150T液压机设计计算说明指导书

一绪论1.1液压传动与控制概述液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量输出（力、位移或速度等）。它与单纯机械传动、电气传动和气压传动相比，具备传递功率大，构造小、响应快等特点，因而被广泛应用于各种机械设备及精密自动控制系统。液压传动技术是一门新学科技术，它发展历史虽然较短，但是发展速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域；19开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反映快、精度高自动控制系统，因而浮现了液压伺服控制系统。从60年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术发展，不断地对液压技术提出新规定，从民用到国防，由普通传动到精准度很高控制系统，这种技术得到更加广泛发展和应用。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。此外，近几年又浮现了太阳跟踪系统、海浪模仿装置、飞机驾驶模仿、船舶驾驶模仿器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模仿、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备场合，均可采用液压技术。它发展如此之快，应用如此之广，其因素就是液压技术有着优秀特点，归纳起来液压动力传动方式具备明显长处：其单位重量输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、构造紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范畴宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、原则化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。1.2液压机发展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广设备之一，自19世纪问世以来发展不久，液压机在工作中广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛应用。由于液压机液压系统和整机构造方面，已经比较成熟，当前国内外液压机发展不但体当前控制系统方面，也重要体当前高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理运用机械和电子先进技术增进整个液压系统完善；自动化、智能化，实现对系统自动诊断和调节，具备故障预解决功能；液压元件集成化、原则化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大构成某些主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，重要差别在于加工工艺和安装方面。良好工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改进。在油路构造设计方面，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应用。特别是集成块可以进行专业化生产，其质量好、性能可靠并且设计周期也比较短。近年来在集成块基本上发展起来新型液压元件构成回路也有其独特长处，它不需要此外连接件其构造更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具备体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成特点，从70年代初期开始浮现，至今已得到了不久发展。国内从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大优越性。液压机工艺用途广泛，合用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。合用于金属粉末制品压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品压制成型工艺，也可合用于校正和压装等工艺。由于需要进行各种工艺，液压机具备如下特点：（1）工作台较大，滑块行程较长，以满足各种工艺规定；（2）有顶出装置，以便于顶出工件；（3）液压机具备点动、手动和半自动等工作方式，操作以便；（4）液压机具备保压、延时和自动回程功能，并能进行定压成型和定程成型操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末压制；（5）液压机工作压力、压制速度和行程范畴可随意调节，灵活性大。二150t液压机液压系统工况分析本机器(见图1.1)合用于可塑性材料压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品压制成型。本机器具备独立动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可实现调节、手动及半自动三种操作方式。本机器工作压力、压制速度、空载迅速下行和减速行程范畴均可依照工艺需要进行调节，并能完毕普通压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选取。定压成型之工艺动作在压制后具备保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。本机器主机呈长方形，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，构造简朴、紧凑、动作敏捷可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作循环。2.2工况分析本次设计在毕业实习调查基本上，用类比办法初步拟定了立式安装主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件质量为500Kg。1．工作负载工件压制抗力即为工作负载：Ft1501039.81.47106N2.摩擦负载静摩擦阻力：Ffs0.25009.8980N动摩擦阻力：Ffd0.15009.8490N3.惯性负载Fnm(v0.3)500750Nt0.2Fb0.51060.02412000N自重：Gmg4900N4.液压缸在各工作阶段负载值：其中：m0.9m——液压缸机械效率，普通取m=0.9-0.97。工况启动加速负载构成FFbFfsG8080NFFbFfdFmG8340N推力F/m8977.8N9266.7N8433.3N快进FFbFfdG7590NFFfdFtFbG1477590NFGFfdFb5390N工进快退1641766.67N5988.9N2.3负载图和速度图绘制：负载图按上面数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：三液压机液压系统原理图设计3．1自动补油保压回路设计考虑到设计规定，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中运用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调节。此回路完全适合于保压性能较高高压系统，如液压机等。自动补油保压回路系统图工作原理：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞迅速向上退回。3．2释压回路设计：释压回路功用在于使高压大容量液压缸中储存能量缓缓释放，以免她突然释放时产生很大液压冲击。普通液压缸直径不不大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。依照设计很实际生产需要，选取用节流阀释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀6右位接通，液压泵输出油通过换向阀6右位流到液压缸上腔。同步液压油压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀5回到中位，电磁换向阀10接通。液压缸上腔高压油在换向阀5处在中位（液压泵卸荷）时通过节流阀9、换向阀10回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔油通过该阀排到液压缸顶部副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压规定期换向阀也可用M型，并且配有其他元件。机器在工作时候，如果浮现机器被以外杂物或工件卡死，这是泵工作时候，输出压力油随着工作时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件安全，在泵出油处加一种直动式溢流阀1，起安全阀作用，当泵压力达到溢流阀导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中，普通都用溢流阀接在液压泵附近，同步也可以增长液压系统稳定性。使零件加工精度增高。3．3液压机液压系统原理图拟定上液压缸工作循环（1）迅速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电，这时油路为：液压缸上腔供油油路变量泵1—换向阀6右位—节流阀8—压力继电器11—液压缸15液压缸下腔回油路液压缸下腔15—液控单向阀7—换向阀6右位—电磁阀5—背压阀4—油箱油路分析：变量泵1液压油通过换向阀6右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸上腔和压力表。使液压缸上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7通过换向阀6右位流经背压阀，再流到油箱。由于这是背压阀产生背压使接副油箱旁边液控单向阀7打开，使副油箱13液压油通过副油箱旁边液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸迅速下行，此外背压阀接在系统回油路上，导致一定回油阻力，以改进执行元件运动平稳性。（2）保压时油路状况：油路分析：当上腔迅速下降到一定期候，压力继电器11发出信号，使换向阀6电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，运用变量泵柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积变化是由大变小，而在由增大到缩小变化过程中，必有容积变化率为零一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身中心线与死点所在面重叠这一瞬间，这时柱塞孔进出油口在配油盘上所在位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3）回程时油路状况：液压缸下腔供油油路：变量泵1——换向阀6左位——液控单向阀7——液压油箱15下腔液压缸上腔回油油路：液压腔上腔——液控单向阀14——副油箱13液压腔上腔—节流阀8——换向阀6左位——电磁阀5——背压阀4——油箱油路分析：当保压到一定期候，时间继电器发出信号，使换向阀6电磁铁2YA通电，换向阀接到左位，变量泵1液压油通过换向阀旁边液控单向阀流到液压缸下腔，而同步液压缸上腔液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，此外一某些油通过主油路节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。下液压缸工作循环：向上顶出时，电磁铁4YA通电，5YA失电。进油路：液压泵——换向阀19左位——单向节流阀18——下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔——换向阀19左位——油箱当活塞遇到上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电，3YA通电时产生，进油路：液压泵——换向阀19右位——单向节流阀17——下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔——换向阀19右位——油箱原位停止是在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处在中位时得到。四液压系记录算和元件选型4．1拟定液压缸重要参数：按液压机床类型初选液压缸工作压力为25Mpa,依照快进和快退速度规定，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种状况下液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A26倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D满足d5D关系。6快进时，液压缸回油路上必要具备背压p2,防止上压板由于自重而自动下滑，依照《液压系统设计简要手册》表2-2中，可取p2=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降p存在，有杆腔压力必要不不大于无杆腔，预计时可取p1MPa,快退时，回油腔是有背压，这时p2亦按2Mpa来估算。1)计算液压缸面积可依照下列图形来计算FA1PA2P2A1P(A1)P211m6P1——液压缸工作腔压力PaP2——液压缸回油腔压力Pa故：A1m(F)1501039.8m20.0662m2P22(P)(25)0.9106166(4A1)D0.2904md55D0.29040.265m66当按GB2348-80将这些直径圆整成进原则值时得：D320mm,d280mm由此求得液压缸面积实际有效面积为：A1D240.32240.0803m2A2(D