四柱液壓機課程設(shè)計

液壓與氣壓傳動課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：四拄液壓機專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化班級：14 機械卓越姓名：xxx學(xué)號：140111xx指導(dǎo)教師：徐建方常州工學(xué)院機械與車輛工程學(xué)院2016年 6月 13日前言本設(shè)計為四柱式液壓機，四柱液壓機的主機主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺、移動橫梁、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、釋壓換向、快速返回、原位停止的動作；頂出缸可實現(xiàn)向上頂出、停留、向下退回、原位停止的動作。本設(shè)計主機最大工作負(fù)載為 7000000N。通過對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)圖和電磁鐵動作順序。并設(shè)計主液壓缸，計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行程開關(guān)來控制。根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計計算選擇液壓泵、 GE系列電磁閥等液壓元件。通過液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗算，液壓系統(tǒng)的設(shè)計可以滿足液壓機順序循環(huán)的動作要求，設(shè)計的四柱液壓機能夠?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)，通過泵和油缸及各種液壓閥實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)。液壓機采用集中式布置，液壓系統(tǒng)油源與控制調(diào)節(jié)裝置置于主機之外。該液壓機結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈敏可靠，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)，操作簡單。目錄第一章 概論1第一節(jié) 液壓機的工作原理及其組成1第二節(jié) 發(fā)展趨勢3第三節(jié) 液壓傳動的優(yōu)缺點及應(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11第二節(jié) 載荷的組成和計算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) 液壓缸動作時的流量14第五節(jié)缸的設(shè)計計算14第四章液壓元件的選擇及性能驗算26第一節(jié)液壓元件的選擇26第二節(jié)液壓系統(tǒng)性能驗算31第五章立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計35第一節(jié)立柱設(shè)計計算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41第二節(jié)活動橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計41第三節(jié)下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計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)液壓機的工作原理及其組成一概述液壓機（又名：油壓機）利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械，種類很多。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分，有油壓機和水壓機兩大類。水壓機機產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具，而自由鍛水壓機不用模具。我國制造的第一臺萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，用來傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。液壓機被廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)的許多領(lǐng)域。例如在鍛壓領(lǐng)域，液壓機被廣泛應(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；在機械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機被應(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。機器具有獨立的動力機構(gòu)和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整、手動及半自動三種工作方式：機器的工作壓力、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，定程兩種工藝動作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時及自動回程。液壓機一般是由本體、動力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)三部分組成。本體一般是由機架、液壓缸部件、運動部分及其導(dǎo)向裝置以及其他輔助裝置組成。工藝要求使影響液壓機本體結(jié)構(gòu)形式的最主要因素。由于在不同液壓機上完成的工藝是多種多樣的，因此液壓機的本體結(jié)構(gòu)形式也是不同的。根據(jù)機架形式，液壓機可以分為立式和臥式；根據(jù)機架的組成形式，液壓機可分為梁柱式、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。其機身是由工作臺、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)簡單，結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間，因此適應(yīng)性強，便于壓制大型工件或較長、較高的工件；由于執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)簡單，所以布置靈活，可以根據(jù)工藝要求來多方位布置；活動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)工藝過程對化快速度的不同要求；通過不同閥的組合實現(xiàn)工藝過程的不同順序；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、噪聲較小，對工人及廠房有很大好處。(1) 高速化，高效化，低能耗。提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。(2) 機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善。(3) 自動化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。自動化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(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)化的元件為機器的維修帶來方便。二、液壓傳動的基本原理液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)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)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。在液壓傳動中，液壓油缸就是一個最簡單而又比較完整的液壓傳動系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動的基本原理。四柱液壓機由主機及控制機構(gòu)兩大部分組成。液壓機主機部分包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。動力機構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動機、壓力閥、方向閥等組成。四柱液壓機的液壓傳動系統(tǒng)由動力機構(gòu)、控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、輔助機構(gòu)和工作介質(zhì)組成。 動力機構(gòu)通常采用油泵作為動力機構(gòu)，一般為積式油泵。為了滿足執(zhí)行機構(gòu)運動速度的要求， 選用一個油泵或多個油泵。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 ）、動力元件（油泵）它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。(2) 、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運動。(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)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(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 ( 擴口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、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)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。第二節(jié)發(fā)展趨勢隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。自19 世紀(jì)問世以來發(fā)展很快，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門，種類繁多，發(fā)展迅速，成為機床行業(yè)的一個重要組成部分。但由于我國液壓起步晚，液壓機只有50 年的發(fā)展歷史， 80 年代以后我國液壓機開始進(jìn)入高速發(fā)展階段。目前我國已建立了自己的液壓機設(shè)計和制造行業(yè)。由于液壓機的液壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機的發(fā)展體現(xiàn)在新的方向。隨著比例伺服技術(shù)的發(fā)展，液壓機的停位精度、速度控制精度越來越高，液壓機趨向高精度發(fā)展。高速化、高效化、低能耗提高了液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本；自動化、智能化，微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充分的條件。自動化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(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)化的元件為機器的維修帶來方便。在國際上來看，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，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)計的周期也比較短。