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1、东北电力大学机械102班王超机电一体化导论论文东北电力大学机械工程学院机电一体化导论论文题 目： 四柱液压机 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械102班 姓 名： 王 超 学 号： 1015070229 指导教师： 孙 丽 英 目 录 摘要4 引言5 第1章 概述1.1概述71.2发展趋势8第2章 液压机本体结构设计42.1 液压机基本技术参数92.2 液压缸的基本结构设计92.2.1 液压缸的类型92.2.2 钢筒的连接结构92.2.3 缸口部分结构92.2.4 缸底结构92.2.5 油缸放气装置92.2.6 缓冲装置92.3 缸体结构的基本参数确定72.3.1 主缸参数112
2、.3.2 各缸动作时的流量：122.3.3 上缸的设计计算142.3.4 下缸的设计计算：152.4 确定快速空程的供液方式、油泵规格和电动机功率212.4.1 快速空程时的供油方式212.4.2 确定液压泵流量和规格型号212.4.3 泵的构造与工作原理222.5 立柱结构设计222.5.1 立柱设计计算222.5.2 连结形式242.5.3 立柱的螺母及预紧262.5.4 立柱的导向装置262.5.5 限程套282.5.6 底座282.6 横梁参数的确定282.6.1 上横梁结构设计282.6.2 活动横梁结构设计292.6.3 下横梁结构设计302.6.4 各横梁参数的确定30第3章 液
3、压系统及元件的设计313.1 液压系统原理313.1.1 工作原理313.1.2 工艺加工过程323.2 管道及管接头333.2.1 管道333.3 液压控制阀的选择353.3.1 先导式溢流阀353.3.2 节流阀353.3.3 单向阀353.3.4 电磁换向阀353.3.5 顺序阀363.3.6 背压阀36第4章 控制部分374.1 PLC概述374.2 控制部分设计37参考文献42摘 要四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀等组成。液压机采用PLC控制系统，通过泵和油缸及各种液压阀
4、实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。该系列液压机具有独立的动力机构和电气系统，并采用按钮集中控制，可实现手动和自动两种操作方式。该液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作简单。在本设计中，通过查阅大量文献资料，设计了液压缸的尺寸，拟订了液压原理图。按压力和流量的大小选择了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。 关键词：四柱；液压机；PLC引 言 本次设计的题目主要是对铝合金材料等的加工。材料包括铝合金、碳纤维、钢等。设计液压机是为了更加深刻理解液压机在加工过程中的工作原理以及实际应用意义。液压机是利用液体来传递
5、压力的液压设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。本机器采用三梁四柱结构形式，机身由工作台、滑块、上横梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。液压机在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换
6、向和变速，调速范围宽，快速性能好，工作平稳、噪音小. 适用于金属材料压制工艺,如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、冷热挤压金属等同样适应于非金属材料，如塑料、玻璃钢、粉末冶金、绝缘材料等压制成型，以及有关压制方面的新工艺、新技术的试验研究等。已经广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。本设计题目的要求是按照液压系统规定的动作图表驱动电机、选择规定的工作方式，在发讯元件的指令下，使有关电磁铁的动作以完成点动和半自动循环指定的工艺动作。设电气控制箱，除依据机器部分的需要必须分散安装于各处的电器元件（如：电动机、电磁铁、接近开关、压力继
7、电器）外，其它电器均集中安装在电气控制箱内，操作人员只需操纵相应的开关按扭，即可对机器进行操作。由于继电器接触器控制是采用固定接线的硬件实现逻辑。如果生产任务或生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触控制，使用继电器数量多，控制系统体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。而PLC控制能改善继电器控制器上述的不足, PLC可靠性高，抗干扰能力强,通用性强，控制程序可变，使用方便,功能强，适应面广,编程简单，容易掌握;体积小、重量轻、功耗低、维护方便,减少了控制系统的
8、设计及施工的工作量等特点,所以设计时我们采用PLC能集中且较方便地制。 图1.1四柱液压机第1章 概述1.1概述 本次设计的题目由我实习的公司提供，主要是对铝合金材料等的加工。公司所生产的产品是气瓶，材料包括铝合金、碳纤维、钢等。设计液压机是为了更加深刻理解液压机在加工过程中的工作原理以及实际应用意义。液压机是利用液体来传递压力的液压设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。本机器采用三梁四柱结构形式，机身由工作台、滑块、上横梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最
9、显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。液压机在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，快速性能好，工作平稳、噪音小. 适用于金属材料压制工艺,如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、冷热挤压金属等同样适应于非金属材料，如塑料、玻璃钢、粉末冶金、绝缘材料等压制成型，以及有关压制方面的新工艺、新技术的试验研究等。已经
10、广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。1.2发展趋势 (1)高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 (2)机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。 (3)自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。 (4)液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，
11、通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。 液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力
12、部分。2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。第2章 液压机本体结构设计液压机基本技术参数800吨液压机设计要求1、 主缸公称压力 8000kN2、 主缸回程力 1600KN3、 顶出缸公称压力 1000kN4、 顶出缸回程力 600KN5、 滑块距工作台最大距离 1800 mm6、 滑块行程 . 1200 mm7、 顶出行程 400mm8、 工作压力 25MPa9、 滑块速度 空程速度 120mm/s 挤压速度 15-25 mm/s 回程 110mm/s10、 顶出速度 顶出 140mm/s 回程 150mm/s11、工作台中心孔 100 mm12、工作台面大小 根据设备稳定性进行设计。(2200*1600，1600*1600,3150*2000)液压缸的基本结构设计
