畢業(yè)設(shè)計（論文）10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、 編號: 畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化

2、 教學(xué)單位 德州學(xué)院機電工程學(xué)院 （蓋章） 二O一五年三月十五日 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書 2015年 12月 25日 院（系） 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名 高聰 學(xué) 號 201101701100 論文（設(shè)計）題目 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、選題目的和意義 當(dāng)今，大型制造業(yè)的發(fā)展水平已成為衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)

3、志。10MN四柱式液壓機的迅猛發(fā)展與制造業(yè)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。本文對四柱式液壓機的現(xiàn)狀進行了分析，并且詳細(xì)的對其主要結(jié)構(gòu)主油缸的設(shè)計比較詳細(xì)的說明。目前,我國液壓機進入高速發(fā)展時期,并朝著大型、超大型化的趨勢發(fā)展,國內(nèi)四柱式液壓機制造規(guī)模居世界前列。四柱式液壓機適用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷（熱）擠壓金屬成型、薄板拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝，具有廣闊的市場。 二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 我國四柱式液壓機的發(fā)展已經(jīng)能夠獨立研發(fā)，現(xiàn)在我國已成為設(shè)計、生產(chǎn)四柱式液壓機的大國之一。從1956年起，我國技術(shù)人員開始了從學(xué)習(xí)、仿制到

4、獨立研發(fā)四柱式液壓機。許多的專家針對鍛造工藝、設(shè)備從理論上進行了深入地研究，并培養(yǎng)了大量的液壓專業(yè)人才。國家建立了多種鍛壓工藝設(shè)備研究所，并進行了的研究開發(fā)工作，先后研制成功一系列的四柱式液壓機。 四柱式液壓機實現(xiàn)機械化和自動化，是向世界先進水平靠攏的必經(jīng)途徑?，F(xiàn)在的PI—C、觸摸屏、電液伺服及二通插裝閥的系統(tǒng)已經(jīng)很成熟。應(yīng)用這些技術(shù)可以對速度、壓力、活動橫梁的行程大小實現(xiàn)精確的控制。投資油泵直接傳動鍛造液壓機，既有錢，又可以提高設(shè)備工作效率。隨著油泵直接傳動系統(tǒng)的改進與創(chuàng)新，其經(jīng)濟效益會更加可觀。 三、課題設(shè)計方案

5、 10MN四柱式液壓機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 它的主機包括工作臺、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；其液壓系統(tǒng)由執(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)主要是由繼電器、接觸器、行程開關(guān)、電器控制柜等組成。四柱液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖電氣系統(tǒng)液壓系統(tǒng)。液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關(guān)，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)控制。 四、計劃進度安排 2014.12---

6、-2015.01 完成本項目前期研究工作。包括深入的實地調(diào)研，收集相關(guān)資料，確定課題研究方案，對10MN四柱式液壓機主油缸整體設(shè)計方案進行論證； 2015.01----2015.02 完成本項目中期研究工作，提交中期檢查表。包括對10MN四柱式液壓機主油缸整體設(shè)計方案各組成部分進行整體建模、運動仿真和有限元分析； 2015.02----2015.03 完成本項目全部研究工作。包括整體設(shè)計方案，匯總整理本項目研究結(jié)果，撰寫并發(fā)表論文、申請實用新型專利，結(jié)項。 五、主要參考文獻(xiàn) [1]林永新.鍛造設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展.稀有金屬快報,2012,23 (12):8 [2]徐宇瑾

7、,韓大衛(wèi),黃新,等 .快速鍛造液壓機組主機結(jié)構(gòu)型式與選型.重型機械,2012 (6):45～47 [3]魏偉.快鍛液壓機國內(nèi)外現(xiàn)狀及舊水壓機改造.鍛壓機械,2013 (2):8 [4]蔡墉.我國自由鍛液壓機和大型鍛件生產(chǎn)的發(fā)展歷程[ J ] 大型鑄鍛件, 2013.28～37 [5]林永新.鍛造設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展[ J ] .稀有金屬快報,2014.27～56 指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見：

8、 組長簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 院(系)：機電工程學(xué)院 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 2015年 03月 05日 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名 高聰 學(xué) 號 201101701100 指導(dǎo)教師 牟世剛 職 稱 講師 計劃完成時間：

9、2015年03月14日 畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度計劃： 2014.12----2015.01 完成本項目前期研究工作。包括深入的實地調(diào)研，收集相關(guān)資料，確定課題研究方案，對10MN四柱式液壓機主油缸整體設(shè)計方案進行論證； 2015.01----2015.02 完成本項目中期研究工作。包括對10MN四柱式液壓機主油缸整體設(shè)計方案各組成部分進行整體建模、運動仿真和有限元分析； 2015.02----2015.03完成本項目全部研究工作。包括整體設(shè)計方案，匯總整理本項目研究結(jié)果，撰寫并發(fā)表論文、申請實用新型專利，結(jié)項。 完成情況： 到現(xiàn)在為止，我通過查找資料學(xué)到了很多，對

10、四柱式液壓機有了深入的了解。四柱式液壓機是一種以液體為工作介質(zhì)，并根據(jù)帕斯卡原理制成的用于傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器。液壓機一般由本機（主機）、動力系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)三部分組成。液壓機分類有閥門液壓機，液體液壓機，工程液壓機。 四柱式液壓機與機械壓力相比，其具有壓力，速度可在非常廣的范圍內(nèi)無級調(diào)速，可以在任意的位置輸出全部的功率和保持所需的壓力，結(jié)構(gòu)布局靈活，各執(zhí)行機構(gòu)動作可方便地到達(dá)所希望的配合關(guān)系等許多優(yōu)點，同時液壓元件具有高度的通用化，標(biāo)準(zhǔn)化特點，設(shè)計制造均比較方便簡。 指導(dǎo)教師評議 簽 名：

11、 年 月 日 目 錄 摘要及關(guān)鍵詞.................................................................................................................................1 1 引言 1 1.1 四柱式液壓機主油缸的結(jié)構(gòu)研究 1 1.2選題的目的和意義 1 1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 2 10MN四柱式液壓機的工作原理及其功能 2 2.1液壓機的工作原理 2 2.2液壓機

12、的主要功能及運行模式 2 3液壓機主油缸的主要性能參數(shù)的計算 3 3.1主油缸的壓力值 3 3.2主油缸活塞的運動速度 3 3.3主油缸缸的速比 4 3.4活塞的理論推力和拉力 4 4液壓機主油缸中重要部件設(shè)計 5 4.1主油缸缸筒設(shè)計 5 4.2主油缸活塞的設(shè)計 9 4.3主油缸活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 4.4主油缸緩沖裝置的設(shè)計 10 4.5主油缸排氣閥的設(shè)計 11 5主油缸的密封 11 5.1密封的意義 11 5.2 密封機理、摩擦和磨損 12 6結(jié)論 13 參考文獻(xiàn) 14 謝 辭 16 附 錄

13、 德州學(xué)院 機電工程學(xué)院 2015屆 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 高聰 （德州學(xué)院機電工程學(xué)院，山東德州 253023） 摘要：四柱式液壓機是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，同時也是理想的成型工藝設(shè)備，其具有對行程、壓力、速度單獨調(diào)整功能，與機械加工系統(tǒng)相比較，液壓機有極大的優(yōu)勢。隨著微型電子技術(shù)和液壓工藝的不斷進步，四柱式液壓機有了很大的發(fā)展，眾多機

14、型已采用計算機數(shù)字控制機床或個人計算機機來控制，提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。液壓機主油缸是液壓機的主要工作部件，液壓機主油缸的性能直接影響著液壓機整體工藝水平。通過細(xì)致的分析及理論研究解決易損部分設(shè)計結(jié)構(gòu)中存在的問題，可以使主油缸達(dá)到工藝強度要求，提高主油缸應(yīng)用的工藝水準(zhǔn)及使用壽命。所以對液壓機主缸進行細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計計算對對液壓機的設(shè)計生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。本論文從總體上對液壓機主缸主要參數(shù)進行計算，并對所得結(jié)果進行驗算、分析,從而力爭使液壓機主油缸能夠滿足生產(chǎn)工藝要求，并從整體上提高液壓機的工藝水準(zhǔn)。 關(guān)鍵詞：液壓機；液壓系統(tǒng)；主油缸 1 引言 1.1 四柱式液壓機主油缸的結(jié)構(gòu)研究

15、 四柱式液壓機是制品成型生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，同時也是非常理想的成型工藝設(shè)備，尤其是當(dāng)液壓系統(tǒng)實現(xiàn)具有對壓力、行程、速度單獨調(diào)整功能后，不僅能實現(xiàn)對復(fù)雜工件以及不對稱工件的加工而且廢品率非常低，與機械加工系統(tǒng)相比，有極大的優(yōu)越性。隨著微電子技術(shù)、液壓工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，四柱式液壓機的技術(shù)含量大量增多，非常多的機型已采用計算機數(shù)字控制機床或個人計算機來控制，提高了產(chǎn)品加工品質(zhì)和生產(chǎn)效率[1]。 液壓機主油缸是液壓機的主要工作部件，液壓機主油缸的性能直接影響著液壓機整體工藝水平。通過細(xì)致的分析及理論研究解決易損部分設(shè)計結(jié)構(gòu)中存在的問題，可以使液壓缸整體上達(dá)到工藝強度要求，提

16、高液壓缸應(yīng)用的工藝水準(zhǔn)及使用壽命。所以對液壓機主油缸進行細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計計算對對液壓機的設(shè)計生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用[2]。 1.2選題的目的和意義 從主油缸的結(jié)構(gòu)方面去解決四柱式液壓機目前存在的問題，需要深度剖析目前國內(nèi)外液壓機主油缸的整體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部結(jié)構(gòu)等，在對其結(jié)構(gòu)有深入了解之后，找出主要缺陷，并逐一解決。這樣就可以，減少材料的使用，提高液壓機的經(jīng)濟性，開拓國內(nèi)外液壓機市場，推動我國工業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展[3]。 1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前，國際上很多大型的液壓機生產(chǎn)企業(yè)對于液壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，根據(jù)市場需要，組織專業(yè)人員做了大量的工作，比如德國的 MULLE

17、R 公司、日本住友株式會社、美國科麥隆公司等。但是這些都是不能對外公開的企業(yè)機密，所以很多方面仍然無法突破，存在不少問題。 其一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，由于缺少有限元軟件和優(yōu)化軟件的輔助，設(shè)計人員更多的是結(jié)合材料力學(xué)計算以及以往設(shè)計的經(jīng)驗進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是這樣效果并不是很好，某些問題得不到解決，仍然會導(dǎo)致某些部件出現(xiàn)問題。 其二，國內(nèi)的液壓試驗機同國外和臺灣的液壓試驗機相比較，有一個典型的缺點就是過于笨重，這就必然會提高生產(chǎn)成本，降低市場競爭力。 其三，由于用戶的需求不同使得某些參數(shù)發(fā)生變化，技術(shù)人員必須在結(jié)構(gòu)上進行改變，從而產(chǎn)生很多冗余的工作，增加設(shè)計時間，不能迅速的應(yīng)對市場變化，并

18、且使成本增高。 四柱式液壓機實現(xiàn)其機械化和自動化，是向世界先進水平靠攏的必經(jīng)途徑?，F(xiàn)在的PI—C、工控機、電液伺服、觸摸屏及二通插裝閥的系統(tǒng)已經(jīng)很成熟。采用這些技術(shù)可以對壓力、速度、活動橫梁的行程大小實現(xiàn)精確的控制，非常容易實現(xiàn)四柱式液壓機生產(chǎn)的自動化。投資油泵直接傳動鍛造液壓機，既有錢，又可以提高設(shè)備工作效率。隨著油泵直接傳動系統(tǒng)的改進與創(chuàng)新，它的經(jīng)濟效益會更加可觀[4]。 2 10MN四柱式液壓機的工作原理及其功能 2.1液壓機的工作原理 液壓試驗機的工作原理是帕斯卡原理-液體壓力在靜態(tài)下是等值傳遞的，它是通過液體的壓力來進行工作的。液體的壓力傳遞原理是：在充滿液體的密閉容

19、器里，任一點單位有外力的作用，都會傳遞至全部液體，而且數(shù)值不變。非常多的液壓機械都是建立在這個原理的基礎(chǔ)上制成。 2.2液壓機的主要功能及運行模式 四柱式液壓機的功能主要是：用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷（熱）擠壓金屬成型、薄板拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝，具有廣闊的市場。 1- 小柱塞；2-大柱塞；3-工件 圖1 液壓機的工作原理 3液壓機主油缸的主要性能參數(shù)的計算 對液壓機主油缸進行具體的設(shè)計計算，得出主缸的相關(guān)主要參數(shù)數(shù)值，并對數(shù)值進行校核計算，得出最終設(shè)計結(jié)構(gòu)，并使設(shè)計所得液壓機主缸能夠滿足設(shè)計要求。 3.1主油缸的壓

20、力值 液壓缸的壓力為油液作用在單位面積上的壓力。壓力值是由負(fù)載力產(chǎn)生的，在同一個活塞的有效面積上負(fù)載力越大，克服負(fù)載所需要的壓力值就會越大。額定壓力PN是液壓缸能用一長期工作的壓力，設(shè)計額定壓力數(shù)值為原始條件[5]。 按主機的類型選擇相對應(yīng)工作壓力值，液壓機屬于高壓機械，工作壓力選擇范圍為，初步定本次設(shè)計工作壓力為。 3.2主油缸活塞的運動速度 活塞的運動速度為單位時間內(nèi)壓力油液推動活塞移動的距離 運動速度可表示為 當(dāng)活塞桿伸出時h p- (3-1) 由上式可得已

21、確定的液壓缸，伸出速度大小取決與進液流量。 可以根據(jù)液壓機整體工作需要選擇相應(yīng)的流量泵，從而控制液壓缸速度。 同上伸出公式理，可得：當(dāng)活塞桿縮回時 (3-2) 當(dāng)選定為常數(shù)時，也為常數(shù)，但在實際上，活塞在行程兩端各有一個加、減速的階段，所以上式中計算的數(shù)值均為最高速度?；钊淖罡哌\動速度受到活塞桿和活塞密封圈以及行程末端緩沖機構(gòu)所能承受的動能的限制。對于選擇活塞運動速度，當(dāng)速度過低時可能造成爬行，液壓缸不能正常工作，故應(yīng)大于，綜合公稱壓力值及液壓機的應(yīng)用，并且

22、參照法國MARREL和CPOAC公司采用橡膠密封圈的液壓缸許用最大線速度表，初步確定為[6]。 3.3主油缸缸的速比 計算液壓缸的速比主要是為了確定直徑和活塞桿是否需要設(shè)置緩沖裝置，速比過大或者過小，都容易造成活塞桿太細(xì)或造成過大的背部壓，因而影響穩(wěn)定性 (3-3) 查液壓手冊，得。 3.4活塞的理論推力和拉力 對于雙作用單活塞桿液壓缸來說，活塞桿伸出時的理論推力為： (3-4) 活塞桿縮回時的理論推力為： =

23、 (3-5) - 4液壓機主油缸中重要部件設(shè)計 1 活塞桿 2 連接環(huán) 3法蘭 4 接管 5 缸筒6 大鎖母 圖2液壓機主油缸 4.1主油缸缸筒設(shè)計 液壓缸的缸筒是液壓缸的主要零件之一，它與油口、缸底、缸蓋等零部件構(gòu)成密封的容腔，可用于容納壓力油液，同時它還可以作為活塞運動的“軌道”。缸筒的設(shè)計主要是為了正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的有效行程、運動速度和輸出力，同時還必須具有一定的強度，能夠承受負(fù)載力、液壓力和意外沖擊了力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的形位公差等級、表面粗糙度和配合公差等級，以保證液壓缸的運動平穩(wěn)

24、性，密封性和用性[7]。 4.1.1液壓缸缸筒機構(gòu)及材料的選擇 設(shè)計液壓缸缸筒機構(gòu)選擇為內(nèi)螺紋連接形式，該結(jié)構(gòu)具有構(gòu)造簡單、外徑較小、重量較輕、安裝簡單等優(yōu)點；缺點是裝卸時需要專門的工具、端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、和擰端部蓋時可能把密封圈擰扭等。 液壓缸缸筒材料需要具有有足夠的沖擊韌性和強度，同時要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、毛坯來源和用途等可選用以下材料如:，，等。當(dāng)前市場上還有采用熱軋的無縫鋼管或退火冷拔等工藝，國際市場上已有內(nèi)孔精衍磨或內(nèi)孔精加工工藝，只需按所要求的長度切割無縫鋼管即可[8]。其主要要求是：需要滿足足夠的強度，可以長期承受短期動態(tài)實驗壓力及最高工作壓力而不至產(chǎn)生

25、永久變形；需要滿足足夠的剛度，能承受安裝的反作用力和活塞側(cè)向力而不致產(chǎn)生彎曲；同時滿足在與內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。 綜合以上各項要求，初步確定缸筒材料選擇為無縫鋼管，其材料參數(shù)為： 圖3缸筒 4.1.2液壓缸缸筒的計算 (1） 缸筒內(nèi)徑的計算 液壓缸內(nèi)徑通常是根據(jù)液壓缸的有效工作壓力和牽引力來確定的。液壓缸的牽引力必須能夠克服所受到的阻力。總阻力包括密封裝置的摩擦力；公稱壓力；回油腔由于背壓作用產(chǎn)生的阻力和活塞桿與活塞的重力等，所以最大牽引力為

26、 ++- (4-1) ① 公稱壓力,根據(jù)本次設(shè)計給定初始條件確定為。 ② 密封裝置的摩擦力,根據(jù)所選擇密封裝置的不同，設(shè)計中采用密封裝置為形密封圈 (4-2) 式中——摩擦系數(shù)，?。? -——密封處的工作壓力 ——密封處的直徑

27、——密封圈的有效高度 由于計算比較復(fù)雜，在實際應(yīng)用中所采用經(jīng)驗公式進行估算，一般取，這次設(shè)計取。 ③ 回油腔背油壓力多根據(jù)經(jīng)驗公式計算，但本次設(shè)計中回油腔直接通油箱，故取。 ④ 活塞桿與活塞的重力計算中可忽略不計。液壓缸有效工作壓力值由前述確定為。代入原公式計算得： 。 對于單活塞桿缸，當(dāng)無桿腔進油時，液壓缸內(nèi)徑的計算式為： ()=--- (4-3) 有桿腔進油時，液壓缸內(nèi)徑的計算公式為：

28、()-- (4-4) 而本次設(shè)計中取回油壓力，此時可簡化內(nèi)徑的計算公式為： 無桿腔進油時 (4-5) 代入數(shù)值得 有桿腔進油時 (4-6) p= + 代入數(shù)值計算得

29、 最后將以上各式所求得的值，選擇其中最大者，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值.綜合以上計算結(jié)果，圓整最大值確定[9]。 (2） 缸筒壁厚的計算 缸筒壁厚為： d= (4-7)++ 其中—缸筒材料強度要求的最小值 —為缸筒外徑公差余量 —腐蝕余量 關(guān)于的值，按下列情況分別進行計算：當(dāng)時，用薄壁缸筒的實用計算公式： 時

30、 (4-8) 當(dāng)時，可用實用公式 (4-9) 當(dāng)時 (4-10) 綜合以上計算，查相關(guān)數(shù)據(jù)表，確定 計算,所以采用公式為： (4-11)

31、 而式中為缸筒的最高工作壓力，通常取 (4-12) --缸筒材料許用應(yīng)力， 代入上式得 所取圓整值,符合強度要求 (3） 缸筒底部厚度計算 當(dāng)缸筒低部為平面時，它的厚度可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似計算： 代入數(shù)值算得 因為液壓缸底部需要連接油口等部件，還需要焊接等加工，設(shè)計中液壓缸底部需固定充液箱，所以缸筒底部應(yīng)取足夠厚度值才能達(dá)到以上要求[10]。 初步確定缸筒底部厚度。 4.

32、1.3液壓缸缸筒部分較核 (1)液壓缸缸筒壁厚的較核 設(shè)計中液壓缸缸筒壁厚與缸筒內(nèi)徑比值較小，采用薄壁缸筒進行較核計算。根據(jù) 規(guī)定，在計算中對液壓缸壁厚應(yīng)加，則 + 而實際中壁厚為，所以壁厚符合規(guī)定要求。 (2)液壓缸底部厚度較核 設(shè)計的液壓缸底部為平底結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)定，較核如下： (4-13)而實際設(shè)計中缸底部厚度為，滿足設(shè)計要求。 4.2主油缸活塞的設(shè)計 圖4活塞 主油缸的活塞在液體壓力作用下，沿著缸筒往復(fù)滑動，其與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，液壓力的大小與活塞有效面積有關(guān)，活塞直徑與缸筒內(nèi)徑一致

33、。所以設(shè)計活塞時，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式[11]。 采用Y型橡膠密封圈對活塞進行密封，活塞材料選用高強度球墨鑄鐵或鑄鐵?；钊鈴降呐浜喜捎?，外徑對于內(nèi)孔的同軸度一般不要大于，軸線垂直度與端面公差不大于，外表面的圓柱度和圓度一般不大于外徑公差的一半。 4.3主油缸活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計 活動橫梁連接結(jié)構(gòu)與活塞桿，活動橫梁與活塞桿間采用分體十法蘭盤安裝形式，其中法蘭盤是由兩個半圓型部分組成，具體見液壓缸裝配圖，活動橫梁與法蘭盤用四個螺栓連接，并且在活塞桿前端設(shè)計圓柱部分與活動橫梁的圓孔之間配合，方便定位。這種結(jié)構(gòu)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，并且強度相對較高，適合安裝在較大型的液壓機中

34、[12]。 圖5法蘭盤 4.4主油缸緩沖裝置的設(shè)計 主油缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動作用下會產(chǎn)生很大的動量。在其行程的終端，當(dāng)活塞桿的桿頭進入到主油缸缸的端蓋和缸底部分時，可能會導(dǎo)致機械碰撞，產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊壓力和噪聲。故采用緩沖裝置，就是為了避免這種機械碰撞。緩沖裝置的工作原理是：使主油缸低壓腔內(nèi)油液通過節(jié)流裝置把動能轉(zhuǎn)化為熱能，然后熱能由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。 主油缸的緩沖裝置一般技術(shù)要求為：緩沖裝置要能夠以很短的緩沖行程去吸收最大的動能；在緩沖過程中要盡量的避免產(chǎn)生壓力脈沖以及過高的緩沖腔壓力峰值，使壓力變化為漸變的過程；緩沖腔內(nèi)壓力峰值應(yīng)小于1.5倍的

35、供油壓力；當(dāng)動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軓亩褂鸵簻囟壬仙龝r，油液的最高溫度值不能超過密封件的允許極限。 設(shè)計液壓機部分，應(yīng)采用整體行程限位開關(guān)形式并且以縫隙節(jié)流式緩沖裝置作為輔助（具體見裝配圖）限位開關(guān)不僅在形成位置上發(fā)揮限制作用，使活動橫梁上下的移動速度得到優(yōu)化，提高工作效率，而且可以在活塞移動過程中，設(shè)定始、末位置，起到一定的緩沖作用[13]。 4.5主油缸排氣閥的設(shè)計 壓力油進入主油缸后，缸內(nèi)仍會有氣體，由于氣體具有滯后擴張性和壓縮性，會造成整個液壓系統(tǒng)和液壓缸在工作中的顛振和爬行，影響液壓機的運行。為了防止這中現(xiàn)象的發(fā)生，除了避免空氣進入液壓系統(tǒng)外，還必須在液壓缸上安裝排氣閥。對于垂直安

36、裝的液壓缸，排氣閥應(yīng)設(shè)在端蓋的上方并且與壓力腔相通。 5主油缸的密封 5.1密封的意義 四柱式液壓機主油缸的種類很多, 按不同的方法可以有不同的分類，如按額定工作壓力分類、按使用領(lǐng)域工作特點分類、按結(jié)構(gòu)形式和作用分類等。無論哪一種主油缸,其可靠性和使用壽命大多都取決于密封圈的使用和選型[14]。 圖6密封圈 5.2 密封機理、摩擦和磨損 5.2.1靜態(tài)密封 在靜止情況下, 所有的液壓密封圈是采用過盈配合從而形成初始預(yù)壓力來實現(xiàn)密封;因為被密封介質(zhì)的壓力疊加于初始預(yù)壓力，所以作用在密封表面的壓縮力的大小總是大于被密封壓力的大小:

37、 （5-1) 5.2.2 摩擦 其中液壓密封圈的摩擦, 會受到滑動表面和密封圈之間的潤滑油膜厚度的影響。這就會產(chǎn)生 3 種摩擦情況： (1)靜摩擦。 (2)混合摩擦。 (3)油液摩擦。 啟動的時候, 必須首先克服高的靜態(tài)摩擦力, 由于速度升高, 會有更多的液體從滑動表面與密封圈之間被抽出，從而滑動表面以及與其直接接觸面減小,同時摩擦力迅速下降。速度進一步提高, 進入油液摩擦區(qū)。摩擦力會跟隨速度升高再一次開始升高。在此動液潤滑區(qū)里, 摩擦力的產(chǎn)生的原因是油液里的剪切應(yīng)力[15]。 5.2.3 磨損 液壓

38、密封的磨損, 是由潤滑油膜的厚度以及摩擦狀態(tài)所決定的。多數(shù)密封圈都在混合摩擦區(qū)產(chǎn)生作用, 并不斷受連續(xù)性磨損的影響。隨著溫度、工作壓力以及速度條件的變化, 磨損程度還主要由滑動摩擦材料表面、物質(zhì)特性以及液壓油的潤滑特性所決定。同時液壓油里的空氣和外界帶入的贓物,也會影響磨損。 6結(jié)論 四柱式液壓機的學(xué)習(xí)研究，對它的工作原理及其功能有了更深層次的把握，在液壓機的運行方面采用的微電子技術(shù)，大大提高了液壓機的工作效率。通過對液壓機主油缸壓力值的設(shè)計，活塞桿的運動速度設(shè)計，主油缸的缸速比的設(shè)計，活塞的理論推力和拉力控制，主油缸缸筒的設(shè)計，活塞的設(shè)計活塞桿與活動橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)，緩沖裝置的設(shè)計，

39、主油缸排氣閥的設(shè)計等，大大的提高四柱式液壓機主油缸的性能，從而使液壓機更加的完善。 參考文獻(xiàn) ［1］孫如軍.液壓與氣壓傳動[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.45～66 ［2］郭瑞琴,李建斌,秦芳芳,史紅霞,史朝陽,馮大明.采掘機械液壓系統(tǒng)常見故障分析[J].機械管理開發(fā),2013.23～46 ［3］杜巧連,熊熙程,魏建華.拖拉機液壓懸掛耕深電液控制系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2010 (08):12～16 ［4］劉登彪,李翠,郭凡燦.負(fù)載等初撐力等壓雙伸縮立柱的優(yōu)化設(shè)計[J]．煤礦機械2012.13～17 ［5］

40、張祖芳.開式壓力機機身的有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計[碩士學(xué)位論文].南京:東南大學(xué),2011.4～6 ［6］機械壓力機的基礎(chǔ)知識(第一版)楊群譯.北京:電子工業(yè)出版社,2009.30～37 ［7］劉振堂.國外數(shù)控沖床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.鍛壓機械,2012 (l):7～9 ［8］減貽娟.數(shù)控高速沖床液壓系統(tǒng)設(shè)計及仿真7碩士學(xué)位論文].山東濟南:山東大學(xué).2010.7～9 ［9］俞新陸.液壓機的設(shè)計與應(yīng)用(第一版).北京:機械工業(yè)出版社,2011.89～101 [10]張盛華.快鍛液壓機機架的有限元分析.[西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文].2010.18 [11]林永新.鍛造設(shè)備制造技術(shù)的

41、發(fā)展.稀有金屬快報,2012,23 (12):8 [12]徐宇瑾,韓大衛(wèi),黃新,等 .快速鍛造液壓機組主機結(jié)構(gòu)型式與選型.重型機械,2012 (6):45～47 [13]魏偉.快鍛液壓機國內(nèi)外現(xiàn)狀及舊水壓機改造.鍛壓機械,2013 (2):8 [14]蔡墉.我國自由鍛液壓機和大型鍛件生產(chǎn)的發(fā)展歷程[ J ] 大型鑄鍛件, 2013.28～37 [15]林永新.鍛造設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展[ J ] .稀有金屬快報,2014.27～56 10MN hydraulic master cylinder four-post design

42、Gao Cong (Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract: Four-hydraulic machine is one of the products most widely used molding production equipment, but also the ideal molding process equipment, which has a stroke, pressure, speed adjustm

43、ent function alone can achieve machining of complex parts and asymmetry of the workpiece, Compared with the machining system has great advantages. In recent years, with the microelectronics technology, the development of hydraulic technology, with the further development of hydraulic machines, many

44、models have been used to control CNC or PC, improve product quality and productivity machining. Hydraulic master cylinder is the main working parts of a hydraulic machine, hydraulic master cylinder hydraulic performance directly affects the overall level of technology. Consumable part of the design

45、to solve the problems in the structure through careful analysis and theoretical research, technology can make the master cylinder to reach the strength requirements, standards and technology to improve the life of the master cylinder applications. So the hydraulic master cylinder were meticulous des

46、ign calculations for the design of the hydraulic machine has a crucial role in the production. In this paper, on the whole of the hydraulic master cylinder main parameters were calculated, and the results were checking, analysis, and strive to make hydraulic master cylinders to meet the requirements

47、 of the production process and to improve the standard of hydraulic technology as a whole. Keywords: Hydraulic machine, Hydraulic system,Master cylinder 謝 辭 另外，非常感謝學(xué)校給予我這樣一次獨立完成一個課題的機會。在這個課題設(shè)計的過程，指導(dǎo)老師給予了極大的關(guān)懷與幫助，在此，向各位指導(dǎo)老師致以深深的謝意。還要感謝幾個好同學(xué)的幫助，我

48、們一起修改論文格式，一起努力一起學(xué)習(xí)。我即將畢業(yè)，走入社會，這次課程設(shè)計提高了我學(xué)以致用的能力，分析解決問題的能力，獨立思考的能力。再一次對母校表示誠摯的感謝。 16 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院 （系）： 機電工程學(xué)院 ?！I(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 高聰 學(xué) 號： 201101701100 題 目： 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師評語： 評定成績： 　　　　　

49、　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院 （系）： 機電工程學(xué)院 ?！I(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 高聰 學(xué)　號： 201101701100 題 目： 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 評閱人評語： 評定成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 評閱人簽名： 年 月 日

50、 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計評語 院 （系）： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 高聰 學(xué)　號： 201101701100 題 目： 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 答辯小組評語： 評定成績： 　　

51、　　　　　　　　答辯小組組長簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師評定成績 （30%） 評閱人評定成績 （30%） 答辯小組評定 成績（40%） 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 總括評定成績 德州學(xué)院畢業(yè)(論文)設(shè)計答辯記錄 院?。ㄏ担簷C電工程學(xué)院 ?！I(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 高聰 學(xué)　號： 201101701100

52、 題 目： 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 答辯時間： 2015 年 3 月 20 日 地 點： 會議室 答辯組成員： 孫如軍 王會 李彩霞 侯曉霞 王萬新 孫莉 1問題:說一下液壓機的工作原理？ 液壓試驗機的工作原理是帕斯卡原理-液體壓力在靜態(tài)下是等值傳遞的，它是通過液體的壓力來進行工作的。液體的

53、壓力傳遞原理是：在充滿液體的密閉容器里，任一點單位有外力的作用，都會傳遞至全部液體，而且數(shù)值不變。非常多的液壓機械都是建立在這個原理的基礎(chǔ)上制成。 2問題：液壓缸怎么去選擇材料？ 液壓缸缸筒材料需要具有有足夠的沖擊韌性和強度，同時要求有良好的焊接性能?？梢蚤L期承受短期動態(tài)實驗壓力及最高工作壓力而不至產(chǎn)生永久變形；需要滿足足夠的剛度，能承受安裝的反作用力和活塞側(cè)向力而不致產(chǎn)生彎曲；同時滿足在與內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少。 3問題：液壓機主油缸密封有什么意義？ 四柱式液壓機主油缸的種類很多, 按不同的方法可以有不同的分類，如按額定工作壓力分類、按使

54、用領(lǐng)域工作特點分類、按結(jié)構(gòu)形式和作用分類等。無論哪一種主油缸,其可靠性和使用壽命大多都取決于密封圈的使用和選型。 4問題：通過這次課題設(shè)計你覺得自己在那些方面提高了？ 我覺得自己在課題設(shè)計中，系統(tǒng)的了解了液壓機的主油缸結(jié)構(gòu)；并且學(xué)以致用的能力和查找文獻(xiàn)的能力有大幅度的提高。同時學(xué)會獨立思考并解決問題，對自己的專業(yè)產(chǎn)生的更大的興趣。 德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）課題說明書 2015年3月20日 題 目 10MN四柱式液壓機主油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 牟世剛 職 稱 講師 主要研究方向 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 選題的主要目的和意義

55、： 當(dāng)今，大型制造業(yè)的發(fā)展水平已成為衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)志。10MN四柱式液壓機的迅猛發(fā)展與制造業(yè)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。本文對四柱式液壓機的現(xiàn)狀進行了分析，并且詳細(xì)的對其主要結(jié)構(gòu)主油缸的設(shè)計比較詳細(xì)的說明。目前,我國液壓機進入高速發(fā)展時期,并朝著大型、超大型化的趨勢發(fā)展,國內(nèi)四柱式液壓機制造規(guī)模居世界前列。四柱式液壓機適用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷（熱）擠壓金屬成型、薄板拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝，具有廣闊的市場。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢： 我國四柱式液壓機的發(fā)展已經(jīng)能夠獨立研發(fā)，現(xiàn)在我國已成為設(shè)計、生產(chǎn)四柱式液壓機的大國之一。從1956年起，我國技術(shù)人員開始了從學(xué)習(xí)、仿制到獨立研發(fā)四柱式液壓機。許多的專家針對鍛造工藝、設(shè)備從理論上進行了深入地研究，并培養(yǎng)了大量的液壓專業(yè)人才。國家建立了多種鍛壓工藝設(shè)備研究所，并進行了的研究開發(fā)工作，先后研制成功一系列的四柱式液壓機。 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日