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1、四柱液壓機導(dǎo)向結(jié)構(gòu)介紹 滕州恒諾達液壓 滕州恒諾達機床 在設(shè)計上重點是合理選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向長度；導(dǎo)軌面力求耐磨，磨損后間隙便于調(diào)整和修 復(fù)以提高壽命。而導(dǎo)軌面上的擠壓應(yīng)力值是產(chǎn)生磨損降低壽命的重要因素。因此要仔細分析受力 情況，進行必要是計算，使擠壓應(yīng)力不超過規(guī)定值，此外還需采取相應(yīng)的潤滑措施，以保證充分 潤滑。 目前四柱式液壓機的滑塊均采用固定于機身支柱上的 45 斗面導(dǎo)軌導(dǎo)向，為了提高耐磨能力 和便于維修，通常在滑塊導(dǎo)軌面上鑲有青銅墊板。機身導(dǎo)軌則采用耐磨鑄鐵或淬硬鋼制造。在精 密沖裁和金屬擠壓液壓機上，為了最大限度的減小導(dǎo)軌間隙，提高剛度和導(dǎo)向精度，近幾年來也 有采用塑料襯板的

2、導(dǎo)軌或預(yù)應(yīng)力滾動導(dǎo)軌。 在很多情況下，例如在精沖、冷擠壓和大臺面薄板沖壓液壓機上， 為了提高導(dǎo)向精度和偏心載 荷下保持精度的能力?，F(xiàn)代液壓機采取了一些措施來實現(xiàn)這一要求。這些措施包括； 第一，加長滑塊的導(dǎo)向尺寸。一般滑塊的導(dǎo)向長度與跨度之比為 0、3~0、6,現(xiàn)在很多液壓機 的這一比值已達1、2~2。由于導(dǎo)向面加長，導(dǎo)向精度大為提高；在偏心載荷下導(dǎo)軌面擠壓應(yīng)力相 應(yīng)減小，因而壽命提高。大噸位小臺面液壓機采用這一措施比較有效。但對大臺面液壓機由于跨 度太大，滿足上述比值結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實的，而且顯得笨重。 該導(dǎo)柱在固定于上 第二，采用中央導(dǎo)柱。內(nèi)導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的特點是滑塊中部剛性固接一方形導(dǎo)柱,

3、橫梁方孔內(nèi)的可調(diào)導(dǎo)軌上滑動。 導(dǎo)柱應(yīng)有足夠的截面，以承受偏載下產(chǎn)生的彎矩。采用中央導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，就可在不增加滑塊高度 的情況下使導(dǎo)向長度YL大大加長，提高了導(dǎo)向精度，并使導(dǎo)軌面上擠壓應(yīng)力大為降低。但是由 于中央導(dǎo)柱占據(jù)了中間位置，滑塊只能由布置在中央導(dǎo)柱兩側(cè)的油缸驅(qū)動。 外導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式滑 塊做成T字形，加長的導(dǎo)軌面沿固定于上橫梁前后面的可調(diào)導(dǎo)軌上運動，這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是在整 個上橫梁的有效面積內(nèi)，可自由布置各油缸。無論是內(nèi)導(dǎo)柱還是外導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，都不可避免的使滑 塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，加工精度要求較高。 第三，采用機械同步裝置提高運動精度和抗偏心載荷能力。 主要結(jié)構(gòu)有齒輪齒條式和同步連桿 式。齒輪齒條式在

4、滑塊前后面均設(shè)有一與滑塊下平面平行的齒輪軸。軸兩端固定的大小相同的齒 輪與固定在機身支柱上的齒條相嚙合。這樣就保證了滑塊的平行運動。其運動精度取決于齒輪節(jié) 圓直徑、軸的剛度和齒輪齒條嚙合的精度，有的結(jié)構(gòu)設(shè)計把齒輪軸布置于上橫梁上，兩齒條固定 于滑塊上。同步連桿式結(jié)構(gòu)原理是利用兩平行四邊形原理保證滑塊平行運動。這一結(jié)構(gòu)類似雙點 式機械壓力機。采用機械同步裝置后滑塊精度大為提高，并大大減小了偏載下導(dǎo)軌面上的擠壓應(yīng) 力和改善了應(yīng)力分布情況。 1.3液壓機典型結(jié)構(gòu) 液壓機結(jié)構(gòu)中較典型的主要有三梁四柱式、雙柱下拉式、框架式和單臂式等，其中三 梁四柱式液壓機為通用型液壓機的常用型式，本次畢業(yè)設(shè)計采用此

5、類型液壓機為設(shè)計對 象，這里只對此型液壓機作以介紹。 300三梁四柱式液壓機結(jié)構(gòu)如圖所示，它由上橫梁、下橫梁、 4個立柱和16個內(nèi)外螺母組成 一個封閉的框架，框架承受全部的工作載荷。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內(nèi)有工作柱塞與活 動橫梁相連接?；顒訖M梁以4根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間往復(fù)運動?；顒訖M梁下面固定有 上砧，而下砧則固定與下橫梁上的工作臺上。 當高壓液體進入工作缸后，對柱塞產(chǎn)生很大的壓力， 推動柱塞、活動橫梁及上砧向下運動，使工件在上、下砧之間產(chǎn)生塑性變形。同時在完成工作之 后實現(xiàn)回程運動。 圖1-2液壓機典■型結(jié)構(gòu)圖 三梁四柱式液壓機的主要部件有： ⑴立柱：立柱是

6、機架的主要支撐部件和主要受力件，又是活動橫梁的導(dǎo)向件，因此對立柱有 較高的強度、剛度和精度要求。立柱所用的材料、結(jié)構(gòu)尺寸、制造質(zhì)量及其與橫梁之間的連接方 式、預(yù)緊程度等因素，都對液壓機的工作性能甚至使用壽命有著很大的影響。 立柱通常用如下材料制成：35鋼、45鋼、40Cr、20MnV、20MnSiMo等。 ⑵橫梁：橫梁包括上橫梁、下橫梁（或稱底座）和活動橫梁（或稱滑塊），是液壓機的重要部 件。由于橫梁的輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般都做成空心箱形結(jié)構(gòu)，中間加設(shè) 肋板，承載大的地方肋板較密，以提高剛度，減低局部應(yīng)力，肋板一般按方格形或輻射形分布， 在安裝各種缸、柱塞（或活塞）及立

7、柱的地方做成圓筒形，以使其環(huán)行支撐面的剛度盡可能一致， 并用肋板與外壁相互之間連接起來。 橫梁有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種，生產(chǎn)批量較大的中、小型液壓機其橫梁多為鑄鐵件（材料多 為HT200）或鑄鋼件（材料多為ZG275-500）;近年來采用焊接結(jié)構(gòu)的日漸增多，材料一般為Q235 或16Mn鋼板。 中、小型液壓機橫梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機橫梁由于受制造和運輸能力的限制往往 設(shè)計成組合形式，并利用鍵和拉緊螺栓連接 J J L E 圖2-1液壓機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖 上橫梁結(jié)構(gòu)如圖2?3所示，按一般經(jīng)驗公式‘上橫梁鑄造箱體告訴一般取值為橫梁跨 度的(0 J-O.8)倍，這里取

8、橫梁高度h =690mm.取上橫梁鑄造箱體壁厚為Sa = 40^ ,肋 楓厚度為8b =40m^： 圖2-3上橫梁機構(gòu)圖  圖A5下橫梁結(jié)構(gòu)圖 (3)活動衡量的相關(guān)計算 活動橫梁結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，活動橫梁高度一般為箱體跨度的(0.3?0.5)倍，在此取活動橫 梁箱體高度為 ，活動橫梁鑄造箱體壁厚取為 ，肋板厚度為 圏2-7活動橫梁結(jié)構(gòu)圖 2.液壓機的本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算 2. 1液壓機本體結(jié)構(gòu)概述 最常見的就是三梁四柱式，它廣泛應(yīng)用于各種噸位和用途的液壓機中。橫梁為鑄造結(jié) 構(gòu)，也有采用焊接結(jié)構(gòu)的。上、下橫梁也立柱組成一個剛件的対閉框架，以承受液壓機的

9、全部I?作我荷。必須注意保證立柱打橫梁的剛性聯(lián)接，不應(yīng)有任何松動。立柱在聯(lián)接區(qū)附 近往往會有應(yīng)力集中。在承受偏心載荷時，偏心力矩作用于活動橫梁上，將在立柱或上橫 梁產(chǎn)生側(cè)推力，使機架受力情況惡化。在某吐液壓機屮，由于頻繁加載、卸城以及載荷突 然禪放?會引起機架的劇烈振動，以致縮短液壓機壽命。梁柱組介式屮又分卩L|柱、U杠、 三柱和多柱。 2. 1. 1三梁四柱式： 三梁四柱式液壓機是一種最常用的結(jié)構(gòu)形式，如圖2?1,它由上橫梁、下橫梁、四個 立柱、和16個內(nèi)外螺母組成一個封閉框架,框架承受全部工作載荷工作缸固定在上橫梁 上，工作缸內(nèi)裝有工作活塞，與丁?作橫梁相連接?；顒訖M梁以4根立柱為

10、導(dǎo)向，在上下橫 梁Z間做往復(fù)運動?；顒訖M梁下血尚定冇上砧，而下砧同定與下橫梁上的丁?作臺上。、"|高 壓液體進入工作缸后，對柱塞產(chǎn)生很大的壓力，推動活塞、活動橫梁及上砧向上運動，使 鍛件在上下砧之間產(chǎn)牛?塑件變形。上橫梁的兩側(cè)還固定有冋程缸，*1高壓液體進入冋程缸 時，推動冋程活塞向上，通過頂部小橫梁及拉桿，活動橫梁實現(xiàn)冋程運動。 液壓成型機械活動橫梁設(shè)計 立柱：立柱是機架的重要支撐件和主要受力件，又足活動橫梁的導(dǎo)向件，因此，對立 柱有較高的強度、剛度和精度要求。立柱所用材料、結(jié)構(gòu)尺寸、制造質(zhì)量及其與橫梁之 間的連接方式、緊I占I程度等因索都対液壓機的丁作性能甚至使用壽命都有很大

11、的影響。 立中小型液壓機柱常用如下材料制成:35鋼、45鋼、40"、2OMn\\ 20MnSiMo等。的立柱 多做成實心的，兩端鉆出預(yù)緊用的加熱孔，大型液壓機的立柱可做成空心的。對三梁四柱 式液壓機起機架的剛度上要取決于立柱與上、下橫梁的連接剛度。 立柱與上下橫梁連接的結(jié)構(gòu)形式有雙螺母式、錐臺式、錐套式。雙螺母式的每根立柱 靠4個內(nèi)外螺母與上下橫梁緊固連接在一起，該種結(jié)構(gòu)形式的立柱加I .、安裝與維修都較 為方便，因此，采用較為普遍。但由于液壓機經(jīng)常處與反復(fù)加載的悄況，因而，螺母易 松動，如不及時緊固，機架在加載及卸載時就會劇烈晃動，造成立柱的折斷。錐臺式的立 柱兩個外螺母及立柱上的錐臺和上

12、下橫梁連接，剛性好，nJ防止橫梁與立柱之間發(fā)生相 對水平位移,但錐臺加工困難,兩錐臺間的距離難以保證,裝配后機器不能調(diào)整,安裝、 預(yù)緊、維修也不方便。錐套式用分開的錐形套來代替內(nèi)螺母或下錐臺，可以消除或減輕 立柱上的應(yīng)力集中,并nJ消除與橫梁間的間隙,便于調(diào)整對中,但反復(fù)加載時錐套也會松 動，影響機架的剛度。 橫梁：橫梁包括上橫梁、下橫梁和活動橫梁（如圖2-2）,是液壓機的巫要部件。由于 橫梁的輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量一般都做成空心箱形結(jié)構(gòu)，屮間加設(shè)肋板, 承我大的地力?肋板較密，以提高剛度、降低局部應(yīng)力：肋板一般按方格形成輻射形分布， 在安裝液壓缸、柱塞及立柱的地方做成圜筒形，

13、以使其環(huán)形支承面的剛度盡町能一致。并 用肋板與外壁或相互之間連接起來。械梁有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種。屮、小型液壓機桃 梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液樂機橫梁由于受制造和運輸能力的限制往往設(shè)計成組合式， 并利用鍵和拉緊螺栓。對于活動橫梁其結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)壓制I?藝性質(zhì)而;二 圖2-2活動橫梁結(jié)構(gòu) 2 2主立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 山于立柱-端要尚定在工作臺上，另-端要用于尚定上 橫樂，所以在立柱兩端都車有螺紋，并且有?個定位臺階，初 步確定具體結(jié)構(gòu)如圖2 二例*口itr —luviviru. 3.1主油缸的上固定橫梁的校核 受力分析：尚定橫梁通過螺母安裝在四立柱上，受力點在 4個角上，而橫梁中

14、央耍安裝，主油缸山于采用反向安裝形式, 所以必須任尚定檢梁上 中間開孔以便油缸的缸筒穿過，結(jié)構(gòu)簡圖如圖4： 圖2主立柱的結(jié)構(gòu)圖 -e 「36 Z XZ2S 給構(gòu)中M72螺紋的小能為6R83fmn大于GZftnm軸徑 分別為7En、9ftm、M7Z立柱的結(jié)構(gòu)初步確定后，應(yīng)對立柱 進行壓桿穩(wěn)定性校核，判斷立柱為何種柔度壓桿.因為45鋼 為優(yōu)質(zhì)炭素鋼，査得入!=10ft入r=a 那么入# M—壓桿的長度系數(shù)，収 I 圧桿全長》/ =1645mm； 訂一斥桿截面的最小慣性半徑， 貝0 入=Q7x 1645 =Q7x 1645 ? 4 4 圖4主油亂的上同定橫梁示息圖 油缸通

15、過圓形法蘭安裝在橫梁上，所以作用在橫梁上的 力為?圓環(huán)形的勻布截荷，經(jīng)分析，可把枷梁的受力形式簡化 為圓環(huán)形的平板檢梁，周界為餃支，截初為分布丁?圓環(huán)衣|何的 均如截荷，簡圖如圖$ 24副立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 副立柱上設(shè)計有定位臺階，用此臺階與圓螺母，把立柱尚 定于工作臺上，立柱另一末端車有螺紋,用圓螺母把頂模缸的 周定橫梁固定。具休結(jié)構(gòu)如下圖3 圖3副龍柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 分析方法同主立柱的分析方法,經(jīng)分析，副立柱為小柔度 壓桿,校核強度計算如下： 以鍛造水用機為例，其結(jié)構(gòu)簡圖 如圖所示。它山上橫梁1、F橫梁 3、4個立柱2和16個內(nèi)外螺母紐成 的封閉框架，框架承受全部工作 載荷。工

16、作缸9固定在橫梁1 11, 工作缸內(nèi)裝有工作柱塞8,它9活 動橫梁7和連接?；顒訖M梁以四根 V?柱2為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間 往復(fù)運動。在活動橫梁的下表面 上，?般同定有上模，而下模則 固定J：下橫梁的工作臺上。當高 爪液體進入工作缸后，在工作柱 塞I：產(chǎn)生很人的壓力，并推動工 作柱塞、活動橫梁及下模向下運 動，使工件5在上、下模之間產(chǎn)生 塑性變形,此時回程缸4內(nèi)通低壓 液體并排出工作液體?；爻蘉.4ISI 定在下橫梁上，回程柱塞6與活動 橫梁相連接?；爻虝r，工作缸通 I"、/｝、 I r-i ?>^4— 4 《 ?■?■? I —a-* ?? Y ? 一 ■一 I I 低壓液體，高壓液體進入回程 缸，推動冋程柱塞6向上運動，帶 動活動橫梁冋到原始位置，完成 圖1-2 液壓機本體結(jié)構(gòu)簡圖 1—上橫槃 2—立柱 —下橫華 4—回程fc! ”工件 0-回程柱皇 7—活動橫集 8—工作柱塞 9—工作虹 ?亡個工作循環(huán)。