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1、毕业设计（论文）YA-32 100T液压机液压系统及其本体设计THE HYDRAULIC SYSTEM AND THE ONTOLOGY DESIGN OF HYDRAULIC YA-32 100T学生姓名学院名称机电学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师通过对分析液压机的国内外生产及研究现状，确定了本课题的主要设计内容。在确定了液压机初步设计方案后，采用了传统设计方法对100T液压机机身结构进行设计计算及强度校核，并采用AutoCAD设计软件对上横梁、底座、拉伸滑块、压边滑块、拉伸缸、压边缸、顶出缸、立柱及总装图进行了工程绘图，在参考了某公司生产的三梁四柱式液压机液压系统以及查阅了有关关
2、于液压系统设计的书籍后，设计了液压系统的工作说明书，并对其进行了可行性分析，最后对整个设计进行系统分析，得出整个设计切实可行。关键词：液压机；机身结构AbstractThrough to analysed the type hydraulic press domestic and foreign research present situation, I had determined this topic main design content. After I had determined the type hydraulic press preliminary design plan, u
3、sed the traditional theory method to carry on the design, the computation, the intensity examination to the body of 100T hydraulic presses fuselages structure, used AutoCAD design software to the main traverse, under the crossbeam, moves Liang, the master cylinder, goes against the cylinder, the col
4、umn, the final assembly drawing had carried on the project cartography, meanwhile had carried on the mapping to the master cylinder; After referred to three Liang four columns hydraulic Type hydraulic press of wall hydraulic system which some company produces as well as has consulted massively and t
5、he hydraulic system design books, had produced the system of numberal control working instructions, and had carried on the feasibility analysis to it, finally carried on the system analysis to the entire design, obtained the entire design to be practical and feasible.keywords：Hydraulc press Body str
6、ucture 目 录1绪论.12液压机的主要技术参数32.1 YA32100T四柱万能液压机主要参数32.2 YA32100T四柱万能液压机系统工况图43液压基本回路以及控制阀63.1 YA32100T四柱万能液压机液压系统图63.2 YA32100T四柱万能液压机工作循环图94液压缸104.1 主缸104.2 主缸活塞杆184.3 主缸的总效率204.4 顶出204.5 顶出缸活塞杆254.6 顶出缸的总效率264.7 各油缸工作流量274.8 液压缸损坏情况及原因分析.295液压工作介质316液压辅助件及液压泵站326.1 管件326.2 密封件336.3 油箱356.4 过滤器386.5
7、 立柱导杆38 6.6 泵站的组成及工作过程.407梁的设计.41 7.1横梁的结构设计.417.2上梁467.3下梁498 液压系统的安装49总 结50致 谢51参考文献52附录.53531 绪论1.1液压机的发展 随着全球金融危机对实体经济影响加深，全球经济在经历连续4年5%左右的高速增长之后2008年急速掉头下滑。主要发达国家正迅速步入衰退，可以预计衰退程度将深于前几次经济危机。目前这场全球金融危机正迅速向我国蔓延，预计对我国经济的冲击将超过10年前的亚洲金融危机。我国经济在连续5年以超过10%的速度增长之后，2008年增速将下滑到9.0%，逐季来看，我国经济增长自2007年二季度之后已
8、连续5个季度下滑，2008年第三季度同比增长率下滑到9%，第四季度下滑到6.8%,大幅度下落2.2个百分点。这种下滑态势将持续到2009年上半年。针对目前世界范围内经济严峻形式和我国经济运行面临新的不确定性因素，如何根据急剧变化的外部经济环境调整企业发展规划和经营方针，成为摆在我国0四柱液压机企业面前亟待解决的问题。本报告从全球视野的高度，把握经济发展的周期，剖析了国家宏观政策走向和经济发展趋势，对四柱液压机产业发展的具体问题进行了深度探讨和分析，帮助业内企业、相关投资公司及政府部门准确把握行业发展趋势，洞悉行业竞争格局，规避经营和投资风险，是制定正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一，具有
9、重要的参考价值。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。微电子技术的飞速发展，为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了可能。相比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏技术含量高的高档机型，这与机电液一体化，中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。在国内外液压机产品中，按照控制系统，液压机可分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的传统型液压机；一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机）的高性能液压机。三种类型功能各有异，应用范围也不尽相同。但总的发展趋势是高速化、智能化。继电器控制方式是
10、延续了几十年的传统控制方式，其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不强。其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产（如餐具、厨具产品等），其也可组成简单的生产线，但由于电路的限制，稳定性、柔性差。现在，国内许多液压机厂家是以这种机型为主，使用对象多为小型加工厂，或加工精度要求不高的民用产品。国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向以下两种技术含量高的机型组织生产。1.2液压机的工作原理液压机通常指液压泵和液压马达，液压泵和液压马达都是液压系统中的能量转换装置，不同的是液压泵把驱动电动机的机械能转换成油液的压力能，是液压系统中的动力装置，而液压马达
11、是把油液的压力能转换成机械能，是液压系统中的执行装置。液压系统中常用的液压泵和液压马达都是容积式的，其工作原理都是利用密封容积的变化进行吸油和压油的。从工作原理上来说，大部分液压泵和液压马达是互逆的，即输入压力油，液压泵就变成液压马达，就可输出转速和转矩，但在结构上，液压泵和液压马达还是有些差异的。是利用液体来传递压力的设备。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。 为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。低压（油压小于2.5MP）用齿轮泵；中压（油压小于6.3MP）用叶片泵；高压用柱塞泵。四柱液
12、压机的工作原理是油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动.液压机是利用液体来传递压力的设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。四柱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。 动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为积式油泵。为了满足执行机构运动速度的要求， 选用一个油泵或多个油泵。低压（油压小于2.5MP）用齿轮泵；中压（油压小于6.3MP）用叶片泵；高压（油压小于32.0MP)用柱塞泵。各种可塑性材料的压力加工和成形，如不锈钢板钢板的挤压、弯曲、拉伸及金属零件的冷压成
13、形，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。1.3四柱液压机的特点和用途及分类四柱液压机特点:机器具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式：机器的工作压力、压制速度，空载快下行和减速的行程和范围，均可根据工艺需要进行调整，并能完成顶出工艺，可带顶出工艺、拉伸工艺三种工艺方式，每种工艺又为定压，定程两种工艺动作供选择，定压 成型工艺在压制后具有顶出延时及自动回程。四柱液压机具有广泛的通用性适用于各种塑性材料的加工和成形，如挤压、弯曲、折边、拉伸等；同时也可用于各种塑料、粉末制品的压制成形。此外还可以用于制品的校正、压装和整形等。 液压机
14、作为一种通用的无削成型加工设备，其工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工的。其工作特点一是动力传动为“柔性”传动，不象机械加工设备一样动力传动系统复杂，这种驱动原理避免了机器过载的情况；二是液压机的拉伸过程中只有单一的直线驱动力，没有“成角的”驱动力，这使加工系统有较长的生命期和高的工件成品率。液压机有单动、双动、三动三种基本的动作方式。在单动方式中，压头（或滑板）作为移动部件单向移动完成压制过程。这种工作方式没有压边装置。单动压力机主要用于薄型工件成型中，适用于卷材和带型材料。双动型压力机有两个移动部件：滑板（或冲头）和模板。其液压机工作过程是，冲头（或滑板）自上而下拉伸冲料，模
15、板充作固定压板。在压制成型后，模板能实现打料顶出功能。可根据材料和工件的特征参数来调整模板的压力。三动型压力机中，深拉伸滑块和压边滑块自上而下移动，由模板实现打料动作。但是，模板也可以充作压边块来实现专门的成型操作。这种压力机也可以做双动机用。由于内滑板和压边块相关连，因此，成型压力和压边力合成整个系统的总负载。按照机架结构形式液压机可分为梁柱式、组合框架型、整体框架式、单臂式等。按照功能用途液压机可分为手动液压机、锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、校正、压装液压机、层压液压机、挤压液压机、压制液压机、打包压块液压机、专用液压机十组类型。2 液压机的主要技术参数2.1 YA32100T四
16、柱万能液压机主要参数表2-1 主要技术参数产品名称四柱万能液压机滑块快进速度(mm/s)100型号YA32-1000KN工进速度(mm/s)10公称压力(T)100快上行速度(mm/s)80滑块行程(mm)1260顶出力(T)20滑块下平面至工作台最大距离(mm)1260顶出速度(mm/s)80工作台尺寸(前后左右)(mm)9001250回程速度(mm/s)120液体最大工作压力(MPa)16顶出活塞最大行程(mm)500外型尺寸长宽高(mm)178014204391回程力(T)6最大拉伸深度(mm)500电机功率KW31.52.2 YA32100T四柱万能液压机系统工况图图2-1液压系统工作
17、行程与压力图图2-2工作周期系统功率循环图3 液压基本回路以及控制阀3.1 YA32100T四柱万能液压机液压系统图图3-1 系统原理图1斜盘式变量柱塞泵，2齿轮泵，3小电机,4大电机，6滤油器,7电控比例溢流阀,8.22.24溢流阀， 9.18. 23换向阀，10压力继电器，11单向阀，12压力表，13.18液控单向阀，14外控顺序阀，16顺序阀，15上液压缸，19下液压缸，21节流器， 工作过程A: 启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）电液压换向阀9的M型中位电液换向阀20的K型中位TB： 快进：液压缸15活塞快速下行：1YA，5YA通电，电磁铁换向阀17接通液控单向阀18的控
18、制油路，打开液控单向阀18，进油路：主泵1 电液换向阀9 单向阀11上液压缸15回油路：液压缸15下腔 液控单向阀18电液换向阀9电液换向阀20的K型中位T 液压缸15活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀13液压缸15上腔的负压空腔C： 工进：液压缸15接触工件慢速下行：（增压下行）液压缸活塞碰行程开关2XK，5YA断电，切断经液控单向阀18快速回油通路，上腔压力升高，切断（大气压油吸入阀13 上液压缸无杆腔）吸油路。回油路：液压缸15下腔顺序阀16电液换向阀9电液换向阀20的K型中位TD： 保压：液压缸15上腔压力升高达到预调压力，压力继电器10发出信息，1YA断电，液压缸15进口油路切断，
19、单向阀11和吸入阀13的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压。主泵（恒功率输出）主泵 电液压换向阀9的M型中位 电液压换向阀20的K型位T实现主泵卸荷。E： 保压结束，泄压，液压缸15回程：时间继电器发出信息，2TA通电（1YA断电），液压缸15上腔压力很高，外控顺序阀14，使主泵1电液压换向阀9吸入阀的控制油路由于大部分油液经外控顺序阀14流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道，只能打开吸入阀的卸荷阀13（或叫卸荷阀13的卸荷口），实现液压缸15上腔（只有极少部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大部分油液电液压换向阀9外控顺序阀TF： 液压缸15活
20、塞快速上行： 液压缸15上腔卸压达到吸入阀13开启的压力值时，外控顺序阀14关闭，切断主泵1大部分油液电液换向阀9外控顺序阀14T的卸荷油路实现：进油路：主泵1电液换向阀9液控单向阀20液压缸15下腔回油路：液压缸15上腔吸入阀13TG: 顶出工件:液压缸15活塞快速上行到位,PLC发出信号, 2YA断电,电液压换向阀9关闭,3YA通电电液压换向阀20右位工作 进油路:主泵1电液压换向阀9的M型中位电液换向阀20液压缸19无杆腔回油路：液压缸19有杆腔电压换向阀20TH: 顶出活塞退回：3YA断电，4YA通电，电压换向阀20左位工作进油路：主泵1电液换向阀9的M型中位电液换向阀20液压缸19上
21、腔回油路：液压缸19下腔电液换向阀20TK： 压边浮动拉伸：薄板拉伸时，要求顶出液压缸19下腔要保持一定的压力，以便液压缸19活塞能随液压缸15活塞驱动的动模一起下行对薄板进行拉伸，3YA通电，电液换向阀20右边工作，6YA通电，电磁换向阀23工作，溢流阀24调节液压缸19下腔油垫工作压力。3.2 YA32100T四柱万能液压机工作循环图表3-1 控制阀动作顺序表动作元件 工步1YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YAPJ原位上缸快进+上缸工进+保压+上缸快退+下缸工进+下缸快退+压边浮动拉伸(注：PJ压力继电器。)4液压缸4.1 主缸 （1）总体受力分析浓压缸的一般形式是一端开口
22、在柱塞上时，反作用力作用于缸底。承反力来平衡。端封闭的厚壁高压容器。液压缸受力情况可以分成三部分，即缸底，法蓝和中间厚壁圆筒。理论分析相应力测定均表明，只有在和法蓝支承表面及缸底内表面距离各为15rz的缸简中才可以按弯曲力矩的影响，不能用一般的厚壁圆筒公式来计算。 （2）中段圆筒用法蓝支承的缸的圆筒中段陈有轴向拉应力Ge外尚有由内压力引起的径向压应力6f(内壁最大，向外逐渐减4，到外壁时为零)和切向拉应力6r(内壁最九向外逐渐减小入（3）液压缸的材料、许用应力及液体工作压力的关系为了使液压机结构紧凑，应使液压缸外径尽可能减小。一般来说，当总压力不坐时，提高液体工作压力，液压缸的外径将减如但足如
23、JR缸的材料不变，则当液体压力增加别某数值后，缸的外径反而会增大。4.1.1 材料表4-1 液压缸型号型号MPaMPa%35CrMo1000850124.1.2 缸筒内径:已知液压缸的理论作用力 (推力=100KN;拉力=10KN) 假设最大压力 P=25MPa（1）则: 无活塞杆的缸筒内径D为:D=m 式（ 4.1）=m0.22 m （2）活塞杆径为: 式（4.2）=0.208 m取标准值=0.2 m （3）主液压缸有效面积:A= 式（4.3）=0.22=0.038m=380cm A=(D-d) 式（4.4）=(0.22-0.20)=0.00659 cm=66 cmA=d 式（4.5）=0.
24、20=0.0314 m=314cm （4）主液压缸实际压制力和回程力:R =PA 式（4.6）=25100.0380=950KNR=100KN（5）主液压缸的工作力:主液压缸的平衡压力:P= 式（4.7）=1.4110Pa主液压缸工进压力:P=+ 式（4.8）=25.26MPa主液压缸回程压力:P= 式（4.9）=14.4 MPa顶出液压缸(1)顶出液压缸内径:D= 式（4.10）=0.1009m根据GB/T2348-1993,取标准值D=100mm(2)顶出液压缸活塞杆径dd= 式（4.11）=0.083m根据GB/T2348-1993,取标准值d=80mm(3)顶出液压缸有效面积:A=D
25、式（4.12）=0.00785 m=79 cmA=( D-d) 式（4.13）=(0.10-0.08)=0.0028 m=28 cmA=d 式（4.14）=0.08=0.0050 m=50 cm(4)顶出液压缸实际顶出力和回程力:R=PA 式（4.15）=25100.00785=21.4 MPaR=60KN(5)顶出液压缸的工作压力和回程工作压力:PA=25100.00785=196.3KNR=60KNP=25 MPaP= 式（4.16）=21.4 MPa液压缸运动中的供油量:（1）主液压缸的进出油量:主液压缸快进的进出油量:q=AV 式（4.17）=0.0380 m0.1m/s60s=3.8
26、160=228L/minq=AV 式（4.18）=0.0659 m0.1m/s60s=6.59160=36L/min主液压缸工作行程的进出油量:q=AV 式（4.19）=0.038m0.01m/s60s=3.80.160=22.8L/minq=AV 式（4.20）=0.00659m0.01m/s60s=6.590.160=3.6L/min主液压缸回程进出油量:q=AV 式（4.21）=0.00659m0.08m/s60s=6.590.0860=28.8L/minq=AV 式（4.22）=0.0380m0.08m/s60s=3.800.0860=182.4L/min（2）顶出液压缸的进出油量:q
27、=AV 式（4.23）=0.00785m0.08m/s60s=0.7850.860=37.68L/minq=AV 式（4.24）=0.0028m0.08m/s60s=0.280.860=13.44L/min（3）顶出液压缸快退行程的进出油量:q=AV 式（4.25）=0.0028m0.12m/s60s=0.281.260=20.16L/minq=AV 式（4.26）=0.00785m0.12m/s60s=0.7851.260=56.52L/min确定快进供油方式,液压泵的规格,驱动电机功率:（1）液压系统快进:q= AV 式（4.27）=0.0380m0.1m/s60s =3.8160=228
28、L/min（2）选定液压系统最高工作压力P=25MPa,主液压缸工作行程,主液压缸的无杆腔进油量为:q=AV 式（4.28）=0.038m0.01m/s60s=3.80.160=22.8L/min主液压缸的有杆腔进油量为:q=AV 式（4.29）=0.00659m0.08m/s60s=6.590.0860=28.8L/min顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为:q=AV 式（4.30）=0.00785m0.08m/s60s=0.7850.860=37.68L/min 设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高(P=25MPa)工件顶出后不需要高压.主液压缸工作行程(即压制)流量为22.
29、80L/min,主液压缸工作回程流量为3.6 L/min,选用160BGY14-1B型电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵.虽然在P=0.0211m 式（4.32） = =0.0245m 取=0.045 m-缸筒材料的许用应力, =当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.4.1.5 缸筒壁厚校核: 额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全材料静载荷交变载荷冲击载荷不对称对称钢35812表4-2 缸筒所受载荷 Mpa 式（4.33） =0.35 =83.84 MPa=外径; D=内径 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生: 式（4.34）=49.259MPa -缸筒完全塑性的变形压力
30、 -材料屈服强度MPa 式（4.35）=2.3850 =2.38500.0719=140.56MPa4.1.6 缸筒的暴裂压力 式（4.36）=2.310000.0719=165.37MPa4.1.7 缸筒底部厚度 :缸筒底部为平面时:0.433 式（4.37）0.433mm 取 mm4.1.8 缸筒端部法兰厚度:h 式（4.38）=0.0448m取h=0.05m -法兰外圆半径 -螺孔直径螺栓;M16-24.1.9 缸筒法兰连接螺栓:(1)螺栓处的拉应力= Mpa 式（4.39）=0.7445MPaz-螺栓数，12根； k-拧紧螺纹的系数变载荷,取k=4； -螺纹底径(2)螺纹处的剪应力:
31、=0.475Mpa 式（4.40） = MPa-屈服极限; -安全系数; 12(3)合成应力 = 式（4.41） =0.9679MPa，符合设计要求。 4.2 主缸活塞杆4.2.1 材料表4-3 活塞杆选材型号MPaMPa%35CrMo1000850124.2.2 直径dd= 式（4.42）d=0.0797m-液压缸的推力;KN ; -材料的许用应力MPa-材料屈服强度;取=800MPa; =200 MP液压缸活塞杆往复运动时的速度比 = 式（4.43）n -安全系数;4 D-油缸内径; d-活塞杆外径;-回程速度; -工进速度 已知=100 mm/s; =80 mm/s 所以 = 1.25
32、根据活塞杆直径系列 GB/T2348-1993 之规定取 d=0.18m4.2.3 强度校核:当只受轴向力推或拉力,可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算: 式（4.44） =82.86 MPa 危险截面的合成应力: =5.5 MPa MPa4.3 主缸的总效率4.3.1. 机械效率： 由活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失，在额定压力下通常可取： =0.90.95, 这里取：=0.934.3.2. 容积效率： 由各密封件的泄露所造成，当活塞密封为弹性材料时；取=0.984.3.3 反作用力效率：由排出口背压差所产生的反向作用力。 式（4.45） =0.987 MPa
33、-当活塞杆伸出是为进油压力,当活塞杆缩回是为排油压力-当活塞杆伸出时为排油压力,当活塞杆缩回时为进油压力= 式（4.46） = =0.981 MPa主缸的总效率： = 式（4.47） =0.930.980.98 =0.893 说明：该系统背压0.4 MPa4.4 顶出4.4.1 材料表4-4 型号MPa MPa%35CrMo1000850124.4.2 缸筒内径已知液压缸的理论作用力 (推力 =20KN, 拉力 =6KN) 已知最大压力 P=16MPa；则:无活塞杆的缸筒内径D为: D=m 式（4.48）=m0.126m D-缸筒内径, m 有活塞杆的一侧内径D为： D= 式(4.49) = =0.142 m考虑泄露,机械效率,摩擦力,控制阀的压力降特性等 取D=0.22m 根据GB/T2348-1993 取D=140mm 根据GB/T2348-1993 取d=125mm d-活塞杆直径, m； -速比；=1.46 因为直径D变大，当P=16 MPa 时，此时所产生压力为： N 式 (4.50) =24.62KN4.4.3 液压缸的理论作用力F F=45.59KN 式（4.51）取 =0.6； =0.904.4.4 缸筒壁厚 根据GB/T2348-1993 取 D=140mm 公式: =+关于的值,分别计算;当时,为薄壁缸筒=0.0134m 式（4.52）=83.