一種小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì).doc

目 錄摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Keywords 11 緒論 11.1 設(shè)計(jì)背景 11.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 12 液壓缸的設(shè)計(jì) 22.1 活塞桿的設(shè)計(jì) 22.1.1 靜強(qiáng)度計(jì)算 22.1.2 活塞桿穩(wěn)定性校核 32.2 缸筒的計(jì)算 42.3 液壓缸的選取 43 液壓源的設(shè)計(jì) 53.1 液壓泵的選取 53.2 電動(dòng)機(jī)的選取 53.3 油箱的設(shè)計(jì) 64 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 74.1 液壓回路的設(shè)計(jì) 74.2 回路工作過(guò)程分析 84.3 液壓控制元件的選取 95 機(jī)架的設(shè)計(jì) 105.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 105.2 機(jī)架強(qiáng)度校核 116 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 136.1 電氣原理設(shè)計(jì) 136.2 電氣系統(tǒng)工作過(guò)程分析 156.3 電器元件的選擇 166.4 整機(jī)安裝調(diào)試 177 總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 19致謝 19 一種小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：壓力機(jī)是通過(guò)其壓頭對(duì)工件施加壓力而達(dá)到加工目的的機(jī)床。該文從液壓缸、液壓源、液壓控制系統(tǒng)、機(jī)架、電氣系統(tǒng)五個(gè)方面簡(jiǎn)述了一臺(tái)小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程。液壓缸采用雙作用單桿活塞液壓缸，液壓源采用分立式液壓源?？爝M(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)式連接，工進(jìn)時(shí)液壓缸有桿腔存在背壓，工作穩(wěn)定。機(jī)架采用單臂式結(jié)構(gòu)。電氣控制系統(tǒng)具有點(diǎn)動(dòng)、連動(dòng)功能，控制方式為行程控制，控制準(zhǔn)確。用戶使用方便、操作簡(jiǎn)單。該機(jī)型在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，體積小巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：液壓；壓力機(jī)；調(diào)速；循環(huán)動(dòng)作Design of a mini punching machineStudent majoring in mechatronics Tian YuTour Wang DongfengAbstract: Punching machine is a kind of set which reach presswork by export force through the pressure head. The essay describe a micro punching machine design process by five aspect , hydraulic cylinder, hydraulic source, hydraulic control parts, frame, electrical control system. It uses the double acting single rod hydraulic cylinder, independent hydraulic source. The hydraulic cylinder is in differential motion circle when the pressure head is fast feed and the rod chamber has an extra pressure while the pressure head is in working feed，this made it work steadily. The frame is single-arm style. The electrical control system has the crawl and linkage function and the control mode is stroke control. It is convenient for works to use and easy to control, its very accurate. The punching machine has a wider use in industrial production, and its volume is every small, fracture is simple, which has a better market forward.Keywords: hydraulic；punching machine；adjust speed；circle motion1 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景在工業(yè)生產(chǎn)中使用著各種各樣的壓力機(jī)，有曲柄壓力機(jī)、油壓壓力機(jī)、水壓機(jī)、摩擦式壓力機(jī)、空氣錘、蒸汽錘。市場(chǎng)上壓力機(jī)的型號(hào)較多，已成為一種通用機(jī)械，基本上能滿足生產(chǎn)的需要。但有時(shí)仍需工廠自行設(shè)計(jì)壓力機(jī)以滿足大批生產(chǎn)的需求。常見(jiàn)壓力機(jī)的工作過(guò)程如下：將工件置于工作臺(tái)上（一般需要預(yù)先安裝夾具）；壓頭快速下降（快進(jìn)）；壓頭碰到工件后轉(zhuǎn)為低速下降（工進(jìn)）；低速下降至壓力加工完成系統(tǒng)壓力升高到最大值；壓頭快速上升（快退）；其工作程中要求能隨時(shí)停止進(jìn)給，以確保安全。液壓系統(tǒng)應(yīng)有過(guò)壓保護(hù)，以防損壞機(jī)床。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)狀況擬定該油壓壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：額定壓力30kN，壓頭行程150mm，壓頭工進(jìn)下降速度50mm/s。本設(shè)計(jì)定位為小型油壓壓力機(jī)，用于普通壓力加工，如裝配滾動(dòng)軸承、銷(xiāo)軸、壓扁套管。為擴(kuò)大其適用范圍，便于細(xì)長(zhǎng)工件的壓力加工，機(jī)架結(jié)構(gòu)采用單臂式。采用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的液壓缸可以避免生產(chǎn)制造對(duì)精密內(nèi)孔加工機(jī)床的需求，有利于組織生產(chǎn)。為減少液壓油溫升引起的機(jī)床熱變形，采用液壓源與機(jī)架分離的設(shè)計(jì)方案，便于用戶充分利用廠區(qū)內(nèi)閑置的液壓泵站，減少購(gòu)機(jī)成本。液壓控制系統(tǒng)采用電磁換向閥，減少工人手動(dòng)操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。電氣控制系統(tǒng)要求具有點(diǎn)動(dòng)與循環(huán)動(dòng)作功能，工人可以根據(jù)工件的特點(diǎn)靈活選用壓力機(jī)的動(dòng)作方式，既方便又省力。為了保證運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，電氣控制系統(tǒng)的控制方式應(yīng)選為行程控制。該壓力機(jī)由液壓缸、液壓源、液壓控制系統(tǒng)、機(jī)架、電氣系統(tǒng)五部分組成，下面依次對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算。2 液壓缸的設(shè)計(jì)由圖2-1壓力機(jī)工作簡(jiǎn)圖可知，液壓缸應(yīng)選用雙作用單桿活塞液壓缸。 2.1 活塞桿的設(shè)計(jì)從工作簡(jiǎn)圖可以看出：油液壓力通過(guò)活塞桿作用于工件上，當(dāng)忽略缸壁摩擦?xí)r油液對(duì)活塞的壓力與工件對(duì)塞桿的反作用力平衡?；钊麠U所受反作用力的大小為壓力機(jī)的額定壓力F=30000N?；钊麠U兩端都有螺紋以便安裝壓頭和活塞，直徑尺寸變化小。用棒料作為毛坯加工余量小。鑒于活塞桿受力較大，選用45鋼，最終熱處理為調(diào)質(zhì)。2.1.1 靜強(qiáng)度計(jì)算查設(shè)計(jì)手冊(cè)知：45鋼的屈服極限S=353MPa。取活塞桿安全系數(shù)n=2.活塞桿的許用應(yīng)力為： 近似取 =170MPa活塞桿的最小橫截面積為： 活塞桿最小直徑為： 該液壓缸工作時(shí)用無(wú)桿腔作為工作腔，一般的齒輪式液壓泵輸出壓力在16MPa左右。取P=12MPa，活塞的最小橫截面積為： 活塞最小直徑為： 為保證壓力機(jī)的通用性，活塞的行程選為150mm?；钊麠U的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為： 2.1.2 活塞桿穩(wěn)定性校核由于活塞桿工作時(shí)受壓，其破壞形式可能為撓性彎曲，需要對(duì)活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核。當(dāng)活塞桿完全從缸筒中伸出且正處于額定工作壓力時(shí)，活塞桿柔度最大，此時(shí)是最危險(xiǎn)的工況。對(duì)于圓截面的活塞桿，其慣性矩為： 慣性半徑為： 根據(jù)活塞桿的工作情況構(gòu)建力學(xué)模型，考慮到活塞桿端部對(duì)工件施加壓力時(shí)可能由于工件的隨機(jī)移動(dòng)而發(fā)生橫向位移，活塞桿下端應(yīng)簡(jiǎn)化為自由端。上端應(yīng)簡(jiǎn)化為固定端。力學(xué)模型如圖2-2所示。查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：柔度系數(shù)=2，活塞桿的柔度： 對(duì)于45鋼，E=206GPa。則 因?yàn)?所以在此工況下，活塞桿屬于中柔度桿。其許用壓力為： 活塞桿穩(wěn)定性足夠。2.2 缸筒的計(jì)算缸筒毛坯采用灰鑄鐵鑄造，然后機(jī)械加工、表面淬火、磨內(nèi)孔。材料為HT150。查手冊(cè)得灰鑄鐵HT150的強(qiáng)度極限=150MPa。取安全系數(shù)n=2，材料的許用應(yīng)力為： 缸筒內(nèi)部承受壓強(qiáng)，筒壁處于二向應(yīng)力狀態(tài)，可將其視為薄壁圓筒。最大正應(yīng)力為： 則最小壁厚為： 由數(shù)據(jù)可知：內(nèi)壓不是限制最小壁厚的條件。根據(jù)鑄造技術(shù)規(guī)范，鑄鐵件壁厚至少為810mm時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)澆不透、冷隔、裂紋等缺陷。2.3 液壓缸的選取為了方便往壓力機(jī)機(jī)架上安裝液壓缸，應(yīng)選用頭部法蘭式液壓缸。且桿徑d15mm，活塞直徑D55mm。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取UYTF1063X150-12型雙作用單桿活塞液壓缸。該產(chǎn)品屬于冶金用液壓缸，常規(guī)工作溫度為（-35+100），安裝形式為頭部法蘭式?；钊麠U端連接方式為外螺紋，缸徑63mm，桿徑45mm，行程150mm，額定壓力12MPa。工作介質(zhì)為礦物油。頭部法蘭固定孔為813,孔中心軌跡155，法蘭盤(pán)外徑180mm。收縮狀態(tài)活塞桿伸出長(zhǎng)度88mm，缸筒最大外徑126mm。活塞桿螺紋M302，高壓油管接口螺紋M271.5。實(shí)際選擇的液壓缸活塞桿直徑為45mm，遠(yuǎn)大于計(jì)算值15mm，這樣可以大大提高系統(tǒng)的剛度。無(wú)桿腔活塞面積： 有桿腔活塞面積： 壓力機(jī)工進(jìn)時(shí)，無(wú)桿腔作為工作腔。忽略有桿腔的回油背壓，輸入液壓油的額定壓力為： 3 液壓源的設(shè)計(jì)液壓源由液壓泵、電動(dòng)機(jī)、油箱及附件組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)，使液壓泵在吸油管處形成真空度，液壓油在大氣壓力的作用下進(jìn)入液壓泵吸油腔。在兩齒輪的嚙合處，液壓油受擠壓而從出油口排出。油箱用來(lái)容納液壓油。3.1 液壓泵的選取根據(jù)壓力機(jī)的使用特點(diǎn)，初選壓頭工進(jìn)下降速度為50mm/s，則工進(jìn)時(shí)無(wú)桿腔的最大進(jìn)油流量為： 綜合考慮管路、閥體的壓力損失和縫隙油液泄漏。初步擬定液壓泵的額定壓力為10MPa，額定流量10L/min。由于該液壓源屬于中低壓類(lèi)型，應(yīng)選用外嚙合齒輪式液壓泵。齒輪泵是一種最常用的液壓泵，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、自吸特性好、對(duì)油液污染不敏感、工作可靠。其壓力脈動(dòng)對(duì)壓力機(jī)的正常工作影響不大，可以在小型壓力機(jī)上使用。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取CB-FC10-1S-85-L型外嚙合齒輪泵。該型號(hào)齒輪泵采用鋁合金壓鑄泵體，軸向密封采用浮動(dòng)式壓力平衡側(cè)板，公稱排量10mL/r。軸連接形式為平鍵，矩形法蘭安裝，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚ｎ~定壓力16MPa，最高壓力20MPa。額定轉(zhuǎn)速2000r/min,最低600r/min。容積效率90，總效率81。軸向全長(zhǎng)168mm，輸入軸20h7，平鍵6628，固定孔中心距130mm，進(jìn)油口螺紋M332，出油口螺紋M272。要使液壓泵的輸出流量達(dá)到10L/min，轉(zhuǎn)速為： 液壓泵輸出功率為： 液壓泵輸入功率為： 3.2 電動(dòng)機(jī)的選取此液壓源的電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行，但負(fù)載為間歇式。工作沖擊較小，不需要調(diào)速、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。對(duì)轉(zhuǎn)速恒定性要求不高，通風(fēng)散熱良好。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)價(jià)格低、性能好、維修方便，電氣控制也比較簡(jiǎn)單，工廠中都接有三相交流電源，適合于液壓泵站使用。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取Y2-112M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)。該機(jī)型額定功率2.2kW，額定電流5.6A，額定轉(zhuǎn)速940r/min，效率79，功率因數(shù)0.76，最大轉(zhuǎn)矩2.1TN，堵轉(zhuǎn)電流6.5IN，空載噪聲65dB,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.0138kg?m2,質(zhì)量45kg, 機(jī)座中心高112mm，電動(dòng)機(jī)軸向全長(zhǎng)400mm，外殼外徑240mm，機(jī)座固定螺孔橫向中心距190mm，縱向140mm，機(jī)座橫向長(zhǎng)230mm，縱向長(zhǎng)180mm，軸伸長(zhǎng)度60mm，輸出軸端面距機(jī)座近軸端面70mm，伸出軸直徑28mm，鍵槽寬8mm，槽深3mm。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為： 電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩為： 由于該液壓泵的理論轉(zhuǎn)速為1000r/min，與電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速相差不大，可直接采用聯(lián)軸器作為電動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的傳動(dòng)部件。這種設(shè)計(jì)具有體積小、效率高、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，成本較低。聯(lián)軸器一端軸孔為28mm，鍵槽寬8mm，與電動(dòng)機(jī)輸出軸相連接。另一端軸孔為20mm，鍵槽寬6mm，與液壓泵相連接。3.3 油箱的設(shè)計(jì)壓力機(jī)屬于固定設(shè)備，液壓源位于設(shè)備周?chē)?chē)間內(nèi)溫度較高，冷卻效果較差。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：鍛壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)油箱容積是液壓泵流量的612倍。取中間值9，則油箱容積為：V910L90L為使液壓泵與電動(dòng)機(jī)能安裝在油箱上端面上，油箱上端面的長(zhǎng)度至少應(yīng)為電動(dòng)機(jī)與液壓泵軸向長(zhǎng)度之和：L400mm+168mm568mm，取為600mm。油箱上端面寬度至少應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)外殼直徑240mm，取為300mm。由此解出油箱理論高度為： 為保證油箱加滿油后仍能留有一部分空間，取h600mm。油箱由鋼板焊接而成，上端面需設(shè)置安裝電動(dòng)機(jī)及液壓泵的機(jī)座。油箱內(nèi)部應(yīng)設(shè)置隔板，防止油液嚴(yán)重起泡。加油口應(yīng)安裝空氣過(guò)濾器，油箱底部應(yīng)增加放油螺栓。為防止銹蝕，表面應(yīng)噴涂油漆。根據(jù)液壓泵進(jìn)油接口螺紋型號(hào)，選擇型號(hào)為GB/T3738L28的卡套式可調(diào)向端彎通管接頭連接液壓泵進(jìn)油口和進(jìn)油管，安裝后保證彎頭出口垂直于油箱水平面。從產(chǎn)品目錄中選取外徑為28mm的鋼管作為進(jìn)油管，公稱通徑為20mm。進(jìn)油管口部應(yīng)切成45斜角以增加通流面積。吸油管橫截面積： 吸油管內(nèi)油液流速： 符合要求。4 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)壓力機(jī)工作過(guò)程的分析，要求液壓回路能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、調(diào)速、換向、速度換接。4.1 液壓回路的設(shè)計(jì)常用的溢流調(diào)壓回路、回油路節(jié)流調(diào)速回路、三位四通換向閥換向回路如圖4-1. 常見(jiàn)的兩種快進(jìn)、工進(jìn)速度換接回路如圖4-2所示。 將各基本回路合并組成的液壓回路如圖4-1所示 4.2 回路工作過(guò)程分析準(zhǔn)備：液壓泵電動(dòng)機(jī)通電后，液壓泵輸出油液從三位四通電磁換向閥P口流入，從T口流出，進(jìn)入過(guò)濾器上口，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入油箱。此時(shí)液壓泵卸荷，輸出壓力極低?？爝M(jìn)：三位四通電磁換向閥處于左位工作狀態(tài)，液壓油從三位四通電磁換向閥P口進(jìn)入，從A口流出，沿管道進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。有桿腔油液受壓從B口流出，沿管道進(jìn)入二位三通電磁換向閥P口，該換向閥此時(shí)未動(dòng)作。油液從A口流出，沿管道進(jìn)入三位四通電磁換向閥A口。液壓缸此時(shí)為差動(dòng)連接，運(yùn)動(dòng)速度較快，液壓泵輸出壓力較低。工進(jìn)：活塞桿快速下降，碰到工件后，阻力增大，系統(tǒng)油液壓力開(kāi)始升高。達(dá)到壓力繼電器BP的整定值時(shí)，二位三通電磁換向閥動(dòng)作，轉(zhuǎn)為右位工作狀態(tài)。此時(shí)三位四通電磁換向閥仍處于左位工作狀態(tài)。從液壓泵輸出的液壓油一部分流入三位四通電磁換向閥P口，從A口流出，沿管道進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。液壓缸有桿腔油液從B口流出，沿管道進(jìn)入節(jié)流閥，從節(jié)流閥流出后，沿管道進(jìn)入三位四通電磁換向閥B口，從T口流出后沿管道進(jìn)入過(guò)濾器，再進(jìn)入油箱。液壓泵輸出油液的另一部分通過(guò)溢流閥溢流進(jìn)入油箱。此時(shí)液壓泵輸出壓力即為溢流閥整定值10MPa。由于壓力機(jī)一般不會(huì)工作在額定負(fù)載下，活塞上面受油液的壓力不能與工件對(duì)活塞桿的反作用力相平衡。有桿腔的油液必然存在一定的壓力，其數(shù)值因負(fù)載不同而不同（空載時(shí)最大，為20MPa，額定載荷時(shí)最小，理論上為0MPa）。當(dāng)活塞桿工進(jìn)到達(dá)加工結(jié)束位位置后，遇到硬限位，停止下降。節(jié)流閥內(nèi)油液停止流動(dòng)，活塞上面受油液壓力與工件對(duì)活塞桿的反作用力相平衡，有桿腔壓力降為零。此時(shí)壓力繼電器BP動(dòng)作，三位四通電磁換向閥恢復(fù)中位，工進(jìn)停止。快退：三位四通電磁換向閥處于右位工作狀態(tài)，二位三通電磁換向閥處于右位工作狀態(tài)。液壓泵輸出的油液從三位四通電磁換向閥P口流入，從B口流出，沿管道進(jìn)入單向閥，從單向閥流出后，再沿管道進(jìn)入二位三通電磁換向閥B口，從P口流出，沿管道進(jìn)入液壓缸有桿腔，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。有桿腔油液從A口流出，沿管道進(jìn)入三位四通電磁換向閥A口，再?gòu)腡口流出，沿管道進(jìn)入過(guò)濾器、油箱。4.3 液壓控制元件的選取壓力機(jī)對(duì)壓力調(diào)整的快速性和準(zhǔn)確性要求不高，選用直動(dòng)式溢流閥即可滿足要求。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取DBDS6G10/2512型直動(dòng)式溢流閥。該溢流閥的連接板長(zhǎng)80mm，寬60mm。油路接口螺紋為M141.5。由于液壓缸無(wú)桿腔活塞面積是有桿腔活塞面積的兩倍，輕載工進(jìn)時(shí)回油壓力遠(yuǎn)大于進(jìn)油壓力（回油壓力約為進(jìn)油壓力的2倍）。節(jié)流閥的額定工作壓力選為20MPa，流量為5L/min即可。需要的單向閥額定流量10L/min，額定壓力為20MPa。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取MK6G1.2/2型單向節(jié)流閥。該閥是節(jié)流閥與單向閥的組合閥，使用組合閥可以減小液壓控制系統(tǒng)的體積、降低成本。該單向節(jié)流閥全長(zhǎng)65mm，外徑34mm，接口螺紋為M141.5。電磁換向閥的額定壓力為20MPa，額定流量為10L/min。壓力、流量都較小，屬于小型換向閥。選用一般的電磁換向閥即可滿足要求，為了簡(jiǎn)化電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用交流電磁鐵。對(duì)照產(chǎn)品目錄，液壓控制回路中的三位四通電磁換向閥應(yīng)選擇4WE6G50/AW220-50B12型三位四通電磁換向閥。該換向閥換向過(guò)渡階段P、A、B口通過(guò)節(jié)流孔連接，可減少換向時(shí)系統(tǒng)壓力驟增引起的振動(dòng)和噪聲。其外形尺寸為：231mm44mm84mm，安裝板接口螺紋M441.5，電磁鐵額定電壓AC220V，吸合功率46VA，接通功率130VA。液壓控制回路中的二位三通電磁換向閥應(yīng)選擇4WE6FB50/AW220-50B12型二位四通電磁換向閥。該換向閥過(guò)渡階段P、A、B口通過(guò)節(jié)流孔連接?？捎行П苊膺^(guò)渡階段全截止閥換向引起系統(tǒng)壓力突然上升到溢流閥整定值所引起的液壓沖擊和振動(dòng)噪聲。安裝時(shí)需要用螺栓將T口堵住，將其改裝為二位三通換向閥。其安裝底板尺寸同三位四通換向閥。以上兩換向閥推薦使用20m過(guò)濾器，以提高換向閥的使用壽命和性能。根據(jù)液壓泵的額定流量10L/min，對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取YLH-1020型箱上回油過(guò)濾器。其壓力損失P0.01MPa，可通過(guò)外殼上的法蘭盤(pán)直接安裝在油箱上端面上，維護(hù)保養(yǎng)十分方便。壓力機(jī)工作時(shí)振動(dòng)較小，液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)油壓力為10MPa。對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取Y-60-ZT型壓力表。測(cè)量范圍016MPa，油路接口螺紋為M141.5。根據(jù)系統(tǒng)回油路油液壓力，選取HED4A15/10Z14L229S型柱塞式壓力繼電器。該壓力繼電器外形尺寸120mm40mm93mm，油管接口螺紋為M141.5。為使壓力機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，液壓控制元件應(yīng)安裝在機(jī)架內(nèi)部。而液壓源獨(dú)立于機(jī)架之外單獨(dú)放置，液壓源與三位四通電磁換向閥之間的連接屬于活動(dòng)連接。應(yīng)根據(jù)油路接口螺紋型號(hào)選用軟管，進(jìn)油路用高壓膠管，回油路用低壓膠管。為了方便施工和降低生產(chǎn)成本，其余管路的連接采用卡套式接頭，管路采用銅管。5 機(jī)架的設(shè)計(jì)壓力機(jī)在生產(chǎn)中用量較大，生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)。機(jī)架一般為箱體類(lèi)型，應(yīng)采用鑄造毛坯，然后對(duì)重要表面進(jìn)行機(jī)械加工，非工作表面去毛刺后噴涂油漆。機(jī)架底部應(yīng)預(yù)留各種液壓控制元件、電器、管路安裝孔。工作臺(tái)下方應(yīng)設(shè)加強(qiáng)肋以增加強(qiáng)度。因小型壓力機(jī)機(jī)架受力較小，工作時(shí)沖擊較小，選擇灰口鑄鐵HT100作為鑄造材料十分經(jīng)濟(jì)。根據(jù)鑄造工藝規(guī)范，初選壁厚=10mm。5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)液壓缸缸筒直徑、活塞桿伸出長(zhǎng)度、壓力機(jī)工作行程要求，擬定機(jī)架各處的幾何尺寸，如圖5-1所示。 5.2 機(jī)架強(qiáng)度校核分析壓力機(jī)工作時(shí)的受力形式，構(gòu)建如圖5-2的力學(xué)模型。 靜載荷F1、F2分別作用在彎曲構(gòu)件ABCD的D、A兩點(diǎn)上。以B為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，框架各段的受力分析如下：AB段發(fā)生彎曲變形。FS(x)=F1=30000NM(x)=FSx-F1lCD=30000x8250(N?m)BC段發(fā)生拉彎組合變形。FN=F1=30000NFS (y)=0M(y)=FNlBA=30000N0.35m=8250N?mCD段發(fā)生彎曲變形。FS(x)= F2=30000NM(x)=FSxF2LAB=30000x8250(N?m)剪力圖、彎矩圖、軸力圖如圖5-3所示。 對(duì)于細(xì)長(zhǎng)梁，彎曲切應(yīng)力一般不作為強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)。將彎曲正應(yīng)力與拉伸正應(yīng)力相疊加。BC段右側(cè)面地方彎曲正應(yīng)力與拉伸正應(yīng)力同號(hào)，數(shù)值最大，為危險(xiǎn)截面。截面形狀如圖5-4所示。截面的慣性矩為： 最大彎曲正應(yīng)力為： 橫截面面積為： 立柱右側(cè)面的拉伸正應(yīng)力為： 則立柱右側(cè)面的最大正應(yīng)力為： 立柱安全系數(shù)： 滿足要求。機(jī)架鑄件鑄完后，應(yīng)露天放置自然時(shí)效或進(jìn)行人工時(shí)效以消除鑄造內(nèi)應(yīng)力。工作臺(tái)上應(yīng)加工出T形槽，以便于固定夾具。并且應(yīng)進(jìn)行表面淬火，以減少使用過(guò)程中的磨損。安裝液壓缸的法蘭盤(pán)平面與工作臺(tái)的平行度應(yīng)在許可的范圍內(nèi)，以保證活塞桿與工作臺(tái)面的垂直度。6 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1 電氣原理設(shè)計(jì)根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，做出電磁閥電磁鐵的動(dòng)作順序表。表6-1 電磁鐵動(dòng)作順序表 MB1 MB2 MB3 發(fā)信元件快進(jìn) + - - 下降按鈕或循環(huán)啟動(dòng)按鈕工進(jìn) + - + 壓力繼電器BP快退 - + + 上升按鈕或壓力繼電器BP電磁閥、壓力繼電器的動(dòng)作時(shí)序如圖6-1. 圖6-1 時(shí)序圖該壓力機(jī)的電氣控制系統(tǒng)屬于小型單機(jī)電氣控制系統(tǒng)，從電磁鐵的動(dòng)作順序圖可以看出：該系統(tǒng)只有三種工作狀態(tài)和三種過(guò)渡狀態(tài)，所有輸入和輸出都是數(shù)字量。需要控制的電器有：液壓泵電動(dòng)機(jī)M、電磁鐵MB1、MB2、MB3，共四個(gè)。電器的開(kāi)關(guān)頻率不高，控制原理較簡(jiǎn)單。采用傳統(tǒng)的繼電接觸系統(tǒng)可顯著降低成本，且系統(tǒng)適合于一般技術(shù)等級(jí)的維修電工進(jìn)行檢修，給用戶使用帶來(lái)極大便利。電氣原理圖如圖6-2. 各按鈕的功能如下：SF1：液壓泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)SF2：液壓泵電動(dòng)機(jī)停止SF3：點(diǎn)動(dòng)下降（快進(jìn)、工進(jìn)）SF4：點(diǎn)動(dòng)上升（快退）SF5：循環(huán)啟動(dòng)SF6：緊急停車(chē)6.2 電氣系統(tǒng)工作過(guò)程分析準(zhǔn)備：合上低壓斷路器QA0，電源指示燈PG亮，表示電源接通。按下液壓泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SF1，交流接觸器QA1線圈得電。QA1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。QA1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合形成自鎖。松手后，QA1繼續(xù)吸合，電動(dòng)機(jī)常動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)下降：當(dāng)壓頭未觸及工件時(shí)，按下點(diǎn)動(dòng)下降按鈕SF3，電磁鐵MB1得電。壓頭快速下降，即快進(jìn)。松手后，MB1失電，壓頭下降停止。壓頭觸及工件后，繼續(xù)按SF3，回油路油液壓力升高。達(dá)到壓力繼電器BP的整定壓力時(shí)，BP動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。電磁鐵MB3得電，壓頭的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，慢速下降。松手后MB1、MB3失電，工進(jìn)停止。加工完成后，如繼續(xù)按SF3。系統(tǒng)以額定壓力保壓。點(diǎn)動(dòng)上升：不論壓頭處于何種位置，按下點(diǎn)動(dòng)上升按鈕SF4，電磁鐵MB2、中間繼電器KF1得電。KF1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電磁閥MB3、中間繼電器KF3得電，壓頭快速上升。松手后，MB2、KF1、MB3、KF3失電，壓頭停止上升。連續(xù)運(yùn)動(dòng)：當(dāng)壓頭未觸及工件時(shí)，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕SF5。中間繼電器KF2得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KF2自鎖，電磁鐵MB1得電，壓頭快速下降。壓頭碰到工件后，回路油液壓力升高，壓力繼電器BP動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電磁鐵MB3、中間繼電器KF3得電，壓頭轉(zhuǎn)為工進(jìn)。KF3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，中間繼電器KF4得電，KF4常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KF4自鎖當(dāng)壓力加工完成時(shí)，壓頭不能繼續(xù)向下下降，液壓缸無(wú)桿腔油液壓力降到壓力繼電器BP的整定值以下。BP動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)閉合，中間繼電器KF5得電。KF5常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KF2失電，KF2常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使MB1、MB3、KF3失電，壓頭工進(jìn)停止。KF5常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使KF5自鎖，MB2、KF1得電。KF1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使MB3、KF3得電，壓頭快速上升。當(dāng)上升到上止點(diǎn)后，液壓缸活塞停止運(yùn)動(dòng)，致使有桿腔內(nèi)壓力升高。超過(guò)壓力及電器BP的整定值時(shí)，BP動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。中間繼電器KF6得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KF4、KF5失電。KF5常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KF6、MB2、KF1失電。KF1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)又使MB3、KF3失電。所有中間繼電器和電磁換向閥斷電，工作結(jié)束。電磁換向閥復(fù)位后，液壓缸活塞桿在重力的作用下有輕微的下降，液壓缸有桿腔油液壓力迅速降到壓力繼電器BP的整定值以下，BP復(fù)位。在連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果按下緊急停車(chē)按鈕SF6，所有電磁鐵和中間繼電器失電，連續(xù)運(yùn)動(dòng)停止。用于處理緊急情況。當(dāng)壓頭觸及工件時(shí)，按下SF5。由電氣原理圖可知：壓頭將繼續(xù)工進(jìn)到完工位置，然后后退。當(dāng)壓頭處于上升的某個(gè)位置時(shí)，按下SF5，壓頭將再次快進(jìn)、工進(jìn)、快退動(dòng)作，對(duì)工件重新加壓一次。安全保護(hù)：總開(kāi)關(guān)采用低壓斷路器，可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。電動(dòng)機(jī)主電路由交流接觸器控制，可實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)?？刂齐娐分性黾恿吮ｋU(xiǎn)絲，防止導(dǎo)線破損時(shí)引起短路燒毀中間繼電器觸點(diǎn)。電磁鐵MB1的控制回路中串入中間繼電器KF1的常閉觸點(diǎn)。在按下SF3的前提下，若再次按SF4，MB1將斷電。在按下SF4的前提下，若再按下SF3，SF3無(wú)效。由于三位四通電磁換向閥使用交流電磁鐵，這樣可以避免MB1、MB2同時(shí)通電將電磁鐵燒毀。6.3 電器元件的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，對(duì)照產(chǎn)品目錄，選取M40型低壓斷路器，極數(shù)為4。選取CJX4-6型交流接觸器，線圈額定電壓ACV220V，吸合電壓（0.851.1）UN，釋放電壓（0.20.7）UN，吸合功率40VA，保持功率4VA，輔助觸頭1對(duì)。選取GR1-09310型熱繼電器.其電流調(diào)整范圍為46A，輔助觸頭為AC-11，具有斷相保護(hù)功能。在1.5倍而定電流下4.5min動(dòng)作，在7.2倍電流下4S動(dòng)作，輔助觸點(diǎn)約定發(fā)熱電流10A。選取DZ-52型中間繼電器。線圈額定電壓220V，功耗6.5VA，動(dòng)合觸頭2對(duì)，動(dòng)斷觸頭2對(duì)?？刂齐娐啡蹟嗥鬟x用RC1A-10型瓷插式熔斷器，熔體額定電流10A。6.4 整機(jī)安裝調(diào)試按照液壓原理圖連接各閥體和液壓源。管路連接時(shí)應(yīng)用空氣吹凈或酸洗后烘干，嚴(yán)禁將砂粒、鐵屑混入油路中。管路的彎曲半徑應(yīng)大于管子直徑的10倍。橡膠軟管應(yīng)盡量避免在接頭處彎曲。按照電器元件布置圖把各個(gè)電器固定到配電盤(pán)上，各元件之間的間隙應(yīng)適當(dāng)。按照電器元件接線圖進(jìn)行布線，布線時(shí)應(yīng)強(qiáng)電、弱電分開(kāi)，做到整齊、規(guī)范，導(dǎo)線上應(yīng)加上標(biāo)號(hào)。本系統(tǒng)使用了多個(gè)中間繼電器，各個(gè)中間繼電器上應(yīng)貼上標(biāo)簽，以便于以后的檢修。試車(chē)前將熱繼電器的整定值調(diào)整為5.6A，壓力及電器整定壓力粗調(diào)為0.5MPa。溢流閥取較小的溢流壓力，以保證安全。檢查液壓、電氣連接無(wú)誤后，通電。按SF1啟動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)，幾秒后觀察回油管。若回油管中無(wú)油液流出，說(shuō)明液壓泵轉(zhuǎn)向不對(duì)，無(wú)法正常吸油。此時(shí)應(yīng)立即斷電，以防液壓泵長(zhǎng)時(shí)間無(wú)潤(rùn)滑導(dǎo)致燒毀。打開(kāi)電動(dòng)機(jī)的接線盒，對(duì)調(diào)任意兩根相線，重新啟動(dòng)，液壓泵應(yīng)能正常吸油。在工作臺(tái)上墊木塊等較軟的物體，按下點(diǎn)動(dòng)下降按鈕SF3，壓頭開(kāi)始快速下降。當(dāng)壓頭碰到工件后，注意傾聽(tīng)電磁換向閥是否有吸合的聲音發(fā)出，以此來(lái)評(píng)定壓力繼電器的整定壓力是否合適。繼續(xù)按住SF3，觀察壓力表的示數(shù)并調(diào)整直動(dòng)式溢流閥的調(diào)整旋鈕，使壓力表的示數(shù)為10MPa。調(diào)整壓力時(shí)要密切觀察管路狀況，以防高壓油液噴出傷人。按循環(huán)啟動(dòng)按鈕SF5，試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)動(dòng)功能是否正常。檢查電磁換向閥換向時(shí)系統(tǒng)是否有過(guò)大的噪聲和振動(dòng)。如果由于液壓缸缸壁摩擦或換向時(shí)液壓沖擊使系統(tǒng)產(chǎn)生誤動(dòng)作，可將壓力繼電器的整定值適當(dāng)調(diào)高一些。試驗(yàn)過(guò)程要注意觀察油管接頭是否漏油，發(fā)現(xiàn)漏油處應(yīng)及時(shí)拆解加裝密封材料后