四立柱油压机驱动部的设计.docx
《四立柱油压机驱动部的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四立柱油压机驱动部的设计.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
四立柱油压机驱动部的设计
四立柱油压机驱动部的设计
油压机是工业生产中不可缺少的重要设备。
油压机是采用油压系统来进行工作的，驱动部分作为油压的重要的组成部分，其结构优劣是对设备性能有着重要影响。
本文在分析油压机的研究现状之后，对800KN油压机的驱动部分进行了设计。
重点分析了油压缸驱动部的作用及其对驱动部的整体工作状态的影响，通过对油压缸体、活塞、活塞杆的结构设计以及其材料的选择和强度的校核来保证油压缸能够正常的工作。
底座作为液压机整体的承载部件，对其的结构设计以及强度和刚度校核来保证整机的正常工作。
利用AutoCAD软件完成整体的装配图和零件图。
关键词：
油压机，油压缸，底座，活塞，活塞杆
刖吕
油压机是一种通过液压泵作为动力源，用液压油做为工作介质，依靠于液压泵的作用推力将液压油通过液压油管进入油缸和活塞，然后油缸和活塞通过互相配合的密封件，山于工作位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，以至于液压油不能泄露出去。
最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸和活塞循环做功进而完成一定的机械动作来作为生产力的一种机械。
油压机由主机及控制机构两大部分组成。
油压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。
动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。
动力机构在电气装置的控制下，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。
油压机按结构形式分类现主要分为：
四柱式油压机、单柱式（C型）油压机、卧式油压机、立式框架油压机等。
按油压机的用途分类主要分为金属成型油压机、折弯油压机、拉伸油压机、冲裁油压机、粉末成型油压机、压装油压机、挤压油压机等。
油压机驱动部分设计•主要是液压机的设计。
液压技术在工业中推广应用应该说是20世纪中叶以后的事，时间还不很长。
因为要使用原油练制品来作为传动工作介质，近代液压传动是由19世纪崛起并繁荣发展的石油工业来推动起来的。
最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器。
二战期间，在一些功率较大，反应快速，动作准确的液压传动与控制装置应用在兵器上，极大的提高了兵器的性能，极大的促进了当代的液压技术的快速发展。
二战结束后，液压技术很快转向民用领域，并且曲于液压行业各种标准的不断制定和完善，各种元件的标准化，集约化，系列化在机械制造，机械工程，机械电子，农业机械工程，仿真加工，汽车制造等等行业中推广开来。
20世纪60年代后，随着核子能技术，空间应用技术，计算机技术的发展再一次将液压技术向前推进，这样使它在国民经济的各个方面都得到了应用。
中国的液压工业于20世纪50年代开始，液压元件最早开始应用于机床和锻压设备中。
在20世纪60年代起，从国外引进一些液压元件的技术，
开始自行设计液压产品以来，液压技术已渗透到各个工业部门，成为促进国民经济增长的中坚力量。
在机床制造、农业工程机械、机械冶金、汽车和船舶制造、航空以及军工等工业中广泛使用。
当前的液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。
进入21世纪以来，新型高科技元件的应用、计算机辅助设计CAD、计算机仿真优化设讣、微型计算机控制等技术的发展，为液压技术发展提供了广泛舞台。
现在，为了保证和最新技术的发展保持一致，液压技术必须不断创新,不断地提高，不断发展，通过改进元件和系统的性能，满足日益变化的市场需求，才能在未来占有一席之地。
液压技术的持续发展体现在下面的特征：
1）提高元件性能，创制新型元件，不断小型化和微型化
2）高度的组合化，集成化和模块化
3）和微电子技术现结合，走向智能化
4）研发特殊传动介质，推动工作介质多元化
第1章四立柱油压机概述
1.1油压机的基本结构
小型油压机一般为四立柱液压机。
整体结构如图1-1所示
图1-1四立柱液压机结构
1-上横梁2-立柱3-下横梁4-回程缸5-工件
6-回程柱塞7-活动横梁8-工作柱塞9-工作缸
油压机的各个部件都统一安装在机身上，在下横梁的中间孔安装顶出缸，在上横梁的中间孔安装工作缸，并且在工作台台面上开有T型槽，用它来安装压制模具。
活动横梁的四个角上的孔套装在四立柱上方和工作缸活塞相连接，由于其带动横梁上下运动。
机身在油压机工作中承受全部的工作载荷。
工作缸采用活塞式单出杆双作用缸，当液压油进入工作缸上腔且活塞带动横梁向下运动时，其速度较慢，圧力较大，当压力油进入工作缸下腔且活塞向上运动，其运动速度较快，压力较小，一般情况下符合慢速压制、快速回程的液压工艺要求。
活动横梁是立柱式液压机的运动部件，位于油压机机身的中间，中间圆孔和上横梁的工作活塞杆连接，四角孔在工作活塞的带动下，靠立柱导向作上下的运动，活动横梁的底面也开有T型槽，用来安装模具。
在机身下部设有顶出缸，通过顶杆可以将成型后的塑件顶出。
油压机的动力部分是高压泵，将机械能转变为液压能，向液压机的工作缸和顶出缸提供高压液体。
1.2工作原理及基本组成
液压传动是利用流体作为工作介质对能量进行传递动力和进行控制的一种传动形式。
其工作原理如图1-2所示：
1
1
FL
—二
「
T
4大柱
F2
s—
T
1
1
1
1
1
1
小柱塞i!
P
1—P■
图1-2液压缸工作原理
液压泵：
将机械能转换成液压能的转化装置。
液压缸：
将液压能转化为机械能。
控制阀：
控制液压油的流量，方向，压力，液压执行机构的工作顺序等及保护液压回路。
对系统中油液压力，流量或者油液流动方向进行控制和调节的元件。
根据控制和调节功能的不同，液压阀可分为流量控制阀、压力控制阀和方向控制阀。
例如单向阀，换向阀，溢流阀，开停阀，顺序阀，节流阀，调速阀等等
1、油压机活动横梁的下行程速度主要取决于液压泵的供液油量，而与制造过程中的锻件变形阻力无密切关系。
如果泵的供液量为常量，则油圧机的工作速度为定值。
2、泵的供油压力与所消耗的功率，被加工工件的变形阻力都有着密切关系，工作过程中工作变形阻力大，那么液压泵的供液压力和所消耗的功率也大，反之亦然。
3、能够利用活动横梁行程速度的恒定性和液压泵供液压力不断变化的一些特点，作为操纵分配器的信号，进一步来实现油压机的自动工作。
1.3油压机液压传动的优缺点
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%,1立方米的全液压挖掘机整机重25T、零件总数为750多件，而机械式1立方米的挖掘机的机重是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）液压传动釆用液体为介质，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，液圧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。
第2章驱动部结构设计及液压系统工况分析
2.1液压缸基本结构设计
液压缸的结构图如图2-1所示
图2-1液压缸的结构图
卜油压缸简2-活塞3-活塞杆4-扛螺母5-导向带6-连接盖
液压缸是驱动部的重要组成部分，它是一种把液体的压力能转换为机械能，以实现直线往复运动的能量转换装置。
山于液压缸结构简单，工作可靠，在锻压设备中应用广泛。
液压缸的类型
液压缸选用单作用活塞液压缸，单作用活塞缸的活塞、活塞杆和导向套上都装有密封圈，因而液压缸被分隔为两个互不相通的油管，当活塞腔通入高压油而活塞杆腔回油时，可实现工作进程，当从反方向进油和回油是，可实现回程。
缸口部分结构
缸口部分釆用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成,
用来密封和引导活塞杆。
由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。
缸底结构
缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。
在本设计中采用平底结构。
平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。
所以目前整体结构中大多采用平底结构。
2.2载荷的组成和计算
四柱液压机的工作过程如下：
实现“快进一一减速——加压工作行程——保压延时——卸压回程一一回程停止”的工作行程，其参数:
压制力为800000N,彳亍程为350mm,快进速度35mm/s,压制速度6mm/s,回程速度25mm/s
液压系统最高工作压力P=25Mpa
v快二35mm/s,v.,=6mm/s,令启动时间不超过0.2s
选取P=20-25Mpa取P=25Mpa
80吨液压机设计要求
（1）液压系统最高压力P=32Mpa-般选用P=20~25Mpa
（2）主液压缸适用于冲压的压制力与回程力之比值为5-10%塑料制品的压制力与回程力之比为2%
（3）顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一
（4）顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一
1主缸公称压力
F=800kN
2主缸回程力
Fi=140KN
3顶出缸公称压力
竹二97KN
4顶出缸回程力
心=33KN
5滑块距工作台最大距离
600mm
（1）驱动缸的内径（活塞直径）：
公称力F=800KN,液体最大工作压力P=25MPa。
求得活塞面积:
Sf^=-=0.040Im2
（2-1）
所以
Df=0.200即驱动缸内径0=200。
查表取
（2）主液压缸活塞杆的直径
Di=200mm
所以
dl=140mm
（3）驱动油压缸有效面积：
无
杆
腔
有杆腔出f
图2-2液压缸简图
（2-4）
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
其中人是有杆腔面积，爲是无杆腔面积如图2-2所示，心为活塞杆的面积=0.0314m2=314cm2
4
A=r^L=nx0-14\.=o.0153m2=153cm2
344
A,=A{—At=314—153=161cm2
（4）主液压缸实际压制力和回程力：
P/^=PAI=8J6.4KN
主缸实际回程压力：
P=-（D,2-df）P=134KN
411
2.4液压缸动作时的流量
液压缸的流量通过工作速度和液压缸的内径来确定。
液压缸的空程速
度为vy=35mms/,工作
升级会员 