萬能液壓機的液壓系統(tǒng)畢業(yè)設計說明書論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 工作負載是指工作機構在滿負荷的情況下，以一定的加速度起動時，對液壓缸產生的總阻力。速比一般不宜過大，否則無桿腔回液流速過高而形成很大的背壓。因此在計算缸壁的合成應力和厚度時，必須考慮不同的比值 D/? 和材質，采用不同的計算公式。活塞與活塞桿為整體式，由導向套 5 導向。缸筒常用 35 號， 45 號無縫鋼制成。 密封、導向和防塵裝置 活塞與缸筒之間的密 封性能好壞直接影響著液壓缸的工作性能。 頂出缸基本參數 的選擇 頂出缸的工作負載 和工作壓力 由設計要求可知，該液壓機公稱壓力為 2500kN，查《鍛壓手冊》表 182― 四柱液壓機基本參數 ‖可得出該頂出缸的頂出力為 400 kN，即工作負載為 400 kN。 安裝頂出缸孔的軸線與頂出缸臺肩貼合平面間垂直度允差 。 下橫梁的高度： ～ 倍立柱中心距。 在工藝特 點上，對于小型液壓機一般不進行壓力分級，對于中型以上液壓機，一般要求具有分級的公稱壓力，以滿足不同工藝的需要。根據前面第 3 章 液壓機的液壓系 統(tǒng)設計 19 的總體設計可知，該液壓機選用的單桿活塞式液壓缸，為一般連接，活塞雙向運動產生推力和拉力，推力和拉力不相等。 ，二是液壓缸密封裝置摩擦阻力 fF39。 液壓機工作時，活動橫梁沿著立柱垂直向下行或上行，活動橫梁導套與立柱不接觸，故作用于立柱上的徑向力 iN 等于零，所以 fF39。 （ 32） 式中 g—重力加速度； G—運動部 件的重量； t? —起動或制動時間； v? — t? 時間內的速度變化量。 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。該液壓機采用液控單向閥、控制泵組、電液換向閥組成的回路來實現鎖緊。其各自特點可看下表 31 和圖 33： 表 31 常用調速回路對比 回路方式 節(jié)流調速 容積調速 容積節(jié)流調速 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，以調節(jié)速度。考慮到液壓機工作時所需功率大，故采用容積調速方式，本液壓機采用泵 —缸式。圖 34 是一種限壓回路，系統(tǒng)需要的流量由變量泵調節(jié)，沒有多余的油液溢流，因此溢流閥 3 的閥口常閉。 該液壓機采用 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。節(jié)流調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，以調節(jié)其運動速度，所以只能采用開式系統(tǒng)。最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的 液控單向閥的回路。圖 35 即為一種調壓回路。 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。 避免了溢流能量損失，效率高 ，不 易發(fā)熱，；造價高，結構復雜；主要用于 大功 率場合。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、改變液壓馬達的排量 V 三種方法之一均可以達到調速的目的。 換向回路 液壓機在工作過程中，主要實現 ―空載下行 —工進 —回程 ‖這三個過程，回程時需要換向。 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，速度是 。 結合以上所述，該液壓機摩擦負載可忽略不計。39。該液壓機的工作負載是垂直壓制工件時，工件所給的反作用力。 在傳動系統(tǒng)上，一般設有充液系統(tǒng)，可實現空程快速運動，從而減少輔助時間。液壓傳動系統(tǒng)的設計是整機設計的一部分，它除了應符合 主機動作循環(huán)和靜、動態(tài)性能等方面的要求外，還應當滿足結構簡單，工作安全可靠，效率高，經濟性好，使用維護方便等條件 [1415]。 從結構上看，工作臺是一個中間部分承受均布載荷的梁，根據它的有效面積確定其輪廓尺寸，立拄中心孔前后距離，按工作臺前后長度，立拄的連接結構及其外側余量來確定。 頂出缸的最小導向長度由式 2—9 得： mmDLH 2 0 5220 ??? 缸筒壁厚和外徑 缸筒壁厚由式 211 得： ? ? ppD?? ?? 第 2 章 液壓機的本體結構樣式 17 1025101 2 666 ????? ???? 缸筒的壁厚確定后，由下式計算出缸筒外徑： ?2??DDe ????eD m 工作臺的 選型 結構形式 的選擇 工作臺選用材料及其結構形式與上橫梁相同，為鑄造結 構，材料為HT2040，工作臺是主機的安裝基礎，臺面上固定模具，工作中承受機器本體的重量及全部載荷。具體型號可選用 Yx型密封圈 D180 Q/ZB24877。 活塞與活塞桿 活塞或活塞桿的連接結構一般有整體式和裝配式。頂桿與活塞桿連接在一起，顯示活塞桿的伸出長度。 1P 當活塞桿伸出是為進油壓力 ,當活塞桿縮回是為排油壓力 2P 當活塞桿伸出時為排油壓力 ,當活塞桿縮回時為進油壓力 主缸的總效率 t? ： dvmt ????? (212) =? ? = 說明：該系統(tǒng)背壓 MPa 。前面已選出， s=710mm。 工作速度和速比 液壓缸的工作速度與供液流量和活塞的有效作用面積相關。 密封圈的材料通常選用聚胺酯橡膠，在各種液壓缸中應用較為廣泛。導套的長度可查相關手冊，原機械部已擬定了柱塞式液壓缸的導套標準 JB20xx76。該主缸采用實心桿。該液壓缸采用 45 號鋼，并調質到HB241～ 285，以改善其加工性能和強度。 活塞為組裝件，由活塞桿 6 和活塞頭 4 組成，由螺釘固緊。但這種支承形式增加了液壓機的高度，缸底與橫梁的接觸情況不易檢查。可以實現雙向作用，既能完成工作行程，又可以實現回程，所以簡化了液壓機結構。 該液壓機包含了主缸和頂出缸兩個液壓缸。查《鍛壓手冊》第 3 卷表 1－ 8－ 2，取 V1=90mm／ s ， V2 =12mm／ s，V3=60mm／ s 。 設計要求已給出： F＝ 2500kN。工作壓制分為定壓成形和定程成形兩種方式。 一般的普通液壓機的快降及回程速度只有 100~200mm/s，而現在的快速液壓機則已經高達 450mm/s。 多工位液壓機的需求將會大幅度增加 。 液壓機的應用領域 液壓機適用于幾乎所有需要壓力加工的工藝。 60 年代，我國先后成套設計制造了一些大型液壓機，如 300MN 的有色金屬模鍛水壓機， 120MN 有色金屬擠壓水壓機， 80MN 黑色金屬模鍛水壓機等。 液壓機發(fā)展歷程 1653 年，帕斯卡發(fā)現了利用液體能產生很大力量的可能性，并首次提出了帕斯卡定律。由于液體的可壓縮性，在快速卸載時，容易加大本機和液壓系統(tǒng)的振動。 其主要是利用帕斯卡原理制造而成的。根據給定的有關技術參數繪制液壓機的動作線圖 ，從動作線圖上可以清楚的反映出各動作行程，速度和它們的配合關系，液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的設計很重要，包括確定系統(tǒng)的執(zhí)行元件（液壓缸）的主要結構尺寸，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，進行必要的性能估算 ，然后進行液壓站 設計。 本次設計采用軟件與硬件相結合的方法，設計的液壓機是 YB322500KN 四柱萬能型，最大壓制力為 250 噸，液壓最大工作壓力為 25MPa，它的加工工藝較其它類型液壓機簡單。 four columns。 滑塊總行程可以在一定范圍內任意改變，滑塊速度可以在一定范圍內最大程度的調節(jié)。由于加工工藝的多樣性，液壓機的結構型式也是多種多樣的。 進入二十世紀以來，隨著制造業(yè)的發(fā)展，將流體技術與數控，計算機控制第 1 章 緒 論 3 和微電子技術相結合，液壓機進入了一個新的發(fā)展階段，逐漸成為工業(yè)生產中必不可少的設備，在國民經濟各部門得到了廣泛應用。但我國 的液壓機在技術水平上與國外還存在較大差距，部分關鍵件，如高檔的液壓元件和電控元件還得依靠國外進口。框架式液壓機用焊接框架立柱代替四柱液壓機中的圓柱立柱，滑塊的導向依靠固定在立柱上的導軌導向，具有導向精度高，抗偏載能力大等優(yōu)點，但制造成本比四柱液壓機高，多用在對精度要求較高的場合，如金屬薄板的沖壓，金屬精密成型等工藝。 在美國的沖壓線中有 70%為多工位壓力機，日本的沖壓線中的多工位 壓力機也占到總線數的 32%，而在國內的沖壓線中幾乎沒有多工位壓力機 。工作臺下部安裝有頂出缸，用于頂出工件。為了更有利于專業(yè)化生產，降低成本，提高質量和便于維修，應盡量選用系列化，通用化和標準化的尺寸。 工作臺尺寸 （長 B寬 T） 工作臺尺寸指工作臺面可以利用的有效尺寸，其取決于模具（工具）的平面尺寸及工藝過程的安排。的擺動。如圖 22 所示： 柱塞式 活塞式 圖 22 主缸 的 類型簡圖 各自的特點及應用范圍： 本科畢業(yè)論文 8 柱塞式液壓缸：它在水壓機中應用最多，廣泛應用于工作缸、回程缸、工作臺移動缸及平衡缸等處。法蘭也可以嵌入上橫梁內，采用壓環(huán)固定。缸體與上橫梁用法蘭固定，用緊鎖螺母 5 鎖緊。 第 2 章 液壓機的本體結構樣式 9 1—缸體 3—螺母 4—活塞頭 5—緊鎖螺母 6—活塞 7—導向套 8—壓緊環(huán) 9—壓環(huán) 圖 23 主缸示意圖 主缸主要零部件的結構和材料 缸筒 該液壓缸需要固定在上橫梁上，所以如前面所述，在缸筒上設計有法蘭，通過法蘭固定。本科畢業(yè)論文 10 該液壓缸采用的螺釘連接，為了防止 工作機械振動較大時螺釘松動，在螺釘上還裝有一螺母，如圖 23 所示。實心活塞桿的材料通常為 35 號， 45 號鋼，活塞桿粗加工后要調質到硬度 229～ 285HB,必要時再經高頻淬火，硬度達到 45～ 55HRC。它是易損件，如質量不好，會嚴重影響液壓機的正常工作。根據設計要求，該液壓缸的工作負載為 2500kN。但也不宜過小，否則活塞桿直徑相對于缸筒內徑太細，穩(wěn)定性差。 根據目前工程機械和重型機械的實際情況，用得最多的是中厚壁液壓 缸，因此先按該種公式計算，再修正。活塞桿與缸體內壁以及活塞桿與導向套之間用 O 型密封圈密封，導向套與缸體內壁用 Yx 型密封圈密封。該缸筒采用 45 號鋼，并調質到 HB241～ 285，以改善加工性能和強度。由于活塞本科畢業(yè)論文 16 與缸筒內壁之間的存在相對運動，因此該密封屬于動密封。 頂出缸的工作壓力可由表 21 查出， p 取 25MPa； 速比由表 2—2 查得， ? 取 2。 立 柱 鎖緊螺母貼合平面與工作臺臺面間平行度允許小于 。上橫梁的高度： ～ 倍立柱中心距。 在工作行程結束，回程將要開始之前，一般要求對主缸預卸壓，以減少回程時的沖擊振動等。 動力分析 該液壓缸做直線往復運動，克服的外負載力主要有：工作負載 F，摩擦負載 Ff，慣性負載 Fm 。39。 為零。 該液壓機為小型液壓機，工作負載為 2500kN，慣性負載相對于工作負載，很小，可忽略不計，故此處不做計算。實現方向控制的基本方法有閥控、泵控和執(zhí)行器控制。 速度控制回路 速度控制回路包括調節(jié)液壓缸運動速度的調速回路以及使工作進給速度改變的速度換接回路。 通過改變回路 中液 壓泵或馬 達的 輸出或輸 入流 量來實現 .調速 。 速度換接回路 ： 速度換接回路的功用是使液 壓執(zhí)行器在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換成另一種運動速度。只有當系統(tǒng)過載，超過系統(tǒng)限定的最大工作壓力時，溢流閥才開啟卸載，以保護液壓泵及系統(tǒng)的安全。由圖可見，換向閥在中位時，液壓缸不工作，油泵排出的油液經換向閥中位在幾乎無負載的狀態(tài)下流回油箱。容積調速是通過改變變量泵或變量馬達的排量來調節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，既可以采用開式，也可以采用閉式系統(tǒng)。 第 3 章 液壓機的液壓系 統(tǒng)設計 25