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1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！） 十一辊矫直机液压系统设计 目 录第一章 前 言11.1液压机现状概要11.2 液压传动控制系统及设计要求3第二章 液压机总体设计42.1液压机主要设计参数42.2 液压机工作原理分析52.2.1 液压机的基本组成52.3 液压机工艺方案设计82.4 液压机总体布局方案设计8总体布局如图2.4所示82.5 液压机零部件设计92.5.1.1 导柱设计92.5.1.2 横梁设计10第三章 液压机液压系统设计133.1 液压传动的优越性概述133.2 液压系统设计要求133.3 液压系统设计143.4 液压系统零部件设计303.5 液压站布局设计38
2、3.6 液压系统安全、稳定性验算39第四章 液压机电气系统设计444.1 电气控制概述444.2 液压机电气控制方案设计444.3 液压机电气控制电路设计44第五章 液压机安装调试和维护485.1 液压机的安装485.2 液压机的调试485.3 液压机的保养维护48结 论50参考文献51致 谢52第一章 前 言1.1液压机现状概要长期以来，矫直机因弯曲由人工检测，压弯量人为设定不够准确，全过程都靠手工操作，效率低，矫直精度全凭操作者经验来决定等缺点，一直作为一种补充矫直设备来使用。所以矫直必须检测工件的原始弯曲，测量弯曲量、确定最佳矫直点、设定压弯量。由于缺少可靠的检测手段和认识上的一些人为因
3、素，以前这些工作只能靠人工来完成。因此以前的矫直机有以下缺点：弯曲人工检测、压弯量人工设定不够准确，效率低，矫直精度全凭操作者经验来决定，降低了生产效率。而且现在人们对棒材的需求量越来越大、对其精度要求也越来越高，在情况下斜二辊矫直机的问世解决了以前平行辊矫直机所解决不了的棒材、管材的矫直精度问题，在这种情况下，我们对矫直机进行设计。液压传动技术发展到今天已经有了较为完善、成熟的理论和实践基础。液压传动技术与传统的机械传动相比，操作方便简单，调速范围广，很容易实现直线运动并且还具有自动过载保护功能。液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。由于液压
4、传动的工作介质是流体矿物油，有较大的沿程和局部阻力损失。当系统的工作压力比较高时，还会产生比较大的泄漏，泄漏的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引起安全事故。油液受温度的影响很大，因此液压油不能在很高或很低的温度条件下工作。由于液压油的可压缩性和泄漏，液压传动不能保证恒定的传动比和很高的传动精度，这是液压传动的最大不足之处。此外，液压传动的故障排除不如机械传动、电气传动那样容易，因而对使用和维护人员有较高的技术水平要求。虽然液压传动存在这些缺陷，但总体上优点还是盖过了缺点，因而应用还是很广泛。液压机自19世纪问世以来得到了很快的发展，在工业生产中已经有了广泛的应用，成了产品压力加工成型不
5、可或缺的机械设备。随着科学技术的日新月异，电子技术、液压技术的不断成熟，液压机也得到了更进一步的发展。到目前为止，液压机的最大公称压力已经达到了750MN，控制技术也由原来传统的继电器控制变为可编程控制器和工业计算机控制，这使液压机的运行平稳性、控制精度、产品质量有了保证，同时生产效率得到了很大的提高。液压机加工与传统机械加工相比属于无屑加工，应用范围广泛，一般用于塑性材料的冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸等。此外液压机还用于粉末冶金、翻边、压装等产品的成型加工工艺。液压机还能实现复杂工件和不对称工件的加工，产品废品率较低。液压机根据加工工件的不同性质，还可进行适当的压力行程调整，满足产品的加工要
6、求。液压机主要由主机、液压系统、电气系统三部分组成。液压机的整个工作过程的实现，首先是由电气系统来控制液压系统，然后再由液压系统控制主机主缸和顶出缸的顺序动作。总的来说，液压机操作简单，维护方便。虽然液压机目前应用十分广泛，但是潜在的问题还很多。液压机属于高压工作设备,进行压力加工时,随着压力的不断升高泄漏也会不断增大,这样不利于保证零件的加工精度，同时还会对环境造成污染。除此之外，液压机还存在如下缺陷，液压机压力加工完成后，卸压时存在很大的液压冲击，这样对液压元件及其它设备损害很大；按下启动按钮后，动作灵敏性不及电气控制；液压机出现故障不能够正常工作，故障不容易及时找到并排除，给维护带来了一
7、定的技术难题和不便；液压机工作时产生的液压冲击、气蚀等现象，会缩短液压元件的使用寿命。为了催生更大的生产力，液压机的设计需要改进。液压油路设计、控制系统的优化设计将是液压机今后值得研究的方向。（1）油路设计方面为了防止泄油和外界的污染，液压机油路的设计趋于集成化、封闭循环式，这样可以延长设备的使用寿命。除此之外，液压元件设计尽量标准化，集成化。集成液压系统减少了管路连接，可以降低泄漏和污染。液压元件的标准化给维护带来了方便。（2）控制系统方面液压机属于高压设备，控制系统除控制设备安全可靠的工作之外，还应该让控制精度变得更高，人机交互变得更简单，操作更方便，自动化、高速化、智能化程度更好。综上所
8、述，液压机的发展促进了生产力的发展。伴随着电气控制技术、液压传动技术的不断发展，液压机的自动化程度、加工精度将进一步得到提高，实现智能化控制。1.2 液压传动控制系统及设计要求液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程（见图1-1）。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。动力元件液压能控制回路执行元件机械能机械能等图1-1 液压传动能量传动
9、过程（1）液压机总体方案设计，其中包括主机的结构设计和工艺设计、零部件的结构设计和工艺设计、部件装配方案设计；（2）通过液压系统总体设计方案的对比，确定合理的液压系统设计方案。主要包括液压系统原理图设计、液压元件结构、工艺设计、液压站总体布局设计；（3）电气控制系统设计，包括主电路和控制电路电路图设计；（4）设计方案确定时，必须考虑选用什么样的制造材料，达到什么样的表面加工质量，采用什么样的机械加工设备，选择什么样的热处理方式等；（5）整个设备满足拆装方便，运输方便的要求；（6）液压机能够准确完成如下工作循环：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
10、出缸顶出、顶出缸退回等；（7）设备达到总体布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、环境污染小、工作的时候噪音低、自动化程度高等，能够完成冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金压制成型、薄板拉伸、压装成型等加工工艺。第二章 液压机总体设计2.1液压机主要设计参数（1）钢辊平衡缸：最大负载: 450KN; 移动速度：60mm/s（2）上箱体锁紧缸:使用柱塞缸:最大负载: 20KN; 移动速度：50mm/s（3）横梁预弯缸：最大负载: 1400KN; 移动速度：60mm/s（4）.换辊提升缸：最大负载: 180KN; 移动速度：70mm/s（5）边辊升降马达：转速330r/min, 最大扭矩
11、：5000NM（2）液压机的主要功能通过液压传动系统传递动力，完成零件的压力成型加工。（3）液压机的适用范围液压机主要用于冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸、粉末冶金、翻边、压装等成型工艺。2.2 液压机工作原理分析2.2.1 液压机的基本组成液压机是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对能够大小不变地被液体向各个方向传递。大活塞所受到的压强
12、必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。液压机主要由主机、液压控制系统、电气控制系统三部分组成。 其中主机包括工作台、导柱、滑块、上缸、顶出缸等结构；液压系统由控制元件、执行元件、辅助元件、动力装置、工作介质等组成；电气控制控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关、电器控制柜等组成。2.2.2 液压机的工作原理（1）液压机主机组成简图2.11-滑块 2-导柱 3-工作台 4-安装地基 5-顶出缸 6-主缸 7-上
13、横梁 8-辅助油箱图2.1 液压机主机组成简图（2）液压机工作原理分析液压机的动作顺序通过电气系统、液压系统控制，控制顺序框图如图2.2。图2.2 液压机控制顺序图从上面的控制顺序框图可以看出，液压机的工作原理由电气控制系统控制液压系统，液压控制系统再控制主机工作，主机动作触及行程开关，将信号反馈给电气控制系统，实现循环控制。（3）液压机工作循环分析液压机工作循环如图2.3所示。图2.3 液压机工作循环图液压机工作循环如图2.3（a），滑块在自重的作用下快速下行，碰到行程开关后由快进变为工进，随后进行加压、保压。保压时间完成后，滑块快速回程，直到回到原来的位置，停止运动；图2.3（b）表示顶出
14、缸的工作循环过程，主缸快进、工进、保压、退回停止后，顶出缸才运动，将工件顶出。2.3 液压机工艺方案设计（1）控制方式的选择采用液压系统与电气系统相结合的控制方式。具有调整、手动、半自动三种工作方式，可实现定压、定程两种加工工艺；（2）液压系统：液压油路采用封闭式回路，供油方式选用变量泵供油，液压控制元件采用插装阀形式。针对液压机快进时供油不足以及工进时的高压特性，系统应设有补油和卸压装置；（3）电气控制：采用继电器、行程开关、接触器、手动按钮等元件进行手动、半自动控制；（4）主机：主机结构形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和顶出缸为执行元件。2.4 液压机总体布局方案设计总体布局如图2.4所示
15、1-主机 2-液压油管 3-控制台4-插装阀 5-液压泵装置 6-液压油箱 7-电气控制柜图2.4 液压机总体布局简图图2.4为液压机整体布局简图，分为三个部分，即：主机、液压系统、电气控制系统。液压系统的所有部件都集中安装在液压油箱上，使液压站布局结构变得紧凑。电气控制元件集中设计在电气柜中。启动、停止、快进、顶出、调整、等控制按钮设置在控制台上，方便及时操作。2.5 液压机零部件设计2.5.1 主机载荷分析钢板在轧制过程中要矫直钢板及控制板厚，矫直机由主机及辅机组成，主机液压系统由伺服系统控制，矫直机辅机所设计的液压系统由4个钢辊平衡缸、8个上箱体锁紧缸、1个活动横梁预弯缸、4个换辊提升缸及边辊升降马达组成。2、钢辊平衡缸用来给辅助控制钢辊的位置（钢辊的位置由伺服系统控制），使钢辊在轧制时始终受到向上的作用力，用来平
