中型四柱式液壓機(jī)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和文檔】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
(2007屆)
學(xué) 院、系:
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè):
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名:
彭 勇
班 級(jí):
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名:
職稱
- 3 -
題目:中型四柱式萬能液壓機(jī)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.課題任務(wù)情況,查閱文獻(xiàn)資料,撰寫1500~2000字左右的文獻(xiàn)綜述。
(1)液壓傳動(dòng)技術(shù)的研究發(fā)展動(dòng)向及應(yīng)用情況
① 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與研究動(dòng)向
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,目前液壓技術(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。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的成熟,一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都運(yùn)用了計(jì)算機(jī)CAD、CAT、CDC、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制、計(jì)算機(jī)仿真與優(yōu)化等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),很大程度上提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。雖然液壓傳動(dòng)技術(shù)方便簡(jiǎn)潔,但是液壓傳動(dòng)中存在著一些亟待解決的問題,如:液壓系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對(duì)設(shè)備可靠性的影響等等,這些問題都是液壓傳動(dòng)技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)的改革和創(chuàng)新,都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提,這樣才具有它的實(shí)際意義。
② 液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)擁有較為完善的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。雖然液壓傳動(dòng)還存在一些缺陷,但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過了缺點(diǎn)。正因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)具有很多機(jī)械傳動(dòng)所不具備的優(yōu)點(diǎn),液壓傳動(dòng)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,如:礦山機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、建筑機(jī)械、起重機(jī)械等。液壓技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了從手動(dòng)到半自動(dòng)化、自動(dòng)化的逐步發(fā)展,從而也推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的向前發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)工程中,液壓傳動(dòng)技術(shù)扮演了舉足輕重的角色。
(2)液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)
① 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
液壓傳動(dòng)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)相比,液壓傳動(dòng)操作方便簡(jiǎn)單,調(diào)速范圍廣,很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),具有自動(dòng)過載保護(hù)功能。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)控制以及遠(yuǎn)程遙控。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以靈活布置各個(gè)元件,由于工作介質(zhì)為礦物油,良好的潤(rùn)滑條件延長(zhǎng)了元件的使用壽命。
② 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
由于液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是流體礦物油,因而沿程、局部阻力損失和泄漏較大,泄漏的礦物油將直接對(duì)環(huán)境造成污染,有時(shí)候還容易引發(fā)各種安全事故。液壓油受溫度的影響很大,因而不能在很高或很低的溫度條件下工作。因?yàn)橐簤河痛嬖谝欢ǖ膲嚎s性,所以液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)比不恒定,不能保證很高的傳動(dòng)精度。密封狀況的好壞對(duì)液壓傳動(dòng)影響很大,因而液壓元件必須具有較高的制造精度。液壓傳動(dòng)的故障排除不如機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)那樣容易,因此對(duì)維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。
(3)四柱液壓機(jī)的基本情況概述
目前四柱液壓機(jī)在我國(guó)主要用于實(shí)現(xiàn)塑性材料的壓力加工工藝如: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、壓裝等成型工藝。液壓機(jī)按工作介質(zhì)的不同可分為油壓機(jī)和水壓機(jī),前者的壓力傳導(dǎo)是通過油液來實(shí)現(xiàn),而后者則靠乳化液實(shí)現(xiàn),因工況要求的不同來選擇不同類型的液壓機(jī)。
四柱液壓機(jī)由電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、主機(jī)三部分組成,通過液壓油管和電氣裝置的構(gòu)成統(tǒng)一整體。其中電氣控制系統(tǒng)由電控箱、操作箱、電氣管道等構(gòu)成;液壓控制系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構(gòu)成;主機(jī)則由機(jī)身、主缸、頂出缸等構(gòu)成。一般情況下液壓機(jī)完成一次工作循環(huán)包括如下主要?jiǎng)幼鳎褐鞲谆钊瑝K快速下行→主缸活塞滑塊慢速下行并逐漸加壓→主缸保壓→主缸卸壓→主缸活塞滑塊快速回程→頂出缸活塞頂出→頂出缸活塞回程。在拉伸薄板時(shí),胚料還需要頂出缸壓緊,這樣的工況就要求頂出缸保持一定的壓緊力并隨著主缸一起下行。如果沒有達(dá)到所需的加工精度,可以通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母來調(diào)整液壓機(jī)的加工精度。
(4)四柱液壓機(jī)的工作原理及過程
① 主缸
◆ 快速下行——按下啟動(dòng)按鈕,相應(yīng)的電磁閥得電吸合,主缸活塞滑塊在自重作用下快速下行。此時(shí)僅靠液壓泵供油是不能滿足快速下行的要求的,必須靠位于主缸頂部的輔助油箱供油來補(bǔ)充上腔形成的局部真空。
◆ 慢速加壓——當(dāng)主缸活塞滑塊下行到一定位置并壓下行程開關(guān)時(shí),相應(yīng)的電磁閥得電,輔助油箱供油結(jié)束,轉(zhuǎn)為液壓油泵為主的供油形式,完成快速下行向工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。主缸活塞滑塊不斷下行最終會(huì)抵住工件,阻力急劇增大,主缸上腔的壓力提高。
◆ 主缸保壓——當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到設(shè)定壓力值后,壓力繼電器發(fā)出信號(hào),相應(yīng)的電磁閥得電,閥芯回到中位密封上下油腔,靠單向閥完成保壓功能。
◆ 主缸卸壓——保壓一段時(shí)間后,保壓過程結(jié)束,時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào),使相應(yīng)的電磁閥得電,主缸活塞處于回程狀態(tài)。由于上腔的壓力很高,為了防止液壓沖擊,應(yīng)將上腔先卸壓再讓主缸活塞回程。采用帶卸荷小閥芯的液控單向閥將高壓油泄回油箱,使主缸上腔的高壓油的壓力降到較低值,實(shí)現(xiàn)主缸活塞的安全快速回程。
② 頂出缸
◆ 活塞頂出——主缸活塞滑塊回程完畢后,按下頂出按鈕,相應(yīng)的電磁閥得電,這時(shí)頂出缸下腔進(jìn)油,活塞上升將工件頂出。
◆ 活塞回程——工件頂出后,按下回程按鈕,使控制回程的電磁閥得電,上腔進(jìn)油,活塞下降,回程完成。
◆ 浮動(dòng)壓邊——在進(jìn)行薄板拉伸時(shí),要求頂出缸有一定的壓力將胚料壓住并隨主缸活塞滑塊一起下行。浮動(dòng)壓邊可滿足薄板拉伸時(shí)的壓緊要求。
(5)四柱液壓機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
① 四柱式液壓機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
★ 該液壓系統(tǒng)采用的液壓泵具有高壓、大流量、恒功率、變量等特點(diǎn),滿足工藝要求并節(jié)省能耗;
★ 該液壓系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制并完成零件的壓力加工,加工質(zhì)量可以通過調(diào)節(jié)設(shè)備來保證;
★ 主缸活塞滑塊的快速下行靠自重作用來完成,通過輔助油箱補(bǔ)充油液來填充局部真空。這樣的快速運(yùn)動(dòng)回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)用的液壓元件少;
★ 液壓機(jī)運(yùn)用單向閥完成主缸的保壓功能,采用帶有卸荷小閥芯的液控單向閥構(gòu)成泄壓回路,完成主缸的卸壓;
★ 液壓機(jī)的主缸與頂出缸運(yùn)動(dòng)互鎖。即主缸運(yùn)動(dòng)時(shí)頂出缸是不能夠運(yùn)動(dòng)的,反過來也一樣。這樣可以提高液壓機(jī)工作中的安全性和穩(wěn)定性;
★ 液壓機(jī)的液壓和電氣控制采用按鈕集中控制,可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)等操作工藝,簡(jiǎn)單明了。
② 四柱式液壓機(jī)系統(tǒng)存在的不足
▲ 液壓機(jī)屬于高壓工作設(shè)備,進(jìn)行零件的壓力加工時(shí),隨著壓力的不斷升高泄漏也會(huì)不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度,同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成污染;
▲ 液壓機(jī)壓力加工完成后,卸壓時(shí)存在很大的液壓沖擊,對(duì)設(shè)備損害很大;
▲ 按下液壓機(jī)啟動(dòng)按鈕后,執(zhí)行部件并不能夠立刻動(dòng)作,還需有一段“反映時(shí)間”,動(dòng)作靈敏性不及電氣控制;
▲ 液壓機(jī)出現(xiàn)故障不容易及時(shí)找到并排除,給維護(hù)帶來很大的技術(shù)難題和不便;
▲ 液壓機(jī)工作時(shí)會(huì)形成液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象,形成了噪音,不利于營(yíng)造好的工作環(huán)境。
③ 四柱液壓機(jī)的應(yīng)用
液壓機(jī)主要用于可塑性材料的壓制,如:沖壓、拉伸、彎曲、翻邊、熱擠壓、校正、壓裝成型、粉末制品壓制成型、磨料制品壓制成型以及塑料制品的壓制成型等壓力加工工藝。
參考文獻(xiàn)
[1] GB9166-88.四柱液壓機(jī)精度.北京:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局
[2] JB3915-85.液壓機(jī)安全技術(shù)條件.北京:中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部
[3] 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動(dòng)(第二版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社
[4] 章宏甲、黃誼、王積偉主編. 液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社
2.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。
(1)選題依據(jù)
① 主要技術(shù)要求參數(shù):公稱力(最大壓力)2000KN,回程力400 KN,頂出力350KN,液體最大工作壓力25 Mpa,拉伸滑塊行程700mm, 頂出活塞最大行程250mm, 滑塊距工作臺(tái)最大距離1100mm。
② 主要用途:用于可塑性材料的壓制工藝,如粉末制品成型、塑料制品成型、冷熱擠壓金屬成型、薄板拉伸、沖壓、彎曲、翻邊、校正等工藝。
(2)主要研究的內(nèi)容和所要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
① 選擇合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(工藝方案設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)、液壓站總體布局設(shè)計(jì)、總體布局設(shè)計(jì))滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全要求;
② 技術(shù)設(shè)計(jì)(各組成部分及液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、零件強(qiáng)度與剛度校核、繪制設(shè)計(jì)圖樣和編寫技術(shù)文件);
③ 選擇合理的材料、液壓元件和制造加工工藝;
④ 整個(gè)液壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足拆裝方便,便于運(yùn)輸?shù)囊螅?
⑤ 通過液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行動(dòng)作循環(huán)控制,使液壓機(jī)能夠準(zhǔn)確如下動(dòng)作: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、頂出缸活塞頂出、頂出缸活塞退回;
⑥ 設(shè)備設(shè)計(jì)達(dá)到布局合理,結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、污染小、噪音低、自動(dòng)化程度高等要求;
⑦ 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要求。
(3)設(shè)計(jì)的基本思路、方案
分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(shè)計(jì)方案→設(shè)計(jì)方案對(duì)比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算→零件設(shè)計(jì)→裝配圖草圖→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設(shè)計(jì)說明書
結(jié)語(yǔ):
四柱液壓機(jī)解決了塑性材料的產(chǎn)品成型問題。高的工作壓力是該設(shè)備工作時(shí)的特點(diǎn),泄漏的液壓油將污染環(huán)境,液壓沖擊現(xiàn)象將影響設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。這些不足之處將是液壓機(jī)今后值得進(jìn)一步研究和改進(jìn)的問題。
3.工作進(jìn)度及具體安排。
2006年12.8~2007年1.12 完成開題報(bào)告,上交指導(dǎo)老師。
2007年1.13~2.20 查閱資料,翻譯英語(yǔ)資料。
2007年2.21~4.2 衡陽(yáng)起重運(yùn)輸機(jī)械有限公司實(shí)習(xí);
四柱液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)、液壓元件參數(shù)確定及選取,其他參數(shù)確定及設(shè)計(jì)。
2007年4.3~5.8 四柱液壓機(jī)裝配圖、液壓系統(tǒng)原理圖、電氣系統(tǒng)控制圖以及其他零部件圖繪制。
2007年5.9~5.31 撰寫設(shè)計(jì)說明書、論文并打印,完成初步裝訂工作。
2007年6.1~6.10 修改完善,準(zhǔn)備答辯。
4.指導(dǎo)教師意見
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四柱式
液壓機(jī)
及其
液壓
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