800吨四柱式液压机设计说明.docx

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800吨四柱式液压机设计说明

摘要

本次设计题目是800T液压机设计,四柱式液压机式液压机中最常见,应用最广的一种结构形式。

其主要特点是加工工艺性较其他类型液压机简单。

所以设计成立式单缸四柱式液压机结构。

它的机身是由上横梁,活动横梁,工作台,四根立柱组成。

工作缸安装在上横梁,活动横梁和工作缸成一个整体,以立柱为导向上下运动,并传递工作缸产生的力量,对制件进行压力加工。

由于机身连接成一个整体框架,故机身承受整个工作力量。

四柱式液压机主要不足之处：

〔1由于用四根立柱做框架,机身刚度较框架式小。

〔2由于四立柱做向导,活动横梁导套与四根立柱磨损后不易调整。

四柱式液压机组成部分可分为：

工作部分：

工作油缸,活动横梁等。

机身部分：

由上横梁,工作台及立柱组成。

辅助部分：

包括顶出缸,移动工作台等。

设计过程中包括液压机的结构设计,液压系统方案设计及工作原理图的拟定,还有油量,油箱的计算,其中前三个环节最为重要。

国液压机的主要设计单位,包括占主导地位的第一重型机械集团公司在的一些大型所,其设计工作仍然是以图版作业为主,设计工作的好与坏完全取决于设计人员的技术与素质。

关键词：

油缸：

液压系统：

工作台：

活塞杆：

顶出缸

Abstract

Thisdesigntopicis800thydraulicpressdesign,fourcolumnhydraulicmachinehydraulicmachineisthemostcommon,themostwidelyusedastructure.Itsmainfeatureisthattheprocessofmachiningissimplerthanotherhydraulicpressure..Sotheestablishmentofdesigntypesinglecylinderfourcolumnhydraulicmachinestructure.Itsfuselageiscomposedofbeams,movablebeams,workingtable,fourpillars.Cylinderinstalledinthebeam,themovablebeamandaworkingcylinderlinkintoawhole,inthecolumnforthedirectedmotion,andtransmitpowergeneratedintheworkingcylinder,pressureprocessingofparts.Asthefuselageconnectedintoawholeframe,sothefuselagetowithstandtheentireworkingforce.

Fourcolumnhydraulicpressmaindeficiencies:

First,forthefourpillarsoftheframework,thefuselageframestiffnessisrelativelysmall.

Second,duetothefourcolumntodotheguide,themovablebeaminsideguidesetandfourcolumnwearnoteasytoadjust.

Fourcolumnhydraulicmachinepartscanbedividedinto:

Workingpart:

workingcylinder,movablebeam,etc..

Bodypart:

fromtheupperbeam,workingtableandcolumn.

Auxiliaryparts:

includingtheejectorcylinder,mobileworkbench,etc..

Designprocessincludingthestructureofthehydraulicmachinedesign,hydraulicsystemdesignandworkprinciplediagram,aswellastheamountofoil,fueltank,whichisthefirstthreemostimportant.

Themainunitsofdomestichydraulicmachinedesign,includingdominatedthefirstheavymachinerygroupcompanyandDesignInstitute,includingsomelargeDesignInstitute,thedesignworkisstilldominatedbyplatework,designworkisgoodorbaddependsentirelyonthedesignpersonneloftechnologyandquality.

Keywords:

Cylinder:

hydraulicsystem:

bench:

pistonrod:

ejectorcylinder

引言

液压机是一种利用液体压力用来传递能量,用来实现各种压力加工工艺的机床。

伴随着新工艺以及技术的应用,液压机在金属加工以及在非金属成型方面的应用都越来越广泛,在机床行业中的占有份额也正在大幅度攀升。

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机身、主缸。

顶出缸及充液装置等等。

动力机构由、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等等组成。

动力机构在电器装置的控制下,通过泵和油缸以及各种液压缸来实现能量转换,调节并且输送,并完成各种工艺动作的循环。

液压机的工作原理：

液压机是利用液体来传递压力的设备。

液体在密封的容器中传递压力的时候遵循帕斯卡定律。

液压机的液压系统是有动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构、和工作介质来组成。

动力机构：

动力机构通常采用油泵作为动力机构,一般为容积式油泵。

为了满足执行机构的运动速度的要求,选用一个油泵或者多个油泵。

低压〔油压小于2.5MP的用齿轮泵;中压〔油压小于6.3MP的用叶片泵;高压〔油压小于32.0MP的用柱塞泵。

液压机通常是指液压泵和液压马达,液压泵和液压马达都是液压也痛中的能量转换装置,不同的是液压泵能把驱动电动机的机械能转换成油液的压力能,是液压系统中的执行装置。

液压系统中常用的液压泵和液压马达都是容积式的,他的工作原理都是利用密封容积的变化进行吸油和压油。

从他的工作原理上来说,大部分液压泵和液压马达都是互逆的,即是输入压力油,液压泵就变成液压马达,就可以输出转速和转矩了,但是在结构上,液压泵和液压马达还是有很大差异的。

液压机通常是指液压泵和液压马达,液压泵和也液压马达都是液压系统中的能量转换装置,不同的是液压泵能把驱动电动机的机械能转换成油液的鸭梨梨能,是液压系统中的执行装置,但是液压马达是吧液压油的压力能转换程机械能的,是液压系统中的执行装置。

液压系统中常用的液压泵和液压马达都是容积式的,其工作原理都是利用密封容积的变化进行吸油和压油的。

从工作原理上来说,大部分液压泵和液压马达是互逆的,即输入液压油,液压泵就变成液压马达,就可输出转速和转矩,但在结构上液压泵和液压马达还是有差异的。

1液压机的主要结构形式

按照结构形式分类,液压机主要包括单柱液压机,四柱液压机,框架液压机及其他构的液压机。

单柱液压机可分为整体机身和组合机身两种结构。

单柱液压机在工作中,由于机身的变形,快话与工作台产生的夹角,故多用在对精准度不高的应用场合。

如:

压装,板材压型,校直等工艺。

四柱液压机为通过四根立柱把上下横梁连接起来,且其带滑块的活动横梁依靠四根立柱导向。

机器具有结构简单制造成本点等的特点,所以他的应用最为广泛。

框架式液压机采用焊接框架立柱式来代替四柱液压机的圆柱来立柱,滑块的导向是依靠在固定在立柱上的导轨来导向的,它具有导向精度高,抗偏载能力较大等有点,但是它的制造成本较高,他多用在精度要求比较高的场合像金属板的冲压等等。

在以上+三种液压机占有市场总数的95%以上,根据不同的需要还有各种其他特殊形式的液压机,像是多柱式、多向式等结构的液压机。

四柱式液压是利用帕斯卡定律来制成的利用液体压强等传动的机械,他的种类分很多中。

但是用途也是多种多样的。

像是按照传递压强的液体种类来划分,有冲压机和水压机这两大类。

水压机的产生的总压力比较大,他常用于段冲和冲压。

锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机这两种。

模锻水压机都要用模具,可是自由锻水压机不可以用模具。

我国制造的第一台万吨水压机就是这个自由锻造水压机。

四柱液压机的液压传动系统是这个以压力变化为主,系统的压力比较高,他的流量比较大,他的功率也比较大。

所以应该特别注意提高原动机的功率和利用率和防止卸压时来产生冲动和振动,必须要保证安全可靠。

四柱液压机是根据压制工艺的要求主缸可以完成快速下行—减速压制—保压延时—卸压回程—〔在任意位置的基本的工作循环,而且压力速度和保压时间需要调节。

顶出液压缸只要用来顶出工件的作用,并且要求能实现顶出、退回、停止等的动作。

就像是薄板拉伸是,有需要求出顶出液压缸的上升、停止和压力回程等辅助等动作。

有时候还需要用压边缸将胚边将胚料压紧,来防止周边的起皱。

四柱液压机以运动中的主要执行机构〔主缸的可能输出的最大压力〔吨位等作为液压机的主要规格,并且已经系列化了。

顶料缸的吨位常常采用主缸吨位的20%—50%。

液压机的顶出缸可以采用主要吨位的10%左右。

双动拉伸液压机的液压机吨位,一般采用拉伸缸吨位的60%左右。

他由压力加工工艺的需要来确定主缸的速度,一般都在由泵直接供油的液压的系统中,他的工作行程速度都不超过50mm/s,快速进给速度不会超过300mm/s,快退速度和快退速度相等。

2国液压机行业的发展的现状

〔1在生产能力以及市场方面,国的液压机的生产量每年都会有很大的增长率,其中在20XX中,在国突破亿元的企业超过3家,像锻压机床、市天锻压力、压力机械。

国的液压机从产值和销售收入上和外国国家相比较还没有优势,但是生产产量较多。

国的液压机多数为日本液压机,欧美的比较少。

〔2在产品的技术上,国的液压机单片机的技术水平已经达到国际中等或者比较先进的水平。

〔3在质量水平上,由于国液压机的技术最早是从联引进和吸收的,国生产的液压机在刚度和强度上远优于日本和国的产品,与欧美的产品相当。

和国外产品相比,我国的产品在质量上还存在以下不足：

1.在可靠性方面,主要集中在液压系统方面,多是由于液压和电器元件的可靠性低引起的。

2.漏油问题是在国产液压机中比较普遍的。

3.关键件的加工质量还需要提高。

4.在外观和美学方面和国外公司的产品比较还存在一定的差距。

但随着国制造商对质量的不断重视和管理水平的提高,国产液压机的质量还会接近和赶上国际水平。

3国液压机行业发展中上需要加强的方面

液压机技术及生产能力已经趋于成熟,在国市场占有率达到90%,并已经开始向发达国家出口。

但液压机行业在今后的发展中,仍需要努力,特别要做好以下几点：

〔1加强企业的技术研发能力,提升新产品的研发能力。

机床行业的高端竞争在很大程度上取决于产品的技术含量,中国液压机行业想要占领世界的高端市场,首先必须在技术上达到国际先进水平。

国应设立专门的液压机研究机构及科研人员,以提高液压机的综合技术水平。

〔2加强企业间的联合,把主机的生产,自动送料企业,研究院所联合起来,发挥各自的优势,共同开发和承担成套的生产自动线项目,解决相关联的技术。

〔3提高产品质量,提高可靠性的产品。

在液压系统的可靠性,安装质量,加工质量,漏油问题,液压油的清洁问题上,以适应自动线,流水线的生产。

第一章四柱式液压机的简介和发展

1.1四柱式液压机简介

四柱式液压机是液压机中最常见的,应用最广泛的一种结构形式。

其主要的特点是加工较其他液压机简单。

立式单缸四柱式液压机为最为常见的典型的结构式之一,它的机身由上横梁,工作台,四根主柱来组成。

工作缸安装在上横梁。

活动横梁和工作缸的活塞连接成一个成一个整体,以立柱为导向上下运动,并传递工作缸之力量。

对制件进行压力加工,由于机身连接成一个整体框架,故机身承受整个工作力量。

按工作缸的安装方式可以有垂直位置及水平位置的不同,可分为立式和卧式这两种,也可发展成侧卧联合式。

按工作缸数量来分可分为单缸,双缸,三缸以及多缸多种形式。

我国自行设计制造的1200吨额水压机有六个工作缸,主要是立式四柱式。

四柱式液压机主要的不足之处：

第一，由于用四根立柱做框架,机身刚度较框架式小。

第二，由于四立柱做向导,活动横梁的导套与四根立柱磨损后不易调整。

四柱式液压机组成部分可分为：

工作部分：

工作的油缸,活动横梁等。

机身部分：

由上横梁和工作台及立柱组成。

辅助部分：

包括顶出缸和移动工作台等。

1.2机械的用途,适用围及主要性能要求

1.2.1用途及使用围

进行金属的加工,包括一般的冲压,拉伸,弯曲翻边,矫直,压装和冷挤压等工艺。

也适用于非金属加工,如塑料,玻璃钢和绝缘材料压制的成型。

还有粉木,冶金,砂轮等的压制成型,一级压制当面的新工艺,新技术的实验研究等等。

1.2.2主要性能要求

为了满足以上对于工艺方面的要求,让他具有万能性所以对他提出如下的性能要求。

1.具有较高的生产率,因此要求有较高的空程和回程的速度。

2.除了主缸之外还用该有顶出缸。

顶出缸用于顶出工件,还可以用于拉伸工艺时产生的反作用力。

3.主缸和顶出缸的压力应该可以调节。

4.应该能进行保压压制。

5.应该具有手动操作、定程半自动和顶压自动等等工艺操作。

6.主缸回程时应该具有顶卸压措施用来消除或用来减小换向卸压时的液压的冲击。

7.主缸和顶出缸应不能同时动作,用来防止产生动作事故。

8.系统上应该由适当的安全保护的措施,并且要十分的可靠。

9.系统各个部分的压力应该能够方便的测量。

1.3工作循环以及工作路线

根据本机的工作对他的使用围的使用要求来制定出本机的工作循环以及他的组合如下所示：

操作方式

压制方式

顶出缸工作方式

调整

定程压制

保压顶出缸不顶出

手动

压制后顶出缸顶出

半自动

定程压制

不保压顶出缸浮动压边并顶出

在这些循环当中,顶出缸的顶出以及他的回程是靠手动来实现的。

在手动和半自动工作的循环当中,主缸工作时的动作程序为：

快速下行—减速—压制—保压—回程并停止。

他对工件压制后需要顶出的一半的压制工艺。

第二章800t四柱式液压机设计

2.1主要技术参数

1.主缸共称压力p1800t

2.主缸回程力p2100t

3.顶出缸公称压力p3200t

4.顶出缸回程力p450t

5.行程速度

主缸：

快速空行速度v1100mm/s

工作行程速度v210mm/s

回程速度v380mm/s

顶出缸：

顶出行程速度v450mm/s

程速度v5100mm/s

6.主缸行程s11000mm/s

7.顶出缸行程s2400mm/s

2.2主要结构参数的确定与计算

2.2.1主油缸计算

〔1液体的最大工作压力p

由机械手册第四卷表19-2-13知〔下文中表均来自机械设计手册第四卷,液压机的系统压力为20~32Mpa的液压泵性能不够稳定,漏损较大,故本机选用最高工作压力为26Mpa。

〔2主缸径〔即活塞共称直径D由表19-6-12公式得

D==0.638m

按标准取D=600mm,其材料取ZG350。

查机械设计手册第4卷表19-6.13：

取主缸外径D1=750mm

〔3主缸活塞杆直径d1

===0.599m

按标准取d=450mm。

主缸的实际压力：

===7069KN

主缸的实际回程压力：

==25=997KN

缸体的结构尺寸及图形如图2-1所示：

图2-1缸体结构图

〔4缸体强度校核：

1.中断强度

缸体材料选用ZG35,应用第四强度理论进行计算：

P

且：

p

=1200KN/

式2-1中符号尺寸见图2-1

所以：

==1193KN/

2支撑台肩出强度计算

（1）支撑台肩接触面积挤压应力支撑台结构见图2-2

=

图2-2支撑台

式2-2：

p=8000000kg

=87cm

=75cm

L=0.2cm〔倒角尺寸

〔5缸口部分零件强度计算：

1.作用在缸口导套及兰盘上的力

P=0.785〔8000000pkg=600000pkg2-3

式3-6中符号见图2-3所示：

图2-3缸口结构

D=60cm=59.9cm

所以：

p=p=0.785〔-2500=2535kg

2.螺栓计算

螺栓选用16个M30双头螺栓,材料为35,

M30螺纹径为d=25.5cm

螺栓拉伸应力为：

式中2-7：

n—螺栓数目,n=16

—螺栓截面〔

=0.785=5.1

——许用拉伸应力

对于大于12螺钉：

1200kg/

对于小于12螺钉：

1200kg/

所以：

kg/

3缸口导套挤压计算

缸口导套材料选用HT20-40,导套挤压应力为：

=1000kg/2-4

式子中符号见图2-3,尺寸为：

D=60cm,D2=59cm

代入式2-4得：

=25kg/

4.法兰盘的计算

法兰盘材料选用ZG35,故弯曲应力为：

=1500kg/2-5

式子2-5中符号见图2-3尺寸为：

=75cm=1/2=0.5<40+33>=59.5

=85cm=4cmH=10cm

代入式3-9得：

=205kg/

<6>活塞部分计算

1.活塞杆材料为35,活塞杆直径为50cm,长度约等于100cm,长度与直径之比约为2,在加压过程中活塞仅受压,面积较大,故对其挤压及稳定性可略去不计。

2.活塞头部导向套计算

导向材料为HT20-40,活塞头部结构见图1-4,导套挤压应力为：

2-6

图2-4活塞头

尺寸为：

=59cm=53cm

S=0.2cm=0.3cm

kg/

=1000kg/

代入式3-10中得：

=352kg/

故满足要求。

3.活塞于活动横梁端面挤压应力活动横梁材料选用HT20-40,取许用挤压应力活动横梁材料选用H20-40,

取许用应力=1000kg/

得：

2-7

式2-7中各符号见图2-5,

图2-5活塞与活动横梁连接

其尺寸为：

=59cmS=0.5cm

=44cm=0.3cm

带入式3-11中得：

kg/

2.2.2顶出缸的部分计算

〔1顶出缸的活塞直径

D==0.319m

按标准取=320mm

<2>顶出缸活塞直径

===0.277m

这个很值符合标准系列,所以取其值=280mm

顶出缸实际压力为

===2000KN

顶出缸实际回程力：

==25=471KN

2.2.3各缸动作时的流量

1.主缸进油量和排油流量

〔1快速空行程时的活塞腔进油量为：

===1696L/min

〔2快速空行程时的活塞杆的排油量为：

===56L/min

〔3工程行程时活塞腔进油量为：

===169.6L/min

〔4工程行程时活塞腔的排油量为：

===5.6L/min

〔5回程是活塞杆腔进油量为：

===45L/min

〔6回程是活塞杆腔排油量为：

===1356L/min

2.顶出缸的进油量和排油的油量

〔1顶出时活塞腔进油油量为：

===241L/min

〔2顶出时活塞腔排油油量为：

===57L/min

〔3回程时活塞杆腔进油量为：

===113L/min

〔4回程时活塞杆腔进油量为：

===482L/min

2.2.4机身零件的设计及计算

1.上横梁

由于中小型液压机其机构的形式主要有：

铸造及焊接两种,故对于800T型四柱式万能液压机的上横梁结构的材料选取为HT-40。

〔1上横梁的作用及尺寸要求

上横梁位于立柱的上部,用于安装工作缸,并承受工作缸的反作用里。

如果有需要也可以安装回程缸及其他装置。

上横梁通过立柱连接程机身的上半部分,并且安装工作油缸。

为了使他的组成空间合乎要求,以及活塞的平稳,所以要求上横梁安装油缸口的轴线与安装油缸的台肩平面应力垂直,上横联与调节螺母接触面与主轴缸台肩接触应平行,还有立柱穿过口的上下面平行等等。

其具体要求如下；

A.安装主油缸孔的轴线与油缸台肩和平面不垂直0.06/1000mm；

B.调节螺母接触面与油缸台肩贴合平面的不平行度允差0.05/1000mm；

C.锁紧螺母接触与调节螺母接触面减不平行度允差0.16/1000mm；

D.油缸锁紧螺母平面与油缸台肩贴合平面间的不平行度允差0.12/1000mm；

E.立柱孔的尺寸-一般比立柱插入端直径大2mm。

〔2受力分析

上横梁可视为两集中力,两端支承的简支梁。

他的受力图以及剪力图如图2-6所示；

图2-6上横梁受力分析

其中；p-共称压力〔kgp=800000kg

D-油缸台肩尺寸〔cmD=86cm

在截面〔1-1所受弯矩：

M=PB〔1

=6645079kg

〔3主截面〔1-1强度计算

重心距离X轴的距离：

=32.3cm

所以=H=65

截面对X轴〔形心轴的惯性距离：

J==1450000

在受压截面上的弯曲应力为：

=149/

在受拉截面上的弯曲应力为：

=150/

〔411-11截面剪切强度计算

根据材料力学可以知道端面抗剪切力主要由立柱承受,所一可以按照简化截面—矩形来计算。

他的最大应力在应该中心横截面上。

=200kg/2-8

式子2-8中；Q—11—11截面切应力〔kgQ=P=400000kg

B—简化截面的宽度〔cmB=45cm

H—简化截面的高度〔cmH=50cm

所以：

=105kg/

2.工作台

〔1工作台的作用与形状尺寸的要求

工作台是主机的安装的基础。

台面上有固定模具,工作中承受及其本身重量以及全部的载荷。

也可以安装顶出缸、回程缸以及其他的辅助装备。

工作台所选用的材料与上横梁相同。

工作台是整机的基础性零件,他是安装模具的基准。

此外在他的上面还要安装顶出缸和其他的零部件。

所以对工作台的不平度、各部件的安装定位基准面均应该有必要的技术要求。

具体要求如下：

A：

工作台的不平度允差0.05/1000mm；

B：

安装顶出缸口的轴线与顶出缸台肩贴合面间不垂直度允差为0.03/300mm；

C：

顶出油缸的台肩的贴合面与工作台间不垂平行度允差0.05/300mm

D：

立柱紧锁螺母的贴合平面和工作台面间的不平行度0.16100mm：

E：

立柱孔的尺寸一般都比立柱插入端直径

〔3受力分析计算

工作台重心由他的中心孔,他的直径为30cm。

工作台材料选用HT20—40,台面挤压许用应力为=1000kg/,所以可以知道模具的最小尺寸是：

A。

按照圆的直径计算,所以垫板直径是d=39.2cm,取垫板的高度b=40cm,立柱中心距为80cm,所以取:

kg/cm。

在1-1界面〔如图2-7

图2-7工作台受力简图：