小型液壓機設(shè)計：文獻綜述

畢業(yè)設(shè)計（論文） 文獻綜述 題 目 小型單缸立式液壓機 液壓系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè) 工程機械 班 級 工機 （ 3） 班 學(xué) 生 xx xx 指導(dǎo)教師 xx xx 重 慶 交 通 大 學(xué) 2012 年 1 一 .前言 液壓機作為一種通用的無削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。其工作 特點之一是動力傳動為“ 柔性”傳動 , 不象機械加工設(shè)備一樣動力傳動系統(tǒng)復(fù)雜 , 這種驅(qū)動原理避免了機器過載的情況。 一切工程領(lǐng)域，凡是有機械設(shè)備的場合，均可采用液壓技術(shù)，它的發(fā)展如此之快，應(yīng)用如此之廣，其原因是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點，歸納起來液壓機的液壓系統(tǒng)傳動方式具有顯著的優(yōu)點：液壓機單位重量的輸出的功率和單位尺寸的輸出功率；液壓傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活，易實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，便于與電氣控制相配合實現(xiàn)自動化；易實現(xiàn)過載保護和保壓，安全可靠；元件易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化；液壓易與微機控制 等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機 -電 -液 -光”一體化便于實現(xiàn)數(shù)字化。 二 . 國內(nèi)外 液壓 傳動技術(shù) 發(fā)展史 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳 理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)， 1795 年英國約瑟夫 布拉曼 (Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。 1905 年將工作介質(zhì)水改為油，又進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn) (1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓 元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間，才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (FVikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 ,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀初康斯坦丁 尼斯克 (GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究 ； 1910 年對液力傳動 (液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn) (1941-1945)期間 ,在美國機床中有 30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出 ,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多 年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動 ,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近 20 至 30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。 在我國，液壓機行業(yè)的發(fā)展僅僅只有 50 年左右。 1949 年以前，我國屬于半封建半殖民地的國家，備受列強欺凌，沒有自己獨立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機的制造工業(yè)，整個中國只有一些修配用的小型液壓機。 1949 年以后，前三年屬于經(jīng)濟恢復(fù)時 2 期， 1952 年開始，實行第一個五年計劃，我國迅速建立起獨立自主的完整的工業(yè)體系，能夠逐步自行設(shè)計和制造國產(chǎn)汽車、機車、輪船、發(fā)電設(shè)備、冶煉 軋鋼設(shè)備、飛機、火箭乃至精密的宇航設(shè)備。這些都極大地促進并需要各種 液壓機 的迅速發(fā)展。1957-1958 年，我國開始自行設(shè)計、自行制造第一批 25000kN 的中型鍛造水壓機。這臺設(shè)備一直在北京重型機械廠工作了幾十年。 20 世紀 60 年代初期，在我國的上海和東北，又各自建立了一臺 120MN 級的大 型 鍛造水壓機，成為我國液壓機發(fā)展史上的重要標志與重大事件，體現(xiàn)了中國人民自力更生和艱苦奮斗的民族精神。 60 年代中、后期，我國 又先后成套設(shè)計并自行制造了一批技術(shù)要求更高的大型液壓機，其中包括 300MN有色金屬模鍛液壓機、 120MN 有色金屬擠壓液壓機、 80MN 黑色金屬模鍛水壓機等。 70年代以后，我國已開始向國外出口了多臺各種噸位的鍛造液壓機，其中最大的一臺為60MN 鍛造水壓機。至此，我國不但完全建立了自己的液壓機設(shè)計和制造行業(yè)，而且已經(jīng)達到了相當(dāng)高的水平。 80 年代以來，隨著我國的改革開放， 液壓機 在國際上的發(fā)展已經(jīng)是眾所周知的 。 三 .液壓 技術(shù) 發(fā)展 現(xiàn)狀 近代液壓傳動技術(shù)是由 19 世紀崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早實踐成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用車床到 20 世紀 30 年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上的需要，出現(xiàn)了以電液伺服系統(tǒng)為代表的響應(yīng)快、精度高的液壓元件和控制系統(tǒng)，從而使液壓技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。 20 世紀 50 年代，隨著世界各國經(jīng)濟的恢復(fù)和發(fā)展，生產(chǎn)過程自動化的不斷增長，使液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機械制造、起重運輸機械及各類施工機械、船舶、航空等領(lǐng) 域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 20 世紀 60 年代以來，隨著原子能、航空航天技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)在更深、更廣闊的領(lǐng)域得到了發(fā)展，在工程機械，數(shù)控加工中心，冶金自動線等國民經(jīng)濟的各個方面也都得到了應(yīng)用。 目前液壓技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域是工程機械和冶金機械等，具體來說，液壓系統(tǒng)在以下領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 (1) 工程機械 工程機械是液壓產(chǎn)品的最大用戶，占行業(yè)銷售的 42.3% ，今后比例還會擴大。每年為國產(chǎn)和合資生產(chǎn)的挖掘機、道路機械、建設(shè)機械、樁工機械、水泥攪拌車等配套所進口的液壓件，約達 1.5 億美 元以上。 3 (2) 機床 機床產(chǎn)品需要大量高壓、大流量柱塞泵，插裝閥、疊加閥、電磁閥、比例閥、伺服閥、低噪聲葉片泵和輕型柱塞泵等液氣密元件產(chǎn)品。而液壓系統(tǒng)更是廣泛應(yīng)用與機床工件的夾緊、工作臺的移動等場合。隨著制造業(yè)技術(shù)的進步，國內(nèi)對高精、高效、自動化機床，特別是數(shù)控機床的需求量越來越大。據(jù)有關(guān)預(yù)計，到 2010 年末我國數(shù)控機床年需求量超過 5 萬臺；機床總擁有量將由 2007 年的 300 多萬臺，增加到接近 400 萬臺，增長率達 33% 。此外，鍛壓機械的發(fā)展也對液壓原件及成套系統(tǒng)提出新的要求。因此，為機床和 鍛壓機械配套、維修用液壓、氣動和密封件的市場需求量也將有很大的增長。 (3) 汽車制造業(yè) 汽車、摩托車產(chǎn)品需要大量轉(zhuǎn)向助力泵，自動變速箱用的液壓控制元件，各種類型的密封件和氣動元件；汽車制造設(shè)備則需要各種泵，液壓電磁閥，氣閥，氣源處理裝置，各種氣缸比例閥，載重汽車用齒輪泵、油缸和控制閥等。 (4) 冶金機械 據(jù)了解冶金設(shè)備中液壓氣動技術(shù)的使用率達 6.1% 8.1%，約占設(shè)備總費用的 10% 左右。因此，冶金工業(yè)的改造和發(fā)展為液壓氣動密封件產(chǎn)品提供了很大的市場空間。從行業(yè)統(tǒng)計分析，液壓、氣動產(chǎn)品為 冶金行業(yè)直接提供配套分別占銷售額的 14.5% 和9%。另外，冶金、礦山設(shè)備產(chǎn)品需要大量各類柱塞泵，插裝閥、電磁閥、比例閥，伺服閥、油缸，液壓系統(tǒng)總成及氣動元件。 (5) 液壓試驗臺 液壓技術(shù)需要不斷地發(fā)展、創(chuàng)新，每年需要一批的液壓試驗臺來進行試驗，這也是液壓技術(shù)的一個應(yīng)用領(lǐng)域。 (6) 游樂設(shè)施 隨著人們生活水平的條，對生活質(zhì)量的要求也越來越高。游樂設(shè)施也已成為人們生活的一部分。而由于液壓技術(shù)本身的優(yōu)點，液壓技術(shù)在游樂設(shè)備上也是不遑多讓。 (7) 武器裝備 現(xiàn)代武器裝備，特別是現(xiàn)代化大型裝 備，離不開液壓傳動。現(xiàn)代武器裝備液壓系統(tǒng)的維修和防護已成為我軍重要研究課題之一，它既是對我軍裝備維修人員的重要考驗，也是提高我軍戰(zhàn)斗力和兵器的壽命的重要保障。特別是電流變、磁流變技術(shù)的興起及應(yīng)用，更是使液壓技術(shù)在武器裝備上如虎添翼。 4 四 液壓機 技術(shù) 的發(fā)展方向和趨勢 (1) 配有自動上下料裝置的液壓機或自動生產(chǎn)線將會成為未來液壓機發(fā)展的方向?，F(xiàn)階段，由于勞動力成本和技術(shù)問題， 國內(nèi)的企業(yè)多采用人工上下料。但在一些發(fā)達國家，在上世紀六七十年代自動生產(chǎn)線已基本普及。為提升企業(yè)的形象和提高生產(chǎn)效率， 現(xiàn)在國內(nèi) 企業(yè)也開始使用和采購自動生產(chǎn)線和自動上下料的液壓機。一些企業(yè)也開始在 工 人上下料的液壓機生產(chǎn)線上配上機器人而改造成半自動的生產(chǎn)線。 (2)多 工 位液壓機的需求將會大幅度增加。由于加工設(shè)備、技術(shù)等原因，現(xiàn)在國內(nèi)多工位液壓機不是很多。多工位 液壓機有很多優(yōu)點 ： 多道 工 序在一臺液壓機中不同的工位完成，減少了液壓機的臺數(shù)，進而減少了設(shè)備占用面積； 減少了設(shè)備的中間送料程序和操作人員； 提高了生產(chǎn)效率； 減少了投資成本?，F(xiàn)在一螳大型的液壓機生產(chǎn)企業(yè)在加工及技術(shù)上已經(jīng)具備了多工位液壓機的設(shè)計及生產(chǎn)能力。未來 幾年內(nèi)， 國內(nèi)多工位液壓機將在某些行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。在美國的沖壓線中，有 70 為多工位壓力機， 日本的沖壓線中的多工位壓力機也占到總線數(shù)的 32 ，而在國內(nèi)的沖壓線中幾乎沒多 工 位壓力機。 (3)快速、高速液壓機在批量生產(chǎn)中能成倍地提高效率。如果液壓機的效率能提高一倍，則一條生產(chǎn)線可代替兩條生產(chǎn)線，在用戶投資增加不大的情況下一條線即可代替兩條線。一般的普通液壓機的快降及回程速度只有 100 200mm s，而現(xiàn)在的快速液壓機則已經(jīng)高達 450mm s。國外的一些高速小型液壓機每分鐘的行程次數(shù)達到數(shù)百次以上。由于快速液 壓機的誕生， 2000 年后新建的汽車沖壓線采用液壓機的比例已達 65 以上，而存上世紀 90 年代前的汽車沖壓線幾乎全部采用機械壓力機。液壓機的速度及效率的提高還有很大的潛力，各制造商應(yīng)加強在這方面的研究與開發(fā)，在配合自動上下料裝置在基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高效率工作。 (4)依托電液比例技術(shù)、傳感器、電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機的性能。 20紀 80 年代 例元件的快速發(fā)展，比例閥和比例泵在液壓機中的應(yīng)用使液壓機的各項功能可以通過電氣來控制，使液壓機的液壓控制系統(tǒng)發(fā)生 r 質(zhì)的變化，比例調(diào)壓、比例調(diào)速、同步、節(jié)能、高速、變壓力及速度 、精確的壓力及位置控制等功能開始應(yīng)用于一些高檔液壓機中。在電控方面，利用計算機及網(wǎng)絡(luò)的強大功能，結(jié)合微電子技術(shù)，把電液比例技術(shù)及電子液壓技術(shù)與計算機結(jié)合起來，提高液壓機的各項性能，擴充液壓機的功能，做到在不改變硬件情況下，僅僅通過改變程序或軟件，就可適應(yīng)不同的工藝要求，實現(xiàn)功能的柔性化。另外在設(shè)備管理中可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把液壓機作為網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點，實現(xiàn)遠程管理、監(jiān)控等功能。 5 (5)在環(huán)保、節(jié)能方面，今后在液壓機的設(shè)計及制造中應(yīng)引起各制造企業(yè)的足夠重視。這方面要做好以下幾點： 減少液壓機的裝機功率，減少工 作中的能量損失。液壓系統(tǒng)中盡量減少溢流、節(jié)流，合理設(shè)計液壓系統(tǒng)。比如一臺依靠溢流閥溢流保壓的液壓機消耗的能源可能是閉泵保壓的液壓機的 2 倍，依靠蓄能器提高空載速度的系統(tǒng)比快速缸系統(tǒng)浪費能源至少兩倍以上。 提高密封質(zhì)量，減少液壓油泄漏對環(huán)境的污染。 減少噪聲，對大的噪聲源進行隔離和封閉。 五 國內(nèi)液壓機行業(yè)的現(xiàn)狀 (1)在生產(chǎn)能力及市場方面，國內(nèi)液壓機的產(chǎn)量每年都有很大的增長率，其中 2004年，國內(nèi)液壓機的銷售額犬約在 1O 億元人民幣， 2005 年達到 13 億，到 2006 年一季度，各液壓機生產(chǎn) 業(yè)的的全年定 單已基本飽和。 2004 年，在銷售收入上，國內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過 3 家，如合肥鍛壓機床有限公司、津市天鍛壓力機有限公司、徐州壓力機械股份有限公司，其中合肥鍛壓機床有限公司、天津市天鍛壓力機有限公司在 2005 年銷售收入已突破 2 億元。國內(nèi)液壓機從產(chǎn)值和銷售收入上和囤外發(fā)達國家比較， 還不具有優(yōu)勢 ， 但從生產(chǎn)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際 上， 我國的液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。 (2)在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機單機的技術(shù)水平達到了國際中等或較先進水平。一些液壓機生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進或與國內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。 但在一些技術(shù)含量較高的液壓機中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分 ， 還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作， 高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進口。目前，國內(nèi)液壓機產(chǎn)品還是以單機或單機組成的無關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線為主，主要還是靠人工上下料。帶自動上下料的液壓機臺數(shù)還不足 3，由多臺機器組成的自動線基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機主要集中在小噸位上，其臺數(shù)占有量超過總數(shù)的 70，但產(chǎn)值不超過 30，一般為小噸位的 四 柱或單柱液壓機。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機的產(chǎn)值超過 5O 。 用于特殊場合的在控制上比 較先進的高檔產(chǎn)品產(chǎn)值占有率約在 15左右，這類液壓機一般采用先進的電液比例技術(shù)，來提高和達到一定的特殊功能。 (3)在質(zhì)量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。由于國內(nèi)液壓機的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進和吸收的， 國內(nèi)生產(chǎn)的液壓機在剛度和強度上遠遠優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。和國外產(chǎn)品比較，我國的產(chǎn)品在質(zhì)量方面還存在以下不足：在可靠性方面，故障率還 6 比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因為液壓和電器元件的可靠性低引起的； 漏油問題在國產(chǎn)液壓機中較為普 遍； 關(guān)鍵件的加工質(zhì)量還需提高； 在外觀和美學(xué)方面和國外公司的產(chǎn)品比較還有一定的差距?？傮w上講 ， 國產(chǎn)液壓機在質(zhì)量上和國外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國內(nèi)制造商對質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機的質(zhì)量會接近和趕上國際水平。 國內(nèi)液壓機行業(yè)發(fā)展中尚需加強的方面國內(nèi)液壓機技術(shù)及生產(chǎn)能力已逐漸趨于成熟，在國內(nèi)的市場占有率達到 90 ，并已經(jīng)開始向一些發(fā)達國家出口。但液壓機行業(yè)在今后的發(fā)展中，仍需努力，特別要做好以下幾點： (1)加強企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，提升新產(chǎn)品的開發(fā)能力。機床行業(yè)的高端 競爭在很大程度上取決于產(chǎn)品的技術(shù)含量，中國的液壓機行業(yè)要想占領(lǐng)世界的中高端市場，首先必須在技術(shù)上達到國際較先進的水平。國內(nèi)應(yīng)設(shè)立專門的液壓機研究機構(gòu)及人員，以提高液壓機的綜合技術(shù)水平。 (2)加強企業(yè)間的聯(lián)合，把主機生產(chǎn)企業(yè)、自動送料企業(yè)、研究院所聯(lián)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同開發(fā)和承擔(dān)成套的生產(chǎn)自動線項目，解決相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。 (3)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供高可靠性的產(chǎn)品。在液壓系統(tǒng)的可靠性、安裝質(zhì)量、漏油問題、液壓油的清潔問題上進行改進，以適應(yīng)自動線、流水線的生產(chǎn)。 七 總結(jié) 中國液壓機行業(yè)經(jīng)過半個世紀的 發(fā)展，在技術(shù)及生產(chǎn)上已經(jīng)基本成熟，其國內(nèi)市場占有率是其他機床所不能比擬的。但和 國 際發(fā)達國家的專業(yè)液壓機制造公司如米勒萬家頓、舒勒、川崎油工相比，尚有較大的差距。雖然我們的產(chǎn)量很大，但我們的價格卻只有它們的 1 4 1 l0。要縮小這種差距，參與國際競爭，把液壓機打人國際高端市場，不能僅僅依靠價格的優(yōu)勢，必須把產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量放在第一位，這才是中國液壓機行業(yè)的根本目標。 液壓傳動技術(shù)是機械科學(xué)技術(shù)的一個分支，它的發(fā)展需要機械及其他門類學(xué)科的發(fā)展來推動，它的發(fā)展也能推動工業(yè)系