四柱液压机课程设计文档格式.docx

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本设计主机最大工作负载为7000000N。

通过对液压缸工况分析确定液压缸负载的变化，拟定液压系统图和电磁铁动作顺序。

并设计主液压缸，计算主液压缸的尺寸和流量，主缸的速度换接与安全行程限制通过行程开关来控制。

根据技术要求及设计计算选择液压泵、GE系列电磁阀等液压元件。

通过液压系统压力损失和温升的验算，液压系统的设计可以满足液压机顺序循环的动作要求，设计的四柱液压机能够实现塑性材料的锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲等成型加工工艺。

本液压系统选用PLC控制系统，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。

液压机采用集中式布置，液压系统油源与控制调节装置置于主机之外。

该液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作简单。

目录

第一章概论 1

第一节液压机的工作原理及其组成 1

第二节发展趋势 3

第三节液压传动的优缺点及应用 4

第二章液压系统的合成 6

第一节液压传动工作原理 6

第二节搭建部分回路 9

第三节其他考虑 10

第三章液压缸结构设计及液压系统工况分析 11

第一节液压缸基本结构设计 11

第二节载荷的组成和计算 11

第三节确定主液压缸的、顶出液压缸结构尺寸 12

第四节液压缸动作时的流量 14

第五节缸的设计计算 14

第四章液压元件的选择及性能验算 26

第一节液压元件的选择 26

第二节液压系统性能验算 31

第五章立柱结构设计 35

第一节立柱设计计算 35

第二节连结形式 36

第三节立柱的螺母及预紧 38

第四节立柱的导向装置 39

第五节限程套 40

第六章横梁参数的确定 41

第一节上横梁结构设计 41

第二节活动横梁结构设计 41

第三节下横梁结构设计 42

第四节各横梁参数的确定 42

第七章液压元件的设计 43

第一节管道及管接头 43

第二节液压控制阀的选择 44

结论 46

参考文献 47

第一章概论

47

一．概述

第一节液压机的工作原理及其组成

液压机（又名：

油压机）利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。

当然，用途也根据需要是多种多样的。

如按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类。

水压机机产生的总压力较大，常用于锻造和冲压。

锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。

模锻水压机要用模具，而自由锻水压机不用模具。

我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。

液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。

液压机被广泛应用于机械工业的许多领域。

例如在锻压领域，液压机被广泛应用于自由锻造、模锻、冲压、挤压、剪切、拉拔成型及超塑性等许多工艺中；

在机械工业的其他领域，液压机被应用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金刚石成型、校正压桩、压砖、橡胶注塑成型等十分广泛的不同工作领域。

机器具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式：

机器的工作压力、压制速度，空载快下行和减速的行程和范围，均可根据工艺需要进行调整，并能完成顶出工艺，可带顶出工艺、拉伸工艺三种工艺方式，每种工艺又为定压，定程两种工艺动作供选择，定压成型工艺在压制后具有顶出延时及自动回程。

液压机一般是由本体、动力系统、液压控制系统三部分组成。

本体一般是由机架、液压缸部件、运动部分及其导向装置以及其他辅助装置组成。

工艺要求使影响液压机本体结构形式的最主要因素。

由于在不同液压机上完成的工艺是多种多样的，因此液压机的本体结构形式也是不同的。

根据机架形式，液压机可以分为立式和卧式；

根据机架的组成形式，液压机可分为梁柱式、单柱式、框架式、钢丝缠绕预应力牌坊式等。

其中三梁四柱式是最为常见的类型，如图1-1所示。

其机身是由工作台、滑块、上横

梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。

其执行元件的结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的工作空间，因此适应性强，便于压制大型工件或较长、较高的工件；

由于执行元件结构简单，所以布置灵活，可以根据工艺要求来多方位布置；

活动横梁的总行程和速度都可在一定范围内、相当大程度上调节，适应工艺过程对化快速度的不同要求；

通过不同阀的组合实现工艺过程的不同顺序；

安全性能好，不易超载，有

利于保护模具；

工作平稳。

撞击、振动、噪声较小，对工人及厂房有很大好处。

（1）高速化，高效化，低能耗。

提高液压机的工作效率，降低生产成本。

（2）机电液一体化。

充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。

（3）自动化、智能化。

微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。

自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。

（4）液压元件集成化，标准化。

集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。

标准化的元件为机器的维修带来方便。

二、液压传动的基本原理

液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的

变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。

其中

的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。

四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成。

液压机主机部分包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。

动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀

等组成。

四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。

动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为积式油泵。

为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。

低压（油压小于2.5MP）用齿轮泵；

中压（油压小于6.3MP）用叶片泵；

高压（油压小于32.0MP）用柱塞泵。

各种可塑性材料的压力加工和成形，如不锈钢板钢板的挤压、弯曲、拉伸及金属零件的冷压成形，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。

三、液压系统的组成

液压系统主要由：

动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件

（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

（1）、动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；

是液压传动中的动力部分。

（2）、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。

其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

（3）、控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。

它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

（4）、辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头（扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。

（5）、工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

第二节发展趋势

随着应用了电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。

自19世纪问世以来发展很快，已经广泛应用于国民经济的各个部门，种类繁多，发展迅速，成为机床行业的一个重要组成部分。

但由于我国液压起步晚，液压机只有50年的发展历史，80年代以后我国液压机开始进入高速发展阶段。

目前我国已建立了自己的液压机设计和制造行业。

由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展体现在新的方向。

随着比例伺服技术的发展，液压机的停位精度、速度控制精度越来越高，液压机趋向高精度发展。

高速化、高效化、低能耗提高了液压机的工作效率，降低生产成本；

自动化、智能化，微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。

自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能；

液压元件集成化，标准化，集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。

在国际上来看，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。

良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。

在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。

特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。

第三节液压传动的优缺点及应用

一、液压传动的优缺点

液压传动所以能得到广泛应用，这是由于它具有以下主要优点：

（1）液压传动与机械、电力等传动方式比较，在输出同样功率的条件下体积小、

重量轻、结构紧凑。

油马达的外形尺寸约为同功率电机的12％，重量约为电机的

10～20％，1m3的全液压挖掘机整机重25t、零件总数为750多件，而机械式1m3的挖掘机的机重是41t，零件总数达1500多件。

（2）传递运动平衡。

由于工作液体弹性大，油液本身有吸振能力，不象机械传动因加工和装配误差会引起过大的振动和撞击。

（3）易于获得很大的力或力矩。

例如一个内径为30cm的油缸，油液压力为20MPa，活塞上便可产生1.4MN推力。

液压传动这个突出的优点，使它广泛应用于

工程机械，成为实现省力的最有效的手段。

（4）液压传动系统的运动零件均在油内工作，可以自行润滑，故零件工作寿命长。

（5）能在很大范围内实现无级调速。

如车辆在不同情况下要求不同的行驶速度，

可以通过调节液体的流量达到改变速度的要示。

（6）与机械传动相比易于布局和操纵。

（7）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计、制造和推广。

液压传动也存在以下缺点：

（1）液压传动采用液体为介质，在相对运动表面有间隙存在，就不可避免的要有泄漏，影响了工作效率。

为了防止漏油，配合件的制造精度要求较高。

（2）由于油的粘度随温度而变化，因此油温变化时，会影响传动机构的工作性能。

同时在低温或高温条件下采用液压传动有较大的困难。

（3）空气渗入液压系统后容易引起系统的工作不良，如发生振动、爬动、噪音等。

（4）液压系统发生故障不易检查和排除，这给使用和维修带来不便。

（5）为了防止漏油，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求较高。

总的来说，液压传动的优点是主要的，就其缺点而言，随着生产和科学技术的发展，正在逐

步加以解决，因此液压传动在现代化的生产中有着广阔的发展前途。

二、液压传动的应用