兩柱立式液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第40頁兩柱立式液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，目前國內(nèi)大部分企業(yè)還沿襲傳統(tǒng)方法進(jìn)行液壓機(jī)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致液壓機(jī)結(jié)構(gòu)過于保守、設(shè)計(jì)周期長、效率低、造成了人力和物力的浪費(fèi)，也影響了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為了深入了解它的工作狀態(tài)，以便今后改進(jìn)提高液壓機(jī)的效率。所以我進(jìn)行了兩柱立式液壓機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，對(duì)系統(tǒng)的負(fù)載做了簡(jiǎn)單的分析，之后通過對(duì)液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，計(jì)算出了系統(tǒng)中的液壓缸和各類閥的技術(shù)參數(shù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上找出了與液壓機(jī)相匹配的電動(dòng)機(jī)、液壓泵站，并且通過這些數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的發(fā)熱進(jìn)行了驗(yàn)算，進(jìn)一步的算出系統(tǒng)的效率，同時(shí)對(duì)液壓機(jī)中起輔助作用的部分元件進(jìn)行了選擇，最后根據(jù)液壓機(jī)中閥的得電失電做出了液壓機(jī)的動(dòng)作順序圖，通過動(dòng)作順序設(shè)計(jì)出了液壓機(jī)系統(tǒng)的電氣控制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電相結(jié)合。關(guān)鍵詞：液壓機(jī)；電氣圖；液壓系統(tǒng)SystemDesignOfTwo-columnVerticalHydraulicAbstractHydraulicmoldingmachineismanufacturedproductionequipment,theapplicationofoneofthemostextensive,mostdomesticenterpriseshavealsofollowedthetraditionalmethodofhydraulicdesign,resultinginthestructureofthehydraulicmachineistooconservative,longdesigncycles,lowefficiency,resultinginwasteofhumanandmaterialresources,butalsotheproduct'smarketcompetitiveness,inordertobetterunderstandingofthestatusofitsworkforthefuturetoimprovetheefficiencyofhydraulicmachines.Therefore,Iconductedatwo-columnverticalhydraulicsystemdesign.Firstofall,theloadonthesystemhavedoneasimpleanalysis,followedbyhydraulicpressurethroughthehydraulicsystemdesign,calculationofthesystemcomponentsandvarioustypesofvalvecylindertechnicalparameters,inthebasisofthesedatatoidentifywiththehydraulicpressmatchthemotor,hydraulicpumpstations,andthroughthedataonthesystemforcheckingtheheat,andfurthercalculatetheefficiencyofthesystem,hydraulicpressureatthesametimeplayasupportingroleinsomecomponentsoftheselection,thefinalmachineaccordingtohydraulicvalvewaslossofelectricalpowertothehydraulicactionsequence,actionsequencethroughthehydraulicdesignoftheelectricalcontrolsystemtoachieveacombinationofmechanicalandelectrical.Keywords:HydraulicPress;Electricaldiagram;HydraulicSystem目錄1緒論 11.1前言 11.1.1液壓機(jī)及液壓技術(shù)的概況 11.2液壓機(jī)的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì) 21.2.1液壓機(jī)的發(fā)展歷程 21.2.2液壓機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀 31.2.3液壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 51.2.4液壓機(jī)的特點(diǎn) 52工作狀況分析 72.1負(fù)載分析 73液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 93.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算 93.1.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算 93.1.2確定油缸的工作壓力和尺寸 104擬定液壓系統(tǒng)原理圖 134.1確定液壓系統(tǒng)的基本形式 134.1.1選用開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng) 134.1.2選用節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速或分級(jí)調(diào)速 134.1.3選用調(diào)壓回路和調(diào)速回路 134.2確定液壓系統(tǒng)圖 134.2.1液壓系統(tǒng)圖的要求 134.2.2系統(tǒng)圖 154.2.3主傳動(dòng)系統(tǒng) 154.2.4控制系統(tǒng) 175泵站和閥的選取 195.1液壓泵站 195.1.1油泵工作壓力的確定 195.1.2流量的計(jì)算 205.2液壓閥的選用 215.2.1控制系統(tǒng)的計(jì)算 245.2.2控制油泵的輸入功率 256液壓輔助元件的選取 266.1液壓輔助裝置 266.1.2濾油器 266.1.3空氣濾清器的選擇 266.1.4液位計(jì)的選擇 276.1.5管件 276.1.6油箱 287液壓系統(tǒng)的發(fā)熱計(jì)算 317.1液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 318繼電器的電氣控制 338.1繼電器 338.1.1繼電器的原理 338.1.2繼電器使用環(huán)境 338.1.3繼電器的動(dòng)作順序 34結(jié)論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 381緒論1.1前言液壓機(jī)利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，種類很多。當(dāng)然，用途也根據(jù)需要是多種多樣的。如按傳遞壓強(qiáng)的液體種類來分，有油壓機(jī)和水壓機(jī)兩大類。水壓機(jī)產(chǎn)生的總壓力較大，常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機(jī)又分為模鍛水壓機(jī)和自由鍛水壓機(jī)兩種。模鍛水壓機(jī)要用模具，而自由鍛水壓機(jī)不用模具。我國制造的第一臺(tái)萬噸水壓機(jī)就是自由鍛造水壓機(jī)。液壓機(jī)（油壓機(jī)）按結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)主要分為：四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框架等。按用途主要分為金屬成型、折彎、拉伸、沖裁、粉未（金屬，非金屬）成型、壓裝、擠壓等。1.1.1液壓機(jī)及液壓技術(shù)的概況液壓機(jī)通常指液壓泵和液壓馬達(dá)，液壓機(jī)和液壓馬達(dá)都是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換裝置，不同的是液壓泵把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置，而液壓馬達(dá)是把油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行裝置。液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵和馬達(dá)液壓機(jī)都是容積式的，其工作原理都是利用密封容積的變化進(jìn)行吸油和壓油的。從工作原理上來說，大部分液壓泵和液壓馬達(dá)是互逆的，即輸入壓力油，液壓泵就變成液壓馬達(dá)，就可輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，但在結(jié)構(gòu)上，液壓泵和液壓馬達(dá)還是有些差異的。液壓機(jī)的維修:過盈配合的零件拆裝采用錘敲、棍橇勞動(dòng)強(qiáng)度大效率低且不安全，還容易打壞零件，以及用加熱法操作困難、增加維修成本的缺點(diǎn)提供的，是在支架的頂部，安裝有活塞桿豎直向下的液壓油缸，活塞桿的下端安裝有壓頭；支架上在活塞桿的下部，水平固定有工作臺(tái)；與油泵連接的輸油管通過換向閥與液壓油缸連接。用液壓油缸的壓力裝卸零件，沒有猛烈的錘擊棍橇，不損壞零件，也不用加熱耗能，安全可靠節(jié)能，安裝精度高。液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1.功率體積比大在同樣體積時(shí)的出力大，或者說在同樣功率時(shí)的體積小。這是因?yàn)?，液壓傳?dòng)是依靠面積來作功的，雖然機(jī)械的接觸強(qiáng)度比液壓正常的油壓力大一個(gè)數(shù)量級(jí)，但由于機(jī)械傳動(dòng)多為點(diǎn)或線接觸傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)出力遠(yuǎn)大于機(jī)械傳動(dòng)。2.液壓傳動(dòng)能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速機(jī)械無級(jí)變速比較困難，只使用于小功率系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)很容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，且輸出功率大，特別在極低速狀態(tài)下能穩(wěn)定工作。3.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)流量，方向和壓力的控制有多種操縱方式，其中較常用的是電磁操縱，因此，液壓系統(tǒng)是PLC等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型控制對(duì)象，很容易實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制，順序控制，以及比例控制，伺服控制等復(fù)雜的控制系統(tǒng)。液壓技術(shù)的特點(diǎn)：液壓裝置的工作比較平穩(wěn)。液壓傳動(dòng)以液壓油為工作介質(zhì)，油液流動(dòng)過程中有一定的阻尼作用，因而運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，沖擊小。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓傳動(dòng)裝置過載時(shí)，壓力控制回路能及時(shí)溢流，釋放能量，有效防止設(shè)備損壞。液壓執(zhí)行元件的布置比較靈活，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化。1.2液壓機(jī)的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1液壓機(jī)的發(fā)展歷程人們?yōu)榱酥圃旃ぞ?，最初是用人力、畜力轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來舉起重錘鍛打工件的，這是最古老的鍛壓機(jī)械。14世紀(jì)出現(xiàn)了水力落錘。15～16世紀(jì)航海業(yè)蓬勃發(fā)展，為了鍛造鐵錨等，出現(xiàn)了水力驅(qū)動(dòng)的杠桿錘。18世紀(jì)出現(xiàn)了蒸汽機(jī)和火車，因而需要更大的鍛件。1842年，英國工程師內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。1795年,英國的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到19世紀(jì)中葉，由于大鍛件的需要才應(yīng)用于鍛造。隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)以來，七十五萬千牛的模鍛水壓機(jī)、一千五百千焦的對(duì)擊錘、六萬千牛的板料沖壓壓力機(jī)、十六萬千牛的熱模鍛壓力機(jī)等重型鍛壓機(jī)械，和一些自動(dòng)冷鐓機(jī)相繼問世，形成了門類齊全的鍛壓機(jī)械體系。二十世紀(jì)60年代以后，鍛壓機(jī)械改變了從19世紀(jì)開始的，向重型和大型方向發(fā)展的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。于是出現(xiàn)了每分種行程2000次的高速壓力機(jī)、六萬千牛的三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)、兩萬五千千牛的精密沖裁壓力機(jī)、能冷鐓直徑為48毫米鋼材的多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)和多種自動(dòng)機(jī)，自動(dòng)生產(chǎn)線等。各種機(jī)械控制的、數(shù)字控制的和計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)鍛壓機(jī)械以及與之配套的操作機(jī)、機(jī)械手和工業(yè)機(jī)器人也相繼研制成功。現(xiàn)代化的鍛壓機(jī)械可生產(chǎn)精確制品，有良好的勞動(dòng)條件，環(huán)境污染很小。鍛壓機(jī)械主要包括各種鍛錘、各種壓力機(jī)和其他輔助機(jī)械。鍛錘是由重錘落下或強(qiáng)迫高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，對(duì)坯料做功，使之塑性變形的機(jī)械。鍛錘是最常見、歷史最悠久的鍛壓機(jī)械。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作靈活、使用面廣、易于維修，適用于自由鍛和模鍛。但震動(dòng)較大，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。機(jī)械壓力機(jī)是用曲柄連桿或肘桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在自動(dòng)線上工作。機(jī)械壓力機(jī)在數(shù)量上居各類鍛壓機(jī)械之首。冷鐓機(jī)等各種線材成形自動(dòng)機(jī)、平鍛機(jī)、螺旋壓力機(jī)、徑向鍛造機(jī)、大多數(shù)彎曲機(jī)、矯正機(jī)和剪切機(jī)等，也具有與機(jī)械壓力機(jī)相似的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以說是機(jī)械壓力機(jī)的派生系列。液壓機(jī)是以高壓液體(油、乳化液等)傳送工作壓力的鍛壓機(jī)械。液壓機(jī)的行程是可變的，能夠在任意位置發(fā)出最大的工作力。液壓機(jī)工作平穩(wěn)，沒有震動(dòng)，容易達(dá)到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造和大規(guī)格板料的拉深、打包和壓塊等工作。液壓機(jī)主要包括水壓機(jī)和油壓機(jī)。某些彎曲、矯正、剪切機(jī)械也屬于液壓機(jī)一類。旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)是鍛造與軋制相結(jié)合的鍛壓機(jī)械。在旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)上，變形過程是由局部變形逐漸擴(kuò)展而完成的，所以變形抗力小、機(jī)器質(zhì)量小、工作平穩(wěn)、無震動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。輥鍛機(jī)、成形軋制機(jī)、卷板機(jī)、多輥矯直機(jī)、輾擴(kuò)機(jī)、旋壓機(jī)等都屬于旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)。1.2.2液壓機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)等方面發(fā)展已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加式工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊振動(dòng)方面有明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)。插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。國外已廣泛采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)，可有效地防止泄油和污染，更重要的是防止灰塵、空氣和化學(xué)物質(zhì)侵入系統(tǒng)，延長了機(jī)器的使用壽命。由于加工工藝等方面的原因，國內(nèi)采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還不多見。在安全性方面，國外某些采用微處理器控制的高性能液壓機(jī)利用軟件進(jìn)行故障的檢測(cè)和維修，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測(cè)、自動(dòng)模具保護(hù)和錯(cuò)誤診斷等功能。液壓機(jī)的發(fā)展最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)飛速發(fā)展為改進(jìn)液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了前提條件。相比之下，國內(nèi)機(jī)型雖然種類齊全，但技術(shù)含量相比較低，缺乏高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化和中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。當(dāng)前國內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品控制系統(tǒng)分為以下3種類型。以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型：其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡(jiǎn)單，適應(yīng)性不強(qiáng)。主要用于單機(jī)工作，加工產(chǎn)品精度不高的大批量生產(chǎn)，也可組成簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線?，F(xiàn)在，國內(nèi)許多液壓機(jī)廠還以該機(jī)型為主，國外眾多廠家只是保留了對(duì)該機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向技術(shù)含量高的機(jī)型組織生產(chǎn)。采用可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前，該機(jī)型廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。早期的可編程序控制器只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，一些廠家采用微電子處理器作為可編程序控制器的中央處理單元（CPU），不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制，擴(kuò)大了控制器的功能?？删幊炭刂破饔休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但還是介于繼電器控制和工業(yè)控制機(jī)控制之間的一種控制方式，與工業(yè)控制機(jī)相比還有很大的差距。當(dāng)前，國內(nèi)有部分廠家采用該控制系統(tǒng)，如天津鍛壓機(jī)械廠有60%的產(chǎn)品采用PLC來提高控制性能和可靠性。國外廠家如丹麥的STENHQJ公司采用STEMENS的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力和位移的控制。應(yīng)用高級(jí)微處理機(jī)（或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）的高性能控制系統(tǒng)：該控制方式劃在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用一種高科技含量的控制方式，以工業(yè)控制機(jī)或單片/單板機(jī)作為主控單元，通過外圍接口器件（如A/D或D/A板等）或直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)利用各種傳感器組成閉環(huán)回路方式的主要特點(diǎn)為：具有友好的人機(jī)交互性，操作簡(jiǎn)單，控制精度高；生產(chǎn)高速化，提高生產(chǎn)率；可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)工作參數(shù)（如壓力、速度、行程等）的單獨(dú)調(diào)整，能進(jìn)行復(fù)雜工件、不對(duì)稱工件的加工；預(yù)存工作模式，縮短調(diào)整時(shí)間，與柔性加工要求相適應(yīng)；可通過軟件來消除高速下的換向沖擊，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在安全方面可利用軟件進(jìn)行故障預(yù)診斷，并自動(dòng)修復(fù)故障和顯示錯(cuò)誤?，F(xiàn)在，國外眾多液壓機(jī)生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)這種高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的液壓產(chǎn)品，如美國MULTIPRESS、丹麥STENHQJ和加拿大BROWNBOG-GS等公司，而國內(nèi)很少有該類產(chǎn)品。1.2.3液壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.高速化、高效化、低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。2.機(jī)電液一體化。充分利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。3.自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能。4.液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來了方便。當(dāng)今液壓機(jī)明顯地向用戶個(gè)性化定制發(fā)展。一般精度的零件和普通的成形工藝，用戶都能掌握，但是高精度近凈成形全套技術(shù)裝備一般要求液壓機(jī)制造廠，模具設(shè)計(jì)制造廠與零件生產(chǎn)廠，甚至高校及研究所多方合作才能完成。就是說，面向用戶的精密成形工藝必須使用CAPP和CAM設(shè)計(jì)與制造?，F(xiàn)在用戶拿錢購買的不僅僅是液壓機(jī)，而是為用戶打造精密成形零件的全套解決方案。由于其壓力穩(wěn)定而且壓力調(diào)節(jié)方便，加工工件的一致性好，故用來作為一些公司小產(chǎn)品小零件的裝配與成形．為了提高機(jī)床的信號(hào)準(zhǔn)確性與操作的方便直觀性，又添加了電腦控制以及液晶顯示系統(tǒng)與壓力傳感器，使操作更加具有人性化，壓力直觀地顯示在電腦箱上，數(shù)字信號(hào)準(zhǔn)確性提高了機(jī)床的精確性，液晶顯示機(jī)床的工作狀態(tài)。我國數(shù)控機(jī)床在30年發(fā)展歷史中闖過兩道關(guān)，第一道關(guān)是數(shù)控系統(tǒng)關(guān)，第二道關(guān)就是解決各種配套件精度及可靠性問題?，F(xiàn)在，要從中低檔普及型發(fā)展到具有國際先進(jìn)水平的中高檔數(shù)控機(jī)床，必須過第三道關(guān)，那就是現(xiàn)代化設(shè)計(jì)關(guān)。近幾年“天鍛廠”與天津大學(xué)合作，應(yīng)用基于廣義模塊化、參數(shù)化設(shè)計(jì)及CAE有限元分析，進(jìn)行液壓機(jī)結(jié)構(gòu)鋼度的設(shè)計(jì)。這比過去主要靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，周期短，設(shè)計(jì)質(zhì)量高，而且可在同機(jī)型的產(chǎn)品族內(nèi)，根據(jù)用戶要求，用參數(shù)化變量化快速進(jìn)行產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)，并在保證剛度的條件下，減少機(jī)床本身重量。據(jù)資料介紹我國同號(hào)稱壓力的液壓機(jī)重量比日本重20%以上。天津大學(xué)用ANSYS軟件進(jìn)行分析計(jì)算，在保證允許應(yīng)變的情況下，現(xiàn)有液壓機(jī)確實(shí)可以減少許多重量。提高產(chǎn)品每噸單價(jià)，直接提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.4液壓機(jī)的特點(diǎn)為了獲得巨大的壓力，又不致使機(jī)器體積過于龐大，所以多采用高壓系統(tǒng)，一般壓力都在10到40MPa。有的甚至采用超高壓達(dá)到80到140MPa。由于加工工藝的要求，加壓的工作行程速度很慢，甚至要一段時(shí)間停車保壓；而為了節(jié)約時(shí)間提高生產(chǎn)率，要求空行程速度要快。因此，液壓機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)就是工作行程和空行程的速度差別大。2工作狀況分析已知條件和要求:加壓壓力為2200000；回程壓力為800000；高壓下行速度為2；高壓回程速度為4；低壓下行速度為60；低壓回程速度為60；運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量為2000；油缸的最大行程為1000。負(fù)載循環(huán)如圖2.1圖2.1負(fù)載循環(huán)2.1負(fù)載分析1.工作負(fù)載它是由于工作機(jī)構(gòu)的有效最大負(fù)載決定，如液壓機(jī)的壓制力，起重機(jī)的起重力，回轉(zhuǎn)窯的驅(qū)動(dòng)力，機(jī)床的切削力等。這項(xiàng)負(fù)載往往是油缸的主要負(fù)載，這里為2200000。是構(gòu)成總負(fù)載的基本部分，一般為正值，但也有負(fù)值的情況。2.摩檫阻力摩檫阻力來自油缸本身及油缸所驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，例如油缸中活塞與缸筒內(nèi)壁，活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封摩檫；機(jī)床的工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩檫，液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向套與立柱之間的摩檫等。這里=0.1=0.12200000=220000?？纱致缘毓烙?jì)為3.慣性負(fù)載它是工作機(jī)構(gòu)加速或減速時(shí)產(chǎn)生的慣性作用力的平均值，可按公式（2.1）計(jì)算（2.1）式中：——移動(dòng)部件的總質(zhì)量，；——移動(dòng)部件的加速度，；——移動(dòng)部件的速度變化值，；——移動(dòng)部件起動(dòng)或制動(dòng)過程所經(jīng)歷的時(shí)間，。對(duì)運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小，速度慢而起動(dòng)時(shí)間長的工作機(jī)構(gòu)，其值很小可以忽略不計(jì)。對(duì)加速過程取正值，減速過程取負(fù)值，勻速運(yùn)動(dòng)過程取零?；赜妥枇λ上到y(tǒng)背壓決定，可按公式（2.2）計(jì)算（2.2）式中：——是油缸的背壓，；——是受背壓作用的活塞面積，?！獙?duì)柱塞油缸或沒有背壓的活塞油缸，可認(rèn)為。油缸在工作過程中受到的總負(fù)載，也就是油液給柱塞或活塞的推力，可表達(dá)為：3液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1液壓系統(tǒng)的計(jì)算3.1.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算液壓缸液壓缸是實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行裝置，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類；按固定形式的不同可分為缸筒固定和活塞桿固定兩種；按作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。在雙作用式液壓缸中，具有兩個(gè)密封的容積空腔，在工作時(shí)，壓力油則交替供入液壓缸的兩腔，使缸實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而在單作用式液壓缸中，只有一個(gè)密封的容腔空間，壓力油只能供入液壓缸的這一個(gè)腔，使缸實(shí)現(xiàn)單方向運(yùn)動(dòng)，反方向運(yùn)動(dòng)則依靠外力來實(shí)現(xiàn)。液壓缸結(jié)構(gòu)如圖3.1圖3.1液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸工作原理液壓缸的工作原理是:講到它的工作原理要先說它的最基本5個(gè)部件，1-缸筒和缸蓋2-活塞和活塞桿3-密封裝置4-緩沖裝置5-排氣裝置

。每種缸的工作原來幾乎都是相似的，拿一個(gè)手動(dòng)千斤頂來說它的工作原理，千斤頂其實(shí)也就是個(gè)最簡(jiǎn)單的油缸了。通過手動(dòng)增壓桿(液壓手動(dòng)泵)使液壓油經(jīng)過一個(gè)單向閥進(jìn)入油缸，這時(shí)進(jìn)入油缸的液壓油因?yàn)閱雾?xiàng)閥的原因不能再倒退回來，逼迫缸桿向上,然后在繼續(xù)使液壓油不斷進(jìn)入液壓缸,就這樣不斷上上升，要降的時(shí)候就打開液壓閥，使液壓油回到油箱。根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖可知，油缸在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，有四種推力，分別發(fā)生于低壓下行、高壓下行、高壓回程和低壓回程的工作過程中。液壓機(jī)高壓下行時(shí)，是主要的加壓工作過程，必須確保它的推力要求。其推力可按公式（3.1）計(jì)算，即（3.1）式中=2200000；不易計(jì)算準(zhǔn)確，可粗略地取=0.1=0.12200000=220000；和因活塞速度甚慢而忽略不計(jì)；G是運(yùn)動(dòng)部件的總重力，當(dāng)活塞下行時(shí)，它是負(fù)的負(fù)載，因而取負(fù)號(hào)，G=20000。故按照同樣的分析方法，可以得出高壓回程時(shí)油缸的推力，不過這時(shí)運(yùn)動(dòng)部件總重力G應(yīng)取正號(hào)，即3.1.2確定油缸的工作壓力和尺寸前面已分析過，由于液壓機(jī)推力很大，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，一般多采用高壓系統(tǒng)，本系統(tǒng)擬選用32MPa的工作壓力。考慮到系統(tǒng)的阻力損失，扣除2MPa，因而油缸工作壓力只有30MPa。油缸直徑D可按公式（3.2）計(jì)算，即（3.2）故活塞桿直徑d可按公式（3.3）計(jì)算，即（3.3）故根據(jù)工作條件的要求和選定的液壓系統(tǒng)，油缸高壓下行和高壓回程都是由一臺(tái)高壓變量泵供油，而低壓下行和低壓回程則由高低壓兩臺(tái)泵同時(shí)供油，而且低壓下行時(shí)，油缸又采用差動(dòng)連接形式。為滿足低壓下行和低壓回程速度相同(均為60)的這一基本要求，對(duì)差動(dòng)連接油缸來說，活塞直徑D與活塞桿直徑d應(yīng)保持的關(guān)系，故最后確定取D=0.32，d=0.23。在這里需要說明一下，活塞直徑D和活塞桿直徑d都有標(biāo)準(zhǔn)系列，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)值，只有在特殊情況下，才采用非標(biāo)準(zhǔn)值。我們所確定的米是標(biāo)誰值，但米卻是非標(biāo)準(zhǔn)值。由于活塞桿直徑d由0.25縮小為0.23，所以高壓回程時(shí)的工作壓力將變得比30MPa要小，可按公式（3.4）重新算出（3.4）油缸其它主要尺寸的計(jì)算：油缸壁厚可按公式（3.5）計(jì)算，油缸材料為鍛剛，MPa，故（3.5）油缸外徑為活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算可公式（3.6）計(jì)算，即（3.6）因?yàn)镸Pa故知活塞強(qiáng)度足夠?；钊麠U的穩(wěn)定性不必驗(yàn)算，因?yàn)榛钊麠U長度L=1000(即已知的油缸最大行程)，活塞桿直徑d=230，，屬于短壓桿，所以不會(huì)失穩(wěn)。4擬定液壓系統(tǒng)原理圖4.1確定液壓系統(tǒng)的基本形式4.1.1選用開式系統(tǒng)或閉式系統(tǒng)通常對(duì)于固定式機(jī)械總是采用開式系統(tǒng)，即系統(tǒng)中包含一個(gè)主油箱，作為油液循環(huán)的開口環(huán)節(jié)，有利于油液的冷卻和凈化，但不夠緊湊，不過固定機(jī)械對(duì)緊湊問題要求不那么嚴(yán)格。對(duì)于行走工作機(jī)械或飛行器之類的移動(dòng)式機(jī)械來說，希望液壓裝置盡量緊湊輕巧，因而多采用閉式系統(tǒng)，即系統(tǒng)中沒有大型的主油箱，只有小型輔助油箱，油泵與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)出油管直接相連，形成閉路循環(huán)。所以液壓機(jī)系統(tǒng)選開式系統(tǒng)。4.1.2選用節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速或分級(jí)調(diào)速這要根據(jù)系統(tǒng)的功率大小和系統(tǒng)特點(diǎn)而定。對(duì)效率要求不高的小功率系統(tǒng)，常用節(jié)流調(diào)速，圖其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便，對(duì)效率要求高的大功率系統(tǒng)，則寧愿使用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的容積調(diào)速或分級(jí)調(diào)速，旨在盡量減少能量損失。所以本系統(tǒng)選節(jié)流調(diào)速。4.1.3選用調(diào)壓回路和調(diào)速回路調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或者部分的壓力保持恒定或者不超過某個(gè)數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。速度控制回路的功用是對(duì)液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。執(zhí)行元件的速度能在一定范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)，由空載進(jìn)入加工狀態(tài)時(shí)，速度要能由快速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為工進(jìn)速度，為提高效率，空載快進(jìn)速度應(yīng)該大于工作進(jìn)給的速度，甚至能使泵的流量有所增加。工作完畢后的退回同樣也要求大于工作進(jìn)給的速度。4.2確定液壓系統(tǒng)圖4.2.1液壓系統(tǒng)圖的要求擬定液壓系統(tǒng)圖，就是合理應(yīng)用壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路等基本回路的有關(guān)知識(shí)和各種液壓元件的基本特性及功能的知識(shí)，組成一個(gè)能滿足工作機(jī)構(gòu)要求的液壓系統(tǒng)。在繪制液壓系統(tǒng)圖時(shí)，一般可按下列順序進(jìn)行：先畫出油缸或油馬達(dá)和油泵，然后畫出換向回路、調(diào)壓回路、調(diào)速回路;最后可按實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作順序及自動(dòng)循環(huán)的控制原則，逐個(gè)接入必要的控制元件和配備相應(yīng)的輔助裝置。在擬定液壓系統(tǒng)圖時(shí)，常須注意幾個(gè)重要的間題:1.當(dāng)系統(tǒng)包括較多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，要防止互相干擾和影響。例如用一臺(tái)油泵向幾個(gè)油缸或油馬達(dá)供油，當(dāng)其中一個(gè)油缸的負(fù)載突然降低時(shí)，會(huì)使并聯(lián)的其它所有的油缸或油馬達(dá)的壓力也隨之降低，建立不起壓力，因而不能正常工作。如果幾個(gè)油缸的耗油量和工作壓力相差很大時(shí)，就應(yīng)考慮用多臺(tái)油泵分別單獨(dú)供油，或裝設(shè)單向閥、減壓閥、順序閥等，以便控制各油缸或馬達(dá)完成規(guī)定的動(dòng)作。2.系統(tǒng)的組成應(yīng)力求簡(jiǎn)化，避免出現(xiàn)多余回路或多余裝置和元件，不必要的復(fù)雜化，不僅浪費(fèi)，而且導(dǎo)致故障增加，多消耗能量，使油液發(fā)熱，維修不便等。應(yīng)當(dāng)遵循的原則是:完成同樣動(dòng)作要求，使用的元件越少和回路越簡(jiǎn)單越好;對(duì)系統(tǒng)中所用的每個(gè)元件的作用要能說出它的作用，不然那個(gè)元件就該是多余的，一定要取消。設(shè)計(jì)時(shí)，.還必須盡力使系統(tǒng)及元件符合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的“三化”要求，盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，只有在滿足不了要求的特殊情況下，才迫不得已設(shè)計(jì)專用的非標(biāo)準(zhǔn)件，這樣做可以多快好省。3.要保證系統(tǒng)使用可靠，盡量提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。當(dāng)系統(tǒng)有過載危險(xiǎn)存在時(shí)，應(yīng)裝設(shè)安全閥;還應(yīng)考慮負(fù)載突然消失造成工作機(jī)構(gòu)飛車的可能性;對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)的大質(zhì)量負(fù)載，要有平衡和限速裝置，某些精密元件，由于油溫過高或油污，可能引起卡住失靈現(xiàn)象，對(duì)油溫和油液凈化裝置要特別注意。為了防止和及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，在比較重要的液壓系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)諸如故障顯示信號(hào)燈、油臟報(bào)警器、油溫報(bào)警器、起動(dòng)預(yù)告警號(hào)、自動(dòng)停車和緊急停車按鈕等。關(guān)鍵性和易出故障的裝置要考慮配有備用件，一有故障便可替換或自動(dòng)換接。對(duì)最重要的設(shè)備，還要考慮不停車更換損壞的裝置的可能性等。4.還要采取措施減少系統(tǒng)的振動(dòng)、沖擊，噪聲、漏油污染環(huán)境等，對(duì)高溫、低溫、潮濕、腐蝕、灰塵等使用場(chǎng)合，應(yīng)有專門的適應(yīng)措施。5.要特別注意液壓系統(tǒng)安裝、操作和經(jīng)常性的維護(hù)檢修方便以及對(duì)操作者可靠的安全保護(hù)設(shè)施。4.2.2系統(tǒng)圖本系統(tǒng)的原理如圖4.1圖4.1液壓機(jī)的系統(tǒng)原理4.2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)主傳動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)并聯(lián)的油泵12和14聯(lián)合供油，其中泵12是變量軸向柱塞泵，高壓小流量，壓力為32，流量為16；而泵14則是定量齒輪泵，低壓大流量，壓力為2.5MPa，流量為125，兩臺(tái)泵能夠自動(dòng)適應(yīng)油缸壓力和速度變化的需求。當(dāng)電磁鐵2DT通電是換向閥6處于右位時(shí)，兩臺(tái)泵同時(shí)向油缸18供油，壓力由溢流閥15調(diào)定為2.5MPa，流量則為二泵流量之和（變量泵取最大流量）。油液流經(jīng)換向閥6的右位通道，經(jīng)液控單向閥4進(jìn)入油缸上腔，活塞空程快速下降，接近被壓制的工件。油缸下腔的油液，經(jīng)單向順序閥1和換向閥6的右位通道以后，一部分油液經(jīng)過阻尼孔11流回油箱，但大部分油液又經(jīng)單向閥5和液控單向閥4回到油缸上腔，形成差動(dòng)連接油缸，使活塞下行更快。單向順序閥1的作用，是形成一定的背壓防止活塞及活動(dòng)橫梁等因自重而下滑，為了防止活塞等部件下滑，順序閥的開啟壓力應(yīng)等于或稍大于移動(dòng)部件自重所產(chǎn)生的壓力值。當(dāng)活塞走完下行的空程以后，即與工件接觸，合模加壓。為了使被壓工件有充分的變形時(shí)間，加壓過程必須是慢速的，這就要求油泵減少向油缸內(nèi)的供油量。因此，在適當(dāng)位置上設(shè)置行程開關(guān)，當(dāng)合模加壓開始時(shí)，壓下行程開關(guān)2HC，使二位二通電磁換向閥16的電磁鐵1DT通電導(dǎo)通該閥，隨之使導(dǎo)通先導(dǎo)式溢流閥15，使低壓大流量泵14卸荷，單向閥9關(guān)閉。這時(shí)只有一臺(tái)高壓小流量泵12供油就可以滿足活塞慢速加壓行程的需要。系統(tǒng)的壓力由溢流閥3調(diào)定為32MPa，而流量則由變量泵12自身調(diào)節(jié)。這時(shí)油缸下腔的回油經(jīng)單向順序閥1和換向閥6的右位通道，全部流回油箱，不在流回油腔上腔。因?yàn)檫@時(shí)單向閥5的右側(cè)壓力遠(yuǎn)大于其左側(cè)壓力，使其緊閉。當(dāng)加壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，電接觸式壓力計(jì)2（相當(dāng)與壓力繼電器）動(dòng)作，切斷系統(tǒng)全部電源，油泵停止供油，換向閥6處于中位，油缸的進(jìn)出口均被封閉，油缸內(nèi)保持著高壓油，繼續(xù)維持對(duì)工件的加壓作用，這就是保壓過程，時(shí)間在0到24分鐘范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，由時(shí)間繼電器調(diào)定保壓時(shí)間。為了防止泄漏，在油缸進(jìn)口裝上液控單向閥（即液壓鎖），因?yàn)閾Q向閥中位的鎖緊是不可靠的（泄漏大）。當(dāng)由于漏油而引起油缸壓力下降到準(zhǔn)許值以下時(shí)，電接觸壓力計(jì)又動(dòng)作，重新起動(dòng)油泵向油缸內(nèi)補(bǔ)油加壓。保壓完成以后，在起動(dòng)油泵，并使電磁鐵1DT和3DT通電，這時(shí)低壓大流量泵14仍處于卸荷狀態(tài)，只有高壓小流量泵12單獨(dú)供油。換向閥6處于左位，所以油液經(jīng)換向閥6的左位通道和單向順序閥1中的單向閥，進(jìn)入油缸下腔，使活塞低速上升，完成脫模過程。這時(shí)所需壓力稍低，由溢流閥17調(diào)定為24MPa，高壓溢流閥3失去作用。在壓力油的作用下，液控單向閥4被反向?qū)?，使油缸上腔的油液得以流回油箱?；钊苿?dòng)一定距離使壓模離開工件以后，便快速上升。這時(shí)開關(guān)2HC動(dòng)作，使電磁鐵1DT斷電，關(guān)閉二位二通電磁閥16，進(jìn)而關(guān)閉了溢流閥15，于是泵14右開始供油，油缸活塞快速上升。當(dāng)升到最高位時(shí)，壓下開關(guān)1HC，使電磁鐵3DT斷電，換向閥6到中位，活塞便停在最上面不動(dòng)，等待下一次工作的開始，還可以用手動(dòng)控制使活塞隨時(shí)停止在任意位置上。在開始工作循環(huán)時(shí)，按下電鈕使電磁鐵2DT通電，換向閥處于右位，于是又重復(fù)上述的工作過程。4.2.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的低壓齒輪泵10向電液換向閥13中的液動(dòng)主換向閥6供應(yīng)控制用低壓油，其工作壓力由溢流閥8調(diào)定為2MPa，流量為40。電液換向閥13是由電磁先導(dǎo)閥7和液動(dòng)主閥6共同組成的，先導(dǎo)閥的回油單獨(dú)引回油箱而不是接到主閥的回油口上。先導(dǎo)閥是三位四通Y型滑閥機(jī)能的換向閥，主閥是三位五通M型滑閥機(jī)能的換向閥。根據(jù)換向閥的分類原則，這個(gè)電液換向閥是屬于彈簧對(duì)中型，外控式，外部回油，無阻尼器電液換向閥。這種型式的電液換向閥雖然增加了一臺(tái)專用的輔助泵，但卻提高了控制的可靠性，獨(dú)立的控制系統(tǒng)將不受主傳動(dòng)系統(tǒng)的工況變化的干擾和影響。由于不帶阻尼器，換向閥的換向時(shí)間是不能調(diào)節(jié)的。液壓機(jī)的動(dòng)作順序，可以靠手動(dòng)控制，也可以半自動(dòng)控制。下面在簡(jiǎn)要地把液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的幾個(gè)特點(diǎn)歸納：立式液壓機(jī)，由于活塞部件自重很大，有自由下滑的危險(xiǎn)，因而必須采用平衡回路。本系統(tǒng)內(nèi)由單向順序閥1作為平衡閥組成平衡回路。根據(jù)液壓機(jī)工作行程和空程之間速度和推力相差懸殊的特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用雙泵供油卸荷回路，可以適應(yīng)系統(tǒng)中壓力和流量變化大的要求，提高系統(tǒng)的效率，減少能力損失和油液發(fā)熱現(xiàn)象。為了加快空行程的速度，提高機(jī)器的生產(chǎn)率，本系統(tǒng)還采用了差動(dòng)連接回路。為了適應(yīng)系統(tǒng)在不同工作階段壓力變換的要求，本系統(tǒng)采用了三級(jí)調(diào)壓回路，三種壓力分別由三個(gè)溢流閥3，17和15調(diào)定在32MPa，24MPa和2.5MPa。為了獲得油缸的可靠保壓效果，本系統(tǒng)采用了由換向閥和單向閥共同組成的鎖緊回路。油缸的順序工作回路是采取行程控制方式，比較靈活簡(jiǎn)便，只要移動(dòng)行程開關(guān)的位置，即可改變順序動(dòng)作的程序和規(guī)律。系統(tǒng)采用定量泵和變量泵并聯(lián)工作，可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速和容級(jí)調(diào)速兩種方案，可保持高效工作。為了使主換向閥工作可靠，系統(tǒng)采用主傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分開設(shè)置的方案，彼此互不影響。5泵站和閥的選取5.1液壓泵站液壓泵是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置，是能量轉(zhuǎn)換元件。它由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，把輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能再傳輸?shù)较到y(tǒng)中去，為執(zhí)行元件提供動(dòng)力。它是液壓系統(tǒng)的核心元件。它的基本工作條件為：1、它必須構(gòu)成密封容積，且在不斷變化中能完成吸油和壓油過程。2、在密封容積增大的吸油過程中，油箱必須與大氣相通。3、吸、壓油腔要互相分開，并有良好的密封性。泵站的結(jié)構(gòu)如圖5.1圖5.1泵站的結(jié)構(gòu)5.1.1高壓泵工作壓力的確定。高壓泵的工作壓力可公式（5.1）計(jì)算，即（5.1）式中系統(tǒng)阻力損失可按簡(jiǎn)化公式計(jì)算。在加壓過程中，高壓泵供給的油液流經(jīng)一個(gè)三位五通換向閥和一個(gè)液控單向閥以后進(jìn)入油缸上腔。根據(jù)表5.1可知，換向閥的局部阻力損失為0.2MPa，而單向閥則為0.05MPa。表5.1各種閥的局部損失閥的名稱單向閥行程閥換向閥節(jié)流閥調(diào)速閥背壓閥局部損失0.05~0.350.15~0.20.2~0.30.2~~0.3故低壓泵工作壓力的確定。低壓泵只在油缸低壓下行和低壓回程時(shí)供油。顯然低壓回程時(shí)由于有運(yùn)動(dòng)部件的重力作用，使低壓泵有較高的工作壓力，因而我們只需要根據(jù)低壓回程來確定低壓泵的工作壓力。低壓回程時(shí)，油缸的推力仍可按式仍可按式計(jì)算，式中各項(xiàng)作用力分別為：；可按前已確定的220000，再按與工作壓力成正比折算的辦法換算，先假設(shè)油缸此時(shí)的工作壓力為2MPa，則；，式中0.1兆帕為路上液控單向閥的局部阻力損失；0.3則為三位五通換向閥的局部阻力損失值，相應(yīng)數(shù)值的上限，因?yàn)榇藭r(shí)通過閥的流量較大。；G=20000。因而油缸推力為低壓回程時(shí)油缸的工作壓力為低壓泵的工作壓力為5.1.2流量的計(jì)算油缸的需油量。高壓下行時(shí)油缸需油量為高壓回程時(shí)油缸需油量為低壓下行時(shí)油缸需油量為低壓回程時(shí)油缸的需油量為油泵的供油量。高壓泵的供油量為低壓泵的供油量為油泵功率的計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算，所選高壓泵和低壓泵的參數(shù)分別為高壓變量泵，；其型號(hào)為10SCY14-1B低壓定量泵，。其型號(hào)為CB-G本系統(tǒng)在2.5MPa壓力以下時(shí)，兩泵同時(shí)工作，功率為式中為泵的總效率，取。當(dāng)壓力為32時(shí)，高壓泵單獨(dú)工作，低壓泵在0.15壓力下卸荷，這時(shí)功率為可選用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)油泵工作，其型號(hào)為Y160M1-2。5.2液壓閥的選用液壓機(jī)控制閥是液壓系統(tǒng)中用來控制油液流動(dòng)方向、壓力和流量的元件。借助與這些閥，便能對(duì)執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止、運(yùn)動(dòng)方向、速度、動(dòng)作順序和克服負(fù)載的能力進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，使各類液壓機(jī)械都能按要求協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。液壓控制閥對(duì)液壓系統(tǒng)的工作過程和工作特性有重要的影響。液壓機(jī)閥的分類如表5.2表5.2液壓控制閥的分類分類方法種類詳細(xì)分類按用途分壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、比例壓力控制閥等流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、比例流量控制閥等方向控制閥單向閥、液控單向閥、換向閥、比例方向控制閥按控制原理分開關(guān)或定值控制閥壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥電液比例閥電液比例壓力閥、電液比例流量閥、電液比例換向閥伺服閥單、雙極電液流量伺服閥、電液壓力伺服閥按連接方式分管式連接螺紋式連接、法蘭式連接板式連接單層連接板、雙層連接板疊加式連接螺紋式插裝、法蘭式插裝按操縱方式分人力操縱閥杠桿、踏板機(jī)械操縱閥擋塊、彈簧、液壓電動(dòng)操縱閥電磁鐵控制液壓閥的基本共同點(diǎn)及要求盡管液壓閥的種類繁多，且各種閥的功能和結(jié)構(gòu)形式也有較大的差異，但它們之間均保持下述基本共同點(diǎn)：在結(jié)構(gòu)上，所有液壓閥都是由閥體、閥芯和驅(qū)動(dòng)閥芯動(dòng)作的元、部件組成；在工作原理上所有液壓閥的開口大小、進(jìn)出口間的壓差以及通過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。液壓系統(tǒng)中所使用的液壓閥均應(yīng)滿足以下基本要求：動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小；油液流過時(shí)壓力損失?。幻芊庑阅芎?；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓力、調(diào)壓或限壓作用。溢流閥時(shí)油路壓力控制閥，其作用主要是防止系統(tǒng)過載，保護(hù)油泵和油路系統(tǒng)的安全及保持油路系統(tǒng)的壓力恒定。溢流閥的遙控口徑換向閥和郵箱連同時(shí)，可使油路卸荷。此時(shí)溢流閥其卸荷作用。電液壓換向閥電液壓換向閥是由電磁鐵和液動(dòng)閥結(jié)合在一起構(gòu)成的一種組合式換向閥。液控單向閥液控單向閥是一種通入控制液壓油后即準(zhǔn)許油液雙向流動(dòng)的單向閥，它是由單向閥和液控裝置兩部分組成。為了選擇各種閥，現(xiàn)將各閥的最大工作壓力和流量如表5.3表5.3閥的參數(shù)閥的名稱壓力（）流量（）閥的型號(hào)液控順序閥1溢流閥3液控單向閥4單向閥5還向閥6單向閥9溢流閥15換向閥16溢流閥1723.232323232322.52.523.2170103401703401601601010DZ16DP-XYDB10SV30S20WH50S20DBW10DBW10DB10確定支承壓力所謂支承壓力，就是為了防止因運(yùn)動(dòng)部件的自重作用而使油缸活塞下滑所需的最低背壓力值。在本系統(tǒng)中，這個(gè)背壓由單向順序閥1調(diào)定，按公式（5.2）計(jì)算，（5.2）即支承壓力應(yīng)等于或略大于0.515MPa。5.2.1控制系統(tǒng)的計(jì)算本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用單獨(dú)油泵供油的外控式電液換向閥。主換向閥6是控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，類似于一個(gè)柱塞式油缸?？刂葡到y(tǒng)的計(jì)算，主要是計(jì)算控制油缸的流量、壓力和輸入功率。電液換向閥的結(jié)構(gòu)如圖5.2圖5.2電液換向閥的結(jié)構(gòu)控制流量的計(jì)算為了計(jì)算電液換向閥的控制流量，必須知道一些有關(guān)的基本參數(shù)，如表5.4表5.4電液換向閥的參數(shù)公稱通徑（）公稱流量（）閥徑（）閥桿行程（）公稱壓力（MPa）1020325080401002005001250203250651008121823343232323232控制流量可按公式（5.3）計(jì)算，（5.3）式中D——電液換向閥閥桿直徑(閥徑)，；S——電液換向閥閥桿的行程，它是指閥桿由中立位置至兩端位置之間的距離，；t一換向時(shí)間，是指閥桿從閥體的一端移動(dòng)到另一端所需的時(shí)間，。換向時(shí)間通常為0.05到0.8，如有阻尼器則可控制換向時(shí)間更長一些。本系統(tǒng)中的電液換向閥如果選用公稱通徑，的閥，并取，則控制流量為：這一流量也就是通過電液換向閥中的電磁先導(dǎo)閥的流量。大多數(shù)電液換向閥中的電磁先導(dǎo)閥的額定流量都是40，因而控制流量也可以不計(jì)算而直接取亦可。控制壓力的確定控制壓力的計(jì)算比較復(fù)雜，它取決于對(duì)中彈簧的剛摩、液壓力、摩擦阻力等許多因素。彈簧對(duì)中式的控制壓力較大，液壓對(duì)中式的控制壓力較小?？刂茐毫χ悼捎捎嘘P(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本中直接查取。本系統(tǒng)中的控制壓力MPa。5.2.2控制油泵的輸入功率根據(jù)上述計(jì)算和查取的和值，便可算出控制油泵的輸人功率（即電動(dòng)機(jī)功率)為溢流閥8可按MPa，來選擇。6液壓輔助元件的選取6.1液壓輔助裝置6.1.2濾油器液壓系統(tǒng)的故障中大約一半以上是由于油液污染造成的。油液中不可避免地存在著顆粒狀的固體雜質(zhì)，它會(huì)劃傷液壓元件的結(jié)合面，嚴(yán)重的，會(huì)磨損或者卡死運(yùn)動(dòng)件，堵塞閥口，增加內(nèi)部泄露，降低效率，增加發(fā)熱，加劇油液的化學(xué)作用，使油液變質(zhì)，系統(tǒng)工作可靠性大為降低。在適當(dāng)?shù)牟课簧习惭b濾油器可以清除油液中的固體雜質(zhì)，使油液保持清潔，延長液壓元件使用壽命，保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性。因此，濾油器作為液壓系統(tǒng)必不可少的輔助元件，具有十分重要的地位。濾油器的主要性能指標(biāo)有濾油精度，壓降特性，納垢容量，工作壓力和溫度等。濾油精度表示濾油器對(duì)各種不同尺寸污染顆粒的濾除能力。壓降特性主要是指油液通過濾油器芯時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失。濾芯的精度越高，所產(chǎn)生的壓力降越大；濾芯的有效過濾面積越大，通過單位面積的流量越小，其壓力降就越小。納垢容量是指濾油器在壓力降達(dá)到規(guī)定值以前，可以濾除并容納的污染物數(shù)量。納垢容量越大，濾油器使用壽命越長。濾油器安裝濾油器按其過濾精度的不同，有粗濾油器，普通濾油器，精密濾油器和特精濾油器四種選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：過濾精度應(yīng)滿足預(yù)定要求；能在較長時(shí)間內(nèi)保持足夠的通流能力；濾芯具有足夠的強(qiáng)度，不因液壓的作用而損壞；濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作；濾芯清洗或更換簡(jiǎn)便。實(shí)際中，濾油器應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過濾精度，通流能力，工作壓力，油液黏度，工作溫度等條件來選定其型號(hào)。6.1.3空氣濾清器的選擇空氣濾清器一般包括濾清裝置和注油過濾網(wǎng)，裝于油箱頂部，防止空氣中污染顆粒進(jìn)入油箱，同時(shí)使大氣和油箱相同，可以避免泵出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。選擇的具體型號(hào)：QUQ2-10X0.63技術(shù)參數(shù)如下：空氣流量—0.63m/min空氣過濾精度—10m6.1.4液位計(jì)的選擇液位計(jì)是用來觀測(cè)油箱中油液的液面的高度用的，也可以用來觀測(cè)油液的溫度。選擇的具體型號(hào)：YWZ-200T技術(shù)參數(shù)如下：工作壓力—(0.1-0.5)MPa工作溫度—(-20-100)C6.1.5管件管件包括管道和管接頭。液壓系統(tǒng)用管道來傳送工作液體，用管接頭把油管與油管或元件連接起來。管件的選用原則是：要保證管中油液作層流流動(dòng)，盡量短以便減小壓力損失；要根據(jù)工作壓力，安裝位置來確定管材與連接結(jié)構(gòu)，以保證管道和管接頭有足夠的強(qiáng)度和良好的密封性；與泵和閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑；裝拆方便。安裝要求管道應(yīng)盡量短，橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少。為避免管道皺折，以減少壓力損失，硬管裝配時(shí)的彎曲半徑要足夠大。管道懸伸較長時(shí)要適當(dāng)設(shè)置管夾。管子選取如表6.1表6.1管子的參數(shù)管子外徑mm101418222834425063彎曲半徑mm5070758090100130150190管道盡量避免交叉，平行或交叉的油管間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隔，以防干擾，振動(dòng)，便于安裝管接頭。軟管直線安裝時(shí)候有3%到4%的余量，以適應(yīng)油溫變化，受拉和振動(dòng)的需要。彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少是外徑的6倍。軟管不能靠近熱源。管接頭的型式和質(zhì)量，直接影響系統(tǒng)的安裝質(zhì)量，油路阻力和連接強(qiáng)度，其密封性能是影響系統(tǒng)外泄露的重要原因。所以管接頭的重要性不能忽視。管接頭與其他元件之間可采用普通細(xì)牙螺紋連接。尺寸計(jì)算根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量和壓力，計(jì)算管道的內(nèi)徑和壁厚。一般用下列兩式計(jì)算：式中，和分別為管內(nèi)的工作壓力和最大流量；為準(zhǔn)許的流速。推薦值為：吸油管取0.5到1.5，回油管取1.5到2，壓力油管取2.5到56.1.6油箱油箱的主要功用是：儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)工作所需的油液；散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量；沉淀物并逸出油液中的氣體。液壓系統(tǒng)中的油箱有整體式和分離式兩種。整體式油箱利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，這種油箱結(jié)構(gòu)緊湊，各處漏油易于回收，但增加了設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性，維修不便。如果散熱條件不好，就會(huì)使主機(jī)產(chǎn)生熱變形。分離式油箱單獨(dú)設(shè)置，與主機(jī)分開，減少了油箱發(fā)熱和液壓源振動(dòng)對(duì)主機(jī)工作精度的影響，因此得到了普遍的采用，特別在精密機(jī)械上。其結(jié)構(gòu)如圖6.1圖6.1油箱結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)為了在相同的容量下得到最大的散熱面積，油箱外形以立方體或長六面體為宜，如油箱的頂蓋上要安放泵和電動(dòng)機(jī)以及閥的集成裝置等。吸，回油管的設(shè)置泵的吸油管與系統(tǒng)回油管應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，為了防止吸油時(shí)吸入空氣和回油時(shí)油液沖入油箱攪動(dòng)液面，管口都應(yīng)插入油箱最低油面以下，但距離箱底的距離要大于管徑的2到3倍?；赜凸芸趹?yīng)截成45度斜角，以增大通流面積，并面向與回油路相距最近的箱壁以利于散熱和沉淀雜質(zhì)。為防止箱底的沉淀物吸入液壓泵，吸油管端部應(yīng)裝有足夠過濾能力的濾油器，濾油器離箱壁至少要有3倍管徑的距離，距離箱底不應(yīng)小于20mm，以便四面進(jìn)油。當(dāng)系統(tǒng)油管單獨(dú)接入油箱的情況下，其中閥的泄油管口應(yīng)在液面之上，以免產(chǎn)生背壓；液壓馬達(dá)和泵的泄油管則應(yīng)引入液面之下，以免吸入空氣。為防止油箱表面泄露油流入地面，必要時(shí)在油箱下面或頂蓋四周設(shè)置盛油盤。隔板的設(shè)置設(shè)置隔板的目的是將油箱內(nèi)吸油區(qū)與回油區(qū)分開，以增大油液循環(huán)的路程，減緩油液循環(huán)的速度，便于分離回油帶來的空氣和污物，提高散熱效果。一般設(shè)置一個(gè)隔板，高度最好為箱內(nèi)液面高度的四分之三。加油口與空氣濾油器的設(shè)置加油口一般設(shè)置在油箱頂部容易接近處，加油口應(yīng)帶有濾網(wǎng)，平時(shí)加蓋封閉?？諝鉃V油器作用是使油箱始終與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物。液位計(jì)的設(shè)置液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)油面高度，故其窗口尺寸應(yīng)能滿足對(duì)最高與最低液位的觀察，并應(yīng)安裝易于觀察的地方。放油口與清洗窗的設(shè)置油箱底面可做成雙斜面，也可做成向回油側(cè)傾斜的單斜面，在最低處設(shè)放油口，平時(shí)堵住，換油時(shí)將其打開放走污油。換油時(shí)為便于清洗油箱，大容量的油箱一般均在側(cè)壁設(shè)清洗窗，其位置應(yīng)安排在便于吸油器的裝拆的地方。防污密封油箱蓋板和窗口連接處均需加密封墊，各油管通過的孔均需裝密封圈，以防止外部污染物的進(jìn)入。液壓油在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，液壓介質(zhì)擔(dān)負(fù)著轉(zhuǎn)換、傳遞、控制能量的重要作用，同時(shí)起到潤滑作用，其力學(xué)性質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作影響很大。在工作過程中，還要擔(dān)負(fù)冷卻、防腐、防銹等保護(hù)作用。因此液壓系統(tǒng)對(duì)液壓介質(zhì)有一定要求：1、液壓介質(zhì)要有適宜的粘度和良好的粘-溫特型。在使用的溫度范圍內(nèi)，粘度隨溫度變化要小。2、潤滑性能要好，具有較高的油膜強(qiáng)度。液壓介質(zhì)既是工作介質(zhì)，又是運(yùn)動(dòng)部分之間的潤滑劑，油液應(yīng)能在零件的滑動(dòng)表面上形成強(qiáng)度較高的油膜，以便形成液體潤滑，避免發(fā)生干摩擦。3、對(duì)熱、氧、水解有良好的穩(wěn)定性，又較好的抗剪切性。4、有良好的消泡性和防銹性。5、對(duì)材料有一定的適應(yīng)性。液壓介質(zhì)對(duì)系統(tǒng)中直接使用的各種金屬、橡膠、塑料等不應(yīng)由破壞，反之，這些材料也不應(yīng)損壞液壓介質(zhì)的性能。最后，再確定一下油箱的容量。根據(jù)油箱有效容量的確定原則，對(duì)于本系統(tǒng)這樣的高壓小流量的固定工作機(jī)械，油箱的有效容量可取為：油箱的實(shí)際容量為：7液壓系統(tǒng)的發(fā)熱計(jì)算7.1液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算前已述及，液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算通常包括系統(tǒng)的流動(dòng)阻力損失、系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升系統(tǒng)的液壓沖擊、系統(tǒng)的效率等。但對(duì)一般的液壓系統(tǒng)來說，主要是驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱和系統(tǒng)的效率，這里也將這樣做系統(tǒng)的發(fā)熱驗(yàn)算首先要計(jì)算出系統(tǒng)的總發(fā)熱量值，它是由下列三部分發(fā)熱量組成的，由油泵能量損失所產(chǎn)生的熱量油液流經(jīng)閥孔時(shí)的發(fā)熱量管路及其它損失引起的發(fā)熱量取總發(fā)熱量應(yīng)為：故算出總發(fā)熱量以后，可以按公式計(jì)算所需油箱容量也可以按公式直接算出溫升，然后與相應(yīng)的值比較，都可以判斷出系統(tǒng)發(fā)熱情況是否正常。我們采用前一種驗(yàn)算法，按公式有根據(jù)發(fā)熱量算出的油箱有效容量為1177，它比已經(jīng)確定的油箱有效容量1470小一些，因而所確定的油箱有效容量是合適的。系統(tǒng)的效率這里是以液壓機(jī)加壓過程來粗略地估算一下系統(tǒng)的效率，即從上述計(jì)算中可以看出，本液壓系統(tǒng)的效率只有61%，能量損失還是比較大的。8繼電器的電氣控制8.1繼電器繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。伴隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)70年代