十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【3張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書+開題報(bào)告】

十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

53頁 22000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+3張CAD圖紙【詳情如下】

任務(wù)書.doc

十一輥矯直機(jī)原理圖.dwg

十一輥矯直機(jī)液壓原理圖.dwg

十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文.doc

原理圖.doc

總裝圖.dwg

十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目 錄

第一章  前  言 1

1.1液壓機(jī)現(xiàn)狀概要 1

1.2  液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求 3

第二章  液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 4

2.1液壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 4

2.2 液壓機(jī)工作原理分析 5

2.2.1 液壓機(jī)的基本組成 5

2.3 液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) 8

2.4 液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 8

總體布局如圖2.4所示 8

2.5 液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 9

2.5.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 9

2.5.1.2 橫梁設(shè)計(jì) 10

第三章  液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13

3.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述 13

3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 13

3.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14

3.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 30

3.5 液壓站布局設(shè)計(jì) 38

3.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗(yàn)算 39

第四章  液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 44

4.1 電氣控制概述 44

4.2 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) 44

4.3 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) 44

第五章  液壓機(jī)安裝調(diào)試和維護(hù) 48

5.1 液壓機(jī)的安裝 48

5.2 液壓機(jī)的調(diào)試 48

5.3 液壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) 48

結(jié)  論 50

參考文獻(xiàn) 51

致  謝 52

第一章  前  言

1.1液壓機(jī)現(xiàn)狀概要

長期以來，矯直機(jī)因彎曲由人工檢測，壓彎量人為設(shè)定不夠準(zhǔn)確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定等缺點(diǎn)，一直作為一種補(bǔ)充矯直設(shè)備來使用。所以矯直必須檢測工件的原始彎曲，測量彎曲量、確定最佳矯直點(diǎn)、設(shè)定壓彎量。由于缺少可靠的檢測手段和認(rèn)識上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的矯直機(jī)有以下缺點(diǎn)：彎曲人工檢測、壓彎量人工設(shè)定不夠準(zhǔn)確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定，降低了生產(chǎn)效率。而且現(xiàn)在人們對棒材的需求量越來越大、對其精度要求也越來越高，在情況下斜二輥矯直機(jī)的問世解決了以前平行輥矯直機(jī)所解決不了的棒材、管材的矯直精度問題，在這種情況下，我們對矯直機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

液壓傳動技術(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)。液壓傳動技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動相比，操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動并且還具有自動過載保護(hù)功能。液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠(yuǎn)程遙控。由于液壓傳動的工作介質(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，還會產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時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，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機(jī)械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過了缺點(diǎn)，因而應(yīng)用還是很廣泛。

液壓機(jī)自19世紀(jì)問世以來得到了很快的發(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750MN，控制技術(shù)也由原來傳統(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)的整個工作過程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(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作?？偟膩碚f，液壓機(jī)操作簡單，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,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(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，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設(shè)備損害很大；按下啟動按鈕后，動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，故障不容易及時找到并排除，給維護(hù)帶來了一定的技術(shù)難題和不便；液壓機(jī)工作時產(chǎn)生的液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，會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)交互變得更簡單，操作更方便，自動化、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)、液壓傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓機(jī)的自動化程度、加工精度將進(jìn)一步得到提高，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

1.2  液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求

液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖1-1）。因?yàn)橐簤簜鲃涌刂品绞降撵`活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。

第二章  液壓機(jī)總體設(shè)計(jì)

2.1液壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）鋼輥平衡缸：

最大負(fù)載: 450KN;   移動速度：60mm/s

（2）上箱體鎖緊缸:

使用柱塞缸:最大負(fù)載: 20KN; 移動速度：50mm/s

（3）橫梁預(yù)彎缸：

最大負(fù)載: 1400KN; 移動速度：60mm/s

（4）.換輥提升缸：

最大負(fù)載: 180KN; 移動速度：70mm/s

（5）邊輥升降馬達(dá)：

轉(zhuǎn)速330r/min, 最大扭矩：5000NM

（2）液壓機(jī)的主要功能

通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。

（3）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。

2.2 液壓機(jī)工作原理分析

2.2.1 液壓機(jī)的基本組成

液壓機(jī)是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機(jī)”；充油的稱“油壓機(jī)”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。

設(shè)小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。

若大活塞的橫截面積是S2，壓強(qiáng)P在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。

從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機(jī)來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。

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、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。

結(jié)  論

本文重點(diǎn)對液壓機(jī)的液壓控制回路、液壓元件及安全保護(hù)措施等進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。經(jīng)多方案對比之后，本文液壓系統(tǒng)采用插裝閥集成控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)解決了普通閥系統(tǒng)密封性差、通流量小、壓力損失大等問題。為了讓系統(tǒng)的工作壓力隨負(fù)載的變化而自動調(diào)節(jié)，液壓泵選用恒功率變量柱塞泵。為解決液壓沖擊對設(shè)備安全的影響，系統(tǒng)中設(shè)置泄壓回路。通過泄壓來降低系統(tǒng)的壓力，防止產(chǎn)生液壓沖擊；設(shè)置保壓回路讓工件有足夠的成型時間，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。速度換接通過行程開關(guān)來控制，這種換接方式，控制比較可靠，設(shè)備安裝方便，價格也實(shí)惠。通過流量計(jì)算發(fā)現(xiàn)主缸快進(jìn)時會出現(xiàn)供油不足的情況，為了解決這一問題，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。整體的方案確定后，對液壓系統(tǒng)的可行性進(jìn)行校驗(yàn)，該液壓系統(tǒng)可以滿足液壓機(jī)的加工工藝要求。此外，還對主機(jī)、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡明的總體設(shè)計(jì)。

液壓機(jī)在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時，有些方案的選擇可能不是最佳?？傮w來說，本文的總體設(shè)計(jì)方案可以滿足液壓機(jī)的加工工藝要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊培元，朱福元．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊．［Ｍ］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999，1-191. 

[2] 吳宗澤,羅圣國．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊．第二版.北京：高等教育出版社，1999，1-260.

[3] 汪愷．機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊．第2卷. ［Ｍ］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，213-226.

[4] 汪愷．機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊．第3卷. ［Ｍ］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996，22-3-22-182

[5] 毛謙德，李振清.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.第二版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.12

[6] JB3915-85.液壓機(jī)安全技術(shù)條件.北京:中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部,1985～02～08發(fā)布

[7] GB9166-88.液壓機(jī)精度.北京:國家標(biāo)準(zhǔn)局,1988～05～05發(fā)布

[8] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行本 機(jī)械傳動. ［Ｍ］北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

[9] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行本 常用設(shè)計(jì)資料. ［Ｍ］北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

[10] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行本 聯(lián)接與緊固. ［Ｍ］北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

[11] 李愛華.工程制圖基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，2003.8

[12] 王建中，李洪.公差與制圖手冊 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.1

[13] 王運(yùn)炎，葉尚川.機(jī)械工程材料 第二版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社1998

[14] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì) 第七版 北京：高等教育出版社，2001

[15] 許福玲，陳堯明．液壓傳動與氣壓傳動．第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，1-290.

[16] 章宏甲，黃宜，王積偉．液壓傳動與氣壓傳動．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000，1-356.

[17] 劉鴻文．材料力學(xué)(Ⅰ)．第四版.北京：高等教育出版社，2004，1-366.

[18] 高安邦，張海根．機(jī)電傳動控制.北京：高等教育出版社，2001，1-215.

[19] 陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001，5-148.

[20] 陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001，5-148.

[21] 陳遠(yuǎn)齡、黎亞元、傅國強(qiáng).機(jī)床電氣的自動控制  重慶大學(xué)出版社

[22] 秦曾煌.電工學(xué)，北京：高等教育出版社，2003.2 

[23] 李發(fā)海、王巖.電機(jī)與拖動基礎(chǔ).第二版.北京：清華大學(xué)出版社.1994

[24] 趙程、楊建民.機(jī)械工程材料，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2003.1

[25] 王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2000.2

[26] 朱理.機(jī)械原理，北京：高等教育出版社，2004.4

[27] 李愛華等.工程制圖基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，2003.8

[28] 李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004.7

致  謝

經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒有教授的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會這樣順利完成。自開題以來，設(shè)計(jì)的每個環(huán)節(jié)羅老師都認(rèn)真指導(dǎo)，從資料的查閱到具體方案的修改,老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。在此對羅教授及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！最后還要感謝曾教導(dǎo)過和給我?guī)椭睦蠋?！是你們曾?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識的積累。

太 原 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 書 第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 十一輥 矯直機(jī) 組 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 要求設(shè)計(jì)下輥液壓馬達(dá)傳送回路，滿足以下動作要求： 1、 鋼板 在 軋制過程中 要 矯直鋼板 及 控制板厚 ， 矯直機(jī) 由主機(jī)及輔機(jī)組成， 主機(jī)液壓系統(tǒng) 由伺服 系統(tǒng) 控制（不屬于本畢業(yè)設(shè)計(jì)范圍）， 矯直機(jī) 輔機(jī) 所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)由 4 個鋼輥平衡缸、 8 個上箱體鎖 緊缸、 1 個活動橫梁預(yù)彎缸、 4 個換輥提升缸及邊輥升降馬達(dá)組成。 2、 鋼輥平衡缸用來給 輔助 控制鋼輥 的 位置 （鋼輥的位置由伺服 系統(tǒng)控制）， 使鋼 輥在軋制時 始終受到向上的作用力，用來平衡鋼輥的重力。 3、 上箱體鎖 緊缸在軋制過程中鎖緊上箱體； 活動橫梁預(yù)彎缸用來在調(diào)整輥?zhàn)訒r預(yù)彎橫梁 ； 換輥提升缸 在換輥時提升鋼輥，以便換輥 ； 邊輥升降馬達(dá)用來調(diào)整鋼輥的位置。 4、 工藝參數(shù)： （ 1） 鋼輥平衡缸： 最大負(fù)載 : 450 移動速度： 60mm/s （ 2） 上箱體鎖緊缸 : 使用柱塞缸 :最大負(fù)載 : 20移動速度： 50mm/s （ 3） 橫梁預(yù)彎缸： 最大負(fù)載 : 1400移動速度： 60mm/s （ 4） 最大負(fù)載 : 180移動速度 ： 70mm/s （ 5） 邊輥升降馬達(dá)： 轉(zhuǎn)速 330r/最大扭 矩： 5000 2 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1、 液壓系統(tǒng)原理 的 設(shè)計(jì)和確定 2、 液壓 系統(tǒng)參數(shù)及 所用元件 結(jié)構(gòu)參數(shù) 的 計(jì)算 和確定 3、 液壓系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算 4、 液壓元件 、 輔件的選擇 5、 液壓站 的 裝配圖 6． 液壓站零件圖及 非標(biāo)元件的設(shè)計(jì)。 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）： 1、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份 2、 液壓系統(tǒng)原理圖一張 3、 液壓站 總裝圖一張 4、 液壓 站 油箱的裝配圖及主要零件圖 第 3 頁 主要參考文獻(xiàn)（資料）： 1、《液壓元件》 林建亞，何存興主編 2、《液壓傳動系統(tǒng)》 宮存范主編 3、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社 4、 非標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)手冊 及 有關(guān)樣本和資料 專業(yè)班級 學(xué)生 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 指 導(dǎo) 教 師 簽 字 日期 教研室主任審查簽 字 日期 系主任批準(zhǔn)簽 字 日期 第 4 頁 1 機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 學(xué) 生 姓 名 ： 指 導(dǎo) 教 師 姓 名 ： 專 業(yè)： 2 0 11 年 月 日 2 1. 課題名稱： 2. 課題研究背景： 3. 課題研究意義： 閱 概況 ： 論文）的 主要內(nèi)容 ： 1. 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 2. 液壓參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算和確定 3. 液壓元件、輔件的選擇 4. 系統(tǒng)總體裝配圖的繪制 5. 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6. 主要 非標(biāo)準(zhǔn)元件的設(shè)計(jì) 6.（論文）提交 形式 ： 3 標(biāo)準(zhǔn)元件的零件 圖 排 第四到六周 ： 查閱 并搜集 課題相關(guān)資料 ，開題報(bào)告，翻譯 英文資料 第七周 ：確定設(shè)計(jì)方案， 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理圖 第八周 ： 進(jìn)行理論 計(jì)算 ，確定系統(tǒng)參數(shù)。 第九周 ： 選擇液壓元件 。 第十 周 ： 設(shè)計(jì)繪制 油路塊 。 第 十一 至十四 周 ：畫裝配圖及其他零件圖 。 第十五周 ： 整理 設(shè)計(jì)計(jì)算 說明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件 第十六周 ： 圖紙審核修改、 整理 ， 完善 設(shè)計(jì)。 第十七周 ： 準(zhǔn)備答辯 第十八周 ： 畢業(yè)答辯 8．參考資料 4 8. 指導(dǎo)教師意見 簽名： 200 年 月 日 1 十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 前 言 ............................................................................................................................... 2 壓機(jī)現(xiàn)狀概要 ................................................................................................................. 2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求 .............................................................................................. 3 第二章 液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 4 壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù) ......................................................................................................... 4 壓機(jī)工作原理分析 ........................................................................................................ 5 壓機(jī)的基本組成 ......................................................................................................... 5 壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 8 壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) ................................................................................................ 9 總體布局如圖 示 ........................................................................................................... 9 壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 9 柱設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 10 梁設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 11 第三章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 14 壓傳動的優(yōu)越 性概述 .................................................................................................. 14 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 .......................................................................................................... 14 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 15 壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 31 壓 站布局設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 39 壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗(yàn)算 .......................................................................................... 40 第四章 液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 45 氣控制概述 .................................................................................................................. 45 壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) .............................................................................................. 45 壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 45 第五章 液壓機(jī)安裝調(diào)試和維護(hù) ................................................................................................. 49 壓機(jī)的安裝 .................................................................................................................. 49 壓機(jī)的調(diào)試 .................................................................................................................. 49 壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) .......................................................................................................... 49 結(jié) 論 ............................................................................................................................................. 51 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 52 致 謝 ............................................................................................................................................. 53 2 第一章 前 言 壓機(jī)現(xiàn)狀概要 長期以來，矯直機(jī)因彎曲由人工檢測，壓彎量人為設(shè)定不夠準(zhǔn)確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定等缺點(diǎn)，一直作為一種補(bǔ)充矯直設(shè)備來使用。所以矯直必須檢測工件的原始彎曲，測量彎曲量、確定最佳矯直點(diǎn)、設(shè)定壓彎量。由于缺少可靠的檢測手段和認(rèn)識上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的矯直機(jī)有以下缺點(diǎn)：彎曲人工檢測、壓彎量人工設(shè)定不夠準(zhǔn)確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定，降低了 生產(chǎn)效率。而且現(xiàn)在人們對棒材的需求量越來越大、對其精度要求也越來越高，在情況下斜二輥矯直機(jī)的問世解決了以前平行輥矯直機(jī)所解決不了的棒材、管材的矯直精度問題，在這種情況下，我們對 矯直機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 液壓傳動技術(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)。液壓傳動技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動相比，操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動并且還具有自動過載保護(hù)功能。液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠(yuǎn)程遙控。由于液壓傳動的工作介質(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，還會產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時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，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機(jī)械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過了缺點(diǎn)，因而應(yīng)用還是很廣泛。 液壓機(jī)自 19 世紀(jì)問世以來得到了很快的發(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)雜工件和不對稱工件的加工，產(chǎn) 3 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)的整個工作過程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(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作?？偟膩碚f，液壓機(jī)操作簡單，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 ,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大 ,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(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，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設(shè)備損害很大；按下啟動按鈕后，動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，故障不容易及時找到并排除，給維護(hù)帶來了一定的技術(shù)難題和不便；液壓機(jī)工作時產(chǎn)生的液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，會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)交互變得更簡單，操作更方便，自動化、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)、液壓傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓機(jī)的自動化程度、加工精度將進(jìn)一步得到提高，實(shí)現(xiàn)智能化控制。 液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求 液壓傳動控 制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖 1因?yàn)橐簤簜鲃涌刂品绞降撵`活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。 4 圖 1壓傳動能量傳動過程 （ 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）通過液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的對比，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，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）整個設(shè)備滿足拆裝方便，運(yùn)輸方便的要求； （ 6）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、操作簡單、維護(hù)方便、環(huán)境污染小、工作的時候噪音低、自動化程度高等，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。 第二章 液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù) （ 1）鋼輥平衡缸： 最大負(fù)載 : 450 移動速度： 60mm/s （ 2）上箱體鎖緊缸 : 使用柱塞缸 :最大負(fù)載 : 20移動速度： 50mm/s （ 3）橫梁預(yù)彎缸： 最大負(fù)載 : 1400移動速度： 60mm/s （ 4） 最大負(fù)載 : 180移動速度： 70mm/s 動力元件 液壓能 控制回路 執(zhí)行元件 機(jī)械能 機(jī)械能等 5 （ 5）邊輥升降馬達(dá)： 轉(zhuǎn)速 330r/最大扭矩： 5000 2）液壓機(jī)的主要功能 通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。 （ 3）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。 壓機(jī)工作原理分析 壓機(jī)的基本組成 液壓機(jī)是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機(jī)”；充油的稱“油壓機(jī)”。兩 個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。 設(shè)小活塞的橫截面積是 在小活塞上的向下的壓力是 是，小活塞對能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。 若大活塞的橫截面積是 強(qiáng) P 在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。 從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機(jī)來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。 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、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。 6 壓機(jī)的工作原理 （ 1）液壓機(jī)主機(jī)組成簡圖 2 3 4 5 6 7 8 7 圖 液壓機(jī)主機(jī)組成簡圖 （ 2） 液壓機(jī)工作原理分析 液壓機(jī)的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖 啟 動電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機(jī)主機(jī)行程開關(guān)手 動圖 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)動作觸及行程開關(guān)，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。 （ 3） 液壓機(jī)工作循環(huán)分析 液壓機(jī)工作循環(huán)如圖 8 滑塊快速下行 工進(jìn)、加壓 保壓頂出快速回程 停止圖 液壓機(jī)工 作循環(huán)圖 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。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運(yùn)動；圖 b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、退回停止后，頂出缸才運(yùn)動，將工件頂出。 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、半自動三種工作方式，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。針對液壓機(jī)快進(jìn)時供油不足以及工進(jìn)時的高壓特性，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、手動按鈕等元件進(jìn)行手動、半自動控制； （ 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。 9 壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 總體布局如圖 示 1 2 34 5 6 7圖 液壓機(jī)總體布局簡 圖 圖 為三個部分，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、停止、快進(jìn)、頂出、調(diào)整、等控制按鈕設(shè)置在控制臺上，方便及時操作。 壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 機(jī)載荷分析 鋼板在軋制過程中要矯直鋼板及控制板厚，矯直機(jī)由主機(jī)及輔機(jī)組成，主機(jī)液壓系統(tǒng) 由伺服系統(tǒng)控制，矯直機(jī)輔機(jī)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)由 4個鋼輥平衡缸、 8 個上箱體鎖緊缸、 1 個活動橫梁預(yù)彎缸、 4 個換輥提升缸及邊輥升降馬達(dá)組成。 2、鋼輥平衡缸用來給輔助控制鋼輥的位置（鋼輥的位置由伺服系統(tǒng)控制），使鋼輥在軋制時 始終受到向上的作用力，用來平衡鋼輥的重力。 10 3、上箱體鎖緊缸在軋制過程中鎖緊上箱體；活動橫梁預(yù)彎缸用來在調(diào)整輥?zhàn)訒r預(yù)彎橫梁； 換輥提升缸在換輥時提升鋼輥，以便換輥；邊輥升降馬達(dá)用來調(diào)整鋼輥的位置。 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，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟臒崽幚砉に嚍檎{(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 100T，通過力傳遞后，最后由四根導(dǎo)柱承受 100T 的拉力，作用在每根導(dǎo)柱上的拉力為 25T。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： 11 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： 橫梁受力可以簡化為簡直梁 ,中間受載的情形，如圖 示。 截 面 1 - 1圖 橫梁滑塊受力簡圖 初步確定橫梁的長、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。 12 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，該截面是危險截面。為了 保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進(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)過校核，設(shè)計(jì)尺寸滿足要求 。 13 機(jī)工作臺設(shè)計(jì) 液壓機(jī)工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時只要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的校核即可，校核過程從略。 材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼 45。 工藝要求： 機(jī)械加工時，工作臺表面做成 T 形槽，如圖 示。 圖 工作臺 T 形槽 制臺設(shè)計(jì) 材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，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：控制臺的制作加工 采用焊接方式完成。 外形設(shè)計(jì)：控制臺外形尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮操作方便。外形簡圖如圖 示。 1 2 3圖 液壓機(jī)控制臺外形簡圖 14 第三章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓傳動的優(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 動優(yōu)越性 1）液壓元件布局靈活； 2）液壓傳動操作控制方便，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速； 3）液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)直線傳動，可以進(jìn)行自動過載保護(hù)； 4）液壓傳動采用電液控制相結(jié)合的控制方式，可實(shí)現(xiàn)自動化控制，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)械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質(zhì)外還起到了潤滑的作用，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 （ 2）液壓傳動不足 1）液壓傳動沿程、局部阻力損失比較大； 2）液壓傳動壓力高時泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會對環(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)沒有 嚴(yán)格的傳動比； 4）液壓傳動存在的液壓沖擊、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 100T， 工進(jìn)時液體最大壓力為 26此確定液壓機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載為 100T 型液壓機(jī)。 15 壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析 壓制工件時主機(jī)的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸 上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對上缸進(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 系統(tǒng)壓力： 26② 上液壓缸、下液壓缸推力均為 100t。 ③ 上缸快進(jìn)、快退速度速度 s，。 ④ 上液壓缸行程均為 460 ㎝；下液壓缸行程均為 50 ㎝。 ⑤ 上缸快進(jìn)行程 300㎝； ⑥ 保壓時間 2s ⑦ 上缸工進(jìn)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 460以得到主缸的速度循環(huán)圖如下： 16 圖 主缸速度循環(huán)圖 缸負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動時，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、動摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的摩擦力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時可以忽略不計(jì)。液壓機(jī)的最大負(fù)載為工進(jìn)時的工作負(fù)載。通過各工礦的負(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，啟動時為靜摩擦阻力負(fù)載，啟動后為動摩擦力負(fù)載； 運(yùn) 動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負(fù)載。 （ 1）慣性負(fù)載 算 計(jì)算公式： ??( 式中： G — 運(yùn)動部件重量； g — 重力加速度 2S ； v? — t? 時間內(nèi)的速度變化量； t? — 加速或減速時間，一般情況取 t? = 查閱相同型號的液壓機(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 滑塊啟動時產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載，啟動過后產(chǎn)生動摩擦負(fù)載。通過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)載時摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。 17 （ 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 F = f 靜 + 5 梁滑塊快速下行 F = f 動 忽略不計(jì) 工 進(jìn) F = f 動 + 2000 速回程 F = f 回 + F 背 ≈ 400 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表示啟動后的動摩擦力。 （ 2）主缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖 主缸負(fù)載循環(huán)圖 18 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，這時會產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動摩擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時的壓力遠(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)；工件頂出時的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時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； 19 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 F = F 靜 + 略不計(jì) 頂出缸頂出 F = = f 動 + 350 速退回 F = f 動 + F 背 ≈ 8 ：“ f 靜 ”表示啟動時的靜摩擦力，“ f 動 ”表示啟動后的動摩擦力。 （ 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)時負(fù)載大，運(yùn)動速度慢，快進(jìn)、快退時的負(fù)載相對于工進(jìn)時要小很多，但是速度卻比工進(jìn)時要快。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)工況時的負(fù)載壓力會逐步增大，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，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 示。 20 1 2 3 4 5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)簡單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易。 21 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)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，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， 22 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，活塞浮動時上腔補(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)行部件動作過 程分析 液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下： （ 1）主缸 1）啟動 —— 按下啟動按鈕，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。 2）主缸滑塊快速下行 —— 電磁鐵 1Y、 3Y、 6Y 得電，這時插裝閥 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，這時會因?yàn)橄滦兴俣忍?，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成?fù)壓。充液閥 21 打開，上部油箱對上腔進(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，主缸下腔會產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應(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，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應(yīng)自動減少。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，泵的輸出流量 全部經(jīng)閥 流，此時滑塊停止運(yùn)動。 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，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 1Y 、 3Y、 7Y 全部失電，閥 閉。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)保壓，同時閥 啟，泵卸載。 6）主缸上腔泄壓 —— 主缸上腔此時的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時間后，時間繼電器發(fā)出電信號，電磁鐵 4Y 得電，閥 制腔通過緩沖閥 7 及電磁換向閥 8 與油箱接通，由于緩沖閥 7 的作用，閥 慢開啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無沖擊 23 泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。 7）主缸回程 —— 當(dāng)主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點(diǎn) 壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 2Y、 5Y、 4Y、 12Y 得電，插裝閥 閉，閥 啟，充液閥 21 開啟，壓力油經(jīng)閥 入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥 21 和閥別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。 8）主缸停止 —— 當(dāng)主缸回程到達(dá)上端點(diǎn)，觸擊行程開關(guān) 1S，全部電磁鐵失電，閥 啟，泵卸載。閥 主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動。 （ 2）頂出缸 1）工件頂出 —— 當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、 9Y、10Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經(jīng)閥 入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥 回油箱，工件頂出。 2）頂出缸退回 —— 按下退回按鈕，電磁鐵 9Y、 10Y 失電，電磁鐵 2Y、 8Y、11Y 得電，插裝閥 啟，液壓油經(jīng)閥 入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥 回油箱，頂出缸回程。 （ 3）液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 電磁鐵動作順序如表 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主 缸 快速下行 + + + 工進(jìn)、加壓 + + + 保 壓 泄 壓 + 回 程 + + + + 停 止 頂 出 缸 頂 出 + + + 退 回 + + + 停 止 注：“ +”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)。 24 壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 壓缸基本尺寸計(jì)算 （ 1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 查表 21]并參考表 液壓機(jī)的工作負(fù)載比較 大，取主缸的工作壓力為 P=26 計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由主缸負(fù)載圖 知最大負(fù)載 F=100T。查表 21]，由主缸工作壓力為 26d/D 為 液壓缸的機(jī)械效率 η 壓缸受力如圖 圖 液壓機(jī)主缸受力簡圖 由圖 22212 )(44 ?? ??D=]})(1[1{42121 ???(式中 ： 液壓缸工作壓力； 液壓缸回路背壓，對于高壓系統(tǒng)初算時可以不計(jì)； F— 工作循環(huán)中最大負(fù)載； η 液壓缸機(jī)械效率，一般η 將參數(shù)代入公式（ 求得液壓缸內(nèi)徑 即： D=??? 32725 查表 21],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 D=320么由d/D= 即： d= 229理查表 21],將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系 列直徑，取 d=220 經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為： D=320 d=220 （ 2）頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表 21],取頂出缸的工作壓力P=12計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負(fù)載圖 =350表 21]，缸工作壓力為 12取 d/D 為 液壓缸的機(jī)械效率 η 壓缸受力如圖 圖 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡圖 將參數(shù)代入公式（ 求得液壓缸內(nèi)徑 即： D=??? 198表 21],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 D=200么由d/D= 即： d= 138理查表 21],將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=140 經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為： D=200 d=140 26 壓系統(tǒng)流量計(jì)算 （ 1）主缸所需流量計(jì)算 參考表 主缸各個工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知主缸的快進(jìn)速度為 s，工進(jìn)速度為 s，快速回程速度為 s，主缸內(nèi)徑為 320塞桿直徑為 220 由流量計(jì)算公式： ??? （ 快進(jìn)時： 快進(jìn)快進(jìn) ??? 32 ????? ）（?≈ 進(jìn)時： 工進(jìn)工進(jìn) ??? 32 ????? ）（?≈ 退時： 快退快退 ??? 3322 ?????? （?≈ 2）頂出缸所需流量計(jì)算 參考表 頂出缸各工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知頂出缸的頂出速度為 s，快退速度為 s，頂出缸內(nèi)徑為 200塞桿直徑為 140入公式（ 即： 頂出時： 頂出頂出 ??? 32 ????? ）（?≈ 退時： 快退快退 ??? 3322 ?????? （）（?=48L/ 3）液壓泵額定壓力、流量計(jì)算及泵的規(guī)格選擇 1）泵工作壓力確定 實(shí)際工作過程中，液壓油在進(jìn)油路中有一定的壓力損失，因此在計(jì)算泵的工作時必須考慮壓力損失。泵的工 作壓力計(jì)算公式為： ??? 1 （ 27 式中： 液壓泵最大工作壓力； 執(zhí)行部件的最大工作壓力； P?? — 進(jìn)油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 于復(fù)雜系統(tǒng)，取 本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力 6油路中的壓力損失，取P?? =入公式（ 可求得泵的工作壓力。 即： M ?? 通過計(jì)算，泵的工作壓力 壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力有時會超過靜壓力。此外，為了延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計(jì)時必須有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力 滿足，取 即： ）液壓泵最大流量計(jì)算 通過對液壓缸所需流量的計(jì)算 ，以及各自的運(yùn)動循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式 (算得到。 m P ??(式中： 液壓泵的最大流量； 液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 q?— 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正處于溢流狀態(tài)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量。 將參數(shù)代入公式（ ，即： m ?? ≈ 463L/）液壓泵規(guī)格選擇 查表 51]，根據(jù)泵的額定壓力，選取液壓泵的型號為： 250 基本參數(shù)如下： 排量： 250mm/r ； 額定壓力： 32 額定轉(zhuǎn)速： 1000r/ 容積效率： 92% ； 4）泵的流量驗(yàn)算： 由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量 q =160ml/r× 1000r/50L/28 而泵實(shí)際所需的最大流量63L/壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無法實(shí)現(xiàn)。為了滿足液壓機(jī)的正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。 動機(jī)的選擇 液壓機(jī)的執(zhí)行件有兩個，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進(jìn)、工進(jìn)、回程速度又不盡相同，這樣對功率的消耗也不同。電動機(jī)額定功率的確定必須根據(jù)消耗功率最大的工況來確定，因此要分別計(jì)算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。功率計(jì)算公式如下： P=? (式中： 液壓泵的流量； η η = （ 1）主缸各工況功率計(jì)算 1）快進(jìn)功率 主缸滑塊快進(jìn)時，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時的輸出油量不能滿足滑塊的快速下行?？爝M(jìn)時的負(fù)載很小，只有活塞與缸筒、導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦負(fù)載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會很大。 2）工進(jìn)功率 由主缸負(fù)載循環(huán)圖 及，工進(jìn)時主缸最大負(fù)載為 100T，無桿腔面 積A= （ m??≈ ，進(jìn)油回路壓力損失取 ? P=液壓泵的壓力 算。 ?? （ 即： P P 6526 02 ?????? 將 ? 、 =，求得工進(jìn)功率為 ： a m 5 ???? 29 3）快退功率 由圖 退負(fù)載為 40022 ??? ）（）（?，取進(jìn)油回路壓力損失取 ? P=入公式（ 求得泵的壓力 P 。 即： P P 6523 04 0 0 ?????? 將 ? 、 =入公 式（ ，求得快退功率即為： a m ???? 出時主缸最大負(fù)載為 350桿腔面積 A= （ m??≈ 進(jìn)油回路壓力損失取 ? P=么液壓泵的壓力 算。 即： P P 6526 ????? 將 ? 、 =，求得工進(jìn)功率即為： a m 1