十一輥矯直機液壓系統(tǒng)設計
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十一輥矯直機液壓系統(tǒng)設計
目 錄
第一章 前 言 1
1.1液壓機現(xiàn)狀概要 1
1.2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求 3
第二章 液壓機總體設計 4
2.1液壓機主要設計參數(shù) 4
2.2 液壓機工作原理分析 5
2.2.1 液壓機的基本組成 5
2.3 液壓機工藝方案設計 8
2.4 液壓機總體布局方案設計 8
總體布局如圖2.4所示 8
2.5 液壓機零部件設計 9
2.5.1.1 導柱設計 9
2.5.1.2 橫梁設計 10
第三章 液壓機液壓系統(tǒng)設計 13
3.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述 13
3.2 液壓系統(tǒng)設計要求 13
3.3 液壓系統(tǒng)設計 14
3.4 液壓系統(tǒng)零部件設計 30
3.5 液壓站布局設計 38
3.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗算 39
第四章 液壓機電氣系統(tǒng)設計 44
4.1 電氣控制概述 44
4.2 液壓機電氣控制方案設計 44
4.3 液壓機電氣控制電路設計 44
第五章 液壓機安裝調(diào)試和維護 48
5.1 液壓機的安裝 48
5.2 液壓機的調(diào)試 48
5.3 液壓機的保養(yǎng)維護 48
結 論 50
參考文獻 51
致 謝 52
第一章 前 言
1.1液壓機現(xiàn)狀概要
長期以來，矯直機因彎曲由人工檢測，壓彎量人為設定不夠準確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗來決定等缺點，一直作為一種補充矯直設備來使用。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、設定壓彎量。由于缺少可靠的檢測手段和認識上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的矯直機有以下缺點：彎曲人工檢測、壓彎量人工設定不夠準確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗來決定，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的問世解決了以前平行輥矯直機所解決不了的棒材、管材的矯直精度問題，在這種情況下，我們對矯直機進行設計。
液壓傳動技術發(fā)展到今天已經(jīng)有了較為完善、成熟的理論和實踐基礎。液壓傳動技術與傳統(tǒng)的機械傳動相比，操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實現(xiàn)直線運動并且還具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠程遙控。由于液壓傳動的工作介質是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當系統(tǒng)的工作壓力比較高時，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械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護人員有較高的技術水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點，因而應用還是很廣泛。
液壓機自19世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、液壓技術的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機的最大公稱壓力已經(jīng)達到了750MN，控制技術也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質量有了保證，同時生產(chǎn)效率得到了很大的提高。
液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，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。液壓機還能實現(xiàn)復雜工件和不對稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機根據(jù)加工工件的不同性質，還可進行適當?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現(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)控制主機主缸和頂出缸的順序動作。總的來說，液壓機操作簡單，維護方便。
雖然液壓機目前應用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。液壓機屬于高壓工作設備,進行壓力加工時,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，同時還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機還存在如下缺陷，液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機出現(xiàn)故障不能夠正常工作，故障不容易及時找到并排除，給維護帶來了一定的技術難題和不便；液壓機工作時產(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，液壓機的設計需要改進。液壓油路設計、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計將是液壓機今后值得研究的方向。
（1）油路設計方面
為了防止泄油和外界的污染，液壓機油路的設計趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設備的使用壽命。除此之外，液壓元件設計盡量標準化，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。液壓元件的標準化給維護帶來了方便。
（2）控制系統(tǒng)方面
液壓機屬于高壓設備，控制系統(tǒng)除控制設備安全可靠的工作之外，還應該讓控制精度變得更高，人機交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。
綜上所述，液壓機的發(fā)展促進了生產(chǎn)力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術、液壓傳動技術的不斷發(fā)展，液壓機的自動化程度、加工精度將進一步得到提高，實現(xiàn)智能化控制。
1.2 液壓傳動控制系統(tǒng)及設計要求
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）。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，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，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學科。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、轉換和控制。
第二章 液壓機總體設計
2.1液壓機主要設計參數(shù)
（1）鋼輥平衡缸：
最大負載: 450KN; 移動速度：60mm/s
（2）上箱體鎖緊缸:
使用柱塞缸:最大負載: 20KN; 移動速度：50mm/s
（3）橫梁預彎缸：
最大負載: 1400KN; 移動速度：60mm/s
（4）.換輥提升缸：
最大負載: 180KN; 移動速度：70mm/s
（5）邊輥升降馬達：
轉速330r/min, 最大扭矩：5000NM
（2）液壓機的主要功能
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）液壓機的適用范圍
液壓機主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。
2.2 液壓機工作原理分析
2.2.1 液壓機的基本組成
液壓機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”；充油的稱“油壓機”。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傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。
設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必然也等于P。
若大活塞的橫截面積是S2，壓強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，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。
液壓機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等結構；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、電器控制柜等組成。
結 論
本文重點對液壓機的液壓控制回路、液壓元件及安全保護措施等進行了方案設計。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備安全的影響，系統(tǒng)中設置泄壓回路。通過泄壓來降低系統(tǒng)的壓力，防止產(chǎn)生液壓沖擊；設置保壓回路讓工件有足夠的成型時間，保證產(chǎn)品的質量。速度換接通過行程開關來控制，這種換接方式，控制比較可靠，設備安裝方便，價格也實惠。通過流量計算發(fā)現(xiàn)主缸快進時會出現(xiàn)供油不足的情況，為了解決這一問題，在液壓系統(tǒng)中設置補油油箱。整體的方案確定后，對液壓系統(tǒng)的可行性進行校驗，該液壓系統(tǒng)可以滿足液壓機的加工工藝要求。此外，還對主機、電氣控制系統(tǒng)進行了簡明的總體設計。
液壓機在進行方案設計時，有些方案的選擇可能不是最佳?？傮w來說，本文的總體設計方案可以滿足液壓機的加工工藝要求。
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致 謝
經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲。由于實踐經(jīng)驗的匱乏，本次設計難免有考慮不周的地方。如果沒有教授的悉心指導以及本組人員的支持，恐怕設計不會這樣順利完成。自開題以來，設計的每個環(huán)節(jié)羅老師都認真指導，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，老師科學嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和淵博的知識更是我永遠學習的榜樣。在此對羅教授及本組的同學表示衷心的感謝！最后還要感謝曾教導過和給我?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。