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液壓機知識

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液壓機知識

發布日期:2017-06-02 作者: 點擊:

液壓機是一種以液體為工作介質,根據帕斯卡原理制成的用于傳遞能量以實現各種工藝的機器。液壓機一般由本機(主機)、動力系統及液壓控制系統三部分組成。

簡介

液壓機(又名:油壓機)利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械,種類很多。當然,用途也根據需要是多種多樣的。如按傳遞壓強的液體種類來分,有油壓機和水壓機兩大類。水壓機産生的總壓力較大,常用于鍛造和沖壓。鍛造水壓機又分為模鍛水壓機和自由鍛水壓機兩種。模鍛水壓機要用模具,而自由鍛水壓機不用模具。我國制造的第一台萬噸水壓機就是自由鍛造水壓機。

用途

液壓機是一種以液體為工作介質,用來傳遞能量以實現各種工藝的機器。液壓機除用于鍛壓成形外,也可用于矯正、壓裝、打包、壓塊和壓闆等。液壓機包括水壓機和油壓機。以水基液體為工作介質的稱為水壓機,以油為工作介質的稱為油壓機。液壓機的規格一般用公稱工作力(千牛)或公稱噸位(噸)表示。鍛造用液壓機多是水壓機,噸位較高。為減小設備尺寸,大型鍛造水壓機常用較高壓強(35兆帕左右),有時也采用 100兆帕以上的超高壓。其他用途的液壓機一般采用 6~25兆帕的工作壓強。油壓機的噸位比水壓機低。

簡史

1795年,英國的J.布拉默應用帕斯卡原理發明了水壓機,用于打包、榨植物油等。到19世紀中期,英國開始把水壓機用于鍛造,水壓機遂逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。到19世紀末,美國制成126000千牛自由鍛造水壓機。此後,全世界先後制造20餘台10萬千牛級的自由鍛造水壓機,其中中國制造的有2台(見彩圖)。随着電動高壓泵的出現和完善,鍛造水壓機也向較小噸位方向發展。20世紀50年代後出現了小型快速鍛造水壓機,可進行相當于30~50千牛鍛錘所做的工作。40年代,德國制成180000千牛的巨型模鍛水壓機,此後全世界先後制成180000千牛以上的模鍛水壓機18台,其中中國制造的一台為300000千牛。

工作原理

液壓機的工作原理。大、小柱塞的面積分别為S2、S1,柱塞上的作用力分别為F2、F1。根據帕斯卡原理,液體壓強各處相等,即 F2/S2=F1/S1=p;F2=F1(S2/S1)。表示液壓的增益作用,與機械增益一樣,力增大了,但功不增益,因此大柱塞的運動距離是小柱塞運動距離的S1/S 2倍。

工作介質

液壓機所用的工作介質的作用不僅是傳遞壓強,而且保證機器工作部件工作靈敏、可靠、壽命長和洩漏少。液壓機對工作介質的基本要求是:①有适宜的流動性和低的可壓縮性,以提高傳動的效率;②能防鏽蝕;③有好的潤滑性能;④易于密封;⑤性能穩定,長期工作而不變質。液壓機最初用水作為工作介質,以後改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液,以增加潤滑性和減少鏽蝕。19世紀後期出現了以礦物油為工作介質的油壓機。油有良好的潤滑性、防腐蝕性和适度的粘性,有利于改善液壓機的性能。20世紀下半葉出現了新型的水基乳化液,其乳化形态是“油包水”,而不是原來的“水包油”。“油包水”乳化液的外相為油,它的潤滑性和防蝕性接近油,且含油量很少,不易燃燒。但水基乳化液價格較貴,限制了它的推廣。

液壓機結構

一、驅動系統

液壓機的驅動系統主要有泵直接驅動和泵-蓄能器驅動兩種型式。泵直接驅動這種驅動系統的泵向液壓缸提供高壓工作液體,配流閥用來改變供液方向,溢流閥用來調節系統的限定壓強,同時起安全溢流作用。這種驅動系統環節少,結構簡單,壓強能按所需的工作力自動增減,減少了電能消耗,但須由液壓機的最大工作力和最高工作速度來決定泵及其驅動電機的容量。這種型式的驅動系統多用于中小型液壓機,也有用泵直接驅動的大型(如120000千牛)自由鍛造水壓機。

泵-蓄能器驅動在這種驅動系統中有一個或一組蓄能器。當泵所供給的高壓工作液有餘量時,由蓄能器儲存;而當供給量不足于需要時,便由蓄能器補充供給。采用這種系統可以按高壓工作液的平均用量選用泵和電動機的容量,但因為工作液的壓強是恒定的,液壓千斤頂,電能消耗量較大,并且系統的環節多,結構比較複雜。這種驅動系統多用于大型液壓機,或者用一套驅動系統驅動數台液壓機。

二、結構型式

按作用力的方向區分,液壓機有立式和卧式兩種。多數液壓機為立式,擠壓用液壓機則多用卧式。按結構型式分,液壓機有雙柱、四柱、八柱、焊接框架和多層鋼帶纏繞框架等型式,中、小型立式液壓機還有用C型架式的。C型架式液壓機三面敞開,操作方便,但剛性差。沖壓用的焊接框架式液壓機剛性好,前後敞開,但左右封閉。在上傳動的立式四柱自由鍛造液壓機中,油缸固定在上梁中,柱塞與活動橫梁剛性連接,活動橫梁由立柱導向,在工作液的壓強作用下上下移動。橫梁上有可以前後移動的工作台。在活動橫梁下和工作台面上分别安裝上砧和下砧。工作力由上、下橫梁和立柱組成的框架承受。采用泵-蓄能器驅動的大、中型的自由鍛水壓機常采用三個工作缸,以得到三級工作力。工作缸外還設有向上施加力的平衡缸和回程缸。

液壓機分類

按結構形式現主要分為:四柱式、單柱式(C型)、卧式、立式框架等。

按用途主要分為金屬成型、折彎、拉伸、沖裁、粉末(金屬,非金屬)成型、壓裝、擠壓等。

熱鍛液壓機

大型鍛造液壓機是能夠完成各種自由鍛造工藝的鍛造設備,是鍛造行業使用最廣泛的設備之一。目前有800T、1600T、2000T、2500T、3150T、4000T、5000T等系列規格的鍛造液壓機。

四柱液壓機

該液壓機适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、薄闆拉伸以及橫壓、彎壓、翻透、校正等工藝。

液壓成形技術

一、優勢

與傳統的沖壓工藝相比,液壓成形工藝在減輕重量、減少零件數量和模具數量、提高剛度與強度、降低生産成本等方面具有明顯的技術和經濟優勢,在工業領域尤其是汽車工業中得到了越來越多的應用。

在汽車工業及航空、航天等領域,減輕結構質量以節約運行中的能量是人們長期追求的目标,也是先進制造技術發展的趨勢之一。液壓成形(hydroforming)就是為實現結構輕量化的一種先進制造技術。

液壓成形也被稱為“内高壓成形”,它的基本原理是以管材作為坯料,在管材内部施加超高壓液體同時,對管坯的兩端施加軸向推力,進行補料。在兩種外力的共同作用下,管坯材料發生塑性變形,并最終與模具型腔内壁貼合,得到形狀與精度均符合技術要求的中空零件。

二、優點

對于空心變截面結構件,傳統的制造工藝是先沖壓成形兩個半片,然後再焊接成整體,而液壓成形則可以一次整體成形沿構件截面有變化的空心結構件。與沖壓焊接工藝相比,液壓成形技術和工藝有以下主要優點:

□ 減輕質量,節約材料。對于汽車發動機托架、散熱器支架等典型零件,液壓成形件比沖壓件減輕20%~40%;對于空心階梯軸類零件,可以減輕40%~50%的重量。

□ 減少零件和模具數量,降低模具費用。液壓成形件通常隻需要1套模具,而沖壓件大多需要多套模具。液壓成形的發動機托架零件由6個減少到1個,散熱器支架零件由17個減少到10個。

□ 可減少後續機械加工和組裝的焊接量。以散熱器支架為例,散熱面積增加43%,焊點由174個減少到20個,工序由13道減少到6道,生産率提高66%。

□ 提高強度與剛度,尤其是疲勞強度,如液壓成形的散熱器支架,其剛度在垂直方向可提高39%,水平方向可提高50%。

□ 降低生産成本。根據對已應用液壓成形零件的統計分析,液壓成形件的生産成本比沖壓件平均降低15%~20%,模具費用降低20%~30%。

 


相關标簽:液壓系統節能改造

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