1、300噸水泥制品壓力機摘要目前，液壓壓力機被廣泛用于各個領域。技術也在不斷地更新。要解決控制問題，只從機械和液壓角度來考慮很難使產品有質的飛躍，必須引入良好控制性能和信息處理能力的電子技術或電業轉換技術。我設計的 “300噸液壓壓力機”正是應用了電和液的混合技術。該設計分為液壓部分和主機部分。文中首先簡要的概括了液壓機的相關知識及發展前景，接著詳細的闡述了液壓機液壓系統的原理和設計，從工況分析到確定系統的主要參數，重點設計了液壓缸。（主要尺寸，活塞和活塞桿，緩沖裝置、排氣裝置等）。在這些設計的基礎上，選擇了液壓元件及對系統進行驗算。其次，主機部分設計了液壓機的主要部件（上橫梁、活動橫梁、工作臺

2、、立柱）的尺寸，機架的強度和剛度的校核。接著，對液壓機過載問題做了一些簡單的陳述。最后，對本設計進行了總結。關鍵詞：壓力機過載 電液位置控制 液壓機 液壓系統 液壓缸 電液轉換技術300 tons of cement products hydraulic pressthe abstractat present, hydraulic press has been widely used in various fields. technology also in constant updates. to solve the problem, just from the control of mec

3、hanical and hydraulic pressure angle to consider to make products have a qualitative leap, must introduce good control performance and the information processing capability of electronic technology or electric power conversion technology. i designed 300 tons of hydraulic press is the application of

4、electric and hydraulic hybrid technology.this design is divided into hydraulic parts and main part. the paper firstly summarizes related knowledge of hydraulic and development prospects were described in detail, and then press hydraulic system, working principle and design from the analysis of the m

5、ain parameters of the system to determine the key design, the hydraulic cylinder. (main dimensions, piston, piston rod and buffering device, exhaust device, etc.). in the design, and on the basis of the choice of system and hydraulic components.secondly, the main part of the main components of hydra

6、ulic design (beam, and the size of the worktable, column), frame of the strength and stiffness of the check.then, the problem of hydraulic overloading do some simple statements.finally, this design was summarized.keywords: press electro-hydraulic position control hydraulic overloading hydraulic syst

7、em of hydraulic cylinder electro-hydraulic conversion technology目錄摘要ithe abstractii第1章 緒論11.1液壓壓力機介紹11.2液壓機的特點21.3電液比例控制技術31.3.1電液比例控制技術概述31.3.2電液比例控制技術的特點41.3.3電液比例位置控制系統51.3.4電液比例控制技術在液壓機中的應用6第2章 總體方案設計82.1 總述82.2 各分方案的選擇92.3 方案綜合與論證9第3章 液壓系統的設計計算103.1系統的設計要求103.1.1概述103.1.2設計要求113.1.3確定液壓系統參數113.

8、2工況分析113.2.1負載分析及負載圖113.2.2運動分析及運動循環圖143.3初選系統壓力153.4液壓系統圖的擬定163.4.1液壓回路的選擇163.4.2液壓回路的綜合193.5液壓機系統的動作循環193.5.1概述193.5.2液壓機對液壓系統的基本要求203.5.3液壓系統工作原理213.5.4液壓機液壓系統的特點22第4章 液壓元件的設計及液壓油的選取234.1液壓泵的選擇234.1.1確定液壓泵的工作壓力234.1.2碗定液壓泵的流量234.1.3選擇液壓泵的規格244.2油箱的設計244.2.1空氣濾清器264.2.2油位指示器264.3液壓油的選用264.3.1液壓油的污

9、染控制274.4速度選擇274.5輔助裝置的選取284.5.1管件的選擇284.5.2濾油器的選擇原則294.5.3蓄能器的選擇294.6液壓系統性能驗算304.6.1系統壓力損失計算304.6.2系統發熱量計算314.6.3液壓缸緩沖計算324.7液壓結構設計及編制技術文件344.7.1液壓裝置的結構設計344.7.2液壓裝置中的元件的配置形式344.7.3液壓系統輔助裝置的設計與選取35第5章 液壓缸主要零部件的設計375.1概述375.2液壓缸的主要尺寸375.3活塞直徑的確定385.4主油缸395.4.1主油缸外徑的確定395.4.2主油缸尺寸的確定405.4.3缸筒厚度驗算405.4

10、.4缸底厚度的計算435.4.5缸頭厚度的計算435.4.6缸底與缸筒之間的聯接445.4.7缸頭與缸筒的聯結計算445.5油缸的進出油口尺寸（采用標準系列）455.6活塞桿465.6.1活塞桿長度的確定465.6.2活塞桿直徑的確定465.6.3活塞桿直徑的校核465.6.4活塞桿彎曲穩定性驗算475.6.5活塞桿與活塞之間的聯接方式的確定485.6.6活塞桿的技術要求485.7排氣閥485.8缸口部分零件強度的計算495.9液壓缸的緩沖裝置49第6章 液壓機主機部分的設計496.1概述496.2機身結構526.3上橫梁計算526.4工作臺計算556.5機架剛度計算596.5.1上橫梁596

11、.5.2工作臺606.5.3立柱拉伸變形606.5.4活動橫梁616.6立柱設計計算616.6.1立柱受力分析616.6.2立柱的強度校核626.6.3立柱受力情況及結構尺寸636.6.4立柱預緊部分的計算656.6.5立柱螺紋強度計算66第7章 壓力機過載677.1壓力機過載故障原因677.2壓力機過載保護裝置67參考文獻68結束語69第1章 緒論 1.1液壓壓力機介紹近年來，世界各國經濟迅猛發展。在經濟發展的過程中，制造業起著支柱作用。尤其在中國這一發展中國家，制造業的發展更是日新月異。制造業就是對各種材料進行加工制造，使其符合人們的使用需要。在制造加工的方法中，壓力加工是不可缺少的一種加

12、工方法。在制造業的每一個領域，例如航空、汽車、拖拉機、機床、儀表這些行業都缺少不了壓力加工。可見，壓力加工是非常重要的。壓力加工應用的主要工具就是各種鍛壓機械。鍛壓機械主要用于金屬成形，所以又稱為金屬成形機床。鍛壓機械是通過對金屬施加壓力使之成形的，力大是其基本特點，故多為重型設備。鍛壓機械的發展也是有一個漫長過程的。最初人們為了制造工具，用人力、畜力轉動輪子來舉起重錘鍛打工件。這是最古老的鍛壓機械。14世紀出現了水力落錘。1516世紀航海業蓬勃發展，為了鍛造鐵錨等，出現了水力驅動的杠桿錘。18世紀出現了蒸汽機和火車，因而需要更大的鍛件。1842年，英國工程師內史密斯創制第一臺蒸汽錘，開始了蒸

13、汽動力鍛壓機械的時代。1795年,英國的布拉默發明水壓機，但直到19世紀中葉，由于大鍛件的需要才應用于鍛造。隨著電動機的發明，十九世紀末出現了以電為動力的機械壓力機和空氣錘，并獲得迅速發展。二十世紀60年代以后，鍛壓機械改變了從19世紀開始的，向重型和大型方向發展的趨勢，轉而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種生產等方向發展。于是出現了每分種行程2000次的高速壓力機、六萬千牛的三坐標多工位壓力機、兩萬五千千牛的精密沖裁壓力機。各種機械控制的、數字控制的和計算機控制的自動鍛壓機械以及與之配套的操作機、機械手和工業機器人也相繼研制成功。現代化的鍛壓機械可生產精確制品，有良好的勞動條件，環境污染

14、很小。鍛壓機械主要包括各種鍛錘、各種壓力機和其他輔助機械。壓力機又根據不同的動力及傳動形式分為機械壓力機和液壓機。機械壓力機是用曲柄連桿或肘桿機構、凸輪機構、螺桿機構傳動，工作平穩、工作精度高、操作條件好、生產率高，易于實現機械化、自動化，適于在自動線上工作。 液壓機是以高壓液體(油、乳化液等)傳送工作壓力的鍛壓機械。液壓機的行程是可變的，能夠在任意位置發出最大的工作力。液壓機工作平穩，沒有震動，容易達到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造和大規格板料的拉深、打包和壓塊等工作。液壓機主要包括水壓機和油壓機。油壓機就是用液壓傳動的壓力機，也稱液壓壓力機。這種壓力機的主要作用是對可塑性材料進行壓制

15、，如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品的壓制成型。許多液壓壓力機還用于 電器零部件的壓裝、成型落料、壓痕、壓印及粉末制品的壓制等工藝。液壓壓力機的普遍外形如圖1-1所示。我設計三梁四柱式“300t水泥制品壓力機”。傳動裝置采用液壓傳動，工件機構是單活塞桿的壓力缸。機身由上橫梁、工作臺、四根立柱組成一個固定機架。產品由液壓機專用電器系統或電腦控制系統（用戶可自行選擇），動作可靠，性能大大提高，電腦控制系統能根據工藝要求輸入程序，調整壓力，快慢速行程范圍等工藝參數，完成自動操作。用穩壓系統采用電液比例換向閥、電磁換向閥等。結構緊湊、響應快、壓力損

16、失小、動作可靠、維修方便。1.2液壓機的特點 壓機與其它鍛壓設備相比，有以下幾個特點： (1)工作平穩，撞擊，振動和噪聲較小，對工人健康，廠房基礎，周圍環境及設備本身有很大的好處(2)用泵直接傳動時，安裝功率比相應的機械壓力機大。(3)執行元件結構簡單，易于實現很大的工作壓力，較大的工作空間和較長的工作行程，因此，適應性強，便于壓制大型工件或較長較高的工件。 (3)在行程的任意位置均可產生壓力機額定的最大壓力，可以在轉換點長時間保壓。 (4)滑塊速度可以在一定范圍內在相當大的程度上進行調節，從而可以適應工藝過程對滑塊速度的不同要求。 (5)滑塊的總行程可以在一定范圍內任意的無級的改變，滑塊行程

17、的下轉換點可以根據壓力或行程位置來控制或改變。(6)由于工作缸內升壓及降壓都需要一定的時間，閥的換向也需要一定的時間，而且空行程速度不夠高，因此，在快速方面不如機械壓力機好。 (7)由于液體有可壓縮性，在快速卸載時可能會引起壓力機本體或液壓系統的振動，因此，不太適合于沖栽，剪切等工藝。1.3電液比例控制技術1.3.1電液比例控制技術概述微電子技術的發展使微機、超大規模集成電路和傳感器技術有突破性進展，全世界己進入以機電液一體化為核心的設備革命階段，上乘機械實現機電液一體化是其發展的 必然趨勢。近年來上乘機械的發展主要是操作和控制機枸的改進，要解決控制問體，只從機械和液壓角度來考慮很難使產品有質

18、的飛躍，必須引入具有良好控制性能和信息處理能力的電子技術或電液轉換技術。 因此，計算機技術和控制理論對液壓控制技術的發展顯得日益重要，現代液壓控制技術從第二次世界大戰以后得到迅速發展。到60年代后期，各類民用工程對電液控制技術的需求，顯得更加迫切與廣泛。但是，由于傳統的電液伺服閥對流體介質清潔度要求十分苛刻，制造成本和維護費用比較高昂，系統能耗也比較大，難以為各工業用戶所接受；而傳統的液壓開關量控制又不能滿足高質量控制系統的要求，工程技術實際迫切需要開發一種可靠、價廉、控制精度和響應特性好的控制形式。電液比控制技術正是為了適應這一要求，從60年代末迅速發展起來的，電液比例控制技術是電液控制技術

19、的一項新發展，是連接現代微電子技術和大功率工程設備之間的橋梁，己成為機電一體化技術的重要內容和現代控制工程的基本技術構成之一，德國博世公司開發的農用拖拉機液壓提聲器電子控制系統，引入了比例kl可編程控制器和數據總線技術，使其電控系統功能更加完善，成本顯著降低，迅速占領了歐美各種拖拉機的應用市場。比例技術的發展大致可以劃分為三個階段：從1967年瑞士breinger公司生產kl比例符合閥起，到70年代初日本油研公司申請了壓力和流量比例閥二項專利為止，標志著比例技術的誕生時期。這一階段的比例閥僅僅是將比例型的電一機械轉換器，如比例電磁鐵代替傳統液壓閥的開關電磁鐵或手調螺桿機構而已。閥的結構原理和設

20、計準則幾乎沒有變化，大多數不含內反饋閉環。其工作頻寬也僅在15hz之間，穩態滯環在4%7%之間。多用于開環控制，這個時期的閥可以稱之為早期比例閥。 從1975年到1980年間可以認為比例技術的發展進入了第二階段。采用各種內反饋原理的比例器件大量問世，耐高壓比例電磁鐵和比例放大器在技術上也日趨成熟，比例器件的工作頻寬已達515hz，穩態滯環減小到3%左右。可用于開環、閉環控制，應用領域不斷擴大。 80年代，比例技術進入了發展的第三階段。比例器件設計原理進一步完善，采用壓力、流量、電校正等手段，使閥的穩態精度、動態響應和穩定性都有了進一步的提高。除了因制造成本所限，比例閥在中位保留死區以外，它的穩

21、態和動態特性均已和工業伺服閥沒多大差別。另一項重大進展是比例技術開始和插裝閥控制技術相結合，開發出各種不同功能和規格的二通、三通型比例插裝閥，形成了80年代的電液比例插裝技術的新特征。同時，由于傳感器和電子技術的發展還出現了電液一體化的比例器件。電液比例技術逐步形成了80年代的集成化趨勢。第三個值得指出的進展是電液比例容積器件，各類比例泵、比例控制馬達相繼出現，為大功率工程控制系統的節能提供了技術基礎。進入90年代以后，國外的比例閥（電反饋）的工作頻寬大多在10hz以上。如德國rexroth公司生產的力士樂4wreio型10系列電液比例方向流量閥，對不同的電器信號可數出不同的流量。1.3.2電

22、液比例控制技術的特點所謂電液比例控制系統是指在應用流體傳動與控制的工程系統中，凡是系統的輸出量,如壓力、流量、位移、速度、加速度、力、力矩等，能由輸入控制信號連續成比例的控制閥，都可稱為電液比例控制系統制精度和較快的響應等指。因此，制造較復雜，特別是要求有高質量控制水平的地方，傳統液壓閥逐漸被比例閥代替。電液比例控制系統是電子一液壓一機械(e-h-m)放大轉換系統。從控制特性看，更接近于伺服控制系統：從經濟性和可靠性看，更接近于開關控制系統。其特點為：(l)能實現快速平穩的開環控制，特別是大慣量控制，如液壓電梯：也能實現精確的閉環控制，獲得精密的工件或完成精細的工作要求，如氣輪機進氣閥位置比例

23、控制；還可以實現高精度的同步控制，其控制精度可達0. 02mm。(2)兼備了電氣和電子技術的快速性、靈活性和液壓技術輸出功率大的雙重優點控制性能好，傳動能力大。(3)可明顯地簡化液壓系統，實現復雜程序控制，降低費用，政善控制過程品質，提高可靠性，縮短工作循環時間、對一些較復雜的工作循環，要求在工作過程中不斷改變壓力或速度，采用電液比例控制技術不僅能大大簡化系統結構，而且可提高系統性能。(4)比例放大器中有斜坡信號發生器，以設定的階躍作為輸入信號，使斜坡信號發生器產生一個緩慢上升的或下降的輸出信號，輸出信號的變化速率通過電位調節器調節，以實現被控系統工作壓力、速度、加速度等的無沖擊緩沖過渡，避免

24、大的振動和沖擊。對位置系統來說可以準確定位。(5)能實現按比例地控制液流的方向、流量和壓力，還可以連續成比例地實現流量、壓力與方向三者之間的多種復合控制功能。(6)可以改善主機的設計柔性，實現多通道并行控制。例如：工程機械中的多路閥通常必須集中設置，而不得不使執行元件的連接管路延長，增加了系統的復雜性和管路損失，對系統的動態特性不利。采用電液比例控制閥代替多路閥，則可將閥布置的位置，克服上述缺點。(7)便于計算機控制，便于建立故障診斷專家系統，容易實現系統智能化，同時，電液比例控制系統也存在一些缺點： 與開關控制相比，其技術實現較復雜：與伺服系統相比，影響速度慢。電液比例閉環控制系統易出現不穩

25、定狀態。死區范圍大。1.3.3電液比例位置控制系統電液比例位置控制系統應用十分廣泛，其控制量是位移和轉角。工程實際應用中，位置和轉角控制裝置通常由帶位置反饋的節流閥、比例方向閥等組成。另外，同步控制實質上屬于一種特殊的位置控制。電液比例位置控制系統的構成可以簡化為如圖1-1所示。電液比例位置控制系統一般由液壓動力源、控制機構、控制對象和位置控制器組成。控制機構由電液比例閥、液壓缸（液壓馬達）和負載三部分組成。位置控制器由計算機或單片機、信息整形、位移反饋、校正裝置和抗干擾回路五部分組成。其中，位移反饋由位移傳感器組成。計算機或單片機中存儲有給定位移曲線，通過函數發生器發出指令；信息整形用于提高

26、系統的靜、動態特性。校正裝置用于提高系統的靜、動態品質。抗干擾回路用來消除外來干擾。電液比例位置控制系統可以分為定位控制、跟蹤控制和保持控制三類。定位控制是使執行元件定位于預走位置的控制，其目標位置恒定。跟蹤控制是使執行元件在某一時刻定位于特定的位置上的控制，其目標位置是隨著輸入指令信號連續變化的。位置控制是把執行元件移到所需要的位置后將其固定在該位置的控制類型。電液位置比例位置控制系統的動態指標與伺服系統相似，即穩定速度、位置誤差系數、響應時間或穿越頻率等。1.3.4電液比例控制技術在液壓機中的應用1比例壓力控制傳統液壓機主要采用了手動溢流閥來調節液壓系統的壓力。采用比例壓力閥系統調節液壓機

27、系統壓力時，可以通過電氣系統直接對液壓機的壓力進行調節，通過plc或pc程序對液壓機的壓力進行調節。其優勢在于：(l)調整方便，可直接通過輸入設備（觸摸顯示屏pc、撥碼盤）輸入液壓機系統的控制壓力，實現系統壓力精確調整，不僅節省了調節的時間，而且避免了手動調整的不精確。(2)配合位移或里傳感器等測量環節，構成了系統壓力控制閉環，實現壓力隨位移或壓力的函數變化。此功能在拉伸液壓機的壓邊力連續控制系統中非常有用。(3)系統壓力調整靈活，在液壓機一次工作過程中可通過各種方式方便靈活的改變液壓機的壓力。(4)壓力參數可存儲，液壓機設定的各種壓力參數可存儲和調入，為制造工藝的合理制定提供數據支持以上各點

28、是傳統手動調壓閥無法實現的。在一般的液壓機系統中，對壓力的控制精度要不高，一般采用開環控制壓力。但是隨著機械產品質量的不斷提高，要求液壓機壓力具有較高控制精度的要求，必須配置壓力傳感器來進行璧還壓力控制。 通過比例壓力控制技術則比較同意實現此項要求。2比例流量（速度）控制液壓機中對滑塊的速度控制主要采用閥控和泵控兩種方式。比例控制系統中，閥控主要采用比例節流閥或比例調速閥、比例伺服閥等通過節流的形式實現啞啞系統的流量控制，從而控制執行機構速度，但是這種控制凡是會造成系統發熱，多用于流量較小的場合中。泵控方式主要采用比例流量閥實現對速度的控制，常用在大流量的液壓系統中。但其缺點是控制精度比閥控方

29、式要低。在設計比例速度控制液壓系統時，常常通過將兩種方式結合起來采用比例流量控制閥和比例閥配合使用，既減少系統發熱又可提高速度和滑塊位置的控制精度。同樣，采用比例速度控制也具有和多優點，比如：在壓機工作中可實現執行機構速度的程序控制；速度的社頂參數可方便的存儲和調入等；通過控制速度可實現多缸同步：速度的控制可采用開環和閉環兩種控制方式。3精確的位置控制在精密校直、點壓成型、精密模鍛、模具研配等液壓機中，滑塊的位置精度要求很高，一般小于0. 05mm，可通過比例伺服閥和位移傳感器來實現執行機構的精確定位，此功能用在精密校直液壓機中控制壓頭的位置精度可達到0. 03mm以內。比例位置控制科學實現位

30、置的程序控制、設定等功能。而常規液壓系統通過開關閥和形成開關控制清塊的形成，滑塊的位置重復精度雖然比單純應用伺服閥精度低，但它對液壓油的過濾精度要求不高，整個系統的性價比要優于伺服控制液壓系統，己逐步成為位置控制液壓系統的首要設計方案。4多缸同步通過電液比例系統控制液壓油缸的速度問題，將該技術進一步延伸，電液比例系統還可實現多缸同步的控制。多缸同步問題是液壓系統中關注最多的問題，傳統的液壓系統多采用同步閥或分流閥控制，但存在同步誤差大、不能自我修正等問題，所以，只能用在對同步要求不高的場合。目前有多種比例同步系統已經成熟應用，如折彎機的液壓同步系統等。在同步系統中用的最多的是采用比例伺服閥和位

31、移傳感器組成的閉環控制系統，如六自由度運動平臺系統等。在液壓機中，鄉缸同步系統已經應用在滑塊的兩點調平和四點調平系統中，有效的提高了液壓機的抗偏載能力，這種系統在汽車縱梁成型液壓機中應用較多。5符合控制電液比例閥傳統的液壓泵多為定量、恒功率、恒壓等簡單功能。比例泵則可通過電氣系統控制泵的流量、壓力、和功率。近紀念來，國外部分液壓元件公司(如：boscrexrath groupparker)開的一種數字泵，其壓力、流量、功率均可通過比例放大器調節，壓力和流量的控制精度可達0.5x。這種泵的出現很大程度上簡化了液壓機的液壓系統（可取消原來的壓力閥和流量閥），又可實現呀路、速度的比例控制。第2章 總

32、體方案設計2.1 總述 對于液壓壓力機來說，從總體上分析，它主要包括以下幾個部分。分別為液壓控制與執行部分、機械部分、計算機及電器控制部分。設計液壓壓力機，就是要將各個部分設計出來并將其有機的結合起來，形成一個適用于各種生產實際的液壓壓力機。從總體布置著手可以選出不同的方案。通過對各組成部分的各種布置和結合，可以得到若干種方案。同時每一部分的具體設計又有許多不同的方案。在本章的第二節通過對液壓壓力機的整體分析與設計得出了幾個方案。在第三節通過對方案的綜合，定出最后的方案，并在綜合的基礎上作了補充。順便將各個分部分的設計方案從大的角度上加以確定。2.2 各分方案的選擇方案一：將壓力機機身分成兩部

33、分。一部分為工作臺，另一部分為安裝各液壓元件的箱體式結構，其實也就是液壓泵站與液壓閥臺的組合。將工作臺與箱體分開放置。工作臺采用兩立柱帶滑塊式，兩個立柱當成滑塊的導軌。并布置上下兩平板將兩個立柱固定。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出t形槽來安裝鍛模，滑塊上也開出t形槽來安裝上模膛。 將各種閥用焊接的方式固定在箱體內的鋼架上，并用油管將其連接起來。控制面板直接引到箱體前部適用于操作的地方。油箱、液壓泵、電機按直線排列到箱體的鋼架上。方案二：將工作臺置于箱體結構上部，并和箱體用螺栓固定。工作臺仍采用兩立柱帶滑塊式。在工作臺下平板上加工出t形槽，而滑塊上則不加工t形槽，只加工出與活塞桿連接的螺紋孔。

34、活塞桿可以和滑塊連接，也可以只和鍛模連接。設計出閥板，用來集中安裝閥。設計底座來安裝液壓泵、電機、油箱。將閥板和底座合理的安裝在箱體中，組成一個小液壓站。控制臺也置于箱體之上。方案三：工作臺采用門式帶滑塊式，上部用橫梁固定，下部用平板固定。箱體與工作臺分開放置。滑塊的導軌做成長方形，并仿照機床導軌制作。滑塊和下平臺都加工出t形槽用來安放鍛模。箱體中各元件的安裝和方案二基本相同。從外部引出控制臺。2.3 方案綜合與論證最后將以上三種整體布置方案加以綜合，得出一個相對較好的方案，做為液壓壓力機的最終方案。將工作臺置于箱體結構上部，并和箱體用螺栓固定。工作臺采用兩立柱帶滑塊式，兩個立柱當成滑塊的導軌

35、。并布置上下兩平板將兩個立柱固定。上平板上裝上液壓缸，下平板上開出t形槽來安裝鍛模，滑塊上也開出t形槽來安裝上模膛。設計一個閥板，將各閥及一些電器元件集中固定在上面，同時設計底座來安裝液壓泵、電機、油箱。然后將兩個板安裝在箱體中。箱體前部采用雙開門式以便與維修。控制臺也置于箱體之上，安裝微機及電控按鈕。對于液壓控制系統，采用閉環位置控制，還要加進去計算機程序控制。工作臺的兩根立柱與上下平板之間用螺母連接。箱體采用焊接式，箱體與工作臺之間用螺栓連接。控制臺安裝工業用計算機，無顯示，鍵盤輸入。各壓力表集中安在控制臺上，控制臺的體積要盡量小。要設計專門的電源來給各傳感器、a/d d/a卡、比例閥等元

36、件供電。第3章 液壓系統的設計計算3.1系統的設計要求3.1.1概述液壓機是利用液壓傳動技術述行加工的設備。它與機械壓力相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內無攝調整，可在在意位置輸出全幫功享和保持所需壓力，結構布局靈活。各執行機構動作可很方便地達到所希望的配合關系等等很多優點。同時液壓元件具有高度盼適用化標準化特點，設計和銩逢均較為簡單。所以液壓機在國民經濟部門得到了丑益廣泛的應用。目前，中小型液壓機絕大部分均采用礦用油做介質，例如液壓油，機械油等。同時大多采用單機直接傳動。液壓機設計也和其它任何機械設計一樣，是由加工對象工件的工藝要求決定。因此整個設計過程首先就應詳細分析壓制工件對執行機構的

37、動作（包括壓力、速度、相對位置關系和運動精度），工作空間和裝卸料要求等等并根據加工的實際條件，參考液壓機設計的一些典型結構和對搜集的同類產品結構性能等參考資料進行分柝比較，確定整體設計方案，基后對主要部件和液壓系統、電氣系統等等的零部件設計提出具體的要求，進行詳細核算。在此基礎上繪制全部工作圖和編制驗收技術條件等全部技術條件。至此，設計階段基本完成。但設計是否正確，必須用實際來檢驗。即通過是指和工藝試驗發現問題和解決問題，使設計符合預期的全部要求，在液壓設計過程中，我們需要研究解決的問題有以下幾點：分析壓制工藝過程對設計機器的要求，確定主要技術規格和動作線圖。總體方案的設計主要零部件強度和剛度

38、的計算液壓系統的設計電氣系統的設計液壓機設計包括兩大部分：一是液壓部分設計；一是主機部分設計。3.1.2設計要求 設計的目的：本系統主要用于加工一些不同材料的壓力產品，完成一定的加工功能，創造一定的經濟效益。技術要求及參數：最大壓制力：300 t 位置控制精度：0.2mm 工件最大尺寸：900mm900mm500mm指導思想：從實際出發，吸收國內外先進的科學技術，力求設計出重量輕、體積小、成本低、效率高、結構簡單、性能良好、操作方便的通用型電液位置控制壓力機。3.1.3確定液壓系統參數壓力和流量是液壓系統最主要的兩個參數。根據這兩個參數來計算和選擇液壓元件、附件和原動機的規格型號。系統壓力選定

39、后，液壓缸的主要尺寸即可確定，液壓缸的主要尺寸確定后，即可根據液壓缸的速度確定其流量。3.2工況分析3.2.1負載分析及負載圖伏在分析就是研究一部機器在工作過程中，它的執行機構的受力情況（液壓缸隨時間的變化情況）。工作機構作往復直線運動時，液壓缸必須克服的外負載： （2.1）式中： 工作負載 摩擦負載 慣性負載工作負載與機器的工作性質有關，有恒值負載和變值負載。如液壓機，在鐓粗、延伸等工藝過程中，其負載隨時間平穩的增長，而在擠壓、拉拔等工藝過程中，其負載幾乎不變。工作負載可分為阻力負載和超越負載，阻止液壓缸運動的負載稱為阻力負載，又稱正值負載；助長液壓缸的負載稱為超越負載。例如液壓缸在提升重物

40、時為阻力負載，重物下降時為超越負載。 （2.2）2摩擦負載即液壓缸驅動工作機構時所要克服的機械摩擦阻力。如缸體與活塞之間的摩擦負載等。根據參考書目機械零件設計手冊39頁表296摩擦系數，根據摩擦表面的材料及性質通常靜摩擦系數 =0.10.3，取 =0.2 ，動摩擦系數=0.050.1，取=0.08。（0.2+0.08）3000=840 （2.3）3慣性負載 即運動部件在啟動和制動過程中，其平均慣性力可按照下式進行計算。 式中： 慣性力 運動部件所受重力 重力加速度 時間內速度變化值 時間變化值一般機床可取=0.10.5，輕載低速運動部件取較小值，重載高速運動部件可取較大值，行走機械=0.51.

41、5，可以大約估計運動部件的總重量，故 =11.2=1.2 （2.4）液壓缸在一個工作循環中，一般情況下，要經歷一下四種伏在工況：啟動階段： (2.5)加速階段：=235.2+1.2+3000=3236.4 (2.6)恒速階段： (2.7)制動階段： (2.8)根據以上各個階段的負載和它所經歷的時間，便可繪制負載循環圖2-1.其中為啟動過程，為加速過程，為恒速過程，為制動過程。它清楚的表明了液壓缸在整個工作循環內負載的變化規律，圖中最大負載是初選液壓缸的工作壓力和確定液壓缸的結構尺寸的依據。3.2.2運動分析及運動循環圖 運動分析就是研究一部機器按工藝要求以怎樣的運動規律完成一個工作循環，并繪制

42、位移循環圖2-2和速度循環圖2-3。液壓機的液壓缸位移循環圖，其縱坐標表示活塞位移，縱坐標表示時間，曲線斜率表示活塞移動速度，它清楚的表明了該液壓機的工作循環由快速下行、壓制、保壓、泄壓、慢回和快速回程的六個階段組成。速度循環圖：位移循環圖曲線斜率表示了執行元件的速度，故由位移循環圖可以繪出速度循環圖。 3.3初選系統壓力液壓機系統工作壓力的選擇要滿足主運動執行機構最大輸出力的要求。系統壓力選定的是否合理，直接關系到整個系統的設計的合理程度。在液壓系統功率一定的情況下，若系統壓力選的過低，則液壓元件、輔件的尺寸和重量就增加；選擇較大的工作壓力，可顯著的減輕缸徑，使液壓機尺寸減少，液壓系統流量相

43、應減少。然而，若系統壓力選的過高，由于對制造元件、輔件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大液壓設備的尺寸、重量和造價，其系統功率和使用壽命也會相應的下降。目前，我國幾類機器常用的系統工作壓力： 表2.1幾類機器常用系統壓力設備類型 機 床農業機械、小型工程機械、工程機械的輔助機構液壓機、中大型挖掘機、重型機械磨床組 合機 床龍 門刨 床拉 床系統壓力/mp0.82352881010162032p=25mp3.4液壓系統圖的擬定在明確液壓系統要完成的功能和加工要求后粗略的給液壓缸一個外拉力，便可以確定液壓系統的基本形式，其內容如下：3.4.1液壓回路的選擇1調壓回路所謂調壓回路，它是用

44、來控制系統的工作壓力，使它不超過某一預先調好的數值，或使工作機構在運動過程中，個階段中具有不同的壓力。有些調壓回路還可以實現多級壓力的變換。在圖24（a）中溢流閥與節流閥組成節流調速回路時，溢流閥經常開啟溢流，他的調定壓力必須大于執行元件的最大工作壓力湖人管路上各種壓力之和。在不同溢流量時，壓力調定值是有波動的。圖24（b）為遠程調壓回路，主溢流閥的調定壓力必須大于每個遠程調壓閥的調定壓力。比較兩個回路，圖（b）較為合理，因為它調壓易于控制，準確。2卸荷回路溢流閥流回油箱，造成動力消耗，引起油液發熱，使油液加快變質，而且還影響液壓系統的性能及泵的壽命，為此需保壓泵卸荷回路。圖25（a）中，當液

45、壓缸活塞向左運動返回終點時，單向閥的旁通油口開啟，泵輸出的油液經此油口回油箱，液壓泵卸荷。圖25（b）是m型電液比例換向閥的卸荷回路。換向閥在中位時液壓泵卸荷。因此，選（b）圖。3平衡回路平衡回路主要用來防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件。因自重而自行下落，在活塞向下運動的回路上串聯一個產生一定背壓的元件，防止因自重而自行下落的回路稱為平衡回路。故回路中必須有垂直或傾斜放置的液壓缸所以要選取垂直放置的液壓缸。在圖(a)中，調整平衡閥的開啟壓力稍大于立式活塞缸和工作部件自重形成的下腔背壓，可防部件自行下落，平衡閥起平衡錘的作用，平衡閥是由單向閥和溢流閥組成。因回油腔有背壓而運動平穩，

46、但功率損失較大。由于平衡閥是滑閥結構，有泄漏，長期停放將緩慢下降，故僅適用于運動部件重量不很大和停留時間較短的系統。如長期停留不動，就采用錐閥結構的液控單向閥組成鎖緊回路，所以選擇圖(b)回路。4釋壓回路釋壓回路的功用在于使用高壓大容量液壓缸中存儲的能量緩緩釋放，以免它突然釋放時產生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于25cm，壓力高于75mp時，其油腔在排油前就必須釋壓。由圖(a)可見，液壓缸上腔的高壓油在換向閥5處于中位（液壓泵卸荷）時，通過節流閥、單向閥和換向閥釋壓，釋壓快慢由節流閥調節，當此腔壓力降至壓力繼電器的調定壓力是，換向閥切至左位，液控單向閥打開，使液壓缸的上腔的油通過該閥排到液

47、壓缸頂部的副油箱中，這種釋壓回路無法在釋壓前保壓。因此，選圖(b)。3.4.2液壓回路的綜合液壓系統組成：調壓回路、卸荷回路、平衡回路、釋壓回路、保壓回路。3.5液壓機系統的動作循環3.5.1概述液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量，以實現各種壓力加工工藝的機器，其傳動方式可分為泵直接傳動和泵蓄能器傳動兩種。壓力機一般由機身和液壓系統兩部分組成。最常見的本體結構由上橫梁，下橫梁，四個立柱和內外螺母組成一個封閉的框架，框架承受全部的工作載荷。當高壓液體進入工作缸后，在工作活塞上產生很大的壓力，并推動活塞向下運動，使工件在上、下模之間產生變形，回程時，工作缸通低壓，高壓液體進入回程缸，推動回程活塞向

48、上運動，帶動它回到原始位置，完成一個工作循環。壓力機的一個工作循環包括停止，沖液行程，工作行程及回程。沖液行程一般包括快速下降過程，活塞從停止在上面的位置靠自重下降，直到上模接觸到工件為止。工件行程為慢加壓及保壓過程，上模接觸工件后，阻力增大，壓力升高，推動活塞繼續下行，對工件進行壓力加工。回程過程為快速上升過程，停止是活塞及運動部分停于運動所需的位置，完成一個工作循環。3.5.2液壓機對液壓系統的基本要求： （1）為完成一般的壓制工藝，要求主缸（上液壓缸）驅動上滑塊能實現“快速下行慢速加壓保壓延時快速返回原位停止”的工作循環；要求頂出缸（下液壓缸）驅動下滑快實現“向上頂出停留向下退回原位停止

49、”的動作循環。（2）液壓系統中的壓力要能經常變換和調節，并能產生較大的壓制力（噸位），以滿足工作要求。（3）流量大、功率大，空行程和加壓行程的速度差異大。因此要求功率利用合理，工作平穩性和安全可靠性要求高。3.5.3液壓系統工作原理（1）啟動：油泵電機啟動時，全部換向閥的電磁鐵處于斷電狀態，泵輸出的油經三位四通換向閥10（中位）及閥4（中位）流回油箱，泵空載啟動。（2）活動橫梁空程快速下降：電磁鐵1dt及5dt通電，閥10及閥11換至右位，控制油經閥11（右位），打開液控單向閥12。進油路：泵閥10右位閥16主缸上腔。回油路：主缸下腔閥12閥10閥4油箱。（3）活動橫梁慢速下行及工作加壓：活動

50、橫梁降至一定位置時觸動行程開關2s，使5dt斷電，閥11復位，液控單向閥12關閉。主缸下腔油經支承閥13排回油箱。活動橫梁不再靠重力作用下降，而是靠液壓泵的壓力油給活塞加壓，使活動橫梁下降。此時，橫梁速度減慢，其速度取決于泵的供油量。 主缸保壓 當主缸上腔壓力達到預定值時，由計算機發出指令信號，使1dt失電，電液比例換向閥10回中位，主缸上下腔封閉，單向閥16和充液閥14的錐面保證了良好的密封性，使主缸保壓。保壓期間，泵1經換向閥10、4的中位卸載。保壓期間由計算機控制，并由壓力傳感器將系統的壓力反饋回去，壓力上下浮動差值為200n，若超過此值，則由計算機發出指令，控制電液比例換向閥的換向和閥

51、芯開口的大小，使壓力達到預定值。泄壓，主缸回程保壓結束，計算機發出信號，2dt得電，換向閥10處于左位。由于主缸上腔壓力很高，壓力油使卸荷閥（外控順序閥）15開啟，泵1輸出的油液經外控順序閥i5回油箱。泵1在低壓下工作，此壓力不足以打開充液閥（液控單向閥）14的主閥芯，而是先打開該閥的卸載閥芯，使主缸上腔油液經此卸載閥芯開口泄回上位油箱，壓力逐漸降低。當主缸上腔壓力卸到一定值后，卸荷閥（外控順序閥）l5關閉，泵1壓力升高，充液閥（液控單向閥）12完全打開，此時，進油路；泵l-電液比例換向閥10左位一液控單向閥12一主缸下腔：回油路：主缸上腔一充液閥（液控單向閥）14一上位油箱。實現主缸快速回程

52、。主缸原位停止當主缸滑塊上升至原來位置，開關idt、2dt失電，換向閥10處于中位，液控單向閥12將主缸下腔封閉，主缸原位停止不動。泵1輸出的油液經電液比例換向閥4、10中位卸載。下頂出缸頂出3dt得電，閥4處于左位。進油路：泵1-換向閥10中位一換向閥4左位一頂出缸下腔。 回油路；下缸上腔一換向閥4左位一油箱。頂出缸活塞上升，頂出。下頂出缸退回3dt失電4dt得電，換向閥4處于右位，頂出缸活塞下行退回。3.5.4液壓機液壓系統的特點（1）由于液壓機是一種大功率的液壓系統，能量合理利用十分重要。因此這種系統一般采用高壓大流量的恒功率的定量泵。（2）液壓機的主缸一般都有很大的重量，因而充分利用其

53、自重作為快速下行時的動力，用沖液箱經沖液閥對主缸工作腔沖液是一種簡便使用的方案。同時，液壓機液壓系統一般也必須考慮設置平衡回路，以防止在停機時主缸因自重而下滑。（3）液壓機的制品質量與液壓系統的保壓性能有很大關系，由于換向閥存在泄漏，因而必須采用適當的措施來保壓，用夜控單向閥來保壓是一種用的較多的方法。（4）液壓機從保壓到退回時，一般都用泄壓回路來解決高壓能的釋放問題。（5）為了保證不發生錯誤動作，主缸與頂出缸比須互鎖。（6）液壓機系統的控制油液應有專門的低壓泵供油，而不應直接由系統作高壓油作控制油源。第4章 液壓元件的設計及液壓油的選取4.1液壓泵的選擇4.1.1確定液壓泵的工作壓力液壓泵的

54、最大工作壓力 p= (3.7)式中： 執行元件的最大工作壓力，由工況圖p-t中選取最大值。液壓泵出口到執行元件入口之間的沿程阻力損失和局部阻力損失之和。初算時按經驗數據選取：管路簡單，流速不大的取ap=0.20.5mpa；管路復雜，流速大的取=0.51. 5mpa； = =25+1=26mpa4.1.2碗定液壓泵的流量液壓泵的流量要大于同時動作的幾個液壓缸所需要的最大流量，并考慮到系統的漏損和液壓泵磨損后容積效率的下降。即： qpk(q)max (3.8)式中：k一系統泄露系數，一般取1.11.3；大流量取小值，小流量取大值。 (q)-同時動作液壓缸的最大流量。可從q-t圖上查取。對于工作過程

55、始終用節流調速的系統，在確定流量時，尚需加上溢流閥的的最小溢流量，一般取3l/minqpk(q) =1.2(15.08+2) =20.496l/min4.1.3選擇液壓泵的規格按照系統中的擬定的僅是系統的靜態壓力。系統工作過程中存在過渡過程中的動態壓力，其壓力最大值往往比靜態壓力要大很多，所以選擇液壓泵的額定壓力時應比系統的最高壓力大25%-60%，使液壓泵的壓力儲備應取大值。則： pp=p(1+25%)=26 (1+0.25)=32.5mpa (3.9)確定驅動液壓泵的功率 (3.10) 式中： pp -液壓泵的最大工作壓力 qp-液壓泵的流量 -液壓泵的總效率液壓泵的總效率即是液壓泵的容積效率與機械效率之乘積，根據液壓傳動系統164頁表7-5的數值估計，液壓泵的規格取最大值。 =本系統選則高壓齒輪變量泵cbz63，公稱排量63ml/r，理論排量62. 63ml/r，額定壓力25mpa，最高壓力31. 5mpa，額定轉速2000r/min，最高轉速2500r/min，工作油溫-20110，驅動功率38.20kw，效率94%，生產企業；濟南液壓件廠。輔助泵為齒輪定量泵，額定壓力為10mpa，最