1.1 液压传动与掌握概述一 绪论液压传动与掌握是以液体 <油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出 <力、位移或速度等）的；它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及 精密的自动掌握系统；液压传动技术是一门新的学科技术，它的进展历史虽然较短，但是进展的速度却特别之快；自从 1795 年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域； 1906 年开头应用于国防战备武器；其次次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动掌握系统， 因而显现了液压伺服掌握系统；从 60 岁月起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的进展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的掌握系统，这种技术得到更加广泛的进展和应用；在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采纳液压传动与掌握；如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等；在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业；另外，近几年又显现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采纳了液压技术；总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采纳液压技术；它的进展如此之快，应用如此之广，其缘由就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局敏捷，易实现无级调速，调速范畴宽，便于与电气掌握相协作实现自动化；易实现过载爱护与保压，安全牢靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机掌握等新技术相结合，构成“机 - 电- 液- 光”一体化便于实现数字化；1.2 液压机的进展及工艺特点液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自 19 世纪问世以来进展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用；由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的进展不仅表达在掌握系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面；作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术进展趋于成熟，国内外机1 / 24型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面；良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善；在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用；特殊是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能牢靠而且设计的周期也比较短；近年来在集成块基础上进展起来的新型液压元件组成的回路也有其特殊的优点， 它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连 接，从而排除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声；规律插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率缺失小、动作速度快、易于集成的特点，从 70 岁月初期开头显现，至今已得到了很快的进展；我国从 1970 年开头对这种阀进行讨论和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性；液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品；适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料， 如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺；由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点：（1） ） 工作台较大，滑块行程较长，以满意多种工艺的要求；（2） ） 有顶出装置，以便于顶出工件；（3） ） 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作便利；（4） ） 液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特殊适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5） ） 液压机的工作压力、压制速度和行程范畴可随便调剂，敏捷性大；二 150t 液压机液压系统工况分析本机器〔 见图 1.1> 适用于可塑性材料的压制工艺；如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等；也可以从事校正、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；本机器具有独立的动力机构和电气系统；采纳按钮集中掌握，可实现调整、手动及半自动三种操作方式；本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范畴均可依据工艺需要进行调整，并能完成一般压制工艺；此工艺又分定 压、定程两种工艺动作供挑选；定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作； 本机器主机呈长方形，外形新奇美观，动力系统采纳液压系统，结构简洁、紧凑、动作灵敏牢靠；该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺 动作的循环；2.2 工况分析1. 工作负载2. 摩擦负载工件的压制抗力即为工作负载：静摩擦阻力： 动摩擦阻力：3. 惯性负载自重：4. 液压缸在各工作阶段的负载值 ：其中：——液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97 ；工况负载组成推力 F/本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件的质量为 500Kg；23 / 242.3 负载图和速度图的绘制：负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图：三液压机液压系统原理图设计3． 1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求，保压时间要达到 5s ，压力稳固性好；如采纳液压单向阀回路保压时间长，压力稳固性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器掌握，在 0-20min 内可调整；此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等；自动补油的保压回路系统图的工作原理：按下起动按纽，电磁铁 1YA 通电，换向阀 6 接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器 11 发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀 M 型中位机能保压；当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升；回程时电磁阀 2YA 通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回；3.2 2 释压回路设计：释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量慢慢的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击；一般液压缸直径大于 25mm、压力高于 7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压；依据设计很实际的生产需要，挑选用节流阀的释压回路；其工作原理：按下起动按钮，换向阀 6 的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀 6 的右位流到液压缸的上腔；同时液压油的压力影响压力继电器；当压力达到肯定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀 5 回到中位，电磁换向阀 10 接通；液压缸上腔的高压油在换向阀 5 处于中位<液压泵卸荷）时通过节流阀 9、换向阀 10 回到油箱，释压快慢由节流阀调剂；当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀 6 切换至左位，液控单向阀 7 打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱 13 中去；使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用 M型，并且配有其它的元件；机器在工作的时候，假如显现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了爱护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀 1，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱；起到爱护作用；在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵邻近，同时也可以增加液压系统的稳固性；使零件的加工精度增高；3.3 3 液压机液压系统原理图拟定上液压缸工作循环<1） 快速下行；按下起动按钮，电磁铁 1YA通电，这时的油路为： 液压缸上腔的供油的油路变量泵 1—换向阀 6 右位—节流阀 8—压力继电器 11—液压缸 15液压缸下腔的回油路液压缸下腔 15—液控单向阀 7—换向阀 6 右位—电磁阀 5—背压阀 4—油箱油路分析：变量泵 1 的液压油经过换向阀 6 的右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀 7 流经继电器 11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表；使液压缸的上腔加压；液压缸 15 下腔通过液控单向阀 7 经过换向阀 6 的右位流经背压阀，再流到油箱；由于这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀 7 打开，使副油箱 13 的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀 14 给液压缸 15 上腔补油；使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成肯定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性；<2） 保压时的油路情形：油路分析：当上腔快速下降到肯定的时候，压力继电器 11 发出信号，使换向阀 6的电磁铁 1YA 断电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的变化是由大变小，而在由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为 零的一瞬时，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬时，这 时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置；柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态；液压系统保压；而液压泵 1 在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱；<3） 回程时的油路情形： 液压缸下腔的供油的油路：变量泵 1——换向阀 6 左位——液控单向阀 7——液压油箱 15 的下腔液压缸上腔的回油油路：液压腔的上腔——液控单向阀 14——副油箱 13液压腔的上腔—节流阀 8——换向阀 6 左位——电磁阀 5——背压阀 4——油箱油路分析： 当保压到肯定时候，时间继电器发出信号，使换向阀 6 的电磁铁 2YA通电，换向阀接到左位，变量泵 1 的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀 9<电磁铁 6YA 接通），上腔油通过换向阀 10 接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀 6，再通过电磁阀 19，背压阀 11 流回油箱；实现释压；下液压缸的工作循环：向上顶出时，电磁铁 4YA通电， 5YA失电；进油路：液压泵——换向阀 19 左位——单向节流阀 18——下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔——换向阀 19 左位——油箱当活塞遇到上缸盖时，便停留在这个位置上；向下退回是在 4YA失电， 3YA通电时产生的， 进油路：液压泵——换向阀 19 右位——单向节流阀 17——下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔——换向阀 19 右位——油箱原位停止是在电磁铁 3YA， 4YA都断电，换向阀 19 处于中位时得到的；四 液压系统的运算和元件选型4.1 1 确定液压缸主要参数：按液压机床类型初选液压缸的工作压力为 25Mpa,依据快进和快退速度要求，采纳单杆活塞液压缸；快进时采纳差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情形下液压缸无杆腔工作面积 应为有杆腔工作面积 的 6 。