100吨四柱式液压机系统的分析与设计开题报告及外文翻译

附录 I 附录 1 燕 山 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 100 吨四柱式液压机系统的分析与设计 学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2013 年 3 月 燕山大学本科生毕业设计（论文） 、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 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多领域，例如在锻压领域中，液压机广泛用于自由锻造、模锻、冲压、挤压、剪切、拉拔成型及超塑性成型等许多工艺中；而在机械工业的其他领域，液压机更被应用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金刚石成型、校正压装、打包以及橡胶注塑成型等不同的工业领域。 液压机是根据帕斯卡原理制成的，这里假设液体是不可压缩的，管道也假设为绝对刚性，不发生弹性变形。液压机一般由本体（主机），动力系统以及液压控制系统三部分组成。最常见的液压机本体结构是三梁四柱上传动式。动力系统主要提供液压机工作时所需要的高压液体 并接收回程排回的低压液体。液压控制系统主要将动力系统提供的高压液体在准确的时间和地点输送到所需要的工作缸处并将各缸排回的低压液体输送回动力系统。 早在 1662 年，帕斯卡就发现了利用液体产生很大力量的可能性， 1795年，英国人 得了第一个手动液压机的专利，但真正液压机的发展历史不到 200 年。 随着西方资本主义的发展，蒸汽机的发明，引发了工业革命，具有悠久历史的锻造工艺也逐步由手工锻造转变为机器锻造。 16 世纪初，出现了第一批水利机械锤。 1893 年，第一台蒸汽锤出现。此后，伴随着机械工业的发展，锻件尺 寸越来越大，锻锤已做到落下部分超过 100 吨，如此笨重的锤，操作困难，振动十分巨大。 18591861 年在维也纳铁路工厂有了第一批用于金属加工的 700010000 12000液压机。 1884年，英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机，与锻锤相比，运动部件不必那么重，振动又小，发展很快。在 18871888 年间，制造了一系列锻造水压机，其中包括一台 40000大型水压机。 1893 年，建造了当时最大的 120造水压机。 1934 年，德国制造了 70000锻水压机； 19381944 年之间，为了第二次世界大战的需要，又相继制造了三台 150锻造水压机和一台 300大型模锻水压机。美国在 1955附录 左右先后制造了两台 315两台 450大型模锻水压机。苏联则在 20 世纪 50 年代中期到 60 年代初期，先后建造了几台 300锻水压机以及世界上最大的 750锻水压机。此外，在英国、法国、联邦德国也都先后建造过 200300各种大型模锻液压机。 1976 年，在法国投产了西欧最大的 650锻液压机。 液压机发展到现在，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。 在我国，液压行业的发展仅仅有 50 年左右。 19571958 年，我国开始自行设计，自行制造 25000中型锻造水压机。 20 世纪 60 年代初期，在我国的上海和东北，又各自建立了一台 120的大型锻造水压机。中、后期，我国又先后成套设计并自行制造了一批技术要求更高的大型液压机，其中包括 300色金属模锻液压机， 120色金属挤压液压机， 80色金属模锻水压机。 20 世纪 70 年代，我国已开始向国外出口了多台各种吨位的锻造液压机。其中最大的一台为 60造水压机。 至此，我国的液压机设计与制造行业，已经达到了相当高的水平。 四柱式液压机的 其类型主要分为： 上缸式四柱 液压机 ，下缸式四柱 液压机。液压机与机械压力机相比，具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布局灵活，各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等很多优点。同时液压元件具有高度的通用化标准化特点，设计和制造均较为简单。所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。 二十世纪八十年代以来，随着微电子技术、液压技术的发展和应用，液压机技术有了更进一步的发展，众多机型采 用了 工业 来实现自动控制，使产品的加工质量和生产效率有了极大的提高。 由于四柱液压机结构紧凑、操作方便，价格低廉，应用面广，同时四柱式液压机的设计基本上遵循一定的步骤，加工企业在面对不同用户的需求时只需在原有系列四柱液压机基础上进行参数调整即可，比如最常见的是台面大小的调整，压机开口高度的不同，动梁行程的不同等等。因此虽然有人员重复性设计工作较多、设计冗余时间长、不同的设计资料难以通燕山大学本科生毕业设计（论文） 等缺陷，还是在生产加工领域取得了广泛的发展。 四柱式液压机的特点：三梁四柱结构，经济实用，液压控制采用插装阀 集成系统，减少泄露点，动作可靠，使用寿命长，可实现定压和定程两种成形工艺，具备保压延时功能，工作压力行程可在规定的范围内调节，采用按钮集中控制，可实现手动、半自动、自动三种操作方式。 四柱式液压机的功能：本系列液压机适用于可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边薄拉伸等也可从事校正、压装、塑料制品及粉末制品的压制成型。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 研究的基本内容： 选择合理的液压系统设计方案（工艺方案设计、液压系统原理图设计、液压站总体布局设计）以满足液压系统的使用性能和安全性能要求； 技术 设计（各组成部分及液压系统的控制系统设计、阀块的设计、绘制设计图样和编写技术文件）； 通过液压传动控制系统和电气控制系统对主机进行动作循环控制，使液压机能够准确作出如下动作：主缸活塞滑块快速下行、主缸活塞滑块慢速加压、主缸保压、主缸卸压、主缸活塞滑块回程、顶出缸活塞顶出、顶出缸活塞退回； 设备设计达到布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、污染小、噪音低、自动化程度高等要求； 能够完成设计要求的加工要求，满足生产需要； 整个液压系统的设计要满足拆装方便，使用维护简单的要求。 需解决的问 题：相关资料的查阅，开题报告、文献综述的编写，设计方案的选定，液压控制系统系统图的选择与绘制，参数的设计计算，元件的选取、阀块、泵站、油箱的设计及装配图的绘制，设计说明书的编写。 附录 V 三、研究步骤、方法及措施 研究步骤：分析、理解设计任务书的要求查阅相关资料初步拟定设计方案设计方案对比并确定最佳方案参数的设计计算元件的选取阀块的设计泵站的设计完成液压泵站装配图、液压阀组装配图及阀块装配图、油箱装配图的计算机辅助设计（ 图和手工绘图编写设计说明书。 研究方法：对比法，根据给定的设计 参数，按照已有的成熟的四柱液压机液压控制系统及电气控制系统的设计程序完成系统的设计计算。 四、研究工作进度 第 1 4 周，查阅资料熟悉系统特性，提出具体设计方案，完成设计任务 1，提交开题报告。 第 5 10 周， 100t 四柱式液压机系统的分析设计，画出整个系统的原理图，完成设计任务 2。 第 11 13 周，整个系统的设计，完成设计任务 3。 第 14 15 周，进行液压油缸的设计。完成设计任务 4。 第 16 17 周，完成图纸工作量，并书写设计任务书及使用说明书，准备答辩。 五、主要参考文献 1俞新陆液压机的 设计与应用机械工业出版社， 2006 12 2机械设计手册编委会机械设计手册第 4 卷机械工业出版社， 2004 6 3雷天觉新编液压工程手册北京：北京理工大学出版社， 1998 4成大先机械设计手册北京：化学工业出版社， 1997 5宋学义袖珍液压气动手册机械工业出版社， 1995 6张利平液压控制系统及设计北京：化学工业出版社， 1997 7张利平液压气动系统设计手册北京：机械工业出版社， 1997 燕山大学本科生毕业设计（论文） 8张利平现代液压技术应用 220 例北京：化学工业出 版社，2004 9官中范液压传动系统北京：机械工业出版社， 1981 10路甬祥液压气动技术手册北京：机械工业出版社， 2002 11李贵闪 , 何晓燕 , 荣兆杰我国液压机行业的现状及发展合肥锻压机床技术有限公司， 2006 12 王孝培 北京：机械工业出版社， 1988. 13宋丽华，毛君四柱式液压机液压系统设计辽宁工程技术大学机械工程学院， 2009 14俞新陆，杨津光液压机的结构与控制北京：机械工业出版社， 1989 15天津锻压机床厂中小型液 压机设计计算天津：天津人民出版社， 1977 附录 山大学本科生毕业设计（论文） 录 3 外文翻译 液压冲击原理 我们在 分析液压 冲击现象和合理的流体方程之前，首先先来 描绘一般的关于压力传递的机械理论。通过参与这个关于阀门定位在一个较长点几乎没有摩擦的管道传输液体于两个蓄能源之间的结果之后是必要的。这个阀门连接的顺流管道截面和逆流管道截面考虑是一样的。压力冲击流将通过阀门操作传递在两个管道之间，并且假设阀门的关闭速度不应用于坚固圆管理论。 如果阀门是关闭的，而液体的流向 是逆方向的，缓慢前进，结果导致液体被压缩和管道的横截面膨胀。阀门的压力增加导致高压液体逆向流动，延长了液体流过圆管通向阀这段管道的时间。这种高压液体的流动类似声音的传播，是依靠液体和管道材料作为介质的。 同样，阀的顺流面流动的延迟，将导致减小压力在阀门处。这个结果否定了高压液体的流动是沿着顺流管道的，阻止液体流动，假设流体压力在顺流管道是不能减小液体压力的或者蒸汽压力或者溶解气体释放的压力，各种愿意的考虑是不同的。 这样，关闭着的阀门导致高压液体的流动是沿着管道的，尽管那些流动有着各种不同的征兆。相对于稳定 的压力流经阀门开启的管道。这种影响是关于液体流动的延迟在两种管道截面之间，管道自身受到影响由于液体逆向产生高压，管壁膨胀。同时，顺流管道缩短，由于流经液体的压力降低，这种管道横截面的巨大变形是由于管道材料的，并且能够被证明。例如，使用薄壁型橡胶管材。高压液体沿着液流前进。实践证明，由于液体的张力流向沿着管壁，它的速度接近于声速。在这种管道材料中，然而，这是一种次要作用，当认识到它的存在，能够解释一部分压力的传递时间随着阀门关闭特点，它几乎没有影响到压力标准应用在压力冲击现象。 附录 3 阀门关闭之后，这时是受压时间 将主要依靠系统的边界条件，为了描绘阀门关闭的结果在同一个系统上，它将很容易说明在大量的图表上面，管道在每个时间段的情形。 由于阀门的关闭是瞬时的，液体接近每一段管道的阀门会带来停止，并且高压液体流动情况可能已经流过每一段管道。在适应的流速 c 和一段时间 t，这时液体已经流过了一段距离 1=每一段管道内，这时管道的横截面是变形也有一段距离 1。 高压液体到达蓄能站通过管道的时间为 t=1/c，在这段距离中出现了一个不稳定的位置，是在管道与蓄能站连接处。由于是不可能出现层流在蓄能站连接处，而保持压力不同及其它的值 在阀门关闭之前，流过每一个蓄能站的时间为 1/c，在逆向管道这边是高压液体的流动朝向阀门的关闭。减小管壁的压力到其原值，并且恢复管壁的横截面积。这时液体的流动需要产生差值。从管道流向蓄能站，在管道的前段的液体流动有比较高的压力比蓄能站。现在，由于系统假设没有摩擦，这种巨大的逆向流动会有精确的对比和最初的流动速度。 在顺流蓄能站，存在相反的情况，导致液体压力上升流向和确定的顺流流向从蓄能站到阀门。 由于这里考虑的是简单的管道，恢复高压液体在管道和阀门之间的时间为 21/c。整个逆流管道也是同样，在返回最初的压力和 流向在管道外也被确定时间为 21/c，由于液体已经到达阀门，意味着没有液体提前在提供的逆向一个低的压力区域形成在阀门外，破坏了流向和给上升的压力减小流动流向逆方向的阀门。再一次，带来流动的停止沿着管道且减小压力在管道中。它已经被假设在阀门处压力下降，减小蒸发压力。由于系统已经假设没有摩擦，所有的液面会有相同，绝对的，巨大的压力增加。在稳定的运动压力下，会通过阀门的关闭产生。如果压力增长是 h，这时所有的液面是 h，因此，液体逆流经过阀门的时间为 21/c，存在一个值 时，减少所有沿着管道的点从 h 降到最初的压力 时间逆向流动到蓄能站的时间为 31/c。 类似的，恢复液体最初的顺流到阀门的时间为 21/c，并且流向从顺流燕山大学本科生毕业设计（论文） X 管道流向阀门关闭，这会在阀门处带来流动停止，导致压力上升。在整个顺流管道的每一段时间内压力 h 上升到最初的压力在流动停止时。 因此，在 31/c 时是一种不稳定的情形类似于在 t=1/c 的情形，出现在蓄能站和管道的连接处存在着不同。即是逆流管道压力下降到最初压力和顺流管道上升到最初压力，然而，这种液体流动恢复机构所用时间是相同的 t=1/c。结果是逆流流向蓄能站，它有效地恢复环境沿着管道到它的最初值。当液体到达关闭 的阀门时，沿着每一段管壁都是相同的时间 t=0，然而，由于阀门一直是关闭的，这种情形不能保持循环流动周期。 管道系统采用循环流动周期，瞬时选择一种专门的机械情形，管道的顺流和逆流对于阀是一样的。实际 ，这是不同的。因而，所描绘的周期将一直被使用，除了压力变化在两管道之间不再表示相同相位关系，每一个压力周期的变化将是 41/c，那里 1 和 c 代表着每一段管道适应的时期，这是重要的标记，一旦阀门是关闭的，这两个管道将做出相应的流动到任何一段距离。 通过上述冲击周期的描绘，可以划分压力 某一点沿管道上，这些变 化的出现是类似的。通过时间在任何一点 h，液体到达某一点，系统假设流动速度为一个常数 c，这主要集中在压力冲击依靠的方法是限制压力的升高和减小阀的启闭速度。然而，存在着很重要的一点，没有减小开启压力，将发生直到阀的关闭时间先于另一个管道。减小压力达到出现阀门慢速关闭的结果先于忽略液体逆流到阀门关闭。由于没有影响，返回到阀门时间 21/c 前，从阀门开始运动没有压力减小能够到达如果阀门没有打开超过了时间。一般来说，阀门的关闭小于管道涉及的速度并且它将比 21/c 短。 在没有摩擦的情况下，周期的继续是不确定的。然而，实际 中，摩擦力是压力损失在很短的时间内，系统的摩擦损失越高，忽略摩擦力的影响导致结果越严重。事实上，阀门的顶点低相对于蓄能站顶点。然而，由于缓慢的流动，摩擦点的损失减少。沿着管壁并且这个点向着蓄能站的方向增长。由于液体的每一层，在阀门和蓄能站中会带来停止，通过流动最初的液面，所以大多在第二个液面位置相应的摩擦点恢复流向。阀门导致影附录 3 整个时间 21/c。由于流动是相反的在管道中时间为 21/c 和 41/c。这个位置影响主要在阀门，由于重新建立一个新的摩擦损失，在确切的事例中，例如，长距离油管，在阀门关闭之前，它将上升一 部分压力。 随着假设条件对摩擦周期的描绘，提及到使压力下降的条件，如果这些情况发生，这时流向圆管已经分离出类似的周期描绘，可能中断通过形成蒸气压力减小的位置有蒸气生成。因此，系统描述可能发生在阀门的顺流时间 0 或者逆流时间 21/c 形成一个腔。由于一段时间液体沿管壁流动在一个压力梯度下，在这个腔和系统边界之间。这种方法是通常由于产生额外压力在最后的腔中。这种现象一般涉及到像圆管的分离和通常的制作更多的错综复杂的由于释放溶解的气体在附近的腔中。 冲击压力也许被定义为在一些封闭的管道中应用，通过两个基本的方程，分别 是运动平衡方程和连续应用在一个短的流体圆管。它依靠可变的流体平均压力和速度在任何一段管道的横截面，且不依靠可变的时间和距离。通常考虑实际的稳流方向。摩擦力将被假设与速度平方成比例，并且稳流摩擦关系将被假设应用在非稳定事例中。 燕山大学本科生毕业设计（论文） we on of of it be to of by to of a at of a of in be in by it be of of As is so is a of an od in at in a of to of at be to on of on of of in a in at a is in be in is to to or be of in of of to in to is to in is by as as it,录 3 to of of of on be if,is of is in by a at a to in is a of of a it on in on at of to in it be to to a of in at a of to in 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