液压三级项目

液压与气压传动课程三级项目——100T四柱式液压机液压系统的分析与设计研究报告

组员：

2016-05-08

燕山大学液压与气压传动课程三级项目任务书

小组分工及贡献

目录

小组分工及贡献 (2)

目录 (3)

摘要 (4)

1绪论 (5)

1.1 概述 (5)

1.2 发展趋势 (6)

2液压系统载荷速度计算 (6)

2.1 载荷的组成和计算 (7)

2.1.1主液压缸载荷的组成和计算 (7)

2.1.2绘制负载图和速度图 (8)

2.1.3初选系统工作压力 (9)

2.2 液压系统及元件的设计 (10)

2.2.1拟定液压系统图 (10)

3液压缸的设计 (12)

3.1液压缸主要参数的确定 (12)

3.2液压缸动作时的流量 (14)

3.3活塞杆的设计 (14)

总结 (16)

心得 (17)

100T四柱液压机液压系统设计

摘要

本设计为四柱式液压机，四柱液压机的主机主要由上梁、导柱、工作台、移动横梁、主缸、顶出缸等组成。其中主缸可完成快速下行、慢速加压、保压延时、释压换向、快速返回、原位停止的动作；顶出缸可实现向上顶出、停留、向下退回、原位停止的动作。本设计主机最大工作负载为1000KN。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。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。

关键词：四柱液压机；液压系统；

四柱液压机液压系统设计

1绪论

1.1概述

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。

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。

1.2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。标准化的元件为机器的维修带来方便。

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。

2液压系统载荷速度计算

四柱液压机的工作过程如下：上液压缸驱动上滑块，实现“快速下行-慢速加压-保压延时-释压换向-快速返回-原位停止”的动作循环；下液压缸驱动下滑块，实现“向上顶出-停留-向下退回-原位停止”的动作循环。如2-1图所示。

图2-1液压机工作循环图

2.1 载荷的组成和计算

2.1.1主液压缸载荷的组成和计算

作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷g F ，导轨的摩擦力f F 和由于

速度变化而产生的惯性力a F 。

（1） 工作载荷g F

工

件

的

压

制

抗

力

即

为

工

作

负

载

：

N F 63g 1081.901.8910100⨯=⨯⨯=

（2） 导轨摩擦载荷f F

摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力。

N F F f f = (2-1)

N F --外载荷作用于导轨上的正压力（N ）；

f

---摩擦系数，分为静摩擦系数（3.0~2.0f s ≤）和动摩擦系数（1.0~05.0f d ≤）

静摩擦阻力： 0.25009.8980fs F N =⨯⨯=

动摩擦阻力： 0.15009.8490fd F N =⨯⨯=

（3） 惯性载荷a F t

v

g G F ∆∆=a (2-

2)