四柱液壓機(jī)課程設(shè)計(jì)

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1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：四拄液壓機(jī)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí)：14 機(jī)械卓越姓名：xxx學(xué)號(hào)：140111xx指導(dǎo)教師：徐建方常州工學(xué)院機(jī)械與車輛工程學(xué)院2016年 6月 13日前言本設(shè)計(jì)為四柱式液壓機(jī)，四柱液壓機(jī)的主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。其中主缸可完成快速下行、慢速加壓、保壓延時(shí)、釋壓換向、快速返回、原位停止的動(dòng)作；頂出缸可實(shí)現(xiàn)向上頂出、停留、向下退回、原位停止的動(dòng)作。本設(shè)計(jì)主機(jī)最大工作負(fù)載為 7000000N。通過(guò)對(duì)液壓缸工況分析確定液壓缸負(fù)載的變化，擬定液壓系統(tǒng)圖和電磁鐵動(dòng)作順序。并設(shè)計(jì)主液壓缸，計(jì)算主液壓缸的尺寸和流量，主缸的速度換

2、接與安全行程限制通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制。根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)計(jì)算選擇液壓泵、 GE系列電磁閥等液壓元件。通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足液壓機(jī)順序循環(huán)的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)的四柱液壓機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。本液壓系統(tǒng)選用 PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。液壓機(jī)采用集中式布置，液壓系統(tǒng)油源與控制調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外。該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。目錄第一章 概論1第一節(jié) 液壓機(jī)的工作原理及其組成1第二節(jié) 發(fā)展趨勢(shì)3

3、第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用4第二章 液壓系統(tǒng)的合成6第一節(jié) 液壓傳動(dòng)工作原理6第二節(jié) 搭建部分回路9第三節(jié) 其他考慮10第三章 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)工況分析11第一節(jié) 液壓缸基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11第二節(jié) 載荷的組成和計(jì)算11第三節(jié) 確定主液壓缸的、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸12第四節(jié) 液壓缸動(dòng)作時(shí)的流量14第五節(jié)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算14第四章液壓元件的選擇及性能驗(yàn)算26第一節(jié)液壓元件的選擇26第二節(jié)液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算31第五章立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35第一節(jié)立柱設(shè)計(jì)計(jì)算35第二節(jié)連結(jié)形式36第三節(jié)立柱的螺母及預(yù)緊38第四節(jié)立柱的導(dǎo)向裝置39第五節(jié)限程套40第六章橫梁參數(shù)的確定41第一節(jié)上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41第二節(jié)活動(dòng)橫梁結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)41第三節(jié)下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42第四節(jié)各橫梁參數(shù)的確定42第七章液壓元件的設(shè)計(jì)43第一節(jié)管道及管接頭43第二節(jié) 液壓控制閥的選擇44結(jié)論46參考文獻(xiàn)47第一章概論第一節(jié)液壓機(jī)的工作原理及其組成一概述液壓機(jī)（又名：油壓機(jī)）利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，種類很多。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。如按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來(lái)分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。水壓機(jī)機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種。模鍛水壓機(jī)要用模具，而自由鍛水壓機(jī)不用模具。我國(guó)制造的第一臺(tái)萬(wàn)噸水壓機(jī)就是自由鍛造水壓機(jī)。液壓機(jī)是一種以液體為工作介質(zhì)，用來(lái)傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的

5、機(jī)器。液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)的許多領(lǐng)域。例如在鍛壓領(lǐng)域，液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于自由鍛造、模鍛、沖壓、擠壓、剪切、拉拔成型及超塑性等許多工藝中；在機(jī)械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機(jī)被應(yīng)用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金剛石成型、校正壓樁、壓磚、橡膠注塑成型等十分廣泛的不同工作領(lǐng)域。機(jī)器具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)三種工作方式：機(jī)器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和范圍，均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成頂出工藝，可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動(dòng)作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時(shí)及自動(dòng)回程。液壓機(jī)一般是由

6、本體、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)三部分組成。本體一般是由機(jī)架、液壓缸部件、運(yùn)動(dòng)部分及其導(dǎo)向裝置以及其他輔助裝置組成。工藝要求使影響液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的最主要因素。由于在不同液壓機(jī)上完成的工藝是多種多樣的，因此液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)形式也是不同的。根據(jù)機(jī)架形式，液壓機(jī)可以分為立式和臥式；根據(jù)機(jī)架的組成形式，液壓機(jī)可分為梁柱式、單柱式、框架式、鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力牌坊式等。其中三梁四柱式是最為常見(jiàn)的類型，如圖 1-1 所示。其機(jī)身是由工作臺(tái)、滑塊、上橫梁、立柱、鎖母和調(diào)節(jié)螺母等組成。其執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間，因此適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型工件或較長(zhǎng)、較高的工件；由于執(zhí)行元件結(jié)

7、構(gòu)簡(jiǎn)單，所以布置靈活，可以根據(jù)工藝要求來(lái)多方位布置；活動(dòng)橫梁的總行程和速度都可在一定范圍內(nèi)、相當(dāng)大程度上調(diào)節(jié)，適應(yīng)工藝過(guò)程對(duì)化快速度的不同要求；通過(guò)不同閥的組合實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的不同順序；安全性能好，不易超載，有利于保護(hù)模具；工作平穩(wěn)。撞擊、振動(dòng)、噪聲較小，對(duì)工人及廠房有很大好處。(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

8、) 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(lái)方便。二、液壓傳動(dòng)的基本原理液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件 ( 液壓缸或馬達(dá) ) 把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。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(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。四柱液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)

9、兩大部分組成。液壓機(jī)主機(jī)部分包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、壓力閥、方向閥等組成。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。 動(dòng)力機(jī)構(gòu)通常采用油泵作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)，一般為積式油泵。為了滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的要求， 選用一個(gè)油泵或多個(gè)油泵。低壓（油壓小于2.5MP）用齒輪泵；中壓（油壓小于6.3MP）用葉片泵；高壓（油壓小于32.0MP)用柱塞泵。各種可塑性材料的壓力加工和成形，如不銹鋼板鋼板的擠壓、彎曲、拉伸及金屬零件的冷壓成形，同時(shí)亦可用于粉末制品、砂輪、膠木、樹(shù)脂熱固性制品的壓制。三、液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)主要

10、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(wú)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

11、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(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。第二節(jié)發(fā)展趨勢(shì)隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。自19 世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，種類繁多，發(fā)展迅速，成為機(jī)床行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。但由于我國(guó)液壓起步晚，液壓機(jī)只有50 年的發(fā)展歷史， 80 年代以后我國(guó)液壓機(jī)開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段。目前我國(guó)已建立了自己的液壓機(jī)設(shè)計(jì)和制造行業(yè)。由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外

12、液壓機(jī)的發(fā)展體現(xiàn)在新的方向。隨著比例伺服技術(shù)的發(fā)展，液壓機(jī)的停位精度、速度控制精度越來(lái)越高，液壓機(jī)趨向高精度發(fā)展。高速化、高效化、低能耗提高了液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本；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；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(lái)方便。在國(guó)際上來(lái)看，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)的周期也比較短。