【終稿全套】四柱液壓機(jī)設(shè)計(jì)【液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)】【12張CAD圖紙+文檔】

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After 60 years of this century, hydraulic technology and with the rapid development of computer technology, the development of space technology. The current hydraulic technology is rapid, high voltage, high power, high efficiency, low noise, durable, highly integrated direction. Hydraulic technology in China was first applied in machine tools and forging equipment, and later used for tractor and engineering machinery. Now, the hydraulic system of our country has been widely used in all kinds of machinery and equipment.The press is the pressure processing machinery and equipment widely used in forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending, forming, powder metallurgy, packaging and other processes. Hydraulic press (referred to as the hydraulic machine) is a type of press, the hydraulic system to produce a static pressure great implementation of extrusion, straightening, bending and machining of a workpiece. Structure type hydraulic machine has a single column, three column, four-column type etc.PLC has a very good application capability in dealing with analog, digital operation ability, man-machine interface capabilities and network capabilities, PLC gradually entering the field of process control, the DCS system is in a dominant position in the field of process control in some applications to replace.In recent years, industrial computer technology (IPC) and field bus technology (FCS) is developing rapidly, has occupied a part of the PLC market, PLC growth rate gradually slowed down trend, but in the industrial automation control especially in order control position, in the foreseeable future, cannot be substituted.The focus on PLC development: 1, man-machine interface more friendly; 2, network communication ability is greatly enhanced; 3, the openness and interoperability greatly development; 4, the function of PLC further enhanced, more and more extensive range of applications; 5, the development of industrial Ethernet has important effect on PLC.Keywords: hydraulic system, press, PLC, automatic control,引 言液壓傳動(dòng)是在“流體力學(xué)”、“工程力學(xué)”、“機(jī)械制造技術(shù)”等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門比較新興的技術(shù)。隨著我國(guó)工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)技術(shù)在汽車工業(yè)、造船工業(yè)、動(dòng)力工業(yè)等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此，液壓機(jī)也越來越受到人們的歡迎。四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)適用于各種可塑性材料的壓制工藝，如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型工藝。該系列產(chǎn)品具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)及電氣系統(tǒng)，并采用按鈕集中控制，工藝動(dòng)作采用繼電器控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)和半自動(dòng)化操作三種操作方式。工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成定壓及定程成型兩種工作方式。定壓成型之工藝方式在壓制后具有保壓、延時(shí)及自動(dòng)回程動(dòng)作。對(duì)四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)性能的深入研究，有利于該型液壓機(jī)的工程使用者和維護(hù)者理論知識(shí)和技術(shù)能力的提高本設(shè)計(jì)是根據(jù)指導(dǎo)老師給的畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)四柱液壓機(jī)，著重?cái)⑹隽艘簤簷C(jī)的概論、液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)計(jì)算以及液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行闡述的，里面詳細(xì)的說明了液壓機(jī)的基本工作原理、特點(diǎn)、分類、基本參數(shù)、液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)計(jì)算以及液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，尤其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)闡述了大量?jī)?nèi)容。本設(shè)計(jì)采用了國(guó)際單位制和標(biāo)準(zhǔn)的液壓職能符號(hào)，本人在設(shè)計(jì)的過程中得到了老師的細(xì)心指導(dǎo)在此表示深深的謝意，另外也得到了很多同學(xué)的幫助，在此也一并表示謝意。由于時(shí)間和自己的水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 目 錄第一章 概論 1第一節(jié) 液壓機(jī)的工作原理 1第二節(jié) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成 2第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 3第二章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5第一節(jié) 液壓機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 5第二節(jié) 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6第三節(jié) 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 7第四節(jié) 各缸動(dòng)作時(shí)的流量 9第五節(jié) 上缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 10第六節(jié) 確定快速空程的供液方式、油泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 22第三章 壓力機(jī)的功能 24第四章 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 25第五章 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)工況 26第一節(jié) 主液壓缸 26第二節(jié) 頂出液壓缸 26第六章 確定壓力機(jī)液壓缸的主要參數(shù) 28 第一節(jié) 初選液壓缸的工作壓力 28第二節(jié) 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 29第三節(jié) 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率 31第七章 擬訂壓力機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 34第一節(jié) 確定液壓系統(tǒng)方案 34第二節(jié) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 37第八章 選擇液壓元件 39第一節(jié) 液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件 39第二節(jié) 選擇液壓控制閥 39第三節(jié) 選擇輔助元件 40第九章 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 42第十章 液壓控制裝置集成設(shè)計(jì) 44第十一章 液壓缸的校核 46結(jié)論 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50第一章 概論 用液體作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量傳遞的傳動(dòng)方式稱為液體傳動(dòng)。液體傳動(dòng)按其工作原理的不同分兩類。主要以液體動(dòng)能進(jìn)行工作的稱為液力傳動(dòng)（如離心泵、液力變矩器等）；主要以液體壓力能進(jìn)行工作的稱為液壓傳動(dòng)。四柱液壓機(jī)的工作原理油泵把液壓油輸送到集成插裝閥塊，通過各個(gè)單向閥和溢流閥把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，在高壓油的作用下，使油缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng).液壓機(jī)是利用液體來傳遞壓力的設(shè)備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律。四柱液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。第一節(jié) 液壓機(jī)的工作原理液壓系統(tǒng)是有泵、濾芯、管路、和各種閥體組成的，最基本的要有一個(gè)液壓泵提供壓力，一個(gè)溢流閥防止系統(tǒng)壓力過高及時(shí)卸荷。換向閥控制液壓缸油液的流向來控制液壓缸的伸縮。另外還有很多如：減壓閥、節(jié)流閥、液控單向閥等等是根據(jù)工作需要選擇的，建議你看一下各種基本閥體的工作原理和實(shí)現(xiàn)功效，這樣方便理解?，F(xiàn)在機(jī)械上多數(shù)是組合閥，各種不同的閥體組合在一起實(shí)現(xiàn)功效，挺復(fù)雜，不過要是單純理解原理知道他是咋干活的，不涉及到計(jì)算和研究還是很好理解的！無非是兩種控制 一種是壓力控制閥芯的開啟，一種是電磁產(chǎn)生磁力控制閥芯的開啟。液壓原理圖和咱們當(dāng)初學(xué)電路畫電路圖有的一拼，但是相對(duì)更直觀更好理解，因?yàn)闁|西都看的見摸得著。比如節(jié)流閥，你完全可以把它當(dāng)成個(gè)水龍頭，控制液體流量的么。開大點(diǎn)流量大開小點(diǎn)流量小！四柱液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組成。四柱液壓機(jī)的工作原理油泵把液壓油輸送到集成插裝閥塊，通過各個(gè)單向閥和溢流閥把液壓油分配到油缸的上腔或者下腔，在高壓油的作用下，使油缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng).液壓機(jī)是利用液體來傳遞壓力的設(shè)備。液體在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律。第二節(jié) 四柱液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成圖1-1為一臺(tái)四柱液壓機(jī)系統(tǒng)原理基本組成。我們可以通過它進(jìn)一步理解一般液壓機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具備的基本性能和組成情況。圖1-1 四柱液壓機(jī)在圖1-1中，四柱液壓機(jī)是利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過液壓控制系統(tǒng)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和液壓控制管路的傳遞進(jìn)入油缸，推動(dòng)固定在上橫梁上的主缸帶動(dòng)上下活動(dòng)梁來回移動(dòng)，由四個(gè)立柱導(dǎo)向?qū)⑸舷履＞唛]合，壓制所需要的工件，再于頂出缸把壓制好的工件頂出。在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動(dòng)力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 2、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件各種管接頭(擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓機(jī)傳動(dòng)與其他傳動(dòng)方式相比較，有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）液壓傳動(dòng)能方面地實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，調(diào)速范圍大。（2）在相同功率情況下，液壓傳動(dòng)能量轉(zhuǎn)換元件的體積減小，重量較輕。（3）工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。（4）便于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，而且工作油液能使傳動(dòng)零件實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，故使用壽命較長(zhǎng)。（5）操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。特別是和電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。（6）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。液壓機(jī)傳動(dòng)的主要缺陷是：（1）液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。（2）液體傳動(dòng)有較多的能力損失（泄漏損失、摩擦損失等），故傳動(dòng)效率不高，不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。（3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作。（4）液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因?？偟膩碚f，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是十分出的，它的缺點(diǎn)將隨著科學(xué)科技的發(fā)展而逐漸得到克服。二、液壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)（1）高速化，高效化，低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 （2）機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。 （3）自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。 （4）液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來方便在1964年開始從國(guó)外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已經(jīng)形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。目前，我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制開發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品（如高壓齒輪泵、比例閥、疊加閥及新系列中高壓閥等）加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行性的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差的不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品采取逐步淘汰的措施?？梢钥闯?，液壓傳動(dòng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了 一個(gè)嶄新的歷史階段。第二章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 液壓機(jī)基本技術(shù)參數(shù)一、800噸液壓機(jī)設(shè)計(jì)要求1、 主缸公稱壓力 8000kN2、 主缸回程力 1600KN3、 頂出缸公稱壓力 1000kN4、 頂出缸回程力 600KN5、 滑塊距工作臺(tái)最大距離 1800 mm6、 滑塊行程 . 1200 mm7、 頂出行程 400mm8、 工作壓力 25MPa9、 滑塊速度 空程速度 120mm/s 擠壓速度 15-25 mm/s 回程 110mm/s10、 頂出速度 頂出 140mm/s 回程 150mm/s11、工作臺(tái)中心孔 100 mm12、工作臺(tái)面大小 根據(jù)設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2200*1600，1600*1600,3150*2000)第二節(jié) 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、液壓缸的類型圖2.1雙作用單活塞桿液壓缸液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時(shí)緩沖。因?yàn)楣ぷ鬟^程中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從圖可見，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個(gè)進(jìn)油口，因此，可以獲得往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)上起到兩個(gè)柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸，在中小型液壓機(jī)上應(yīng)用最廣。二、鋼筒的連接結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中上、下缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸。上缸采用前端法蘭安裝，下缸采用后端法蘭安裝。缸口部分采用了Y形密封圈、導(dǎo)向套、O形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同。三、缸底結(jié)構(gòu)缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)。圓底整體結(jié)構(gòu)相對(duì)于平底來說受力情況較好，因此，在相同應(yīng)力，重量較輕。另外，在整體鑄造的結(jié)構(gòu)中，圓形缸底有助于消除過渡處的鑄造缺陷。但是，在液壓機(jī)上所使用的油缸一般壁厚均較大，而缸底的受力總是較缸壁小。因此，上述優(yōu)點(diǎn)就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)的一個(gè)原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點(diǎn)為缸孔加工工藝性差，更換密封圈時(shí)，活塞不能從缸底方向拆出，但由于較可拆式缸底結(jié)構(gòu)受力情況好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，因此在中小型液壓機(jī)中使用也較廣。在設(shè)計(jì)中選用的是平底結(jié)構(gòu)。四、油缸放氣裝置通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進(jìn)入時(shí)，使油缸內(nèi)部存留一部分空氣，而常常不易及時(shí)被油液帶出。這樣，在油缸工作過程中由于空氣的可壓縮性，將使活塞行程中出現(xiàn)振動(dòng)。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴(yán)防空氣侵入外，常在油缸兩腔最高處設(shè)置放氣閥，排出缸內(nèi)殘留的空氣，使油缸穩(wěn)定的工作排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計(jì)中選用的是整體式。整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣閥簡(jiǎn)單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會(huì)造成泄露。五、緩沖裝置緩沖裝置的工作原理是使鋼筒低壓腔內(nèi)油液(全部或部分)通過節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置。在設(shè)計(jì)中我采用的是恒節(jié)流面積緩沖裝置，此類緩沖裝置在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來，最后不起什么作用，緩沖效果很差。但是在一般系列化的成品液壓缸中，由于事先無法知道活塞的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。第三節(jié) 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定一、主缸參數(shù) 1.主缸的內(nèi)徑:（注：所用公式都來源于文獻(xiàn)【10】【17】）=0.638M （2-1）按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.640M2.主缸活塞桿直徑=（2-2）=0.573M （2-2）按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.58M3.主缸實(shí)際壓力:= （2-3）4.主缸實(shí)際回程力:= （2-4）5.頂出缸的直徑:=0.226M按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.25M6.頂出缸的活塞桿直徑=0.177M按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.18M7.頂出缸實(shí)際頂出力: = 8.頂出缸實(shí)際回程力：=第四節(jié) 各缸動(dòng)作時(shí)的流量一、主缸進(jìn)油流量與排油流量：1.快速空行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量= （2-5）2.快速空行程時(shí)的活塞腔的排油流量= （2-6）3.工作行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量=4.工作行程時(shí)的活塞腔的排油流量=5.回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量=6.回程時(shí)的活塞腔的排油流量=二、頂出缸的進(jìn)油流量與排油流量：1.頂出時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量=2.頂出時(shí)的活塞桿的排油流量=3.回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量=4.回程時(shí)的活塞腔的排油流量=表2.1上缸鋼筒所選材料型號(hào)MPaMPa%4561036014 第五節(jié) 上缸的設(shè)計(jì)計(jì)算一、筒壁厚計(jì)算 公式: =+ （2-7）當(dāng)0.3時(shí)，用使用公式:=0.122 m （2-8）取 =0.2m-為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M -為鋼筒外徑公差余量，M-為腐蝕余量，M -試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P P管內(nèi)最大工作壓力為25 M -鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n-鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n安全系數(shù)，通常取n=5當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料.二、筒壁厚校核額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全. MPa=0.35=47MPa （2-9）=外徑 D=內(nèi)徑同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生:=2.3320=86.9 MPa （2-10）-缸筒完全塑性的變形壓力, -材料屈服強(qiáng)度MPa-鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa =30.4236.50 MPa （2-11）三、缸筒的暴裂壓力 =2.3610=165.7MPa （2-12）四、缸筒底部厚度缸筒底部為平面時(shí):0.433 0.433 mm （2-13） 取 mm -筒底厚，MM 五、核算缸底部分強(qiáng)度按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為20cm則 =0.6875 （2-14） = =69.8 MPa （2-15）按這種方法計(jì)算=100MPa 所以安全六、缸筒端部法蘭厚度: =67.0mm （2-16） 取 h=100mm -法蘭外圓半徑; -螺孔直徑; 螺釘 M30b螺釘中心到倒角端的長(zhǎng)度=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm= =37cm = = =47.25cm圖2.2部分工作缸七、校核法蘭部分強(qiáng)度：=0.067cm （2-17） （2-18）其中 P=110.2=11.02KN/cm （2-19） =0.0335 （2-20） =0.367 （2-21） =1 （2-22） =0.42 （2-23）所以 =95.1MPa （2-24） =57.1+34.6=91.7 MPa 滿足要求依據(jù)上面公式當(dāng)墊片的厚度為大于10cm時(shí)就能滿足要求，為了滿足橫梁的強(qiáng)度和工藝性，墊片厚度選用25cm。因此可以推算橫梁的厚度取大于25cm即滿足要求。 八、缸筒法蘭連接螺釘：表2.2 螺釘所選材料型號(hào)MPaMPa%35540320171.螺釘處的拉應(yīng)力= MPa = =8.5 MPa （2-25）z-螺釘數(shù)12根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m2.螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475 MPa （2-26） = MPa （2-27）-屈服極限 -安全系數(shù); 53.合成應(yīng)力:= = MPa （2-28）九、墊片與橫梁間螺釘?shù)男：耍?.螺釘處的拉應(yīng)力= MPa = =3.8 MPa （2-29）z-螺釘數(shù)12根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m2.螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475 MPa （2-30） = MPa （2-31）-屈服極限 -安全系數(shù); 53.合成應(yīng)力:= = MPa （2-32）十、活塞桿直徑d的校核：表2-3 活塞桿所選材料型號(hào)MPaMPa%45MnB10308359 （2-33）d=0.58M 滿足要求F活塞桿上的作用力 活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4 十一、下缸的設(shè)計(jì)計(jì)算：表2.4鋼筒所選材料型號(hào)MPaMPa%4561036014十二、下缸管壁厚：公式: =+當(dāng)0.3時(shí)，用使用公式: = =0.048 m取 =0.07m-為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M -為鋼筒外徑公差余量，M-為腐蝕余量，M -試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P P管內(nèi)最大工作壓力為25 M -鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n-鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n安全系數(shù)，通常取n=5當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料.十三、下缸筒壁厚校核額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全. MPa=0.35=43.6MPa=外徑 D=內(nèi)徑 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生:=2.3320=78.9 MPa-缸筒完全塑性的變形壓力, -材料屈服強(qiáng)度MPa-鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa =27.6233.14 MPa十四、缸筒的暴裂壓力 =2.3610=150.4MPa十五、缸筒底部厚度 缸筒底部為平面:0.433 0.433 mm 取 mm-筒底厚，MM 十六、核算缸底部分強(qiáng)度按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為8cm，則 =0.68 = =43.1MPa按這種方法計(jì)算=100MPa 所以安全 十七、缸筒端部法蘭厚度:h =36.3mm 取 h=40mm -法蘭外圓半徑; -螺孔直徑; 螺栓 M12b螺栓中心到倒角端的長(zhǎng)度=12.5cm = 16cm =20.2cm = =3.5cm h=4cm = =14.25cm = = =20.1cm十八、校核法蘭部分強(qiáng)度：=0.182cm其中 P=137.1=13.71KN/cm =0.364 =0.175 =1.493 =0.48所以 =53.9 MPa =264+39.2=303.2 MPa 滿足要求 十九、缸筒法蘭連接螺釘：表2.5 螺釘所選材料型號(hào)MPaMPa%35540320171.螺栓處的拉應(yīng)力= MPa = =2.9 MPa z-螺栓數(shù)12根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m2.螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475 MPa = MPa-屈服極限 -安全系數(shù); 53.合成應(yīng)力:= = MPa 二十、墊片與橫梁間螺栓的校核：1.螺栓處的拉應(yīng)力= MPa = =2.9 MPa z-螺栓數(shù)12根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m2.螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475 MPa = MPa-屈服極限 -安全系數(shù); 53.合成應(yīng)力:= = MPa 二十一、活塞桿直徑d的校核：表2.6 活塞桿所選材料型號(hào)MPaMPa%45MnB10308359 d=0.18M 滿足要求F活塞桿上的作用力 活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4第六節(jié) 確定快速空程的供液方式、油泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率一、快速空程時(shí)的供油方式主缸快速空程下行活塞腔的進(jìn)油量為.該流量數(shù)值較大，只采用油泵來滿足很不經(jīng)濟(jì)，故決定用活動(dòng)件自重快速下行的方式，使用充液閥從充液油箱吸油。二、確定液壓泵流量和規(guī)格型號(hào) 系統(tǒng)工作時(shí)所需高壓液體最大流量是主缸工作行程活塞腔的進(jìn)油流量，為，主缸活塞回程時(shí)所需流量，為，頂出缸頂出時(shí)所需進(jìn)油流量，為.主缸回程和頂出缸頂出時(shí)，他們只是在開始時(shí)需要高壓而其他情況則不需要高壓.根據(jù)工況分析，決定選用一臺(tái)ZB型斜軸式軸向柱塞泵公稱流量為，轉(zhuǎn)速為，功率為130.2/KW，型號(hào)1ZXB740。 電機(jī)選用三相異步電機(jī)，型號(hào)Y315L2-6，額定功率132/KW ，轉(zhuǎn)速為 ，電流246/A，效率93.8%，功率因數(shù)0.87，重量1210千克。 圖2.3 軸向柱塞三、泵的構(gòu)造與工作原理1.工作原理如圖所示，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)柱塞缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞也一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由于柱塞總是壓緊在斜盤上，且斜盤相對(duì)剛體是傾斜的。因此，柱塞在隨缸體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還要在柱塞缸體內(nèi)的柱塞孔中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)柱塞從缸體柱塞塞孔中向外拉出時(shí)，缸體柱塞孔中的密閉容積便增大，通過配流盤的進(jìn)油口將液壓油吸進(jìn)缸體柱塞孔中；當(dāng)柱塞被斜盤壓入缸體柱塞孔時(shí)，缸體柱塞孔內(nèi)的容積便減小，液壓油在一定的壓力下，經(jīng)配油盤的出油口排出。如此循環(huán)，連續(xù)工作。PVH泵的控制系統(tǒng)能調(diào)節(jié)液壓泵的工況，使排出液壓油滿足工作裝置需要。 2. 控制系統(tǒng) PVH泵的控制系統(tǒng)分為兩種：壓力補(bǔ)償控制系統(tǒng)和載荷感應(yīng)壓力限定控制系統(tǒng)。 壓力補(bǔ)償控制系統(tǒng)是通過改變液壓泵的流量，保持設(shè)定的工作壓力來滿足工作要求的一種控制方式。 載荷感應(yīng)壓力限定控制系統(tǒng)，是通過對(duì)工作載荷的壓力變化進(jìn)行感應(yīng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵的工作狀態(tài)，以滿足特定系統(tǒng)工況的要求。第三章 壓力機(jī)的功能圖1.1 液壓機(jī)外形圖1充液筒；2上橫梁；3上液壓缸；4上滑塊；5立柱；6下滑塊；7下液壓缸；8電氣操縱箱；9動(dòng)力機(jī)構(gòu)液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。液壓機(jī)有多種型號(hào)規(guī)格，其壓制力從幾十噸到上萬(wàn)噸。用乳化液作介質(zhì)的液壓機(jī)，被稱作水壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力很大，多用于重型機(jī)械廠和造船廠等。用石油型液壓油做介質(zhì)的液壓機(jī)被稱作油壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力較水壓機(jī)小，在許多工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。液壓機(jī)多為立式，其中以四柱式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)布局最為典型，應(yīng)用也最廣泛。圖1.1所示為液壓機(jī)外形圖，它主要由充液筒、上橫梁2、上液壓缸3、上滑塊4、立柱5、下滑塊6、下液壓缸7等零部件組成。這種液壓機(jī)有4個(gè)立柱，在4個(gè)立柱之間安置上、下兩個(gè)液壓缸3和7。上液壓缸驅(qū)動(dòng)上滑塊4，下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊6。為了滿足大多數(shù)壓制工藝的要求，上滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速返回原位停止的自動(dòng)工作循環(huán)。下滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)向上頂出停留向下退回原位停止的工作循環(huán)。上下滑塊的運(yùn)動(dòng)依次進(jìn)行，不能同時(shí)動(dòng)作。第四章 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)壓制柴油機(jī)曲軸軸瓦的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。軸瓦毛坯為：長(zhǎng)寬厚 = 365 mm92 mm7.5 mm的鋼板，材料為08Al，并涂有軸承合金；壓制成內(nèi)徑為220 mm的半圓形軸瓦。液壓機(jī)壓頭的上下運(yùn)動(dòng)由主液壓缸驅(qū)動(dòng)，頂出液壓缸用來頂出工件。其工作循環(huán)為：主缸快速空程下行慢速下壓快速回程靜止頂出缸頂出頂出缸回程。液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為四柱單缸液壓機(jī)。第五章 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)工況液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)：第一節(jié) 主液壓缸一、負(fù)載1.壓制力：壓制時(shí)工作負(fù)載可區(qū)分為兩個(gè)階段。第一階段負(fù)載力緩慢地線性增加，達(dá)到最大壓制力的10%左右，其上升規(guī)律也近似于線性，其行程為90 mm（壓制總行程為110 mm）第二階段負(fù)載力迅速線性增加到最大壓制力18105 N，其行程為20 mm。2.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510，本壓力機(jī)取為5，故回程力為Fh = 3.6105 N。3.移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模）質(zhì)量3058 kg。（在實(shí)際壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該已經(jīng)完成壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這里假設(shè)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動(dòng)件的質(zhì)量已經(jīng)得到。）二、行程及速度快速空程下行：行程Sl = 200 mm，速度v160 mm/s；工作下壓：行程S2 = 110 mm，速度v26 mm/s?？焖倩爻蹋盒谐蘏3 = 310 mm，速度v353 mm/s。第二節(jié) 頂出液壓缸一、 負(fù)載頂出力（頂出開始階段）Fd3.6105 N，回程力Fdh = 2105 N。二、 行程及速度行程L4 = 120 mm，頂出行程速度v455 mm/s，回程速度v5120 mm/s。液壓缸采用V型密封圈，其機(jī)械效率cm0.91。壓頭起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間：0.2 s。設(shè)計(jì)要求。本機(jī)屬于中小型柱式液壓機(jī)，有較廣泛的通用性，除了能進(jìn)行本例所述的壓制工作外，還能進(jìn)行沖孔、彎曲、較正、壓裝及沖壓成型等工作。對(duì)該機(jī)有如下性能要求：1.為了適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要應(yīng)具有較高的生產(chǎn)率，故要求本機(jī)有較高的空程和回程速度。2.除上液壓缸外還有頂出缸。頂出缸除用以頂出工件外，還在其他工藝過程中應(yīng)用。主缸和頂出缸應(yīng)不能同時(shí)動(dòng)作，以防出現(xiàn)該動(dòng)作事故。3.為了降低液壓泵的容量，主缸空程下行的快速行程方式采用自重快速下行。因此本機(jī)設(shè)有高位充液筒（高位油箱），在移動(dòng)件快速空程下行時(shí)，主缸上部形成負(fù)壓，充液筒中的油液能吸入主缸，以補(bǔ)充液壓泵流量之不足。4.主缸和頂出缸的壓力能夠調(diào)節(jié)，壓力能方便地進(jìn)行測(cè)量。5.能進(jìn)行保壓壓制。6.主缸回程時(shí)應(yīng)有頂泄壓措施，以消除或減小換向卸壓時(shí)的液壓沖擊。7.系統(tǒng)上應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌踩Ｗo(hù)措施。第六章 確定壓力機(jī)液壓缸的主要參數(shù)第一節(jié) 初選液壓缸的工作壓力一、主缸負(fù)載分析及繪制負(fù)載圖和速度圖液壓機(jī)的液壓缸和壓頭垂直放置，其重量較大，為防止因自重而下滑；系統(tǒng)中設(shè)有平衡回路。因此在對(duì)壓頭向下運(yùn)動(dòng)作負(fù)載分析時(shí)，壓頭自重所產(chǎn)生的向下作用力不再計(jì)入。另外，為簡(jiǎn)化問題，壓頭導(dǎo)軌上的摩擦力不計(jì)。慣性力；快速下降時(shí)起動(dòng)Faz = m = 3058= 917 N快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng)Fas = m = 3058= 810 N壓制力：初壓階段由零上升到F1 = 1.8106 N0.10 = 1.8105 N終壓階段上升到F2 = 1.8106 N循環(huán)中各階段負(fù)載見表1.1，其負(fù)載圖。表1.1 主缸的負(fù)載計(jì)算工作階段負(fù)載力FL（N）液壓缸推力（N）液壓缸工作壓力（Pa）（回程時(shí)）快速下行起動(dòng)FL = Fa下 = 917100812533等速FL = 000壓制初壓FL = 1.81051.981052.46106終壓FL = 1.81061.9810624.6106快速回程起動(dòng)FL = F回 = 3.61053.9610521106等速FL = mg = 30000329671.75106制動(dòng)FL = mg- Fa下 = 30000-810 = 29190320771.7106注：表1.1中的液壓缸工作壓力的計(jì)算利用了后續(xù)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程200 mm，速度60 mm/s。壓制行程110 mm，在開始的90 mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。速度為6 mm/s，最后的20 mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以53 mm/s的速度上升。第二節(jié) 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)有關(guān)資料，液壓機(jī)的壓力范圍為2030 MPa，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)液壓泵、液壓閥的最高工作壓力為32 MPa，如選此壓力為系統(tǒng)工作壓力，液壓元件的工作性能會(huì)不夠穩(wěn)定，對(duì)密封裝置的要求以較高，泄漏較大。參考系列中現(xiàn)已生產(chǎn)的其它規(guī)格同類液壓機(jī)（如63、100、200、300噸液壓機(jī)）所采用的工作壓力，本機(jī)選用工作壓力為25106Pa。液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定。一、主缸的內(nèi)徑DD = = = 0.317m = 317 mm按標(biāo)準(zhǔn)取D =320mm二、主缸無桿腔的有效工作面積A1A1=D2 =0.322=0.0804m2=804 cm2三、主缸活塞桿直徑dd =0.287 m=287 mm按標(biāo)準(zhǔn)值取d = 280 mmD-d32028040 mm允許值12.5 mm（據(jù)有關(guān)資料，（Dd）小于允許值時(shí)，液壓缸會(huì)處于單向自鎖狀態(tài)。）四、主缸有桿腔的有效工作面積A2A2 = （D2d2）= （0.3220.282）= 0.01885 m2 = 188.5 cm2五、主缸的工作壓力活塞快速下行起動(dòng)時(shí) p1 = = = 12533 Pa初壓階段末 p1 = = = 2.46106 Pa終壓階段末 p1 = = = 24.6106 Pa活塞回程起動(dòng)時(shí) p2 = = = 21106 Pa活塞等速運(yùn)動(dòng)時(shí) p2 = = = 1.75106 Pa回程制動(dòng)時(shí) p2 = = = 1.7106 Pa六、液壓缸缸筒長(zhǎng)度液壓缸缸筒長(zhǎng)度由活塞最大行程、活塞長(zhǎng)度、活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。其中活塞長(zhǎng)度 B=（0.61.0）D；導(dǎo)向套長(zhǎng)度A=（0.61.5）d。為了減少加工難度，一般液壓缸缸筒長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。第三節(jié) 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率一、主缸的流量快速下行時(shí)q1 = A1v1 = 8046 = 4824cm3/s = 289.4 L/min工作行程時(shí)q2 = A2v2 = 8040.6 = 482cm3/s = 28.9 L/min快速回程時(shí)q3 = A3v3 = 183.55.3 = 999cm3/s = 59.9 L/min二、主缸的功率計(jì)算快速下行時(shí)（起動(dòng)）：P1 = p1q1 = 12533482410-6 = 60.46 W工作行程初壓階段末：P2 = p2q2 = 2.4610648210-6 = 1186 W終壓階段：此過程中壓力和流量都在變化，情況比較復(fù)雜。壓力p在最后20 mm行程內(nèi)由2.46 MPa增加到24.6 MPa，其變化規(guī)律為p = 2.46+S = 2.46+1.11S（MPa）式中S行程（mm），由壓頭開始進(jìn)入終壓階段算起。流量q在20 mm內(nèi)由482 cm3/s降到零，其變化規(guī)律為q = 482（1）（cm3/s）功率為P = pq = 482（2.46+1.11S）（1）求其極值， = 0得S = 8.9（mm）此時(shí)功率P最大Pmax = 482（2.46+1.118.9）（1）= 3300.8 W = 3.3 kW快速回程時(shí)；等速階段P = pq = 1.7510699910-6 = 1.748 kW起動(dòng)階段：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(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S = 0.5vt = 0.55.30.2 = 5.3mm在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力p由21 MPa降為1.75 MPa。其變化規(guī)律為p = 21S = 21