500T油压机

摘要：本课题主要是设计成形式油压机系统。油压机主要由床身、油缸、液压系统、电

器控制系统等零部件构成。床身主要由横梁、筋板和钢板壁构成，在设计时不但要考虑到结构简单，更需要对横梁筋板的受压以及钢板壁受拉进行强度校核；油缸主要由缸体、缸盖、活塞活塞杆以及密封元件构成，设计时不但要进行严密的结构以及强度计算，更为重要的考虑油缸内的密封性能，这样才能使之有效的工作；液压系统主要由轴向柱塞泵、电液换向阀、单向阀以及一些液压元件构成，要考虑到如何做到使活塞向上或向下正确的运动；电气控制系统主要有电机以、继电器、开关等组成，不但要使设备安全可靠，还应该让控制变得更高，操作更方便，智能化程度更高。

关键词：液压系统； 控制系统； 床身；

Molding type oil hydraulic press design

Abstract:This topic is to design 500T hydraulic press system.Mainly by the hydraulic

press bed, cylinder, hydraulic system, electrical control system components

composition.Bed mainly by the beams, ribs, and four columns consist in the design to take into account not only simple, but more pressure on the beam and column reinforcement plate tensile strength check; cylinder mainly by the cylinder block, cylinderhead, piston rod and sealing components, the design not only the strict structure and strength calculation, the more important to consider the sealing

performance of the fuel tanks, so as to make it work effectively; mainly by the axial piston hydraulic systempumps, electro-hydraulic valve, check valve, and some

hydraulic components, the need to consider how to make sure that the correct piston movement up or down; electrical control system are the motor, relays, switches and other components, not onlythe equipment safe and reliable, but should be allowed to control becomes higher, the operation more convenient, more intelligent. Key words: hydraulic system; control system; bed;

目录

第1章 前 言………………………………………………………………………………错误!未定义书签。

1.1 本课题的国内外的研究现状及发展趋势………………………………………1 1.2 液压传动控制系统及设计要求…………………………………………………2 1.3 设计的技术要求…………………………………………………………………3 第2章 结构与工作原理 …………………………………………………………………4 2.1 主要组成元件……………………………………………………………………4 2.2 结构………………………………………………………………………………4 2.3 工作原理…………………………………………………………………………5 第3章 床身设计 …………………………………………………………………………5

3.1 横梁与筋板的设计 …………………………………………………………… 5 3.2 床身壁的设计 …………………………………………………………………9 第4章 油缸设计 …………………………………………………………………………10 4.1 油缸内壁直径设计 …………………………………………………………10

4.2 油缸壁设计 ……………………………………………………………………11 4.3 活塞设计…………………………………………………………………………12 4.4 活塞杆设计………………………………………………………………………12 4.5 密封圈的设计……………………………………………………………………13 4.5.1 活塞与缸体的密封 ………………………………………………………13 4.5.2 缸体与两个端盖之间的密封………………………………………………13 4.5.3 活塞杆与缸体的密封………………………………………………………14 4.5.4 活塞与活塞杆的密封 ……………………………………………………14 第5章 液压系统设计 ……………………………………………………………………15

5.1 液压传动的优越性概述…………………………………………………………15 5.2 液压机油缸工艺过程分析………………………………………………………16 5.3 液压系统结构设计 ……………………………………………………………16 第6章 电路设计 …………………………………………………………………………29

6.1 电机选用 ………………………………………………………………………29 6.2 电路设计 ………………………………………………………………………30 第7章 结论 ………………………………………………………………………………31 致谢…………………………………………………………………………………………32 参考文献……………………………………………………………………………………33

成型式油压机设计 1

1前言

1.1本课题的国内外的研究现状及发展趋势

液压技术是现在制造的基础，它的广泛应用，很大程度上代替了普通成型加工，全球制造业发生了根本的变化。因此，液压技术的水准、拥有和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。为适合这种形势，需要大量涉及一些液压机的工作系统。本次就是要设计一款液压机液压系统。液压技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为当代国际间科技竞争的重点。

早在1662年，帕斯卡就发现了利用液体产生很大的力量的可能性。1795年，英国人Bramah取得了第一个手动液压机的专利，但真正的液压机的发证历史不到200年。随着西方资本主义的发展，蒸汽机的发明，引发了工业生产革命，现代化的大工业逐步代替了工厂手工业，具有悠久历史的锻造工艺也逐步由手工锻造转变为机器锻造。16是基础，出现了第一批水力机械锤。1839年，第一台蒸汽机锤出现。伺候，伴随着机械制造工业的迅速发展，锻件尺寸越来越大，锻锤一做到落下部分重量超过100t，如此笨重的锻锤，操作困难，振动十分巨大，带来很多问题。1859--1861年，在维也纳铁路工厂开始有了第一批用于金属加工的7000KN、10000KN和12000KN的液压机。1884年，在英国曼切斯特首先使用了段在钢锭用的锻造水压机。它与锻锤相比具有很多优点，运动部分不必那么重，振动又小，因此发展很快。在1887--1888年间，制造了一系列锻造水压机，其中包括一台40000KN的大型水压机，知道1893年，制造了当时最大的120MN的锻造水压机，大钢锭的锻造工作逐步有使用锻锤，只保留了5t及5t以下的自由锻锤。

1 9世纪末到20世纪初，资本主义发展到帝国主义阶段，资本输出、向外扩展、争夺殖民地并瓜分世界成了帝国主义的主要内容。由于军备扩张的需要，锻造和模锻液压机有了迅速的发展。1934年，德国又相继建造了三台150MN的锻造水压机和一台300MN的大型模锻水压机。二次世界大战之后，为了迅速发展航空工业，以及后来发展宇航工业的需要，美国在1955年左右，先后制造了两台315MN及两台450MN的大型锻造水压机。苏联则在20世纪50年代中期到60年代初期，先后建造了几台300MN的锻模水压机及世界上最大的750MN的各种大型模锻水压机。1976年，在法国投产了西欧最大的650MN大型模锻液压机。液压机发展到现在，已经广泛的应用于国民经济的各个部门，种类繁多，发展迅速，成为机床行业的一个重要组成部分。

成型式油压机设计 2

在我国，液压行业的发展仅仅只有50年左右。1949年以前，我国属于半殖民地半封建的国家，备受列强欺凌，没有自己独立的工业体系，也根本没有也根本没有液压机制造工业，真个中国只有一些修配用的小型液压机。1949年以后，前三年属于经济恢复时期，1952年开始，实行第一个五年计划，我国驯熟建立起独立自主的完整的工业体系，能过逐步自行设计和制造国产汽车、机车、轮船、发电设备、冶炼轧钢设备、飞机、火箭及至精密的宇宙设备。这些都极大地促进并需要各种液压机的迅速发展。

1957--1958年，我国开始自行设计、自行制造第一批25000KN的中型锻造水压机，以北京市为例，解放前，北平只是一个消费型城市，没有自己的额制造业，为了彻底改变这种状况，1957年初，在北京市委工业部以及北京市机械局的领导下，开始以全市写作的方式，建立一批关键技术装备，其中重要项目之一就是一台25000KN锻造水压机。

20世纪60年代初期，在我国的上海和东北，有各自建立一台120MN级的大型锻造水压机，成为我国液压机发展史上的重要标志与重大事件，体现了中国人民自立根生和艰苦奋斗的民族精神。

20世纪70年代中、后期，我国又先后成套设计并自行制造了一批技术要求更高的大型液压机，其中包括300MN有色金属模锻造液压机、120MN有色金属挤压液压机、80MN黑色金属模锻造液压机等。

20世纪70年代后，我国已开始向国外出口了多台各种吨位的段造液压机，其中最大一台为60MN锻造水压机，至此，我国不但完全建立了自己的液压机设计和制造行业，而且已经达到了相当高的水平。

目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工会来的。其实不然，近几年国内液压技术有很大的提高，如派瑞克等公司都有很强的实力。

1.2 液压传动控制系统及设计要求

液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方法，它采用液压完成传递能量的过程（见图1-2）。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种接卸和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制系统来完成能量的传递、转换和控制。

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(1) 液压机总体方案设计，其中包括主机的结构设计和工艺设计、零部件的结构设计和工艺设计、部件装配方案设计；

（2）通过液压系统设计总体设计方案的对比，确定合理的液压系统设计方案。主要包括液压系统原理图设计、液压元件结构、工艺设计、液压站总体布局设计；

（3）电气控制系统设计，包括主要电路和控制电路图设计；

（4）设计方案确定时，必须考虑选用什么样的制造材料，达到什么样的表面加工质量，采用什么样的机械加工设备，选择什么样的热处理方式等；

（5）整个设备满足拆装方便，运输方便的要求；

（6）液压机能够准确完成如下工作循环：主缸活塞慢速加压、主缸保压、主缸卸压、主缸活塞回程等；

（7）设备达到总体布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、环境污染小、工作的时候噪音低、自动化程度高等，能够完成冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金金制压成型、包办拉伸、压装成型等加工工艺。

1.3 设计的技术要求：

1. 设计一台成型式油压机液压，床身长度为3m , 宽度为1.5m, 高度为2.5m。中间顶部安置液压缸，要保证油压机身强度与刚度。

2. 设计一台液压油缸，最大压力为31.5MP, 液压缸最大输出负载为500吨，工作行程为300 mm。

3. 通过理论上计算要合理选用电动机的功率,以满足每个液压缸最大输出负载为500吨。

4. 对整台油压机液压系统进行总体设计。重点设计液压缸和床身，并作理论上分析和受力计算。

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第2章. 结构与工作原理

2.1 主要组成元件

500吨油压机系统主要有： 1 床身：横梁、立柱、筋板。

2 油缸：缸体、活塞、活塞杆、前缸盖、后缸盖、螺母、密封圈。

2 液压系：统油、箱滤油器、轴向柱塞泵、单向阀、溢流阀、压力表开关、压力表、电液换向阀、油缸、直控平衡阀。

3 电路：电机急停开关、电机启动开关、升降急停开关、电机停止开关、油缸活塞杆向上开关、油缸活塞杆向下开关、脚踏开关、行程限位开关 。

2.2 结构

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油压机 图

油压机的结构可分为四柱式液压机、单柱式液压机、小型液压机、卧式油压机、立式框架油压机等。本次设计是成型式油压机设计，两个油缸的总压力是500吨，由于压力比较大，本次设计成型式油压机主要用于较长钢板的折弯与整形，根据目前液压技术选用双缸壁式的油压机是比较容易达到成形要求。

床身主要由底座、两边钢板壁、顶座以及顶座与底座的加强筋板组成。 油缸主要由前后缸盖、油缸壁、活塞、活塞杆以及各种密封圈等组成。 液压系统主要由油箱、直控平衡阀、溢流阀、单向阀、电液换向阀、柱塞泵等组成。

2.3工作原理

柱塞泵是油压系统的动力源，是靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸，油缸里有几组互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。最后通过单向阀使液压油在油箱循环使活塞循环做功，实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。油压缸：将油压能转化为机械能油压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式． 油压装置是由油压泵，油压缸，油压控制阀和油压辅助元件。

通过电机带动柱塞泵，使油箱里的油通过直控平衡阀流进油缸内，控制三位四通电液换向阀来控制活塞的向上或是向下移动，从而进行油压机的实际工作。 第

3.1 横梁与筋板的设计

因为油压机是通过活塞来进行压工件的，所以横梁受到强大的压力，因此横梁的强度是关键的。又因为对于横梁的自身重量与材料的多少来考虑，横梁可以稍微薄一些，加上筋板，以达到同样的作用。

材料选择：横梁工作时的受力为受弯曲力，材料应具有一定的抗弯强度。选用45钢材料。

热处理要求：横梁进行调制处理。

3章. 床身设计

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筋板与横梁如下图

理论计算校核：

横梁受力可以简化为简直梁，中间受载的情形，如图所示

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初步确定的横梁与筋板长、宽、高尺寸如图所示，截面可以视为矩形。 即：在负载作用下的剪力和弯矩如下图所示：

剪力图与弯矩图

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截面受力图

由弯矩图可知，横梁与筋板中间截面弯矩最大，改截面是危险截面。 为了保证横梁能够正常工作，必须对该截面进行强度校核。

由截面受力图可知，横梁和筋板可看做为一个整体，中性轴上面部分受拉力作用，中性轴下面部分是受压力作用，所以首先要找出中性轴的位置： 设中性轴距底端的垂直距离为X

1200*60*（X-30）=200*360*（160-X）

得X=95 公式：

maxMmaxymaxIZ

根据此次的500吨油压机工作原理可知：横梁主要考虑的中性轴上部得受拉部分，而下部分受压可以忽略。

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45钢材料的许用应力

，

，而横梁的最大拉应力

小于材料的许用应力，经过校核，设计尺寸满足要求。

3.2 立柱设计

立柱在床身中主要起支撑作用以及在油压机工作时主要是受到强大的拉力作用，因此要对立柱进行强度校核。

立柱如下图 受力简图如下

当油压机工作时，液压缸最大输出负载为500吨，因此每根立柱受到的拉力为 F=1/4*5000000N=1250000N

材料选择：立柱在工作过程中主要受拉力，材料必须具备较高的抗拉强度。 立柱材料选择45圆钢，也可以选用短剑形式。

热处理要求：立柱出了承受拉力之外，外圆柱表面与滑块之间还存在摩擦力。 为了减少立柱表面的摩擦，通过表面热处理提高表面硬度增加表面耐磨性。总的热处理工艺为调制和表面淬火。

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理论设计计算：

液压机的最大负载为500吨，通过力传递后，最后由四根立柱承受5000KN的拉力，作用在每根立柱上的拉力为1250KN。由需用拉应力公式，可计算立柱的安全直径D。

式中：

----许用应力：取45钢

=80~100MPa；

F=轴向拉力； A=横截面积。 即：

经过强度计算，四根立柱直径取141mm。

第4章 油缸设计

4.1 油缸内壁直径设计

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式中：F1----推力； P1----进油压力； 所以，

D=0.449m 查表，D取450mm

4.2 油缸壁设计

在计算中通常假定：薄壁不能抵抗弯曲，周壁内应力沿厚度t均匀分布。 舍薄壁圆柱形容器内应压强p，一两相邻横截面，截取长为l的一段，图4.2（a），在以一纵向截面abcd截取其一半作为分离体，考虑它的平衡，图4.2（b）。

内压强p作用在内测圆柱面上沿其法线向，去微面积dF=lRd，作用在dF上的力 dP=pdF=pRld。

作用在ab或cd截面上的应力；假定其为沿厚度t均布，

称为切向应力。

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图4.2 考虑X向与Y向的平衡，

材料的选择：采用20钢 热处理方式：正火处理 所以：

=315MPa

取t=21mm

4.3 活塞设计

活塞的直径大致就是油缸内壁直径

4.4 活塞杆设计

由于查表得：液压缸工作压力P>7MPa时，活塞杆直径d取0.7D 所以活塞杆直径d取0.7D=0.7*450=315mm 活塞杆材料选择：40Cr 活塞杆热处理调质20~25HRC 强度校核：

所以成立。

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4.5 密封圈设计：

因为油压机吨位比较大，同时压力也比较高，油缸必须具有良好的密封性。要保证油缸有一定的输出压力，必须要保证油缸活塞与缸体的密封以及缸体与两个端盖之间的密封、活塞杆与缸体的密封、进油口与出油口间的密封。当然密封圈的材料以及它的几何形状也相当重要。为导致不必要的误差，密封需要抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿。

油缸和其他液压元件是依靠密封的工作容积变化来传递动力和速度，或则是借助于阀类元件阀口的开闭来控制油液的流量、压力和流向，因此，不仅要求固定结合零件之间要有良好的密封，防止油液外漏；而且还要求两个具有相对运动的零件之间所形成的空间也必须是密封的，以防止油液的内漏额外漏。密封不好不但影响到压元件的性能，而且甚至可能使之完全丧失工作能力，因此液压元件的密封问题是必须引起严重注意的关键问题之一。

密封装置的形式视应用的场合不同，有固定结合件间的密封，相对运动零件的密封；往复运动的密封和回转运动的密封等。 对密封装置的基本要求是：

① 在一定的工作压力下，应该具有良好的密封性能，使泄漏现象最小，此外，随着压力的增加，密封装置能自动地提高密封性能；

② 有相对运动零件之间的密封装置所产生的摩擦力要小，以减小磨损，延长工作寿命，且在一定程度上能自动的补偿磨损，但不能使相对运动零件卡死和造成运动不均现象；

③ 安装、使用和维护要简单，制造容易，成本低廉，使用于组织集中生产和标准化。

4.5.1 活塞与缸体的密封

活塞与缸体之间的密封采用两个Yx型往聚氨酯密封圈

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采用两个Yx型往复聚氨酯密封圈进行密封 用Yx型往复聚氨酯密封圈进行密封是因为 1.密封性能可靠

2.摩擦阻力小，运动平稳 3.耐压性好，适用范围广 4.结构简单，价格低廉 5.安装方便

材料：耐油橡胶（聚氨酯）。

4.5.2 缸体与两个端盖之间的密封 缸体与两个端盖之间的密封采用圆周密封

采用一个Yx型往复聚氨酯密封圈进行密封

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4.5.3 活塞杆与缸体的密封

“O”型密封圈，结构简单，密封性能好，摩擦力小，沟槽尺寸小，易制造。 不过使用寿命稍短。 材料：耐油橡胶（聚氨酯）。

4.5.4 活塞与活塞杆的密封 活塞与活塞杆之间的密封采用两个圆周密封

采用两个“O”型密封圈进行密封

因为活塞与活塞杆两者之间是不相对运动，所以用“O”型密封圈进行密封即可，在考虑到更好的密封，采用两个“O”型密封圈进行密封，如此可确保两者之间的密封。

第5章 液压系统设计

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5.1 液压传动的优越性概述

科学技术迅猛发展的今天，液压传动技术随之有了比较完善、成熟的理论基础。目前液压传动技术正向着高压、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。

（1） 液压传动优越性 1） 液压元件布局灵活；

2） 液压传动操作控制方便，可实现无级调速；

3） 液压传动容易实现直线传动，可以进行自动过载保护；

4） 液压系统中液压元件的磨损比机械传动小很多，液压油除了作为传动介质外还起到了润滑的作用，延长了液压系统中液压元件的使用寿命。

（2） 液压传动不足

1） 液压传动沿程、局部阻力损失比较大；

2） 液压传动压力高时泄露较大，效率降低，处理不好油液还会对环境构成污染 3） 液压介质的泄露和可压缩性使系统没有严格的传动比；

4） 液压传动存在的液压冲击、气蚀、困油现象影响了设备的安全工作和使用寿命； 5） 液压元件制造精度高，成本贵，系统故障不容易排除，维护技术成本高； 6） 液压系统工作环境受温度影响较大，不宜在很高和很低的温度条件下工作。

5.2 液压机油缸工艺过程分析

压制工件时主机的工艺过程：按下启动按钮后，通过电机带动轴向柱塞泵，使油缸上腔进油，上腔压力增大，使活塞杆向下运动，对工件逐渐加压。弓箭压制完后进入保压阶段，让产品稳定成形。保压结束后，转为主缸下腔进油，使活塞向上移动，直到原位停止。

5.3 液压系统的结构设计

液压系统的功能必须要满足油缸的各个动作。

一个是控制活塞杆的上下动作，一个是控制活塞杆的上下移动的速度，换向控制要采用换向阀，换向阀中有电磁换向阀和电液换向阀，大功率的油压机一般目前采用电液

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换向阀，控制上下速度可采用调速阀。当然整个液压系统要具备单向阀，溢流阀等其他阀。

液压系统图如下图：

1--油箱 2--滤油器 3--轴向柱塞泵 4--单向阀 5--溢流阀 6--压力表开关 7--压力表 8--电液换向阀 9--油缸 10-直控平衡阀

5.3.1 油箱：

储存液压油的装置

5.3.2 滤油器：

在液压系统中，液压油被污染后，会导致液压系统个液压元件在运行过程中磨损加剧，阀芯容易被卡死，密封件被划伤，液压元件的工作间隙和小孔被堵塞，这些都将影响液压系统和液压元件的使用寿命，降低其工作的可靠性，严重时还会导致液压系统失灵。因此，保证液压油洁净对液压系统的正常工作起着非常重要的作用。滤油器在液压

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系统中的应用非常广泛，它的功能就是过滤掉混在油液中的杂志，保证进入液压系统中油液的洁净度，从而保证液压系统能够正常工作。

5.3.3 轴向柱塞泵:

轴向柱塞泵的缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，一柱塞的球端直接与斜盘作点接触；压力和功率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。柱塞泵依靠在缸体内做往复运动，使得密封油腔的容积变化而实现吸油和压油。

在这个系统中，选择了型号为YCY14-1B，斜盘式压力补偿变量柱塞泵

YCY14-1B工作原理：主体部分（参见结构剖）由传动轴带动缸体旋转，使均匀分布在缸体上的七个柱塞绕传动轴中心线转动，通过中心弹簧将柱滑组件中的滑靴压在变量头（或斜盘）上。这样，柱塞随着缸体的旋转而作往复运动，完成吸油和压油动作。

YCY14-1B柱塞泵（图） 型号说明：

外形及安装说明：

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使用须知：

1. 泵的传动轴与原动机的输出轴安装必须保证同轴度在≤0.1mm以内，最大角度误差应小于0.2°。

2. 邮箱必须严格密闭，防止污染，并依据使用情况3-6个月更换一次油液，清洗一次油箱。

3. 工作介质推荐使用N32或N46液压油，正常使用油温为10℃-60℃，最佳为35℃-50℃，系统回油必须严格过滤，过滤精度≤15μm。

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4. 吸油管和回油管均必须在油箱最低液面200mm一下，以防空气吸入。 5. 吸油管只允许有一个弯头，并使油泵中心至油面不大于500mm，有吸油管道上绝对不允许安装滤油器。

6. 启动前，用手转动联轴器，检查两联轴器是否同轴。

7. 启动前，必须通过泵壳上的回油口向泵内灌满清洗的液压油，否则不允许启动。 8. 启动前，先将启动按钮点动数次，检查油流方向是否正确、声音是否正常，然后再低压下（1-2MPa）运转半小时，确认工作正常再逐渐加压至泵的工作压力。 9. 泄露油管必须单独回油箱。

5.3.4 单向阀：

单向阀是一种允许液流沿一个方向通过，而反响液流被截止的方向阀。对单向阀的主要性能要求是：正向液流通过是压力损失小；反向截止时密封性能要好；动作灵敏，工作是冲击和噪声小。

单向阀（图） 概述：

单向阀用于液压系统中防止油流反向流动。

有两种类型：1.直通式；2.直角式。直通式单向阀由螺纹连接装在管路上。直角式单向阀有螺纹连接、板式连接和法兰连接三种。

单向阀的开启压力油0.035MPa和0.35MPa两种，后者可以作为一般背压阀使用。 符号：

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本次设计我选用的单向阀的型号是：DIF-L20H1

外形安装尺寸：

5.3.5 溢流阀：

溢流阀能控制液压系统在达到调定压力时保持恒定状态。当系统发生故障，压力升高到可能造成破坏的限定值时，阀口会打开而溢流，以保证系统的安全。溢流阀的作用：定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，

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即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。

溢流阀（图）

YF-S型溢流阀采用平衡活塞式结构，压力调整为手轮式，它工作可靠，性能稳定，并具有体积小、重量轻、维修方便、噪音低等有点。是液压系统中的重要元件，能使液压系统控制所调定的压力接近恒定或防止系统压力超荷、其安全作用。

一．此阀能在≤31.5MPa压力范围内正常工作。环境温度-20℃至+65℃，工作介质为N32或N46液压油等，正常油温50±5℃、运动粘度17-32mm²/s过滤精度不得低于30μm。

二．为使操作方便，螺纹连接和法兰连接的阀盖能在四周90℃位置、板式连接能在三个90℃位置上任意安装。

三．旋转调压手轮可改变阀的调定压力，右旋时压力增高，左旋时压力降低，更换弹簧能得到不通的压力调节范围。

四．当当做远程控制，高低压多级控制或卸荷用时，可把遥控口M18*1.5螺堵拧下。接入控制油路。

五．YF-S型系列阀P口为进油口，O口为溢油口，K口为外空口。 符号：

本次溢流阀选用的型号为YF-B20H3-S型

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外形安装尺寸：

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5.3.6 电液换向阀：

电液换向阀是电磁换向阀和液控换向阀的组合，它是用电磁换向阀控制液控换向阀的动作，变换流体流动方向的控制阀。电液换向阀和液控换向阀主要用在流量超过电磁换向阀正常工作允许范围的液压系统中，对执行元件的动作进行控制，或对油液的流动方向进行控制。

这个液压系统是通过这个三位四通电液换向阀进行控制活塞的向上或者是向下移动的。当电液阀左边得电，那么电液换向阀向右移动，左位导通，油缸上腔进入压力油，活塞向下移动，开始进行锻压工件；当夜换向阀右边得电，那么电液换向阀向左移动，右位导通，油油缸下腔进入压力油，活塞向上移动，使活塞复位。

电液换向阀（图）

概述：

电液换向阀是由电磁换向阀作先导阀与液动换向阀组合而成，由电磁阀引进油液，推动主滑阀运动，使主油路换向。适用于大量的液压系统。 注意事项：

1. 电液换向阀的安装应保持轴线呈水平方向，不允许倾斜或垂直方向安装。应保证两端有足够的拆卸空间，以便拆卸端盖或更换电磁铁。

2. 管接头连接处，禁止使用油漆、麻丝等堵塞螺纹连接口。

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3. 对于机能M、K和H型的阀，如果用内供油形势的，应该在主阀回路管路上加≥1.6MPa的背压。

4. 二种供油和二种泄油形式可分别组合使用。 主要结构品种：

1. 电液换向阀的先导电磁阀为6通径和10通径二种。

2. 电液换向阀的控制电磁铁有干式型、湿式型而终结构，工作电源交流、直流二种。 3. 电液换向阀有二位四通无弹簧型、三位四通弹簧对中型及行程调节三种，后者课借助调节螺钉改变阀芯的移动距离，以调整进出阀的流量，起到节流调速的作用。 4. 在电磁导阀与液动阀的控制之间，可加入阻尼调节阀，以控制主阀芯的换向速度。 使用条件：

滑阀机能（表）

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说明：二位阀的电磁铁工作位置机能是“O”即

而所示机能“H”

“Y”“M”“X”“P”“C”“K”“J”“N”“Z”为中间过渡机能，即图示3虚线机能仅仅是换向瞬间的机能。 技术规格：

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符号：

本次毕业设计我选用的型号是：34EYO-B20H-T

外形安装尺寸： 板式连接（mm）

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A） 说明事项

（1）产品可任意安装，优先考虑水平位置。

（2）液压系统所用介质必须过滤，过滤精度至少20μm。 （3）固定螺钉请按样本中所列参数选用。

（4）与阀连接的表面，粗糙度要求Ra0.8，平面度要求0.01/100mm

B) 工作原理：

当两个电磁阀线圈通电时，平衡孔回路关闭，泄流孔回路打开，活塞上腔泄压，活塞上行，阀门打开。反之，活塞下行，阀门关闭。在阀门开启和关闭过程中，可将流量（流速）信号及阀塞位置信号传送给计算机，经过计算机处理后发出相应的指令，控制

成型式油压机设计 29

两个电磁导阀的通、断电状态，使活塞的上下腔的液压差产生变化，从而将活塞控制在所需的开启高度上，实现对管道介质流量的控制。

6. 电路设计

6.1 电机选用：

因为油缸所需要的最大额定输出压力为31.5MPa，考虑到油路，缸体等处可能出现的泄漏和液压系统中的损失，预计总效率大约为0.8左右，根据功率计算公式如下，

P=P额Q/η (6.11) 其中，P—电动机输出的功率，kw P额—公称压力，Pa Q—理论流量，L/min η—总效率

根据轴向柱塞泵的技术参数：

可知，轴向柱塞泵的额定转速=1500r/min，公称排量40mL/r，所以流量为60L/min； 将公称额定压力为31.5MPa，总效率0.8，选择的轴向柱塞泵的流量60L/min代入式(6.11)得，

P=P额Q/η

=31.5×106 Pa×60L/min/(0.8×103×60×103 s) =39.375kw

所以，所需功率为40KW的三相异步电机

6.2 电路设计

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电路图

Q2：电机急停开关 ST：电机启动开关 Q3：升降急停开关 STP：电机停止开关

ST1：油缸活塞杆向上开关 ST2：油缸活塞杆向下开关

ST3，ST4：脚踏开关 TP1，STP2,STP3,STP4：行程限位开关 在此电路中，因电液换向阀需要24v电压，所以采用了24v直流稳压电源，KM1,KM2是电液换向阀两侧的二个线圈，通电以后使阀芯移动，以小流量控制大流量。 STP1、STP2上限位开关,STP2、STP4下限位开关。

变压器将380V输入电压转换为220V输出电压，再通过直流稳压电源变为24v直流电压输出。FR为热继电器，起到了保护作用。

工作原理：当Q1开关合上，然后ST（电机启动开关）合上，KM（常开触点）得 电，三相交流电机得电，带动柱塞泵运动。合上ST1(油缸活塞杆向上开关），那么油缸活塞往上移动；合上ST2 （油缸活塞杆向下开关），那么油缸活塞向下移动。

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第7章 结论

通过以上的方案确定和相关技术参数的计算，可以比较完整的设计出一台500吨液压机，并且从中得出以下结论：

床身方面，采用横梁加筋板是因为油压机是通过活塞来进行压工件的，所以横梁受到强大的压力，因此横梁的强度是关键的。又因为对于横梁的自身重量与材料的多少来考虑，横梁可以稍微薄一些，加上筋板，以达到同样的作用。在经济的方面来看，如若就采用横梁而不加筋板，那么厚厚的一块钢压在上面，不仅对床身是一种负担，而且浪费了材料。横梁加筋板的组合能很好的抵抗工作时带来的强大的压力。

立柱也是如此，采用四根立柱就已经足以，如若使用六根或更多，那上下横梁上要打更多的孔，这是不必要的。

油缸方面，通过对压力以及受力分析、计算，达到了强度的要求，密封圈也从两者之间是否相对移动，选用了相对应的型号以及材料，达到了所需要的密封要求，使油缸在工作时不会发生泄漏油的情况。

液压系统方面，选用了轴向柱塞泵使油打入油缸，在考虑到在工作时，活塞杆需要上下移动，采用了三位四通电液换向阀，又考虑到活塞工作时上下移动的快慢，采用了直控平衡阀，因此，在工作时，操作很简单。

电路方面，对电机做出了功率的计算，选择了三相异步交流电机，设计了使油缸向下以及向下运动的开关、行程开关、热继电器以及急停开关，能够对油压机很好的操作，有对系统起到了保护的作用。

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致谢

历时十几周的毕业设计在紧张有序中即将结束，回忆这个过程这段经历，感觉受益颇多。

当我初步涉及设计时，主、客观问题层出不穷，按着设计计划，设计思路有序地进行，到了专业知识，加强了自己的专业，拓展了知识面。

当无数次的奔波于图书馆，发现设计不仅仅是设计，还包括了实践、耐心、耐力和毅力。这也是学校、老师让我们设计的目的的所在。

设计即将结束了，体会了、选到了。再次我感谢学校给予我的培育之恩，老师的教育之情，更由衷的感谢，本次毕业设计是朱国良老师指导的，从毕业设计前期资料的收集到具体的实践过程，至始至终都在朱国良老师的精心知道和大力的支持帮助下完成的。朱国良老师为我这次的毕业设计提出了许多宝贵性的、具有指导性的意见和建议，在她的指导下本次设计才得以圆满完成。朱老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我毕生的学习楷模。

朱老师的指导和帮助我将永远铭记于心！再次表示由衷的感谢！

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参考文献

1. 液压机现在设计理论 俞新陆主编 机械工业出版社 1987 2. 液压机的结构与控制 俞新陆主编 机械工业出版社 1989 3. 液压机 俞新陆主编 机械工业出版社 1990 4. 现在液压技术应用 张利平主编 化学工业出版社 2004 5. 液压与气动 陆全龙,刘明皓主编 科技出版社 2005 6. 机械原理与机械设计 上下册 张策主编 机工出版社 2006 7. 机械工程测量与试验技术 黄长艺等主编 机工出版社 2001 8. 机械原理 华大年主编 高等教育出版社 1998 9. 液压与气动技术 左建民主编 机工出版社 2006 10. 工程机械液压传动原理、故障珍断与排除 刘忠，杨国平编著 机工出版社 2005

11. 机构选型与运动设计 杨黎明、杨志勤编著 国防出版社 2007 12. 液压传动与气压传动 刘顺安 吉林科学技术出版社 1999 13. 新编液压工程手册 雷天绝 北京理工大学出版社 1998 14. Purdum.T. Machine Design [M]. Journal of science&Engineering, 1998. 15. Erik Trostman. Water Hydraulics ControlTeehnology.New York Mareel dekker, Ine.1996:26P

16. Bolody,A.P. Current state of technology in hydraulic machinery 1989