四柱液压机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 题目： 四柱液压机 设计 姓 名： 学 院： 年级 /专业： 指导老师 ： 完成日期 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 自 18世纪末世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。本世纪 60 年代以后，液压技术随着空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压 系统 在各种机械设备上得到了广泛的使用。 压 力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成形、打包等加工工艺中广泛应用的压力加工机械设备。液压压力机（简称液压机）是压力机的一种类型，它通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式。 字运算能力、人机接口能力和网络能力 有很好的应用 ， 某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 近年，工业计算机技术（ 现场总线技术（ 展迅速，挤占了一部分 其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 展的重点 ： 1、人机界面更加友好 ； 2、网络通讯能力大大加强 ； 3、开放性和互操作性大大发展 ； 4、 用范围越来越广泛 ；5、工业以太网的发展对 关键字 ： 液压系统 , 压力机 , 自动控制 , 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of s a of or 0 of of of is in of in of is in to as is a of to a of of a a a in of CS is in a in of in to In is a of LC in in in be LC 1, 2, is 3, 4, LC of 5, of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 引 言 液压传动是在“流体力学”、“工程力学”、“机械制造技术”等基础上发展起来的一门比较新兴的技术。随着我国工业和科学技术的不断发展，液压传动技术在汽车工业、造船工业、动力工业等方面得到了越来越广泛的应用。因此，液压机也越来越受到人们的欢迎。 四柱式万能 液压机适用于各种可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型工艺。该系列产品具有独立的动力机构及电气系统，并采用按钮集中控制，工艺动作采用继电器控制，可实现调整、手动和半自动化操作三种操作方式。工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成定压及定程成型两种工作方式。定压成型之工艺方式在压制后具有保压、延时及自动回程动作。对四柱式万能液压机液压系统性能的深入研究，有利于该型液压机的工程使 用者和维护者理论知识和技术能力的提高 本设计 是根据指导老师给的毕业设计大纲设计的液压传动四柱液压机， 着重叙述了液压机的概论、液压机的本体结构及设计计算以及液压机液压系统的设计三个方面进行阐述的，里面详细的说明了液压机的基本工作原理、特点、分类、基本参数、液压机的本体结构及其设计计算以及液压机的液压系统的设计，尤其液压系统的设计阐述了大量内容。 本设计采用了国际单位制和标准的液压职能符号，本人在设计的过程中得到了老师的细心指导在此表示深深的谢意，另外也得到了很多同学的帮助，在此也一并表示谢意。 由于时间和自己 的水平有限，设计中难免存在缺点和错误，恳请老师们批评指正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 概论 1 第一节 液压机的工作原理 1 第二节 液压传动系统组成 2 第三节 液压传动的优缺点及应用 3 第二章 液压机本体结构设计 5 第一节 液压机基本技术参数 5 第二节 液压 缸的基本结构设计 6 第三节 缸体结构的基本参数确定 7 第 四 节 各缸动作时的流量 9 第 五 节 上缸的设计计算 10 第 六 节 确定快速空程的供液方式、油泵规格和电动机功率 22 第三章 压力机的功能 24 第四章 压力机液压系统设计要求 25 第五章 压力机 液压系统工况 26 第一节 主液压缸 26 第二节 顶出液压缸 26 第六章 确定压力机液压缸的主要参数 28 第一节 初选液压缸的工作压力 28 第二节 确定液压缸的主要结构参数 29 第 三 节 计算液压缸的工作压力、流量和功率 31 第七章 拟订压力机液压系统原理图 34 第一节 确定液压系统方案 34 第二节 拟定液压系统原理图 37 第 八 章 选择液压元件 39 第一节 液压系统计算与选择液压元件 39 第二节 选择液压控制阀 39 第 三 节 选择辅助元件 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 九 章 液压系统性能的验算 42 第 十 章 液压控制装置集成设计 44 第 十一 章 液压缸的校核 46 结论 48 致谢 49 参考文献 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一章 概论 用液体作为工作介质来实现能量传递的传动方式称为液体传动。液体传动按其工作原理的不同分两类。主要以液体动能进行工作的称为液力传动（如离心泵、液力变矩器等）； 主要以液体压力能进行工作的称为液压传动。 四柱液压机的工作原理油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动 体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工 作介质组成。 第一节 液压机的工作原理 液压系统是 有 泵 、 滤芯 、 管路 、 和各种阀体组成的，最基本的要有一个液压泵提供压力，一个溢流阀防止系统压力过高及时卸荷。换向阀控制液压缸油液的流向来控制液压缸的伸缩。另外还有很多如 ： 减压阀 、 节流阀 、液控单向阀 等等是根据工作需要选择的，建议你看一下各种基本阀体的工作原理和实现功效，这样方便理解。现在机械上多数是组合阀，各种不同的阀体组合在一起实现功效，挺复杂，不过要是单纯理解原理知道他是咋干活的 ， 不涉及到计算和研究还是很好理解的！无非是两种控制 一种是压力控制阀芯的开启，一 种是电磁产生磁力控制阀芯的开启。液压原理图和咱们当初学电路画电路图有的一拼，但是相对更直观更好理解，因为东西都看的见摸得着。比如节流阀，你完全可以把它当成个水龙头，控制液体流量的么。开大点流量大开小点流量小！ 四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成 。 四柱液压机的工作原理油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动 体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。 第 二 节 四柱 液压传动系统组成 图 1一台四柱液压机系统 原理 基本组成。我们可以通过它进一步理解一 般液压机系统应具备的基本性能和组成情况。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1四柱液压机 在图 1，四柱液压机 是利用液压泵将 原动机的机械能 通过液压 控制 系统 换为液体的压力能， 通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和 液压控制 管路的传递 进入油缸，推动固定在上横梁上的主缸带动上下活动梁来回移动，由四个立柱导向将 上下模具闭合，压制所需要的工件，再于顶出缸把压制好的工件顶出。 在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比 较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。 工作台面下模具立柱上下活动梁上模具地基上横梁电气控制系统液压控制系统液压控制管路顶出缸主缸主缸油箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。 2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度 ，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头 (扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。 5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 第 三 节 液压传动的优缺点及应用 一、液压传动的优缺点 液压机传动与其他传动方式相比较，有如下的优点 ： （ 1）液压传动能方面地实现无极调速，调速范围 大。 （ 2）在相同功率情况下，液压传动能量转换元件的体积减小，重量较轻。 （ 3）工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （ 4）便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。 （ 5）操作简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。 （ 6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。 液压机传动 的主要缺陷是： （ 1） 液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比 。 （ 2） 液体传动有较多的能力损失（泄漏损失、摩擦损失等），故传动效率不 高，不宜作 远距离传动。 （ 3） 液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作 。 （ 4） 液压传动出现故障时不易找出原因 。 总的来说，液压传动的优点是十分出的，它的缺点将随着科学科技的发展而逐渐得到克服。 二、液压 机的发展趋势 （ 1） 高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 （ 2） 机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 系统的完善。 （ 3） 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。 （ 4） 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 1964 年开始从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已经形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。目前，我国机械工业在认真消化、推广从国外引进的先进液压技术的同时，大力研制开发国产液压件新产品（如高压齿轮泵、比例阀、叠加阀及新系列中高压阀等）加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准的执行性的国际标 准，合理调整产品结构，对一些性能差的不符合国家标准的液压件产品采取逐步淘汰的措施。可以看出，液压传动技术在我国的应用与发展已经进入了 一个崭新的历史阶段。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 二 章 液压机本体结构设计 第一节 液压机基本技术参数 一、 800 吨液压机设计要求 1、 主缸公称压力 1F 8000、 主缸回程力 2F 1600、 顶出缸公称压力3、 顶出缸回程力 4F 600、 滑块距工作台最大距离 1800 、 滑块行程 . 1200 、 顶出行程 400、 工作压力 25、 滑块速度 空程速度 1V 120mm/s 挤压速度 2V 15mm/s 回程3s 10、 顶出速度 顶出 4V 140mm/s 回程5s 11、工作台中心孔 100 2、 工 作 台 面 大 小 根 据 设 备 稳 定 性 进 行 设 计 。 (2200*1600，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1600*1600,3150*2000) 第二节 液压缸的基本结构设计 一、 液压缸的类型 图 作用单活塞杆液压缸 液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程 终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动，从图可见，油缸被活塞头分隔为两腔，侧面有两个进油口，因此，可以获得往复的运动。实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸，在中小型液压机上应用最广。 二、 钢筒的连接结构 在设计中上、下缸都选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。 上缸采用前端法兰安装，下缸采用后端法兰安装。 缸口部分采用了 Y 形密封圈、导向套、 O 形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。 三、 缸底结构 缸底结构常应用有 平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。 平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中大多采用平底结构。圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此，在相同应力，重量较轻。另外，在整体铸造的结构中，圆形缸底有助于消除过渡处的铸造缺陷。但是，在液压机上所使用的油缸一般壁厚均较大，而缸底的受力总是较缸壁小。因此，上述优点就显得不太突出，这也是目前在整体结构中大多采用平底买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 结构的一个原因。然而整体结构的共同缺点为缸孔加工工艺性差，更换密封圈时，活塞不能从缸底方向拆出，但由于较可拆式缸底结构受力情况 好、结构简单、可靠，因此在中小型液压机中使用也较广。 在设计中选用的是平底结构。 四、 油缸放气装置 通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作 排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式。 整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气 时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。 五、 缓冲装置 缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液 (全部或部分 )通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外 缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一 般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，便于设计，降低制造成本，仍多采用此种节流缓冲方式。 第三节 缸体结构的基本参数确定 一、 主缸参数 （注：所用公式都来源于文献【 10】【 17】） 1D = 14 = 2584 = （ 2 按标准取整 1D =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1d = 214 （ 2 = 6 32 1025 101 6 0 = （ 2 按标准取整 1d = 实1P= 221 （ 2 实2P= 4361025)(4 6222121 （ 2 2D = 34 = 2514 =标准取整 2D =2d = 214 =6321025106 0 = 标准取整 2d = 实3P= 222 实4P= 911025)(4 6222222 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第四节 各缸动作时的流量 一、 主缸进油流量与排油流量： Q 1Q 1214 M （ 2 1Q ,1Q =12121 )(4 = M 22 （ 2 Q 2Q = 2214 M 2Q ,2Q =22121 )(4 = M 22 2121 )(4 = M 22 3Q,3Q =3214 M 二、 顶出缸的进油流量与排油流量 ： Q 4Q 4224 M 2601 4Q ,4Q =42222 )(4 = M 22 2222 )(4 = M 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5Q,5Q =5224 M 表 缸钢筒所选材料 型号 b s s % 45 610 360 14 第 五 节 上缸的设计计算 一、 筒壁厚 计算 公式 : =0+ 1C + 2C （ 2 当 D ，用使用公式 : 0=3 1 33 =m （ 2 取 =M 1C M 2C M P 16M ， 取P 管内最大工作压力为 25 b/n b安全系数，通常取 n=5 当 D 时 ,材料使用不够经济 ,应改用高屈服强度的材料 . 二、 筒壁厚校核 额定工作压力 P , 应该低于一个极限值 ,以保证其安全 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 P =47 （ 2 1D =外径 D=内径 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生 : s=320 = （ 2 s屈服强度 = （ 2、 缸筒的暴裂压力 b=610 = （ 2 四、 缸筒底部厚度 缸筒底部为平面时 : 1 76 0 01 9 （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 取 2001 1 五、 核算缸底部分强度 按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径0 =112 22 r rr k=642064 = （ 2 = = （ 2 按这种方法计算 =100 箱容量 V = （ 612） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本例取 V = 8 8 756 L （ 液压泵的额定流量） . 取油箱容量为 800 L。 充油筒容量 （ 2 3） 325 = 75 （ L） 式中 主液压缸的最大工作容积。 在本例中， 80431 = 24924 25 （ L） 二 、 油管的计算和选择 如参考元件接口尺寸，可选油管内径 d = 20 计算法确定：液压泵至液压缸上腔和下腔的油管 d = 4v 取 v = 4m/s， q = 4 = d = 20 与参考元件接口尺寸所选的规格相同 。 充液筒至液压缸的油管应稍加大，可参考阀 1 的接口尺寸确定 选 d = 32 油管，油管壁厚： 。 选用钢管： = 取 n = 4， b = 33310 钢）。 = = 32202= = 4 、 选择液压油 本系统是高压系统，油液的泄漏是主要矛盾。为了减少泄漏应选择粘度较大的油，本系统选 用 68 号抗磨液压油。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 九 章 液压系统性能的验算 一、 油路压力的计算 本系统是容积调速，系统在各运动阶段的压力由负载决定。本系统在开始设计时已经说明，运动部件在导轨上的摩擦和自重的影响均忽略不计（对实际计算产生的影响很小），因此要考虑的仅仅是阀和管路的压力损失，而本系统对压力的要求主要是工作行程终了时能达到的最大压力值，由于此时速度已接近于零，阀门和管路的损失也接近于零，所以本例不详细计算压力损失值。 二、 确定安全阀、平衡阀和顺序阀的调整压力 安全阀调整压力 = 510 6 = 衡阀调整压力 0 序阀 7 的调整压力：该阀的作用是使液压泵在卸荷时泵的出口油压不致降为零，出口油压应满足液控单向阀和电液换向阀所需控制油压的要求。由资料查的 液控单向阀的控制压力 510 5 外 电液换向阀所需的控制油压不得低于 1010 5 取顺序阀的调整压力为（ 1012） 10 5 三、 验算电机功率 由工况图知 主缸在快速起动阶段中 S = 2.9 功率为最大， 路和阀的损失不大。在选择电机时也已考虑功率留有一定量的储备，所以电机功率不必再进行验算，此处对液压泵卸荷状态下的功率再作一下计算，此时卸荷压力 p 卸 等于阀 7 的调整压力 p 卸 1810 5 Pa q 泵 取泵的额定流量 。 p 卸 = p 卸 （ 1810 5 /6010 2835W = 液压机在工作循环中的功率进行比较后得知主缸快 速回程起动阶段的功率为最大，所以用这个功率来计算电机功率是合理的 。 四、 绘制正式液压系统图 通过上述验算表明；所拟定的液压系统原理图是可行的，可以以此原理图为基础经修改完善后，绘制出正式的液压系统原理图。绘制时注意下列几点： 1、 液压元件职能符号按国家标准（ 2、 各元件按常态位置绘制； 3、 执行元件附近画出工作循环图； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4、 绘出测压点的位置并绘出压力表开关； 5、 绘出行程开关的位置； 6、 绘出电磁铁动作循环表； 7、 绘出按工程实际使用的标题栏，填清各元件的名称、图号、规格及必要的调整值等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 十 章 液压控制装置集成设计 对于机床等固定式的液压设备，常将液压系统的动力源、阀类元件（包括某些辅助元件）集中安装在主机外的液压站上。这样能使安装与维修方便，并消除了动力源振动与油温变化对主机工作精度的影响。而阀类元件在液压站上的配置也有多种形式可供选择。配置形式不同，液压系统元件的连接安装结构和压力损失也有所不同。阀类元件的配置形式目前广泛采用集成化配置，具体形式有油路板式、叠加阀式、集成块式、插入式和复合式集成。根据所设计的系统， 选择合适的集成方式。 本系统采用块式集成方式，它是将液压阀安装在六面体集成块上，集成块一方面起安装地板的作用，另一方面起内部油路通道作用，故集成块又称为油路块或通道块。 当液压控制装置决定采用块式集成时，首先要对已经设计好的液压系统原理图进行分解，并绘制集成块单元回路图。集成块单元回路图实质上是液压系统原理图的一个等效转换，它是设计块式集成液压控制装置的基础，也是设计集成块的依据。具体设计要点可参考张利平编写的液压站。如下图 示为本液压机系统的集成块单元回路图。 单元回路确定之后，可进行集成块设计 。由于集成块的孔系结构复杂，因此设计者经验的多寡对于设计质量的优劣乃至成败有很大影响。对于初次涉足集成块的设计者而言，建议研究和参考现有通用集成块系列的结构和特点，还可借助于 软件进行三维设计，以便加快设计进程，减少设计失误，提高设计工作质量和效率。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 961 Y 344 Y 21 38顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶53 Y 成块单元回路图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 十一 章 液压缸的校核 一、 缸筒壁厚 的验算 中、高压缸一般用无缝钢管做缸筒，大多属薄壁筒，即 时，按材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚，即 (当液压缸采用铸造缸筒时，壁厚由铸造工艺确定，这时应按壁厚圆筒公式验算壁厚。 当 0 0 时，可用下式 m a x m a 3 3 (当 时，可用下式 m a xm a 4 12 1 . 3(式中 缸筒内的最高工作压力 ( D 缸筒内径 ( 缸筒材料的许用应力 ( 对于本系统的液压缸，拟采用 45 钢薄壁圆筒，用 时的验算公式，其中 320D 600 3002 则 m a . 6 3 2 01 3 . 1 22 2 3 0 0 整取 15 可满足要求。 二、 液压缸活塞杆稳定性验算 只有当液压缸活塞杆的计算长度 10时，才进行其纵向稳定性的验算。验算可按材料力学有关公式进行。 对于本系统，由于其有效行程较短，且活塞杆直径较大，满足 10，所以无需进行压杆稳定验算。 三、 缸体组件强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或