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

2、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，主缸的速度換接與安全行程限制通過(guò)行程開關(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

3、 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 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

4、 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)

5、 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)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

6、 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

7、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。

8、液壓機(jī)一般是由本體、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

9、長(zhǎng)、較高的工件；由于執(zhí)行元件結(jié)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

10、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(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

11、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)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

12、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

13、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

14、。 (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)。

15、 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。