第三章液壓機

液壓機是一種利用液體的壓力來傳遞能量的設備。

液壓機廣泛用于板料成形，管、線、型材擠壓，粉末冶金，塑料及橡膠成型，膠合板壓制，打包，人造金剛石、磚、耐火磚、炭極壓制，壓裝和校正等，是工業生產中必不可少的設備。本章分四節介紹：

●液壓機的工作原理、特點及分類

●液壓機本體結構

●液壓系統

●液壓機的主要技術參數及其選用

第一節

液壓機的工作原理、特點及分類

本節主要介紹：一、液壓機工作原理二、液壓機的分類三、液壓機的特點四、液壓機型號表示方法

一、液壓機工作原理

1、帕斯卡原理----靜壓下密閉容器中，液體壓力等值傳遞原理。

2、基本組成主機（本體）：機架、活動部件、液壓缸、導向裝置等；液壓系統：泵、液壓缸、控制閥、輔助元件；

3、液壓機工作循環過程

泵直接傳動：（一）充液行程（二）工作行程（三）保壓（四）回程（五）停止（六）頂出缸頂出（七）頂出缸回程泵-蓄勢器傳動

二、液壓機的分類

1、按工作介質分類

1°水壓機：工作介質為乳化液---2%乳化脂+98%

軟水乳化液價格便宜，不燃燒，不易污染場地。

2°油壓機：工作介質為機械油或液壓油。油的防腐、防銹及潤滑性好，粘度大，易于密封。但易燃，成本高，易污染場地。

2、按用途分類

1°手動液壓機

2°鍛造液壓機：自由鍛造、模鍛、開坯

3°沖壓液壓機：板料沖壓

4°一般用途液壓機：通用液壓機

5°校正、壓裝用液壓機。

6°層壓液壓機膠合板、刨花板、纖維板、絕緣材料。

7°擠壓液壓機線材、管材、棒材、型材、工件拉深、穿孔。

8°壓制液壓機粉末冶金、人造金剛石、耐火磚、碳極、塑料、橡膠壓制。

9°打包、壓塊液壓機

10°其他液壓機輪軸壓裝、電纜包覆、模具研配。

3、按動作方式分類

1°上壓式液壓機

2°下壓式液壓機

4、按運動部件數量分類：單動、雙動、三動

5、按安裝方式分類：立式、臥式、角式

6、按機身結構分類

1°梁柱式液壓機

2°框架式液壓機：整體式、組合式

3°單臂式液壓機

4°鋼帶緾繞式液壓機

5°板框式液壓機∶7、按驅動方式分類

1°泵直接驅動液壓機

2°泵蓄能器驅動液壓機

三、液壓機的特點

1°液壓傳動，結構簡單，易于實現很大的工作壓力、較大的工作空間、較長的工作行程，適應性強，便于壓制大型或較長較高零件；

2°可在行程的任何位置產生最大壓力。并可在下轉換點長時間保壓；

3°可用簡單方法調壓限壓，可以可靠地防止過載，保護模具和設備。

4°滑塊行程可任意改變，滑塊下轉換點可根據壓力和行程來控制和改變。

5°滑塊速度可調。可適應各種工藝要求。泵直接傳動速度調節與壓力機行程無關。

6°工作平穩，撞擊、振動和噪聲小。對工人健康、廠房基礎、周圍環境及設備本身都有好處。

存在如下缺點：

1°活動橫梁運行較慢，生產率、機械效率不夠高；

2°沖裁、剪切等切斷類工藝振動大，應采取緩沖措施；

3°調整、維修較機械壓力機困難；

4°壓力高，密封要求高，易產生泄漏。

四、液壓機型號表示方法□△□□△―□△產品重大改進序號主參數通用特性代號組型（系列）代號同一型號產品的變型順序號類代號

第二節液壓機的本體結構本節主要介紹：一、典型結構形式概述二、機架部件三、液壓缸部件四、附屬裝置徐州徐州

設計和選用時，應主要考慮的三個基本原則：

1°盡可能好地滿足工藝要求，便于操作；

2°具有合理的強度與剛度，使用可靠，不易損壞；

3°具有很好的經濟性，質量輕，制造維修方便。

一、典型結構形式概述

1、梁柱組合式是傳統的結構形式，應用廣泛，有單柱式、雙柱式、三柱式、四柱式、多柱式等多種結構。最常見的是三梁四柱式。

特點：1°結構較簡單，制造、維修較易；

2°操作使用方便；

3°抗疲勞性能差，導向精度一般。

2、單臂式

多用于沖壓、鍛造、校正和小型液壓機。

特點：1°結構較簡單，制造、維修較易；

2°操作、使用方便；

3°導向精度差；

4°剛度較差，受力時會產生角變形，機身轉角處存在應力集中。

3、框架式常見的結構形式，可分組合式和整體式。

特點：1°機身剛度好，組合式：立柱和拉緊螺桿共同承受負荷；整體式：避免了螺釘松動的缺陷；

2°導向精度高；

3°提高了立柱抗疲勞性能；

4°結構較復雜，成本高，整體式加工、運輸難度大；

5°操作不如梁柱式方便。

4、雙柱下拉式主要適用于中、小鍛造液壓機，它由兩根立柱和上、下橫梁組成一可動的封閉框架。

特點：1°重心低，穩定性好，抗偏載能力強；

2°工作缸不易損壞；

3°壓力機地面上高度小，安裝不受車間高度限制，可減少上橫梁尺寸；

4°操作方便；

5°地下工程量大；

6°運動部分質量大，慣性大。

二、機架部件

（一）立柱包括立柱、立柱螺母和導套

1、立柱

功能：支撐件、受力件、導向件。

要求：足夠的強度、剛度和加工、安裝精度。

材料：

結構：實心圓柱體（2.5萬KN以下）空心圓柱臺（3萬KN以上）

加工精度：表面粗糙度幾何形狀精度、表面硬度要求高。

立柱與橫梁的連接

雙螺母式：加工、安裝、維修比較方便，易松動和產生水平移動；

錐臺式：剛度較高，可防止梁的水平移動，加工、安裝困難，不易維修，若尺寸不準，會造成較大裝備應力；

錐套式：便于調整對中，可以消除或減輕應力

集中，易松動，影響機架剛度。

立柱的預緊方式：加熱預緊：預緊效果好，最常用超壓預緊：12-4#

2、立柱螺母

結構：圓形螺母（整體式和分體式）螺紋：5000KN以下細牙螺紋

5000KN以上鋸齒形螺紋

材料：45#鍛鋼ZG270~500鑄鋼

3、立柱導套

作用：1°提高導向精度，減少工作缸密封件磨損提高模具壽命和加工精度；

2°延長立柱和橫梁的壽命。

結構：圓柱面導套球面導套：單球面導套、雙球面導套可調間隙導套

材料：鑄造銅合金：如錫青銅鑄鐵：HT200以下L3-5

（二）橫梁包括上橫梁、下橫梁（底座）、活動橫梁（滑塊）

結構：多采用空心箱型結構，增設肋板提高其強度和剛度。

加工方法：鑄造和焊接

材料：鑄鐵HT200小型液壓機鑄鋼ZG270~500

焊接鋼板：Q235、16Mn、A3焊接下橫梁L1-5

三、液壓缸部件

作用：液體壓力能→機械能

（一）液壓缸的分類及其特點

1、按額定工作壓力分類低壓液壓機p≤2.5Mpa

中壓液壓機（2.5~8.0）Mpa

中高壓液壓機（8.0~16）Mpa

高壓液壓機（16~32）Mpa

超高壓液壓機＞32Mpa

2、按結構不同分類

1）柱塞式液壓缸

水壓機主工作缸、回程缸、工作臺移動缸、平衡缸。

特點：單作用液壓缸，單處密封，單處導向，導向性能差，內表面要求低，加工制造容易。

2）活塞式液壓缸

主要用于中、小型液壓機和液壓輔助系統工作缸，大、中型液壓機頂出缸。

特點：雙作用液壓缸；兩處密封，密封要求高；導向精度高；加工制造成本高。

3）差動柱塞式液壓缸多用于臥式液壓機和立式液壓機回程缸。

特點：單作用液壓缸，但有利于回程；兩處密封，密封要求高；兩處導向，導向及抗偏載能力強。

（二）液壓缸的安裝

1、法蘭支承缸底處固定的液壓缸

特點：法蘭承受全部載荷，法蘭過渡區存在應力集中，易于疲勞破壞。

2、缸底支承特點：可減輕毛坯重量；改善了缸體受力，避免了應力集中現象；a)缸底接觸情況不明，增加了活動部分質量；b)增加了整機高度。

（三）導套與密封

1、液壓缸導套

作用：1°保證活塞或柱塞的運動精度；

2°延長活塞或柱塞、缸的使用壽命。

材料：鑄造銅合金：如錫青銅鑄造鋅鋁合金：如

導向長度：柱塞：立式：H=(0.4~0.8)dd-柱塞直徑臥式：H=(0.8~1.5)dd大時，取小值?；钊綄蜷L度可比上述值小一些。

表面粗糙度：內壁

2、密封

作用：1°防止高壓液體泄漏，保持液體壓力；

2°防止外界異物滲入，如：水、灰塵或其它介質。

要求：1°密封性能好，能隨著液體壓力的增加自動提高密封性能；

2°摩擦阻力小，耐磨，壽命長；

3°使用維修簡單，易拆換，成本低，制造容易。

密封材料應具有的性能特點：

1°在一定的溫度范圍內，化學穩定性好，不溶于工作介質，與金屬接觸不粘著，不互相腐蝕；

2°在一定時間范圍內，不軟化，不硬化，彈性好，不易變形，耐磨，摩擦系數小；

3°易于成形，成本低。

常用密封材料：

橡膠：耐油橡膠、夾布橡膠、聚氨脂橡膠塑料：聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍6、尼龍1010

紫銅

密封件形狀：v形、u形、Y形、YX形、O形、人字形此外還有三角形、矩形、梯形等。

（四）液壓缸損壞情況及原因分析

1、損壞情況

1）疲勞破壞

a、法蘭部分b、缸底

c、圓筒筒壁

2）氣飾破壞：介質氣飾產生窩狀麻點破壞。

2、損壞原因分析

1）設計方面：結構尺寸設計是否合理？如：法蘭高度小和外徑偏大、過渡區圓弧半徑小、橫梁剛度不夠或肋板布置不合理

2）加工制造方面：加工制造精度是否達到要求？如：表面粗糙度、鍛造和鑄造毛坯缺陷、焊接和熱處理質量

3）安裝使用方面：安裝使用是否合理？如：液壓缸的固定（牢度和接觸面積）、介質質量

（五）柱塞與活動橫梁的連接形式

1、剛性連接：單缸液壓缸及三缸液壓機中間工作缸

特點：增加了導向長度，提高了導向精度及抗偏載能力，但偏載加劇了導套及密封件的磨損。

2、球面支承連接：多缸及三缸液壓機側工作缸及回程缸特點：柱塞或活塞可保持垂直，有利于減少導套及密封件的磨損。工作臺與頂出缸的連接（六）工作臺與頂出缸的連接

四、附屬裝置

1、頂出裝置

種類：

單缸式頂出裝置多缸式頂出裝置活塞式頂出裝置柱塞式頂出裝置

2、活動橫梁保險裝置

------防止活動橫梁下滑的裝置。

若：1°密封損壞；

2°管路聯接松動；

3°背壓閥失靈；

4°活塞桿與橫梁聯接松動。都將造成橫梁下落造成設備和人身傷亡事故。

3、打料裝置

沖壓液壓機多采用液壓打料裝置。特點：

1°可以在任意位置實行打料；

2°打料力大；

3°打料力和打料行程易于調節，便于操作。

4、緩沖裝置（系統）

作用：阻止或減緩液壓機突然失荷時的能量釋放，降低設備的振動，保護模具和液壓機，提高模具和液壓機的壽命，擴大液壓機的工藝范圍。

產生振動的原因：

1°工作時機身變形所儲存彈性能的突然釋放；10%2°工作時液壓缸缸內所儲存的液體壓力能的突然釋放。90%

種類：1）液壓緩沖裝置

2）機械緩沖裝置

3）伺服控制緩沖系統

4）液壓緩沖系統▲液壓緩沖器置于工作臺上，在沖斷工件前，滑塊與活塞桿接觸，推動活塞下行，壓力油經節流閥排回儲液罐，在工件被沖斷瞬間，節流閥會產生很大阻力阻止活動橫梁下沖，可使卸載時間由5ms延長到100ms?！螐椈删彌_器置于工作臺上，選用不同規格和數量的碟簧可調節緩沖力和工作位置?！欧刂凭彌_系統由現代檢測系統和伺服系統組成，現代檢測系統準確測定動梁位置或工作缸液體壓力，當檢測值與設定值相等時，停止加載，利用液壓機釋放機身和工作缸內液體所儲存的彈性能完成沖裁任務。▲液壓緩沖系統如圖所示：來自回程缸或工作缸下腔油G09-5電磁換向閥電液比例閥插裝閥第三節

液壓系統

本節主要介紹：

▲液壓系統的作用、組成及基本要求；▲以兩種典型液壓機液壓系統為例，介紹其系統組成、工作原理及其特點。通過學習，進一步理解液壓機工作原理和特點。一、液壓系統概述

作用：1°實現各種能量的轉換；

2°控制主機和輔助機構完成各種動作。

基本組成：1°動力元件：電動機、泵

2°執行元件：各類工作缸

3°控制元件：壓力、流量、方向控制閥

4°輔助元件：油箱、壓力表、過濾器等

基本要求：1°在操作性能方面，應有利于對模具的調整，可實現手動和半自動操作；

2°在行程速度方面，可實現空程快速下行和回程；

3°在工作液體壓力方面，一般屬于高壓范疇。標稱壓力小，結構空間大的可取小值，反之取大值；

4°在工藝特點方面，標稱壓力小的小型液壓機不分級，大、中型液壓機應分級?？晒澕s能源，保護設備和模具；

5°在防振性能方面，應具有回程預卸載功能。

二、一般通用液壓機液壓系統分析

（一）用途

適應多種壓制工藝，所以亦稱萬能液壓機。多用于生產批量不大，而工藝范圍廣的部門。

（二）工作特點

1°工作臺面大，滑塊行程長，可滿足多種工藝要求；

2°設有浮動液壓缸，用于下頂料、反向拉深、壓邊；

3°設有充液系統；

4°設有預卸載回路；

5°具有點動、手動、半自動工作方式；

6°結構簡單，便于維修。

（三）液壓系統

1、組成

2、工作原理Y32-315液壓系統1°啟動2°活動橫梁空程快速下降

1YA、5YA得電3°活動橫梁慢速下降及工作加壓4°保壓√√5°卸壓6°回程7°浮動壓邊8°頂出缸頂出9°頂出缸退回

【附】邏輯閥（插裝閥或錐閥式液壓閥）

A、方向控制邏輯閥

1、單向閥

AB2、液控單向閥電磁鐵失電

AB

電磁鐵得電

ABBBAAABBA三、雙動拉深液壓機（一）雙動拉深液壓機結構

具有內、外兩個滑塊

1、工作滑塊與壓邊滑塊驅動缸位于機身上部。具有較大的工作臺面，應用較廣。

2、工作滑塊驅動缸位于機身上部，壓邊滑塊驅動缸固定在下橫梁上。通常用于中、小型液壓機。

（二）雙動拉深液壓機的特點及應用

1、特點

1°活動橫梁和壓邊滑塊分開驅動。工作壓力和運動速度可分開控制，可根據工藝要求分別進行調整；

2°活動橫梁和壓邊滑塊可同步運動，工作壓力等于其壓力總和；

3°工作行程和壓邊行程較大，有利于實行大行程的拉深工藝。

2、應用

主要用于拉深工藝，也可以用于其它板料成形和粉末冶金。

（三）雙動拉深液壓機的液壓系統內外快降（1、4、6得電）內外慢降（1、4得電）外滑塊壓邊（1、4、6得電）內滑塊拉深（1、4、6得電）四壓邊互不干擾內外回程（1、3得電）連接機構頂出（1、2得電）同步運動（1、4、5得電）第四節

液壓機的主要技術參數及其選用

液壓機的技術參數是根據液壓機的工藝用途及結構類型來確定的，反映了液壓機的工藝能力和特點、可加工零件的尺寸范圍等指標，是選用和選購液壓機的主要依據。不同液壓機技術參數指標有所不同，但主要技術參數基本一致。本節介紹液壓機主要技術參數及其選擇和使用。

一、主要技術參數

1、標稱壓力（KN）

----設備名義上能產生的最大壓力。數值上等于液壓機液壓系統的額定液體壓力與工作柱塞（活塞）總面積之乘積（取整）。它是表示液壓機壓制能力的主要參數，一般用它來表示液壓機的規格。

我國液壓機標稱壓力采用公比為系列：如：250、400、630、1000、1600、2500KN3150、4000、5000、6300、8000、10000KN

大、中型液壓機標稱壓力常分為2~3級，泵直接驅動液壓機和小型液壓機不進行壓力分級。

2、額定液體壓力（液體最大工作壓力）

3、最大凈空距（開口高度）H（mm)

----活動橫梁在其上限位置時，從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離。

影響最大總壓力的因素除了工作缸缸徑大小以外，還有工作液體壓力。工作液體壓力不宜過低，否則不能滿足液壓機最大總壓力的需要。反之，工作液體壓力過高，液壓機密封難以保證，甚至損壞液壓密封元件。目前國內塑料液壓機所用的工作液壓力在16Mpa~50MPa之間，最常用為32MPa左右的工作液壓力。

最大凈空距一方面與裝模高度、工作行程長度、取件空間大小有關，另一方面與機身高度（剛度）、穩定性和廠房高度有關。

4、最大行程S(mm)

----活動橫梁能夠移動的最大距離。

最大行程與加工工件的高度有關，與整機高度、工作缸和回程缸的高度有關。

5、工作臺尺寸B×T(mm)

----工作臺上可利用的有效尺寸。常用長×寬表示。工作臺尺