150T液壓機(jī)設(shè)計(jì)全套圖紙與說(shuō)明計(jì)算資料
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一 緒論
1.1 液壓傳動(dòng)與控制概述
液壓傳動(dòng)與控制是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質(zhì)來(lái)實(shí)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(dòng)、電氣傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)相比，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)小、響應(yīng)快等特點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備及精密的自動(dòng)控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)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(tái)壓力機(jī)起，液壓技術(shù)進(jìn)入了工程領(lǐng)域；1906年開(kāi)始應(yīng)用于國(guó)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(dòng)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(duì)液壓技術(shù)提出新的要求，從民用到國(guó)防，由一般的傳動(dòng)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(guó)防工業(yè)中：海、陸、空各種戰(zhàn)備武器均采用液壓傳動(dòng)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(yáng)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(chǎng)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(diǎn)，歸納起來(lái)液壓動(dòng)力傳動(dòng)方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率大；液壓傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活，易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，便于與電氣控制相配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)與保壓，安全可靠；元件易于實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
1.2 液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點(diǎn)
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(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國(guó)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(guó)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(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)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(gè)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(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)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(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)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(jì)的周期也比較短。
近年來(lái)在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú)需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)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(dòng)作速度快、易于集成的特點(diǎn)，從70年代初期開(kāi)始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國(guó)從1970年開(kāi)始對(duì)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(lái)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(diǎn)：
（1） 工作臺(tái)較大，滑塊行程較長(zhǎng)，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(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)等工作方式，操作方便；
（4） 液壓機(jī)具有保壓、延時(shí)和自動(dòng)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(jiàn)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(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)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(dòng)作供選擇。定壓成型之工藝動(dòng)作在壓制后具有保壓、延時(shí)、自動(dòng)回程、延時(shí)自動(dòng)退回等動(dòng)作。 本機(jī)器主機(jī)呈長(zhǎng)方形，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工藝動(dòng)作的循環(huán)。
2.2 工況分析
本次設(shè)計(jì)在畢業(yè)實(shí)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(dòng)滑塊及動(dòng)橫梁在立柱上滑動(dòng)下行時(shí)，運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jì)
3．1 自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì)
考慮到設(shè)計(jì)要求，保壓時(shí)間要達(dá)到5s，壓力穩(wěn)定性好。若采用液壓?jiǎn)蜗蜷y回路保壓時(shí)間長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定性高，設(shè)計(jì)中利用換向閥中位機(jī)能保壓，設(shè)計(jì)了自動(dòng)補(bǔ)油回路，且保壓時(shí)間由電氣元件時(shí)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(dòng)補(bǔ)油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：
按下起動(dòng)按紐，電磁鐵1YA通電，換向閥6接入回路時(shí)，液壓缸上腔成為壓力腔，在壓力到達(dá)預(yù)定上限值時(shí)壓力繼電器11發(fā)出信號(hào)，使換向閥切換成中位；這時(shí)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(shí)，壓力繼電器又發(fā)出信號(hào)，使換向閥右位接人回路，這時(shí)液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油，使其壓力回升。回程時(shí)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(jì)：
釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲(chǔ)存的能量緩緩的釋放，以免她突然釋放時(shí)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(shí)，其油腔在排油前就先須釋壓。
根據(jù)設(shè)計(jì)很實(shí)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(dòng)按鈕，換向閥6的右位接通，液壓泵輸出的油經(jīng)過(guò)換向閥6的右位流到液壓缸的上腔。同時(shí)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(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，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(shí)通過(guò)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(shí)，換向閥6切換至左位，液控單向閥7打開(kāi)，使液壓缸上腔的油通過(guò)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(wú)法在釋壓前保壓，釋壓前有保壓要求時(shí)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(shí)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(shí)候，輸出的壓力油隨著工作的時(shí)間而增大，而無(wú)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(gè)直動(dòng)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(shí)，溢流閥打開(kāi)，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(shí)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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