　2.2.3 液壓缸內(nèi)徑計(jì)算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[3]中查得</b></p><p><b>　　式（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>　

33、　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>　　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

34、計(jì)算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[5]中查得</b></p><p><b>　　式（2.3）</b></p><p>　　式中 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

35、 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 液壓缸壁厚的計(jì)算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[1]中查得</b></p><p><b>　　式（2

36、.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，，——表示材料的抗拉強(qiáng)度，材料選45鋼，=600MPa，n——表示安全系數(shù)，取n=3；</p><p>　　故 </p>&l

37、t;p>　　mm 式（2.6）</p><p>　　由于 式（2.7）</p><p>　　所以按薄壁筒計(jì)算 式（2.8）</p><p>　　式中 ——表示最大壓力，此處=25MPa。&

38、lt;/p><p>　　故 式（2.9） </p><p><b>　　取整 =22mm</b></p><p>　　2.2.6 缸筒外徑的計(jì)算</p><p><b>　　式（2.10）</b></p><p>　　式中

39、——表示缸筒外徑。</p><p>　　故 mm 式（2.11）</p><p>　　2.2.7 缸底厚度的計(jì)算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[1]中查得</b></p><p><b>　　式（2.12） </b></p&

40、gt;<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><p>　　——表示缸筒材料許用應(yīng)力。</p><p>　　故 式（2.12） </p>

41、<p>　　取整 =55mm</p><p><b>　　2.3 柱塞的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.3.1 柱塞的結(jié)構(gòu)</p><p>　　柱塞一般用鍛鋼或鑄鋼制成，有時(shí)也可先分段鍛造或鑄造，然后再使用電渣焊將幾個(gè)分段焊成一個(gè)柱塞。柱塞可以加工成實(shí)心的，也可以加工成空心的。但加工空心柱塞時(shí)要注意柱塞的開口不能向上，即必

42、須向著缸底。否則，在泄壓時(shí)，機(jī)身會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。有的柱塞頂部還安裝有節(jié)流塞，當(dāng)柱塞運(yùn)動(dòng)到接近極限位置時(shí)，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(shí)柱塞以較大的速度撞擊缸底，對(duì)缸體造成破壞。</p><p>　　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(yùn)動(dòng)，受到偏心載荷時(shí)還會(huì)發(fā)生小角度的傾斜，因此柱塞受到的磨損會(huì)比較嚴(yán)重。注意到這個(gè)問(wèn)題，在

43、對(duì)柱塞進(jìn)行加工時(shí)必須保證其表面具有足夠的光潔度和硬度，否則會(huì)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(hào)鋼或50號(hào)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(jiǎn)單，但有些時(shí)候會(huì)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(huì)有比較好的效果，但

44、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(huì)符合要求。 [13]。</p><p><b>　　2.4 立柱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.4.1 經(jīng)驗(yàn)分析</p><p>　　液壓機(jī)的立柱與上橫梁、下橫梁三者共同組成一個(gè)封閉的受力結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到偏心載荷時(shí)，立柱不但會(huì)受到軸向力，還會(huì)受到徑向力和彎矩，這會(huì)使立柱的受力情況變

45、得復(fù)雜，從而在一定程度上就降低了計(jì)算的可靠性。液壓機(jī)在工作過(guò)程中做頻率較高的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，快進(jìn)時(shí)的加載和在卸載時(shí)能量的釋放還會(huì)引起機(jī)架的振動(dòng)。在進(jìn)行立柱的強(qiáng)度計(jì)算式，應(yīng)該考慮到這些不利因素。通過(guò)查閱相關(guān)參考資料，整理了以下幾點(diǎn)在進(jìn)行立柱設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到的問(wèn)題：</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(qiáng)度會(huì)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

46、對(duì)于小型液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，其工作強(qiáng)度是比較小的，因而很少受到損壞。所以對(duì)大小型液壓機(jī)的立柱強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)有所區(qū)別。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(guó)，16000KN以下的鍛造液壓機(jī)已經(jīng)斷過(guò)十幾根立柱，而大型液壓機(jī)幾乎沒有發(fā)生過(guò)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(guò)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(lái)的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，最終導(dǎo)致整個(gè)

47、立柱的斷裂破壞。故在立柱加工時(shí)，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(guò)渡區(qū)的截面上，這是因?yàn)檫@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(lái)降低應(yīng)力集中[15]。</p><p>　　2.4.2 立柱直徑的計(jì)算</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[6]中查得</b>&

48、lt;/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；</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，=6

49、00MPa；</p><p>　　z——表示立柱的數(shù)量。</p><p>　　故 </p><p><b>　　式（2.14）</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(jì)<

50、;/b></p><p>　　2.5.1 經(jīng)驗(yàn)分析</p><p>　　由于三個(gè)橫梁的尺寸較大，直接鑄造成實(shí)心的質(zhì)量會(huì)相當(dāng)大，不符合實(shí)用性，同時(shí)也不符合經(jīng)濟(jì)性要求，故橫梁一般設(shè)計(jì)成箱體結(jié)構(gòu)。又考慮到工作中的強(qiáng)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(qiáng)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(jì)成圓筒

51、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(guò)鑄造制成，有時(shí)也可采用焊接工藝。橫梁在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)避免厚度有突然變化的部分，在過(guò)渡區(qū)應(yīng)該設(shè)計(jì)出較大的圓角，因?yàn)槌叽绲耐蝗蛔兓瘯?huì)產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，大大降低零件的可靠性。</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(qiáng)度高、加工時(shí)長(zhǎng)段等優(yōu)點(diǎn)，正在得到日益廣泛的應(yīng)用。但對(duì)于大型的焊接件，在

52、其焊后進(jìn)行退火加工時(shí)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(guò)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(diǎn)，這是為了便于鍛造吊車的吊鉤接近液壓機(jī)的幾何中心。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(jì)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(jì)為塊結(jié)構(gòu)，然后各組成塊之間用鍵和螺栓、螺

53、釘聯(lián)接起來(lái)。至于小型液壓機(jī)，大多設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)[6]。</p><p>　　2.5.2 上橫梁的設(shè)計(jì)</p><p>　　上橫梁上除了要設(shè)計(jì)工作缸孔和立柱孔以外，有的還需設(shè)計(jì)安裝回程缸的孔。在鑄造能力許可的情況下，鑄造中、小型單缸液壓機(jī)時(shí)可以將工作缸與上橫梁鑄成一個(gè)整體。</p><p>　　上橫梁變形和吊缸釘松動(dòng)會(huì)使液壓缸產(chǎn)生上下竄動(dòng)，而使上橫梁與工作缸法蘭的支承

54、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(guò)大的問(wèn)題，最終降低工作缸的使用壽命。因此使用的過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常注意擰緊松脫的螺母?？紤]到維修時(shí)常需重新車削這個(gè)接觸面，故在這里應(yīng)設(shè)計(jì)一凸臺(tái)，凸臺(tái)高度應(yīng)滿足幾次的重車量，初步估計(jì)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(shí)際安裝的過(guò)程中，往往因立柱的垂直度公差會(huì)進(jìn)行

55、疊加），而發(fā)生裝不進(jìn)的問(wèn)題，所以對(duì)中小型液壓機(jī)的柱孔應(yīng)有1～2mm的間隙，不配合部分無(wú)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承面上具有均勻的剛度，上橫梁工作孔應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圓柱形的支承筒形式，從而不會(huì)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)

56、比上孔的直徑大10～20mm。</p><p>　　這里，設(shè)計(jì)上橫梁的長(zhǎng)度=850mm，寬度=700mm，高度=350mm。</p><p>　　2.5.3 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì)</p><p>　　活動(dòng)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(qiáng)度來(lái)承受較大的工作壓力，因此這里柱塞下面的筋板設(shè)計(jì)成方格形。為防止工作缸漏出的液體積存在活動(dòng)橫梁的內(nèi)部，應(yīng)當(dāng)將上板蓋設(shè)計(jì)

57、成封閉式的，并能夠順利排出積存的液體。</p><p>　　這里設(shè)計(jì)活動(dòng)橫梁的長(zhǎng)度=850mm，寬度=700mm，高度=300mm。</p><p>　　2.5.4 下橫梁的設(shè)計(jì)</p><p>　　下橫梁也稱底座，它通過(guò)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?？紤]到要保證整個(gè)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

58、上一般安裝有移動(dòng)工作臺(tái)，有的還安裝有頂出器，下橫梁的兩側(cè)一般還有測(cè)梁，以便于安裝移動(dòng)工作缸、導(dǎo)向塊及拉帶等部件。</p><p>　　這里設(shè)計(jì)下橫梁長(zhǎng)度=850mm，寬度=700mm，高度=400mm。</p><p><b>　　2.6 油箱的設(shè)計(jì)</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

59、功能這兩個(gè)因素對(duì)油箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　油箱一般用4mm左右的鋼板焊接而成，有時(shí)也可鑄造。本油箱由于要兼做液壓元件、安裝臺(tái)，故需要選用厚一點(diǎn)的鋼板。這里，選箱底和側(cè)壁厚為10mm，蓋板厚為12mm。</p><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(guò)濾系統(tǒng)回油。側(cè)板裝有油位計(jì)和注油口，其中油位計(jì)和注油口應(yīng)距離較

60、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(guò)程中，空氣中的雜質(zhì)微粒進(jìn)入油液中。液壓泵和電動(dòng)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(shí)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1:30的斜度，卸油口設(shè)在最底處，以便于換油時(shí)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(shí)避免外界粉塵侵入箱內(nèi)。油箱內(nèi)壁涂耐油的

61、防油漆[16]。</p><p><b>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主要討論液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。在此討論的是靜態(tài)的、經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)這種方法可以設(shè)計(jì)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的傳動(dòng)系統(tǒng)。而系統(tǒng)僅僅能實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的功能是不夠的，系統(tǒng)的動(dòng)作質(zhì)量及動(dòng)作發(fā)生的時(shí)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(gè)因素往往是更加重要的，這些問(wèn)題需要運(yùn)用

62、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)。隨著液壓技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)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(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的。通過(guò)查閱相關(guān)的參考資料，再經(jīng)過(guò)總結(jié)，可以確定液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟大致如下：</p><p>　?。?） 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；</p><p

63、>　?。?） 分析主機(jī)工礦，確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；</p><p>　　（3） 擬定液壓，系統(tǒng)原理圖；</p><p>　?。?） 液壓元件的計(jì)算與選擇；</p><p>　?。?） 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；</p><p>　?。?） 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在以上的設(shè)計(jì)步驟中，前五項(xiàng)屬于性能設(shè)計(jì)，它們

64、互相影響，互相滲透；最后一項(xiàng)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行時(shí)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(jì)手冊(cè)和資料。</p><p>　　3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能全面滿足設(shè)備的各項(xiàng)功能和技術(shù)性能。因此，在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，必須先對(duì)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(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求，具體需要熟知的內(nèi)容包括：</p>

65、<p>　?。?）主機(jī)的用途、類型、主要結(jié)構(gòu)、總體布局以及對(duì)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>　　（2）對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方式（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)）、自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度、負(fù)載狀況及其工作范圍。</p><p>　　（3）主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求。 </p&g

66、t;<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(dòng)等。</p><p>　?。?）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。</p><p><b>　　3.2 工況分析</b></p><p>　　3.2.1 主液壓缸參數(shù)</p>

67、<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><p>　　主缸回程 ：700mm，速度：50mm。</p><p>　　3.2.1.2 液壓缸工作壓力計(jì)算</p>&l

68、t;p>　?。?）慣性力：快速下降時(shí)起動(dòng)</p><p><b>　　從文獻(xiàn)[4]中查得</b></p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　式中 m——表示移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模）質(zhì)量</p><p>　　——表示快進(jìn)時(shí)壓頭從開始啟動(dòng)到達(dá)到快進(jìn)速度所增大的

69、速度；</p><p>　　——表示壓頭啟動(dòng)時(shí)間。</p><p>　　快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng)</p><p><b>　　式（3.2）</b></p><p>　　——表示回程時(shí)壓頭從開始啟動(dòng)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>&l

70、t;/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</p><p>　　回程力（壓頭離開工件時(shí)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><

71、;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 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&

72、gt;</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(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程600mm，速度100mm/s。壓制行程100 mm，在開始的80 mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。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

73、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(yùn)動(dòng)速度圖</p><p>　　3.2.1.3 液壓缸流量的計(jì)算</p><p><b>　?。?）快速下行時(shí)</b></p>

74、<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>　　——表示液壓缸快進(jìn)速度。</p><p><b>　　（2）工作行程時(shí)</b></p><p><b&

75、gt;　　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(shí)</b></p><p><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>

76、;　　——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(jì)算</p><p>　?。?）快速下行啟動(dòng)時(shí)</p><p>　　從文獻(xiàn)[10]中查得</p><p><b>　　式（3.8）</b></p><p

77、>　?。?）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(guò)程中壓力和流量都在變化，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&g

78、t;</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><b>　　式（3.11） </b></p><p><b>　　功率 </b></p><p&

79、gt;<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=8.9mm，故在S=8.9mm時(shí)，P最大</p><p><b>　　式（3.14）</b></p><p>　?。?

80、）快速回程啟動(dòng)階段</p><p>　　此過(guò)程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。設(shè)啟動(dòng)時(shí)間0.2秒內(nèi)作等加速運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)階段活塞行程為</p><p><b>　　式（3.15）</b></p><p>　　式中 V——表示液壓缸回程速度；</p><p>　　t——表示快速回程時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間。</p>&

81、lt;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>　　式中 S——表示行程（mm），由壓頭開始回程時(shí)算起。</p><p>　　流量q由零增為2300 cm3/s，其變化規(guī)律為</p><p&g

82、t;<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（3.19）</p><p>　　令=0，得 S=2.7mm，故在 S=2.7時(shí)，功率P的值最大，</p><p><b>　　

83、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

84、>　　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： 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(jì)算</p><p><b>

85、　　頂出力：，</b></p><p><b>　　回程力：。</b></p><p>　　由于 式（3.22）</p><p>　　故頂出缸內(nèi)徑 式（3.23）</p><p>　　取整 =150mm </p&

86、gt;<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>　　——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。&l

87、t;/p><p>　　取整 =110mm</p><p>　　無(wú)桿腔的有效工作面積：</p><p><b>　　式（3.25）</b></p><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>

88、<b>　　式（3.26）</b></p><p>　　3.2.2.3 頂出缸流量的計(jì)算</p><p><b>　　頂出行程：</b></p><p><b>　　式（3.27）</b></p><p><b>　　回程：</b></p>

89、<p><b>　　式（3.28）</b></p><p>　　頂出缸在頂出行程中的負(fù)載是變動(dòng)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(shí)速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計(jì)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(jì)算。</p><p>　　3.3 液壓系統(tǒng)的擬定<

90、/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(diǎn)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(jì)中首先要考慮的問(wèn)題。</p><p>　　確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問(wèn)題：</p><p><b>　?。?）快速行程方式</b></p>

91、;<p>　　液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，從工況圖看出，此時(shí)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)采用自重快速下行方式。因?yàn)橐簤簷C(jī)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向在快速行程中是垂直向下，因此可以利用運(yùn)動(dòng)部件自身的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)快速下行。同時(shí)要在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒，這是因?yàn)楫?dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí)

92、，高壓泵的流量會(huì)來(lái)不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加量，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓，在這種情況下上腔不足部分的液壓油，可通過(guò)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(shí)候使用。此方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要輔助泵和能源，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；它的缺點(diǎn)是下行時(shí)的速度不易得到控制，如果吸油不充分將會(huì)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。

93、由于本課題中設(shè)計(jì)的液壓機(jī)屬于小型液壓機(jī)，下行速度的控制問(wèn)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(shí)現(xiàn)自重快速行程時(shí)，三位四通換向閥4切換到右邊位置工作（下行位置），同時(shí)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(guò)閥3快速排油，液壓缸上腔從充液筒及液壓泵得到油液，實(shí)行滑塊

94、的快速空程下行。</p><p>　?。?）減速方式選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁下行接近加工零件時(shí)，壓制速度會(huì)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；另一種是行程控制減速。前者是利用活動(dòng)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(dòng)升高從而改變了系統(tǒng)速度。若加工工藝要求活動(dòng)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

95、方式進(jìn)行減速，因?yàn)閴毫樞蚩刂品绞绞窃诮佑|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(dòng)機(jī)控制的伺服變量軸向柱塞泵作為本系統(tǒng)的動(dòng)力源，利用行程擋塊來(lái)控制液壓泵輸出的液壓油流量：快速下行的過(guò)程中，液壓泵全流量執(zhí)行供油，在進(jìn)行壓制的過(guò)程中，行程擋塊會(huì)來(lái)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(huì)減小至0，液壓缸在回程的過(guò)程中，行程擋塊又對(duì)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(shí)

96、，行程擋塊觸碰到行程開關(guān)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)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(shí)候單向順序閥2阻止活動(dòng)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(qiáng)制下行，故而速度比較慢。相應(yīng)回路圖見圖3-6。</p><p>　?。?）壓制速度的調(diào)整</p><p>　　在壓制的過(guò)程中，壓制速度是不斷變化的。故液壓系統(tǒng)需要對(duì)活動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行

97、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(lái)控制液壓泵的流量，從而達(dá)到控制壓制速度的目的。</p><p>　?。?）壓制壓力及保壓</p><p>　　在壓制的過(guò)程中，液壓系統(tǒng)的工作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>&

98、lt;p>　　在壓制工藝的后期需要對(duì)加工件保壓一段時(shí)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?yàn)殚_液壓泵保壓的液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）泄壓換向的方法</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(huì)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(huì)儲(chǔ)存相當(dāng)大的能量。液

99、壓缸在回程之前必須先對(duì)上腔進(jìn)行泄壓，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，泄壓過(guò)快會(huì)引起強(qiáng)大的沖擊，發(fā)出較大噪聲，同時(shí)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。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(shí)候，先將上腔的高壓油接通油箱，使上腔的高壓緩慢降低。本系統(tǒng)采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥的中位可以控制換向速度，再一定程度上延長(zhǎng)換向時(shí)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(jì)見圖3.7。&

100、lt;/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(huì)遭到損壞，加工件也將會(huì)報(bào)廢。本系統(tǒng)采用兩個(gè)換向閥進(jìn)行串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)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(shí)（即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時(shí)），壓力油才會(huì)通入換向閥4，接著主缸才能動(dòng)作。當(dāng)閥6處于左位時(shí)，頂出缸處于上行狀態(tài)，這時(shí)通至閥4

101、的回油壓力很低，主缸不能動(dòng)作。這樣，就不會(huì)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(dòng)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 液壓系統(tǒng)電磁動(dòng)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>

102、;<p>　　根據(jù)上述分析及設(shè)計(jì)、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(guò)程如下：</p><p>　　液壓泵起動(dòng)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(shí)主缸處于最上端的位置，而頂出缸也處于最下端位置。電

103、磁鐵2YA得電后，換向閥6在右位工作，此時(shí)5YA也得電，換向閥4也變?yōu)橛椅还ぷ?，液壓泵輸出的液壓油并進(jìn)入了主缸的上腔。這時(shí)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(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)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(shí)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(shí)，3YA失電，控制油路斷

104、開，閥3關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2在主缸的下腔形成背壓，與活動(dòng)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(gè)時(shí)候行程擋板會(huì)控制液壓泵的流量，使其流量減小，至此主缸進(jìn)入壓制過(guò)程，在此行程中通過(guò)行程擋板調(diào)節(jié)液壓泵的流量來(lái)達(dá)到所需要的工作。壓制行程的終點(diǎn)是由壓力表指示出來(lái)的。</p><p>　　下行過(guò)程結(jié)束后，按動(dòng)手動(dòng)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(shí)間，當(dāng)閥4處

105、于中位時(shí)，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(shí)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(huì)重新返回到充液筒中，而一小部分經(jīng)閥4排回入油箱，至此主缸結(jié)束快速回程動(dòng)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(dòng)。</p><p>　　1YA得電，2YA失電，閥6移到

106、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</p><p>　　3,4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的功率

107、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 式（3.30） </p><p>　　可選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y180L-4，其額定功率為22KW，額定轉(zhuǎn)速為147

108、0W。</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，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(wú)桿腔的有效工作面積。<

109、;/p><p>　　因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。</p><p>　　液壓系統(tǒng)所需的流量 式（3.32）</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

110、）知快速下降行程中q為最大（q =546 L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來(lái)補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按回程時(shí)的流量計(jì)算。</p><p>　　要求滿足25%~60%的壓力儲(chǔ)備，故額定壓力應(yīng)為30.5~39.04MPa</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&g

111、t;<p>　　n——表示電動(dòng)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(hào)為110YCY14-1C。其額定壓力為32MPa，排量為110mL/r[9]。</p><p>　　3.4.3 選擇液壓控制閥</p><p>　　閥2、4、6、7通過(guò)的最大流量均等于qP，而閥1的允許通過(guò)流量為q。q = q1–qP＝546-

112、151.8＝394.2 L/min，閥3的允許通過(guò)流量為</p><p><b>　　式（3.34）</b></p><p>　　閥8是安全閥，其通過(guò)流量也等于qP。</p><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

113、.4.4.1 計(jì)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）</p><p>　　式中 ——這里用液壓泵的額定流量，；</p><p>　　這里令

114、 式（3.36）</p><p>　　取 V=1000L </p><p>　　3.4.4.2 計(jì)算充油筒的容量</p><p><b>　　式（3.37）</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>

115、<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量；</p><p>　　V——表示液壓油流速。</p><p>　　取整 d=26cm</p><p>　　具

116、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><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

117、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><p><b>　　取 =5mm</b></p><p>　　3.4.5 選擇液壓油</p><p&g

118、t;　　由于本系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，所以在考慮選擇液壓油時(shí)，液壓油的泄漏是要求解決的主要問(wèn)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(hào)抗磨液壓油[10]。</p><p>　　3.5 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算</p><p>　　3.5.1 油路壓力的計(jì)算</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是容積調(diào)速，系統(tǒng)在各運(yùn)動(dòng)階段的工作壓力由負(fù)載的大小決定。在前部分設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)

119、是曾經(jīng)提出，運(yùn)動(dòng)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(jì)，因?yàn)樗麄儗?duì)實(shí)際計(jì)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(duì)壓力的要求主要是在工作行程終了時(shí)能夠達(dá)到的最大壓力值，由于此時(shí)速度已接近于0，而且閥門和管路的損失也接近于0，所以這里不再計(jì)算壓力損失值。</p><p>　　3.5.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率</p><p>　　由工況圖知主缸在快速起動(dòng)階