150T液壓機(jī)設(shè)計全套圖紙與說明計算資料
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一 緒論
1.1 液壓傳動與控制概述
液壓傳動與控制是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質(zhì)來實現(xiàn)各種機(jī)械量的輸出（力、位移或速度等）的。它與單純的機(jī)械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)小、響應(yīng)快等特點，因而被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備及精密的自動控制系統(tǒng)。液壓傳動技術(shù)是一門新的學(xué)科技術(shù)，它的發(fā)展歷史雖然較短，但是發(fā)展的速度卻非常之快。自從1795年制成了第一臺壓力機(jī)起，液壓技術(shù)進(jìn)入了工程領(lǐng)域；1906年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。
第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切需要反應(yīng)快、精度高的自動控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服控制系統(tǒng)。從60年代起，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及電子技術(shù)的發(fā)展，不斷地對液壓技術(shù)提出新的要求，從民用到國防，由一般的傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)，這種技術(shù)得到更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。
在國防工業(yè)中：海、陸、空各種戰(zhàn)備武器均采用液壓傳動與控制。如飛機(jī)、坦克、艦艇、雷達(dá)、火炮、導(dǎo)彈及火箭等。
在民用工業(yè)中：有機(jī)床工業(yè)、冶金工業(yè)、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)方面，汽車工業(yè)、輕紡工業(yè)、船舶工業(yè)。
另外，近幾年又出現(xiàn)了太陽跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、飛機(jī)駕駛模擬、船舶駕駛模擬器、地震再現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裝置、宇航環(huán)境模擬、高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等，均采用了液壓技術(shù)。
總之，一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)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，其原因就是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點，歸納起來液壓動力傳動方式具有顯著的優(yōu)點：其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率大；液壓傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活，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(hù)與保壓，安全可靠；元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；液壓易與微機(jī)控制等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液-光”一體化便于實現(xiàn)數(shù)字化。
1.2 液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點
液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自19世紀(jì)問世以來發(fā)展很快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、智能化，實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個方面。
作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計的周期也比較短。
近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從70年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從1970年開始對這種閥進(jìn)行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。
液壓機(jī)工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機(jī)是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。
由于需要進(jìn)行多種工藝，液壓機(jī)具有如下的特點：
（1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求；
（2） 有頂出裝置，以便于頂出工件；
（3） 液壓機(jī)具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便；
（4） 液壓機(jī)具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；
（5） 液壓機(jī)的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。
二 150t液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工況分析
本機(jī)器(見圖1.1)適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本機(jī)器具有獨立的動力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整、手動及半自動三種操作方式。本機(jī)器的工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定程兩種工藝動作供選擇。定壓成型之工藝動作在壓制后具有保壓、延時、自動回程、延時自動退回等動作。 本機(jī)器主機(jī)呈長方形，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開關(guān)，可實現(xiàn)半自動工藝動作的循環(huán)。
2.2 工況分析
本次設(shè)計在畢業(yè)實習(xí)調(diào)查的基礎(chǔ)上，用類比的方法初步確定了立式安裝的主液壓缸活塞桿帶動滑塊及動橫梁在立柱上滑動下行時，運動部件的質(zhì)量為500Kg。
1．工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：
2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力：
動摩擦阻力：
3. 慣性負(fù)載
自重：
4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：
其中： ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取 =0.9-0.97。
工況 負(fù)載組成 推力 F/
2.3負(fù)載圖和速度圖的繪制：
負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖：
三 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計
3．1 自動補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計
考慮到設(shè)計要求，保壓時間要達(dá)到5s，壓力穩(wěn)定性好。若采用液壓單向閥回路保壓時間長，壓力穩(wěn)定性高，設(shè)計中利用換向閥中位機(jī)能保壓，設(shè)計了自動補(bǔ)油回路，且保壓時間由電氣元件時間繼電器控制，在0-20min內(nèi)可調(diào)整。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機(jī)等。
自動補(bǔ)油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：
按下起動按紐，電磁鐵1YA通電，換向閥6接入回路時，液壓缸上腔成為壓力腔，在壓力到達(dá)預(yù)定上限值時壓力繼電器11發(fā)出信號，使換向閥切換成中位；這時液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥M型中位機(jī)能保壓。當(dāng)液壓缸上腔壓力下降到預(yù)定下限值時，壓力繼電器又發(fā)出信號，使換向閥右位接人回路，這時液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油，使其壓力回升。回程時電磁閥2YA通電，換向閥左位接人回路，活塞快速向上退回。
3．2 釋壓回路設(shè)計：
釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲存的能量緩緩的釋放，以免她突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于25mm、壓力高于7Mpa時，其油腔在排油前就先須釋壓。
根據(jù)設(shè)計很實際的生產(chǎn)需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：按下起動按鈕，換向閥6的右位接通，液壓泵輸出的油經(jīng)過換向閥6的右位流到液壓缸的上腔。同時液壓油的壓力影響壓力繼電器。當(dāng)壓力達(dá)到一定壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，使換向閥5回到中位，電磁換向閥10接通。液壓缸上腔的高壓油在換向閥5處于中位（液壓泵卸荷）時通過節(jié)流閥9、換向閥10回到油箱，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當(dāng)此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時，換向閥6切換至左位，液控單向閥7打開，使液壓缸上腔的油通過該閥排到液壓缸頂部的副油箱13中去。使用這種釋壓回路無法在釋壓前保壓，釋壓前有保壓要求時的換向閥也可用M型，并且配有其它的元件。
機(jī)器在工作的時候，如果出現(xiàn)機(jī)器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時候，輸出的壓力油隨著工作的時間而增大，而無法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個直動式溢流閥1，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時，溢流閥打開，液壓油流回油箱。起到保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時也可以增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使零件的加工精度增高。
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