Y32315吨四柱式液压机主机设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）Y32-315吨四柱式液压机主机设计摘 要液压机是压力加工的主要设备之一，广泛应用于国民经济的各个行业。液压机的设计主要包括液压机液压系统、电气系统、主机三部分的设计。液压系统、电气系统称为控制机构，来控制主机的运动。本次毕业设计的课题是315T液压机主机部分的设计，主机部分包括主油缸和顶出缸、上横梁、工作台、活动横梁、立柱等。设计中主要对各部分零部件进行了结构设计、与其它零部件的连接设计以及其强度的校核等。设计过程中要对压制的工件进行详细的工艺分析，了解工件的形状、尺寸、材料、重量、技术要求和压制的工艺过程对机器的要求，包括压力、速度、位移和位移精度、工作空间、生产率和自动化装卸机构配合方式等。总之，要通过工艺分析明确机器的加工过程，即每一个工作循环中每一动作的详细要求和必要的调整范围。其次，是要确定设计满足使用要求，同时搜集和研究同类型产品的结构、性能的有关资料，以此来确定一个设计方案。设计过程中，不能单一的去考虑某一个步骤的设计，而是应该综合比较，互相协调，以达到最终的设计要求。关键词：液压传动原理 结构设计与计算 安装维护Y32 -315 four pillars of a hydraulic the console designABSTRACTHydraulic pressure processing is one of the main equipment is widely used in the province. The design of hydraulic machines include hydraulic press hydraulic system, electrical system, the host of three parts of the design. Hydraulic system, electrical system, known as control mechanism, to control the hosts movement. The issue of graduation is the host part of the 315T hydraulic design, including the host part of the master cylinder and a tank top, on the beam, bench, activities beam, column, etc. The design of major components for the various parts of the structure design, and other parts of the connection design and the strength of proof, and so. The design process to suppress the artifacts on detailed process analysis to understand the workpiece shape, size, material, weight, technical requirements and repression processes on the machines requirements, including pressure, velocity, displacement and displacement accuracy, workspace, institutions with productivity and automation handling methods. In short, clear through the process of processing machines, each working cycle in which every action necessary adjustments to the detailed requirements and scope. Second, is to determine the design meets the requirement, and to collect and study the structure of the same type of product, performance of the relevant information in order to determine a design. The design process, not a single step to consider a certain design, but the comparison should be integrated and co-ordination to achieve the final design requirements.Keywords: Hydraulic Principles Design and calculationInstallation and maintenance6目录前言1第1章 液压机基础21.1液压传动的简述21.2液压传动的工作原理21.3液压传动的特点21.4常见液压机的类型及用途31.5液压机设计要求4第2章315吨四柱式液压机的结构特点和技术参数72.1 315吨液压机的用途和特点72.2 315吨液压机的整体结构72.2 315吨液压机的技术参数8第3章315吨液压机的主机设计过程103.1主油缸和顶出缸103.2上横梁223.3工作台243.4立柱263.5活动横梁27第4章液压机安装与维护304.1机身零部件的紧固304.2液压机精度调整314.3液压机的安装、试车324.4机器的维护保养32结论34谢 辞35参考文献36外文资料翻译37前言液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备。它与机械压力机相比较，具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布局灵活，各执行机构动作可很方便的达到所希望的配合关系等等很多优点，同时液压元件具有高度的通用化标准化特点，设计和制造均较为简单。液压机是锻压机械的一大类。它是飞机、汽车和拖拉机等工业部门不可缺少的加工设备。因此，它在机器制造业中占有重要地位。液压机同所有的液压系统一样是根据帕斯卡原理制成，是一种利用液体压力能来传递能量的机器，已成为工业生产中不可缺少的设备之一。由于液压机 在生产中的广泛使用性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用，如板材成型；管、线型材挤压；粉末冶金、塑料及橡胶制品成型；胶合板压制、打包；人造金刚石、耐火砖压制和碳极压制 成型；轮轴压装、校直等等。各种类型的液压机的迅速发展，有力的促进了各种工业的发展和进步。随着电子技术、液压技术等的发展和普及应用，液压机有了更进一步的发展。随着人们生活水平的提高，金属压制和拉伸制品的需求量逐年提高，同时对产品品种的需求也越来越多，另一方面产品的生产批量日益缩小。为于中小批量生产相适应，需要能够快速调整的加工设备，这种液压机成为理想的成型加工工艺。特别是当液压机系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后，不仅能够实现对复杂工件以及不对称工件的加工，而且实现了极低的废品率。这种加工方式还适合于长行程、难成型以及高强度的材料，可变的动力组合、短的加工时间、根据工件长度的简易的压力行程调整，这与机械加工系统相比，有其优越性。 第1章液压机基础1.1液压传动的简述液压传动起源于1654年帕斯卡提出的静压传动原理，1795年，英国第一台水压机问世，1905年，将工作介质由水改为油后，性能得到很大改善。液压技术的推广使用，得益于19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业。最早成功应用液压传动装置的是舰艇上的炮塔转位器；第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、精度高、功率大的液压传动装置又进一步推动了液压技术的发展；战后，液压技术迅速的转向民用，在国民经济的各个行业中逐步得到了推广应用。我国液压技术开始于1952年，液压元件最初应用于机床和锻压 设备，后来应用于工程机械。1964年我国从国外引进了一些液压元件生产技术，同时自行设计液压产品，经过多年的艰苦探索和发展，目前，我国已形成门类齐全的标准化、系列化、通用化液压元件系列产品。随着科学技术特别是控制技术和计算机技术的发展，液压传动与控制技术将得到进一步的发展，应用更加广泛。1.2液压传动的工作原理液压传动是依靠运动着的液体的压力能来传递动力的，液压系统在工作时，液压泵将机械能转换为压力能，执行元件（液压缸）将压力能转变为机械能。液压传动系统中的油液是在受调节、受控制的状态下进行工作的。液压传动系统必须满足它所驱动的机床部件（工作台、滑块等）在力和速度方面的要求。1. 3液压传动的特点液压传动的优点1. 液压传动能在运动中实现无级调速，调速方便且调速范围较大。2. 在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑，而且能传递较大的力或转矩。3. 液压传动工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动、制动和换向。4. 液压传动装置的控制调节比较方便，操作比较方便、省力，易于实现自动化，与电气控制配合使用，能实现复杂的顺序动作和远程控制。5. 液压传动装置易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀回油箱。由于采用油液作工作介质，能自行润滑，所以寿命长。6. 液压传动易于实现回转、直线运动，且元件排列布置灵活。液压传动有许多的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等。液压传动的缺点1. 液体为工作介质，易泄漏，油液可压缩，故不能用于传动比要求准确的场合。2. 液压传动中有机械损失、压力损失、泄露损失，效率较低，所以不易做远距离传动。3. 液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于在低、高温度下使用，对污染很敏感。4. 液压传动需要有单独的能源（如液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来。5. 液压传动装置出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。 1.4常见液压机的类型及用途1) 常见液压机的类型有四柱式万能液压机、塑料制品液压机、单柱校正压装液压机、粉末制品液压机、双动薄板冲压液压机、冷挤压液压机、金属打包液压机等。四柱式万能液压机适用于一般金属压制、塑料、冶金压制等广泛的工艺；塑料制品液压机由于塑料压制时高压行程均较小，而且保压时间较长，所以此液压机高压速度很小；单柱校正压装液压机主要使用于轴类零件的校正和压装等工艺，也可使用于要求不高的粉末、塑料等压制工艺；粉末制品液压机具有广泛的工艺动作和辅助装置，因此能压制各种精度复杂的零件，生产率很高。双动薄板冲压液压机利用双动倒拉伸工艺完成对汽车、拖拉机、飞机等工业部门的薄板拉伸件的拉伸成型，也可用作各种零件的弯曲成型等；冷挤压液压机具有吨位大、行程长、台面小、导向精度高等特点，并有必要的工艺动作，适用于各种金属零件的冷挤压工艺；金属打包液压机的加工对象为各工业部门金属薄板冲压的废料和其他轻薄料的打包工艺。2) 四柱式液压机是液压机中最常见、应用最广的一种结构形式。其主要特点是加工工艺性较其它类型液压机简单。主机为三梁四柱结构，上滑块为四柱导向。它的机身是由上横梁、工作台（下横梁）和四根立柱组成。工作缸安装在上横梁内。活动横梁与工作缸的活塞连接成一整体，以立柱为导向上下运动，并传递工作缸内产生的力量，对制件进行压力加工。由于机身联接成一整体框架，故机身承受整个工作力量。顶出缸布置与工作台中间孔内。操纵箱布置于机身右前侧，各操纵调整元件均集中设置在操纵箱面板上。动力机构(包括电动机、泵、阀元件等)设置于右侧。整个系列均提供了典型的工艺动作即上滑块快速下行慢速加压保压延时快速回程并停止。四柱式液压机主要不足之处：第一，由于用四立柱做架体，机身刚度较框架式小。第二，由于用四立柱做导向，活动横梁内导套与四立柱磨损后不易调正。 1.5液压机设计要求液压机设计和其它任何机械设计一样，是由加工对象工件的工艺要求决定的。因此整个设计过程首先就应该详细分析压制工件对各执行机构的动作（包括压力、速度、相对位置关系和运动精度），工作空间和装卸料要求等等。并根据加工的实际条件，参考液压机设计的一些典型结构和对同类产品结构性能等参考资料进行分析比较，确定总体设计方案，然后对主要零部件和液压系统、电气系统等等的零部件设计提出具体的要求，进行详细核算。但是设计是否正确，必须用实践来检验，即通过试制和工艺试验发现问题和解决问题，使设计符合预期的全部要求。在设计过程中，通常是首先根据主要技术规格和液压系统的要求，将各油缸设计出来，然后按照经验统计的有关结构比例关系和最简单的计算方法做初步计算，并考虑到结构造型和各零件的布置要求确定主机的各主要零件的外形尺寸。在此基础上绘制初步的总图，然后根据受力情况做进一步的分析和计算，进行必要的修改，这样就可以对各零部件设计提出外形尺寸，联接方式的具体要求作为零部件设计的依据。各零部件设计后又要求对总体布置和联接型式做必要的修改。反复的平衡协调，直至完成全部设计。动力机构的初步设计：动力机构通常设计成独立部件。它由电动机、泵、各控制阀和油箱等零件所组成。设计成独立部件的优点是可以与整机其他部件平行装配以缩短装配周期，便于通用化和标准化。油箱是动力机构中各零部件安装的基础，结构设计上应考虑油箱容积、外形尺寸、过滤器、液面指示游标、冷却器（必要时安装），防尘和空气过滤等要求。此外，设计上应使清洗油箱和换油时 尽量少拆卸液压元件和管路零件。泵阀元件的布置要求：泵和电动机应用弹性联轴器连接，设计时若采用管式连接元件，一般首先设计平面布置图，要求管路尽量缩短，便于装卸；吸排油管路和油箱吸排油区相对应。此外，元件和管路均应可靠固定，回油管与油箱之间力求可靠密封以保证油液清洁整体布局：目前，中小型液压机大多为单机直接传动，并由主机、动力机构、电气控制箱、操纵箱、限程装置和其它辅助装置所组成。合理的布置对制造、使用和维修影响很大， 但是由于液压机较其它机床适应的工艺范围要广，因此结构相差很大；同一吨位的液压机在不同工艺条件下液压系统功率有时甚至相差十倍以上。因此，没有一个相对定型的布置形式。以下为几点参考意见。整机布置力求紧凑、匀称、减少占地面积，结构造型要避免“傻、大、粗”的外形，但也不要过分追求外形美观而使制造和操作困难；尽可能采用集中操纵，使工作者在控制箱前即可完成主要的调整和操作，并在各种仪表的帮助下，清楚地观察到全部动作过程；工作空间要满足操作者的正常工作位置，减轻装卸零件和安装调整模具时的体力劳动；动力机构布置按不同情况有三种方案：第一，动力机构设计成单独部件放置于地面上。四柱式液压机通常放置于主机右侧，使主机前后面可自由操作。在全自动粉末制品液压机由于送料器和装卸料装置布置于后面，故动力机构常布置在后面紧靠工作台处。以缩小占地面积。对于大功率设备、由于泵站系统庞大，常设计成单独泵站，跨在主厂房外，使主机附近工作区宽敞。第二，动力机构布置于主机顶部平台之上。这一方案常在设计大台面液压机时采用，优点是减少了占地面积，便于操作和存放工件。但调整和维护时较为麻烦。另一个缺点是由于工作中主机震动易使管路等连接处松动造成渗漏，影响工作区的清洁。第三，动力机构布置在地面下，并用盖板盖上，因此地面上整齐、美观，但维修较为困难。四柱式液压机机身各零件初步设计按照以下要求：立柱：按平均简单拉伸应力为50MPa决定最小断面直径。工作台高度：0.4-0.7倍的立柱中心距，大台面小吨位的取偏小数值。上横梁高度：0.4-0.8倍立柱中心距。活动横梁（滑块）高度：0.3-0.6倍立柱中心距。在偏心载荷较大时应取较大的数值。若为中心载荷受力状态，则可取较小的数值。各梁的结构：应尽可能设计成箱形断面。上横梁由于油缸孔的削弱，在采用铸造结构时，可设计成等强度梁结构，即中部高度加大，以抵消油缸孔对断面的削弱作用。第2章315吨四柱式液压机的结构特点和技术参数2.1 315吨液压机的用途和特点适用于各种可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、塑料制品、玻璃钢制品及粉末制品的压制成型。有独立的动力机构及电器系统，并采用按钮集中控制，工艺动作采用PLC控制，可实现调整和半自动化操作方式。工作压力、压制速度、行程范围均可根据工艺需要进行调整。2.2 315吨液压机的整体结构315吨液压机整体由主机及控制机构两大部分组成，通过管路及电器装置联系起来构成一整体。主机部分包括机身、主缸、顶出缸等。控制机构包括液压站（动力系统）、电气控制系统组成。2.2.1主机部分的简介：1机身机身由上横梁、工作台、滑块、立柱、锁紧螺母及调节螺母等组成，依靠四根立柱为主架，上横梁及工作台由锁紧螺母紧固于两端，滑块安装在上横梁与工作台之间，机器精度靠调节螺母及固定于上横梁上的锁母来调整，滑块与主缸活塞杆由锁紧螺母联接，依靠四柱作导向上下运动，滑块和工作台均有T行槽，以便于模具安装。2主缸主缸缸体依靠缸口台肩及大锁母紧固于上横梁内。活塞下端用联接法兰、螺栓与滑块联接，活塞头部有耐磨材料，作导向用。活塞头部外圆处装有方向相反的密封圈，内有O型圈密封，将缸内形成上下两个油腔，缸口部分也装有密封圈，借助法兰锁紧，以保证下腔密封。在法兰上下均装有密封圈。3顶出缸顶出缸缸体依靠缸口台肩及大锁母紧固于下横梁内。活塞头部的有耐磨材料，作导向用。活塞头部外圆处装有方向相反的密封圈，内有O型圈密封，将缸内形成上下两个油腔，缸口部分也装有密封圈，借助法兰锁紧，以保证下腔密封。在法兰上下均装有密封圈。2.2.2控制机构简介1液压泵站（动力系统）液压泵站由油箱、高压泵、电动机、插装阀等组成，油箱系钢板焊接，油箱上装有空气滤清器，前端之液位计用作观察油位，加油高度应位于油标上位，若低于油标下位要加油。2电气控制系统采用PLC控制，可实现调整和半自动化操作方式。工作压力、压制速度、行程范围均可根据工艺需要进行调整，电控柜体上表面布有按钮、指示灯、自动开关等。行程限位装置位于机身右侧，由支架、撞块、行程开关等组成，调整撞块位置就可调节滑块运行位置。2.3 315吨液压机的技术参数 表2-1 315吨液压机技术参数序号项 目单位规格1公称力KN31502主缸回程力KN6003顶缸顶出力KN4004液体最大工作压力MPa255滑块最大行程mm8006顶出活塞最大行程mm3007滑块距工作台最大距离mm12508工作台面有效尺寸左右 mm1200前后 mm12009滑块行程速度快速下行mm/s80慢下压制mm/s612回程mm/s6510顶出活塞行程速度顶出mm/s65退回mm/s1309洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章315吨液压机的主机设计过程根据315吨液压机整体结构、使用要求和技术参数进行液压机主机的设计，主要部分包括主油缸、顶出缸、上梁、滑块、下梁、立柱等零件。3.1主油缸和顶出缸液压缸是液压系统的执行元件，它的职能是将液压能转换为机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。液压缸主要由缸体、活塞、活塞杆、缸盖、密封装置等部分组成。液压缸按照其结构形式分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸、伸缩式套筒缸；按照活塞杆形式分为单活塞杆缸和双活塞杆缸。（1）结构形式由于主机所要完成的运动形式为直线运动选择单活塞液压缸。根据液压机滑块的技术要求，选择缸固定的单杆液压缸。单杆液压缸为一般联接，往返方向的速度和出力不同；为完成一般的压制工艺，要求主缸（上液压缸）驱动上滑块实现“快速下行慢速加压保压延时快速返回原位停止”的工作循环；要求顶出缸（下液压缸）驱动下滑块实现“向上顶出向下退回原位停止”的工作循环。如图3-1所示。（2）液压缸零部件的设计（1）缸筒的设计缸筒是液压缸的主要零件，他与缸盖、缸底、油口、等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞的运动“轨道”。设计液压缸缸筒时，应该正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效性称，同时还必须具有一定的强度，能足以承受也压力、负载力和意外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和行为公差等级，以保证液压缸的密封件、运行平稳性和耐用性。缸筒选用经常根据缸筒预断该的连接形式选用，而连接形式又取决于图3-1 液压机的工作循环额定工作压力、用途、使用环境等因素。缸筒的材料也必须按照工作需要来选用，一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒环要求有良好的焊接性能。对缸筒的要求：a 有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不导致永久变形。b 有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲变形。c 内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和行为公差的等级足以保证活塞密封件的密封性。d 需要焊接的缸筒要求有良好的可焊性，以便在焊接上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。（2）活塞的设计由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，他与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大，配合过紧，不仅是最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，是液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。所以，设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式。1）活塞的结构形式根据密封装置形式来选用活塞结构形式（密封装置则按工作条件来选定）。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞圆周上开沟槽，安置密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉上和扭曲。组合式活塞结构多样，主要受密封形式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长，随着耐磨的导向环的大量使用，多数密封圈与导向环联合使用，大大减低了活塞加工成本。2）活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接有多种方式，所有形式都需要锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而分开。同时活塞与活塞杆之间需设置静密封。3）活塞的密封密封形式与活塞的机构有关，可根据液压缸的不同作用和不同的工作压力来选择。4）活塞的材料无导向环活塞：用高强度铸铁HT200-300或球墨铸铁有导向环活塞：用优质碳素钢20号、35号、45号。由于本活塞将采取装配式活塞外环用选用锡青铜，所以活塞选用45号钢。5）活塞尺寸及加工公差活塞宽度一般为活塞外径的0.6-1.0倍，但也要根据密封件的型式、数量和安装导向环的沟槽尺寸而定。有时需要结合中各圈的布置确定活塞宽度。活塞外径一般采用f9,外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于0.04/100mm,外表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表面粗糙度是结构形式不同而各异。（3）活塞杆设计1）.活塞杆的结构活塞杆一般情况下选多用实心杆，空心杆一般多在以下情况下采用：a 缸筒运动的液压缸，用来导通油路b 大型液压缸的活塞杆（或柱塞杆）为了减轻重量c为了增加活塞杆的抗弯能力d d/D比值较大或杆心需装有如位置传感器等竞购的情况时2）.活塞杆的材料和技术要求：活塞杆要在导向套中滑动，一般采用H8/h7配合。太紧了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损。其圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半。安装活塞的轴径与外圆的同轴度公差不大于0.01mm,是为了保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，以保证活塞安装不产生外斜。活塞杆的外圆粗糙度Ra值一般为0.1mm-0.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚约为0.03-0.05mm，并进行抛光火磨削加工。对于工作条件恶劣、碰撞机会较多的情况，工作表面须先经高频淬火后再镀铬。用于地载荷（如低速度、低工作压力）和良好环境是可不做表面处理。活塞杆的卡环槽、螺纹和缓冲柱塞也要保证轴线的同心，特别是缓冲柱塞，最好与活塞杆作成一体。卡环槽取动配合公差，螺纹则取较紧的配合。（3）.主缸的基本尺寸的计算：主缸：公称力：3150KN 主缸回程力：600KN 液体最大工作压力：25MPa活塞工作面积：A=F/P F=3150KN P=25MPa 计算得 A=0.126活塞直径：（D*D）/4=A D=400.6mm 圆整为标准系列值：D=400mm活塞杆腔有效工作面积：A1=F1/P F1=600KN P=25MPa 计算得A0.024 活塞杆直径：（D*D-d*d）/4=A1 d359.7mm 圆整为标准系列值：则d360mm活塞杆长度l：与活塞宽度、导向套长度、行程等有关。 行程L=800mm 选取l=1510mm缸体长度L：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定。 选取L=1320mm 缸筒壁厚:=60mm =60/400=0.15 应按厚壁圆筒公式验算壁厚 （3-1）（）缸体材料得许用应力。（）= ，为缸筒材料的抗拉强度；n为安全系数，一般取n=3.55. 缸筒内的最高工作压力式中D=400mm代入式（3-1） =60mm=36.6mm（4）顶出缸尺寸计算: 顶出力： 400KN 退回力：250KN 液体最大工作压力：P=25MPa.液压缸主要尺寸的计算 活塞直径（无杆腔进油）D= D=143mm圆整为标准系列值D=140mm 活塞杆直径（有杆腔进油）D= 代入数据，得d=82mm 圆整为标准系列值d=80mm活塞宽度B=100mm 导向套长度C=110mm活塞杆长度l：与活塞宽度、导向套长度、行程等有关。 行程L=250mm 选取l=645mm缸体长度L：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定。 选取L=655mm液压缸筒壁厚=26mm缸筒壁厚的校核因为/D=0.18 应按照厚壁圆筒公式验算壁厚 （3-2） D=140mm 代入式（3-2）得： =26mm=12.8mm（5）主油缸的强度核算1) .结构尺寸 D1油缸外径（mm）D1=520mm D油缸内径（mm）D=400mm d活塞杆直径（mm）d=360mm2) .实际工作压力主压力： P=(KN)回程压力： （KN） 式中：p液体工作压力（MPa） 此液压机中选用p=25MPa代入尺寸数据，得： 主压力： P=3140 KN 回程压力： P=596 KN （3）缸体强度计算.中段强度： 缸体采用35#锻钢，应用第四强度理论进行设计=100120MPa式中=520mm, D=400mm=x25=105.9MPa.支承台肩处强度计算 支承台肩接触面挤压应力：=式中:P=3140KN =570mm =525mm s=2mm(倒角尺寸) 许用挤压应力（MPa） 120MPa =98.7MPa支承台肩断面：台肩处断面上的合成应力为弯曲应力与拉伸应力之和。 = 120MPa P=3140KN =525mm =415mm=其中：T=2409KN.m h=200mm =55mm=材料波松比系数 钢：=0.3 铸铁：=0.25得： = = 0.1030代入求M得：M=20.35KN缸底强度计算：按圆形平板弯曲计算:=0.1875=100MPa式中：p=25MPa D=400mm B=110mm D=115mm D=20mm 得0.65代入上式得：=95.4MPa（4）缸口部分零件强度计算.作用在缸口导套及法兰盘上的力= 其中：D=415mm d=360mm =836.5KN螺栓计算 螺栓选用12个M30螺栓，材料为35，M30螺纹内径d=26.2mm。螺栓拉伸应力为：式中：n螺栓数目 n=12螺栓截面积 =5.4 许用拉伸应力对大于M12螺钉=132MPa为螺栓材料的抗拉强度=330MPa；n 为安全系数，一般取n=1.22.5 缸口导套挤压计算：缸口导套材料为Q235-A导套挤压应力为 D=429mm D=390mm 代入数据得 .法兰盘计算法兰材料选用35，故弯曲应力：式中符号：D=480mm （4） .活塞部分计算：螺纹剪切应力 螺纹弯曲应力 螺纹选用 M150x3则=146.8mm h=1.6mmb=85mm t=3mm k=0.81 =596KN 3.2上横梁（1）结构形式上横梁位于立柱上部，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力。也可安装回程缸及其它辅助装置。对于中小型液压机其结构形式主要有：铸造及焊接两种。在成批生产中，一般上横梁都采用HT20-40铸铁件或ZG35铸钢件。制造单台液压机时，采用普通钢板焊接组成的上横梁较多，焊接件应有较强大的焊缝及可靠的焊接质量。无论采用铸造或焊接的上横梁都应进行必要的热处理，消除其内应力。应尽可能设计成上、下封闭的箱式结构，以便受力后使应力分布较合理。此外，结等高梁。与立柱联接部位的高度，随受力较小，一般不小于中间高度的二分之一。结构设计应考虑到起重和清砂的方便。上横梁断面分布应根据其受力情况来考虑，一般梁的中部高度较两端稍高。在立柱中心距较小时，为了便于加工，常设计成等高梁，与立柱连接的部位的高度，虽受力较小，一般也不小于中间高度的二分之一。（2） .形状尺寸要求上横梁通过立柱联接成机身上半部分，并安装工作油缸，为使其组成的空间合乎要求，以及活塞运行平稳，因此要求上横梁安装油缸孔的轴线与安装油缸的台肩平面应垂直，上横梁与调节螺母接触面与主油缸台肩接触应平行，以及立柱穿过孔的上下平面应平行。图3-2上横梁结构图（3） .上横梁与油缸的联接上横梁与油缸的联接方式依靠圆螺母来固定。当油缸加压时，油缸台肩传递反作用力于横梁，圆螺母不受反作用力的作用，只有当回程工作时，回程力作用于联接零件上。故联接零件的强度只需满足回程力要求即可。上横梁安装主液压缸，液压机加压工作时，上梁承受反作用力。上横梁的计算可假设为放置在两支点上的简支梁来考虑，支点间距离即为立柱中心距。则中间截面处的弯距为PxB/4 P为液压机公称压力 B为立柱中心距计算3150x1400/41102500根据强度条件计算其强度：强度计算公式为用等量简化计算的方法，计算出截面对X轴（形心）的惯性距为J93200038.5MPa=60MPa由计算得弯曲应力满足设计要求3.3 工作台（1）结构形式工作台是主机的安装基础。台面上固定模具，工作中承受机器本体的重量及全部载荷。同时安装有顶出缸。工作台选用材料和结构形式与上横梁相同。为铸造结构，材料选用HT20-40。中间的台阶孔为安装顶出缸用。（2）形状尺寸要求工作台是整机的基础性零件，是安装模具的基准。此外，在工作台上还要安装顶出缸和 其它零部件。因此，对工作台面的平行度、垂直度、各部件安装定位基面均应有必要的技术要求。（3）工作台与顶出缸的联接方式对于中小型通用液压机，一般来说顶出力不大。采用法兰和螺栓联接，顶出缸结构为活塞式。工作台中心有一中心孔，其直径为d300mm，故可得模具垫板的最小直径由公式 式中F为垫板面积代入数据计算： 计算得D360mm，立柱中心距为B1400mm计算截面弯距为= =960750根据上面的计算得惯性距：J=21.6MPa（HT20-40材料的许用应力）计算满足材料许用应力要求（4）固定模具的结构为了固定模具，一般情况在工作台面上设有T型槽，按GB158-59标准进行加工。T型槽的尺寸和数量主要根据液压机回程吨位（即加压制件后的拔模力）和顶出制件的最大压力设计。对于尺寸较小的工作台，T型槽常用交叉布置，尺寸较大的工作台的T型槽，常用平行布置（如下图）。 图3-3 工作台俯视图3.4 立柱立柱是四柱式液压机重要的支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此，立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度、光洁度和必要的硬度。立柱与上横梁、工作台的联接方式决定了立柱的结构。在选择立柱时应考虑到它与上横梁、工作台间应可靠预紧、安装方便和便于调整机器的精度。常见的结构形式有： .两梁都用立柱台肩支承，用锁紧螺母上下加以锁紧。.两梁都用调节螺母支承，用锁紧螺母加以锁紧。.上横梁用立柱肩支承，调节螺母安装于工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。上横梁用立柱调节螺母支承，立柱台肩支承在工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。这里采用第二种结构（四螺母结构）组成零件最多，由于调节螺母其立柱台肩的支承作用，且可调整两梁的支承距离，对立柱有关的轴向尺寸要求不严格，紧固较容易。但对立柱螺纹精度（与立柱轴线的平行度）以及调节螺母精度（调节螺母的螺纹对于上下横梁贴合面的垂直度）要求较高。立柱是液压机的重要部件，作为活动横梁的导向基准。所以，对其粗糙度、圆柱度等有较高的要求。立柱材料一般选用35或45#钢，毛坯应正火处理，以消除锻造过程中的内应力。立柱表面应有足够的硬度，进行表面镀硬铬处理，镀层厚为0.03mm在中心载荷作用下，立柱只承受拉伸应力，其应力按下式计算： 式中：D为立柱最小直径（取螺纹退刀槽处直径） n为立柱数量，此处n4 立柱材料为45钢，代入计算：70MPa3.5活动横梁活动横梁的主要作用为：与主油缸活塞杆联接传递液压机的压力；通过导向套沿立柱导向面上下往复运动；安装与固定模具及工具等。因此需要有较好的强度、刚度及导向结构。(1)结构形式 活动横梁选用材料与上横梁、工作台相同，常采用相同的材料来制造，以使毛坯的制造工艺相类似，便于制造。活动横梁的结构设计除考虑导向精度要求外，还应根据压制工艺中的承载要求来决定。根据压制工艺性质，若活动横梁无论在何种情况下都无弯曲，例如：粉末冶金液压机或轴类零件压装专用液压机，计算时就可以仅按承压能力来设计。因此，活动横梁常是上面敞开的箱形梁，中部高度也可设计较低。 若被压制零件尺寸较大，多制件同时加压和使用中具有偏心载荷等条件下，就要求活动横梁不但有足够的承压强度，还应具有一定的承载刚度与抗弯能力。此时常将它设计成高度略低于上横梁而壁厚相近的箱形体。若液压机设有限程套，而动梁又可能支承在限程套上，并受全压作用，则动梁应有一定的抗弯能力。一般设计成封闭式箱形体。无论何种情况，导向部分应有一定的高度，以保证足够的精度，一般情况下，导向部分高度不应小于活塞行程的二分之一。活动横梁与活塞联接部位，开有环形的积油槽，以便贮存油缸部位渗漏的油液。铸件应将壁厚设计均匀，防止应力集中，设计必要的加强筋，并便于清砂及起重要求。（2）形状和尺寸要求活动横梁是液压机主要运动部件，为保证液压机符合精度要求，因此，要求四立柱导向套孔轴线应相互平行，它应与联接活塞杆孔的中心线平行；并且这些孔轴线都应与活动横梁下平面相垂直；与活塞杆接触平面对下平面也要求平行等。（3）立柱导套活动横梁导向的正确性，关系到机器的精度，工作缸与导向面的磨损情况，加工制件的尺寸精度，模具寿命及机身的受力情况。因此，应合理选择导向结构与配合要求。中小型液压机一般均采用固定式导套，对于大重型液压机也是采用双球面及单球面活动导套。导套材料可用铸铁、青铜等；对于大型液压机为了便于装配和维修，常将导套制成对开式。导套需涂抹润滑剂。外端面上应装有毛毡或专用防尘圈，以防止灰尘和脏物进入导套内表面。导套应有一定的厚度，以防止导套压入动梁孔后内孔变形。导套内孔与立柱之间应有一定的配合度，导套的内外圆应同心，要求在一次装卡下加工完成。较大的导套毛坯应进行时效处理，消除其内应力。（4）活动横梁与活塞杆的联接 活动横梁与活塞杆；联接形式由活塞杆端部结构和活动横梁相应部分的结构及联接零件组成。对于单缸式液压机活塞与活动横梁联接形式都采用固定联接。固定联接要求活动横梁与主缸安装基准等有较好的加工精度，否则就可能在工作时产生不平稳脉动等现象。但固定联接对精度调整较为有利。在活动横梁承受偏心力矩时，活塞承受一部分弯曲力矩，并将此力矩通过油缸导套传给上横梁和立柱。活动横梁孔与活塞头部要有较好的配合，并有一定的插入深度，使活塞与活动横梁联接成以刚体。活动横梁工作时，导向套承受全部压力，此时，力作用在中心上，支点距离即为立柱中心距，则其最大弯距为1102500计算得截面对中心轴的惯性距J=应力满足材料许用应力值 （5）固定模具的结构活动横梁下平面和工作台面相同，并设有T型槽28 第4章 液压机安装与维护4.1机身零部件的紧固四柱式液压机机身必须用锁紧螺母和可靠的紧固，并具有足够的预紧力。否则在液压机加压时，立柱台肩与工作台面、调节螺母与上横梁接触平面间产生间隙。液压换向回程时，产生震动，并使立柱台肩和工作台接触平面间产生冲击载荷，可导致锁紧螺母松退，主机精度因此被破坏。更为严重的是由于立柱台肩与工作台接触面积较小，冲击载荷会造成台肩局部墩粗，墩伤接触的工作台表面，造成检修时，立柱不易从活动横梁导套孔内抽出。紧固的方法有：普通紧固、加压情况下紧固、加热紧固、液压紧固。普通紧固：这种方法是用扳手来旋紧锁紧螺母，它所能达到的预紧力受到扳手孔、扳手强度以及安装所能施加的旋紧力等限制，力量是较小的。因此，只能用于吨位小的液压机的联接装配中。加压情况下紧固：这种方式利用液压机本身加压后，使立柱承载伸长时，用扳手将调节螺母旋紧，泄压后立柱回缩得到紧固联接，其预紧力的大小主要由液压机压力大小来决定，通常取公称压力的1.5-2倍。拆卸时，也须加压后旋松，此方法紧固较可靠，拆卸也较方便。对于四螺母结构立柱与工作台面贴合的四个调节螺母的紧固，采用此方法较为有利。与上横梁下平面贴合之四个调节螺母用于调整机器精度，此时，调整精度时所需加压力要比锁紧力大！4.2液压机精度调整四柱液压机的精度是由单个零件加工精度和正确的安装调整得到。精度调整过程，实质上是调整油缸中心轴线对工作台面的垂直度。从四柱液压机的结构可看出，活动横梁上下运行依靠立柱作导向基础，活塞与活动横梁又固结成一整体，油缸与上横梁锁紧成一整体，因此，工作油缸的导向结构也必然对活动横梁的运动精度产生约束作用。工作台为精度测量的基准。旋转调节螺母调整上横梁及油缸的中心轴线，以使活动横梁的运行不受或少受上横梁及油缸的影响。因是多零件组成的机构，故单件加工质量的好坏对装配精度有极大的关系。在液压机的安装过程中，就应该注意四个调节螺母对于工作台的等高，使机器精度调整有较好的基础。在加压状态（保压）下，将活塞与活动横梁所联接零件紧固使联成一整体，同时，也将油缸与上横梁所联接零件紧固。再将工作台下面的锁紧螺母尽量旋紧（在无负载的情况下），这样即可进行精度调整工作。在精度调整中，认为活动横梁下平面与活塞杆是垂直的（由单件加工精度保证，同时在加压状态下，锁紧并联结成一整体），这样活动横梁下平面对工作台面的平行度偏差，可以反映出活塞中心线对工作台面的垂直情况。因此，可将活动横梁停留在中间位置上，先测量其平行度偏差。调整前，将上横梁上四个锁紧螺母稍稍旋松，用千分表可先检查活动横梁下平面与工作台上平面前后的平行性，如不合要求，须在加压状态下旋紧或旋松前两调节螺母，或后两调节螺母，再次测量调整直至符合要求为止。前后平行度符合要求后，再用上述方法测量调整左右平行度。待中间位置符合要求后，还应检查活动横梁位于上下两个位置的平行度是否符合要求。当发现上下两个位置平行度偏差均超过要求，且测量数据方向相反时，应考虑检查装配情况及检查活动横梁等零件单件的精度是否符合要求。平行度检查调整完毕后，应检查活动横梁运行垂直度是否符合要求，未达到要求时，应进行调整，直至符合要求为止。平行度及垂直度均符合要求后，应锁紧各锁紧螺母，检查在无负载的情况下，各调节螺母是否与上梁贴合好，不应松动。如发现松动说明精度调整不可靠，应重新调整精度。精度调整合理，是延长液压机适用寿命，防止不必要的磨损的主要措施之一，故对液压机精度应定期检查，定期调整。4.3液压机的安装、试车机器包装到厂后，先细致擦去防锈油。吊运时应注意零件重心，并合理选择吊运孔位置，吊运前钢绳与零件接触处应加衬垫，并注意勿使薄板零件承载，以免损坏仪表及零件。机器应安装在混凝土基础上，其它防水措施及安全照明设施等视具体情况而定。安装顺序：1.首先将立柱插入滑块，工作台四孔内，然后安放动力机构和电气箱，并将工作台找平，要求台面与基础平行度不大于0.2/1000mm，随后用地脚螺栓坚固。2.事先准备两垫块，高度不小于600mm，两端面平行度不大于0.02mm，并能承受3150KN之负荷。将滑块吊起，在工作台两侧（左右）放入两垫块以支承滑块。3.将主缸和上横梁吊起套入立柱内，在吊运时需将主缸活塞卡住，防止活塞在吊运中突然伸出造成事故，装好后将立柱上端螺母拧上，然后卸下活塞卡子。4.按外形图、液压原理图、电气原理图等联接好管路、电气线路、限程装置等零部件，油箱清洗干净后注入油至油标。5.拧开泵回油口接头，注油，将泵内腔灌满，以排除泵内空气，并将调压阀（安全阀）把手拧松，试车工作基本完成。6.接通电源，启动一下电机，其旋向应与泵及低控系统上规定的转向要求符合，否则应将电线接头调相，调好后正式启动电机，使油泵处于空负荷运转。7.将选择开关旋至“调整”位置，按压按钮SB，使主活塞下行，要求活塞头部正确导入滑块定位孔，然后将活塞与滑块之联接螺母安装好，保证滑块与联接法兰有3-5mm间隙，调节调压阀，使主缸压力升至5MPa，于压力状态下用扳手锁紧联接螺母。8.按压按钮“SB5”使滑块回程，将试压砧子（金属垫块）搬至工作台中央，试车砧子800x800x400（高）mm，砧子上下面平行，平行度误差不大于0.02/500mm，并有承受315T力足够强度，然后按照合格证规定之精度标准，调整滑块对工作台的平行度、垂直度，最后固定上横梁之调节及锁紧螺母，拧紧防松。4.4机器的维护保养正确使用机器设备，认真执行安全操作规程是延长设备使用寿命、保证安全生产的必要条件。1.工作用油推荐采用30号抗磨液压油，若选用机器油及透平油应视温度而定。室温低于C时可用N32号机械油或22号透平油，室温高于C时可用N46号或N68号机油，使用油温在CC范围内。 2.油液应进行严格过滤后方可加入油箱。3.工作油液每一年更换一次，其中第一次更换时间不应超过三个月；4.滑块应经常注润滑油，立柱及活塞外露表面应经常保持清洁，每次工作前应先喷注机油。5.在公称压力315T下集中载荷最大允许偏心32mm。偏心过大易使立柱拉伤或出现其他不良现象。6.每半年校正检查一次压力表。7.机器较长期停用，应将各加工表面擦洗干净并涂以防锈油。8.机器在工作过程中，不应进行检修和调整模具。9.不得超载或超过最大偏心距使用。33结论 液压机是工