十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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十一輥矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目 錄
第一章 前 言 1
1.1液壓機(jī)現(xiàn)狀概要 1
1.2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求 3
第二章 液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 4
2.1液壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 4
2.2 液壓機(jī)工作原理分析 5
2.2.1 液壓機(jī)的基本組成 5
2.3 液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) 8
2.4 液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 8
總體布局如圖2.4所示 8
2.5 液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 9
2.5.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 9
2.5.1.2 橫梁設(shè)計(jì) 10
第三章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
3.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述 13
3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 13
3.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
3.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 30
3.5 液壓站布局設(shè)計(jì) 38
3.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗(yàn)算 39
第四章 液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 44
4.1 電氣控制概述 44
4.2 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) 44
4.3 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) 44
第五章 液壓機(jī)安裝調(diào)試和維護(hù) 48
5.1 液壓機(jī)的安裝 48
5.2 液壓機(jī)的調(diào)試 48
5.3 液壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) 48
結(jié) 論 50
參考文獻(xiàn) 51
致 謝 52
第一章 前 言
1.1液壓機(jī)現(xiàn)狀概要
長期以來，矯直機(jī)因彎曲由人工檢測，壓彎量人為設(shè)定不夠準(zhǔn)確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定等缺點(diǎn)，一直作為一種補(bǔ)充矯直設(shè)備來使用。所以矯直必須檢測工件的原始彎曲，測量彎曲量、確定最佳矯直點(diǎn)、設(shè)定壓彎量。由于缺少可靠的檢測手段和認(rèn)識上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的矯直機(jī)有以下缺點(diǎn)：彎曲人工檢測、壓彎量人工設(shè)定不夠準(zhǔn)確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定，降低了生產(chǎn)效率。而且現(xiàn)在人們對棒材的需求量越來越大、對其精度要求也越來越高，在情況下斜二輥矯直機(jī)的問世解決了以前平行輥矯直機(jī)所解決不了的棒材、管材的矯直精度問題，在這種情況下，我們對矯直機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
液壓傳動技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了較為完善、成熟的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。液壓傳動技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動相比，操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動并且還具有自動過載保護(hù)功能。液壓傳動容易實(shí)現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠(yuǎn)程遙控。由于液壓傳動的工作介質(zhì)是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力比較高時(shí)，還會產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時(shí)候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機(jī)械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過了缺點(diǎn)，因而應(yīng)用還是很廣泛。
液壓機(jī)自19世紀(jì)問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機(jī)械設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電子技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷成熟，液壓機(jī)也得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機(jī)的最大公稱壓力已經(jīng)達(dá)到了750MN，控制技術(shù)也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計(jì)算機(jī)控制，這使液壓機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同時(shí)生產(chǎn)效率得到了很大的提高。
液壓機(jī)加工與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比屬于無屑加工，應(yīng)用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機(jī)還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產(chǎn)品的成型加工工藝。液壓機(jī)還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件和不對稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機(jī)根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機(jī)的整個工作過程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機(jī)主缸和頂出缸的順序動作?？偟膩碚f，液壓機(jī)操作簡單，維護(hù)方便。
雖然液壓機(jī)目前應(yīng)用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。液壓機(jī)屬于高壓工作設(shè)備,進(jìn)行壓力加工時(shí),隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時(shí)還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機(jī)還存在如下缺陷，液壓機(jī)壓力加工完成后，卸壓時(shí)存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設(shè)備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機(jī)出現(xiàn)故障不能夠正常工作，故障不容易及時(shí)找到并排除，給維護(hù)帶來了一定的技術(shù)難題和不便；液壓機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，會縮短液壓元件的使用壽命。
為了催生更大的生產(chǎn)力，液壓機(jī)的設(shè)計(jì)需要改進(jìn)。液壓油路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)將是液壓機(jī)今后值得研究的方向。
（1）油路設(shè)計(jì)方面
為了防止泄油和外界的污染，液壓機(jī)油路的設(shè)計(jì)趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設(shè)備的使用壽命。除此之外，液壓元件設(shè)計(jì)盡量標(biāo)準(zhǔn)化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接，可以降低泄漏和污染。液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化給維護(hù)帶來了方便。
（2）控制系統(tǒng)方面
液壓機(jī)屬于高壓設(shè)備，控制系統(tǒng)除控制設(shè)備安全可靠的工作之外，還應(yīng)該讓控制精度變得更高，人機(jī)交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。
綜上所述，液壓機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術(shù)、液壓傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓機(jī)的自動化程度、加工精度將進(jìn)一步得到提高，實(shí)現(xiàn)智能化控制。
1.2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)要求
液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程（見圖1-1）。因?yàn)橐簤簜鲃涌刂品绞降撵`活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。
第二章 液壓機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1液壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)
（1）鋼輥平衡缸：
最大負(fù)載: 450KN; 移動速度：60mm/s
（2）上箱體鎖緊缸:
使用柱塞缸:最大負(fù)載: 20KN; 移動速度：50mm/s
（3）橫梁預(yù)彎缸：
最大負(fù)載: 1400KN; 移動速度：60mm/s
（4）.換輥提升缸：
最大負(fù)載: 180KN; 移動速度：70mm/s
（5）邊輥升降馬達(dá)：
轉(zhuǎn)速330r/min, 最大扭矩：5000NM
（2）液壓機(jī)的主要功能
通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。
（3）液壓機(jī)的適用范圍
液壓機(jī)主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。
2.2 液壓機(jī)工作原理分析
2.2.1 液壓機(jī)的基本組成
液壓機(jī)是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機(jī)”；充油的稱“油壓機(jī)”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強(qiáng)傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。
設(shè)小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。
若大活塞的橫截面積是S2，壓強(qiáng)P在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。
從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機(jī)來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。
液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機(jī)包括工作臺、導(dǎo)柱、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質(zhì)等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)、電器控制柜等組成。
結(jié) 論
本文重點(diǎn)對液壓機(jī)的液壓控制回路、液壓元件及安全保護(hù)措施等進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。經(jīng)多方案對比之后，本文液壓系統(tǒng)采用插裝閥集成控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)解決了普通閥系統(tǒng)密封性差、通流量小、壓力損失大等問題。為了讓系統(tǒng)的工作壓力隨負(fù)載的變化而自動調(diào)節(jié)，液壓泵選用恒功率變量柱塞泵。為解決液壓沖擊對設(shè)備安全的影響，系統(tǒng)中設(shè)置泄壓回路。通過泄壓來降低系統(tǒng)的壓力，防止產(chǎn)生液壓沖擊；設(shè)置保壓回路讓工件有足夠的成型時(shí)間，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。速度換接通過行程開關(guān)來控制，這種換接方式，控制比較可靠，設(shè)備安裝方便，價(jià)格也實(shí)惠。通過流量計(jì)算發(fā)現(xiàn)主缸快進(jìn)時(shí)會出現(xiàn)供油不足的情況，為了解決這一問題，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。整體的方案確定后，對液壓系統(tǒng)的可行性進(jìn)行校驗(yàn)，該液壓系統(tǒng)可以滿足液壓機(jī)的加工工藝要求。此外，還對主機(jī)、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡明的總體設(shè)計(jì)。
液壓機(jī)在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，有些方案的選擇可能不是最佳?？傮w來說，本文的總體設(shè)計(jì)方案可以滿足液壓機(jī)的加工工藝要求。
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致 謝
經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒有教授的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會這樣順利完成。自開題以來，設(shè)計(jì)的每個環(huán)節(jié)羅老師都認(rèn)真指導(dǎo)，從資料的查閱到具體方案的修改,老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。在此對羅教授及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！最后還要感謝曾教導(dǎo)過和給我?guī)椭睦蠋?！是你們曾?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識的積累。