小型液壓機(jī)設(shè)計(jì)：文獻(xiàn)綜述

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述 題 目 小型單缸立式液壓機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 工程機(jī)械 班 級 工機(jī) （ 3） 班 學(xué) 生 xx xx 指導(dǎo)教師 xx xx 重 慶 交 通 大 學(xué) 2012 年 1 一 .前言 液壓機(jī)作為一種通用的無削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。其工作 特點(diǎn)之一是動力傳動為“ 柔性”傳動 , 不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動力傳動系統(tǒng)復(fù)雜 , 這種驅(qū)動原理避免了機(jī)器過載的情況。 一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場合，均可采用液壓技術(shù)，它的發(fā)展如此之快，應(yīng)用如此之廣，其原因是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點(diǎn)，歸納起來液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)傳動方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：液壓機(jī)單位重量的輸出的功率和單位尺寸的輸出功率；液壓傳動裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活，易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，便于與電氣控制相配合實(shí)現(xiàn)自動化；易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和保壓，安全可靠；元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；液壓易與微機(jī)控制 等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī) -電 -液 -光”一體化便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。 二 . 國內(nèi)外 液壓 傳動技術(shù) 發(fā)展史 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳 理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)， 1795 年英國約瑟夫 布拉曼 (Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。 1905 年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn) (1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓 元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (FVikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 ,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀(jì)初康斯坦丁 尼斯克 (GConstantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究 ； 1910 年對液力傳動 (液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn) (1941-1945)期間 ,在美國機(jī)床中有 30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出 ,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多 年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動 ,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近 20 至 30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。 在我國，液壓機(jī)行業(yè)的發(fā)展僅僅只有 50 年左右。 1949 年以前，我國屬于半封建半殖民地的國家，備受列強(qiáng)欺凌，沒有自己獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機(jī)的制造工業(yè)，整個中國只有一些修配用的小型液壓機(jī)。 1949 年以后，前三年屬于經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時 2 期， 1952 年開始，實(shí)行第一個五年計(jì)劃，我國迅速建立起獨(dú)立自主的完整的工業(yè)體系，能夠逐步自行設(shè)計(jì)和制造國產(chǎn)汽車、機(jī)車、輪船、發(fā)電設(shè)備、冶煉 軋鋼設(shè)備、飛機(jī)、火箭乃至精密的宇航設(shè)備。這些都極大地促進(jìn)并需要各種 液壓機(jī) 的迅速發(fā)展。1957-1958 年，我國開始自行設(shè)計(jì)、自行制造第一批 25000kN 的中型鍛造水壓機(jī)。這臺設(shè)備一直在北京重型機(jī)械廠工作了幾十年。 20 世紀(jì) 60 年代初期，在我國的上海和東北，又各自建立了一臺 120MN 級的大 型 鍛造水壓機(jī)，成為我國液壓機(jī)發(fā)展史上的重要標(biāo)志與重大事件，體現(xiàn)了中國人民自力更生和艱苦奮斗的民族精神。 60 年代中、后期，我國 又先后成套設(shè)計(jì)并自行制造了一批技術(shù)要求更高的大型液壓機(jī)，其中包括 300MN有色金屬模鍛液壓機(jī)、 120MN 有色金屬擠壓液壓機(jī)、 80MN 黑色金屬模鍛水壓機(jī)等。 70年代以后，我國已開始向國外出口了多臺各種噸位的鍛造液壓機(jī)，其中最大的一臺為60MN 鍛造水壓機(jī)。至此，我國不但完全建立了自己的液壓機(jī)設(shè)計(jì)和制造行業(yè)，而且已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。 80 年代以來，隨著我國的改革開放， 液壓機(jī) 在國際上的發(fā)展已經(jīng)是眾所周知的 。 三 .液壓 技術(shù) 發(fā)展 現(xiàn)狀 近代液壓傳動技術(shù)是由 19 世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早實(shí)踐成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用車床到 20 世紀(jì) 30 年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上的需要，出現(xiàn)了以電液伺服系統(tǒng)為代表的響應(yīng)快、精度高的液壓元件和控制系統(tǒng)，從而使液壓技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。 20 世紀(jì) 50 年代，隨著世界各國經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，生產(chǎn)過程自動化的不斷增長，使液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機(jī)械制造、起重運(yùn)輸機(jī)械及各類施工機(jī)械、船舶、航空等領(lǐng) 域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 20 世紀(jì) 60 年代以來，隨著原子能、航空航天技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)在更深、更廣闊的領(lǐng)域得到了發(fā)展，在工程機(jī)械，數(shù)控加工中心，冶金自動線等國民經(jīng)濟(jì)的各個方面也都得到了應(yīng)用。 目前液壓技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域是工程機(jī)械和冶金機(jī)械等，具體來說，液壓系統(tǒng)在以下領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 (1) 工程機(jī)械 工程機(jī)械是液壓產(chǎn)品的最大用戶，占行業(yè)銷售的 42.3% ，今后比例還會擴(kuò)大。每年為國產(chǎn)和合資生產(chǎn)的挖掘機(jī)、道路機(jī)械、建設(shè)機(jī)械、樁工機(jī)械、水泥攪拌車等配套所進(jìn)口的液壓件，約達(dá) 1.5 億美 元以上。 3 (2) 機(jī)床 機(jī)床產(chǎn)品需要大量高壓、大流量柱塞泵，插裝閥、疊加閥、電磁閥、比例閥、伺服閥、低噪聲葉片泵和輕型柱塞泵等液氣密元件產(chǎn)品。而液壓系統(tǒng)更是廣泛應(yīng)用與機(jī)床工件的夾緊、工作臺的移動等場合。隨著制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)對高精、高效、自動化機(jī)床，特別是數(shù)控機(jī)床的需求量越來越大。據(jù)有關(guān)預(yù)計(jì)，到 2010 年末我國數(shù)控機(jī)床年需求量超過 5 萬臺；機(jī)床總擁有量將由 2007 年的 300 多萬臺，增加到接近 400 萬臺，增長率達(dá) 33% 。此外，鍛壓機(jī)械的發(fā)展也對液壓原件及成套系統(tǒng)提出新的要求。因此，為機(jī)床和 鍛壓機(jī)械配套、維修用液壓、氣動和密封件的市場需求量也將有很大的增長。 (3) 汽車制造業(yè) 汽車、摩托車產(chǎn)品需要大量轉(zhuǎn)向助力泵，自動變速箱用的液壓控制元件，各種類型的密封件和氣動元件；汽車制造設(shè)備則需要各種泵，液壓電磁閥，氣閥，氣源處理裝置，各種氣缸比例閥，載重汽車用齒輪泵、油缸和控制閥等。 (4) 冶金機(jī)械 據(jù)了解冶金設(shè)備中液壓氣動技術(shù)的使用率達(dá) 6.1% 8.1%，約占設(shè)備總費(fèi)用的 10% 左右。因此，冶金工業(yè)的改造和發(fā)展為液壓氣動密封件產(chǎn)品提供了很大的市場空間。從行業(yè)統(tǒng)計(jì)分析，液壓、氣動產(chǎn)品為 冶金行業(yè)直接提供配套分別占銷售額的 14.5% 和9%。另外，冶金、礦山設(shè)備產(chǎn)品需要大量各類柱塞泵，插裝閥、電磁閥、比例閥，伺服閥、油缸，液壓系統(tǒng)總成及氣動元件。 (5) 液壓試驗(yàn)臺 液壓技術(shù)需要不斷地發(fā)展、創(chuàng)新，每年需要一批的液壓試驗(yàn)臺來進(jìn)行試驗(yàn)，這也是液壓技術(shù)的一個應(yīng)用領(lǐng)域。 (6) 游樂設(shè)施 隨著人們生活水平的條，對生活質(zhì)量的要求也越來越高。游樂設(shè)施也已成為人們生活的一部分。而由于液壓技術(shù)本身的優(yōu)點(diǎn)，液壓技術(shù)在游樂設(shè)備上也是不遑多讓。 (7) 武器裝備 現(xiàn)代武器裝備，特別是現(xiàn)代化大型裝 備，離不開液壓傳動?，F(xiàn)代武器裝備液壓系統(tǒng)的維修和防護(hù)已成為我軍重要研究課題之一，它既是對我軍裝備維修人員的重要考驗(yàn)，也是提高我軍戰(zhàn)斗力和兵器的壽命的重要保障。特別是電流變、磁流變技術(shù)的興起及應(yīng)用，更是使液壓技術(shù)在武器裝備上如虎添翼。 4 四 液壓機(jī) 技術(shù) 的發(fā)展方向和趨勢 (1) 配有自動上下料裝置的液壓機(jī)或自動生產(chǎn)線將會成為未來液壓機(jī)發(fā)展的方向?，F(xiàn)階段，由于勞動力成本和技術(shù)問題， 國內(nèi)的企業(yè)多采用人工上下料。但在一些發(fā)達(dá)國家，在上世紀(jì)六七十年代自動生產(chǎn)線已基本普及。為提升企業(yè)的形象和提高生產(chǎn)效率， 現(xiàn)在國內(nèi) 企業(yè)也開始使用和采購自動生產(chǎn)線和自動上下料的液壓機(jī)。一些企業(yè)也開始在 工 人上下料的液壓機(jī)生產(chǎn)線上配上機(jī)器人而改造成半自動的生產(chǎn)線。 (2)多 工 位液壓機(jī)的需求將會大幅度增加。由于加工設(shè)備、技術(shù)等原因，現(xiàn)在國內(nèi)多工位液壓機(jī)不是很多。多工位 液壓機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn) ： 多道 工 序在一臺液壓機(jī)中不同的工位完成，減少了液壓機(jī)的臺數(shù)，進(jìn)而減少了設(shè)備占用面積； 減少了設(shè)備的中間送料程序和操作人員； 提高了生產(chǎn)效率； 減少了投資成本?，F(xiàn)在一螳大型的液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在加工及技術(shù)上已經(jīng)具備了多工位液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能力。未來 幾年內(nèi)， 國內(nèi)多工位液壓機(jī)將在某些行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。在美國的沖壓線中，有 70 為多工位壓力機(jī)， 日本的沖壓線中的多工位壓力機(jī)也占到總線數(shù)的 32 ，而在國內(nèi)的沖壓線中幾乎沒多 工 位壓力機(jī)。 (3)快速、高速液壓機(jī)在批量生產(chǎn)中能成倍地提高效率。如果液壓機(jī)的效率能提高一倍，則一條生產(chǎn)線可代替兩條生產(chǎn)線，在用戶投資增加不大的情況下一條線即可代替兩條線。一般的普通液壓機(jī)的快降及回程速度只有 100 200mm s，而現(xiàn)在的快速液壓機(jī)則已經(jīng)高達(dá) 450mm s。國外的一些高速小型液壓機(jī)每分鐘的行程次數(shù)達(dá)到數(shù)百次以上。由于快速液 壓機(jī)的誕生， 2000 年后新建的汽車沖壓線采用液壓機(jī)的比例已達(dá) 65 以上，而存上世紀(jì) 90 年代前的汽車沖壓線幾乎全部采用機(jī)械壓力機(jī)。液壓機(jī)的速度及效率的提高還有很大的潛力，各制造商應(yīng)加強(qiáng)在這方面的研究與開發(fā)，在配合自動上下料裝置在基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效率工作。 (4)依托電液比例技術(shù)、傳感器、電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機(jī)的性能。 20紀(jì) 80 年代 例元件的快速發(fā)展，比例閥和比例泵在液壓機(jī)中的應(yīng)用使液壓機(jī)的各項(xiàng)功能可以通過電氣來控制，使液壓機(jī)的液壓控制系統(tǒng)發(fā)生 r 質(zhì)的變化，比例調(diào)壓、比例調(diào)速、同步、節(jié)能、高速、變壓力及速度 、精確的壓力及位置控制等功能開始應(yīng)用于一些高檔液壓機(jī)中。在電控方面，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，結(jié)合微電子技術(shù)，把電液比例技術(shù)及電子液壓技術(shù)與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來，提高液壓機(jī)的各項(xiàng)性能，擴(kuò)充液壓機(jī)的功能，做到在不改變硬件情況下，僅僅通過改變程序或軟件，就可適應(yīng)不同的工藝要求，實(shí)現(xiàn)功能的柔性化。另外在設(shè)備管理中可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把液壓機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、監(jiān)控等功能。 5 (5)在環(huán)保、節(jié)能方面，今后在液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及制造中應(yīng)引起各制造企業(yè)的足夠重視。這方面要做好以下幾點(diǎn)： 減少液壓機(jī)的裝機(jī)功率，減少工 作中的能量損失。液壓系統(tǒng)中盡量減少溢流、節(jié)流，合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。比如一臺依靠溢流閥溢流保壓的液壓機(jī)消耗的能源可能是閉泵保壓的液壓機(jī)的 2 倍，依靠蓄能器提高空載速度的系統(tǒng)比快速缸系統(tǒng)浪費(fèi)能源至少兩倍以上。 提高密封質(zhì)量，減少液壓油泄漏對環(huán)境的污染。 減少噪聲，對大的噪聲源進(jìn)行隔離和封閉。 五 國內(nèi)液壓機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀 (1)在生產(chǎn)能力及市場方面，國內(nèi)液壓機(jī)的產(chǎn)量每年都有很大的增長率，其中 2004年，國內(nèi)液壓機(jī)的銷售額犬約在 1O 億元人民幣， 2005 年達(dá)到 13 億，到 2006 年一季度，各液壓機(jī)生產(chǎn) 業(yè)的的全年定 單已基本飽和。 2004 年，在銷售收入上，國內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過 3 家，如合肥鍛壓機(jī)床有限公司、津市天鍛壓力機(jī)有限公司、徐州壓力機(jī)械股份有限公司，其中合肥鍛壓機(jī)床有限公司、天津市天鍛壓力機(jī)有限公司在 2005 年銷售收入已突破 2 億元。國內(nèi)液壓機(jī)從產(chǎn)值和銷售收入上和囤外發(fā)達(dá)國家比較， 還不具有優(yōu)勢 ， 但從生產(chǎn)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際 上， 我國的液壓機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。 (2)在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機(jī)單機(jī)的技術(shù)水平達(dá)到了國際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)或與國內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。 但在一些技術(shù)含量較高的液壓機(jī)中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分 ， 還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作， 高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進(jìn)口。目前，國內(nèi)液壓機(jī)產(chǎn)品還是以單機(jī)或單機(jī)組成的無關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線為主，主要還是靠人工上下料。帶自動上下料的液壓機(jī)臺數(shù)還不足 3，由多臺機(jī)器組成的自動線基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機(jī)主要集中在小噸位上，其臺數(shù)占有量超過總數(shù)的 70，但產(chǎn)值不超過 30，一般為小噸位的 四 柱或單柱液壓機(jī)。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機(jī)的產(chǎn)值超過 5O 。 用于特殊場合的在控制上比 較先進(jìn)的高檔產(chǎn)品產(chǎn)值占有率約在 15左右，這類液壓機(jī)一般采用先進(jìn)的電液比例技術(shù)，來提高和達(dá)到一定的特殊功能。 (3)在質(zhì)量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。由于國內(nèi)液壓機(jī)的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)和吸收的， 國內(nèi)生產(chǎn)的液壓機(jī)在剛度和強(qiáng)度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。和國外產(chǎn)品比較，我國的產(chǎn)品在質(zhì)量方面還存在以下不足：在可靠性方面，故障率還 6 比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因?yàn)橐簤汉碗娖髟目煽啃缘鸵鸬模?漏油問題在國產(chǎn)液壓機(jī)中較為普 遍； 關(guān)鍵件的加工質(zhì)量還需提高； 在外觀和美學(xué)方面和國外公司的產(chǎn)品比較還有一定的差距?？傮w上講 ， 國產(chǎn)液壓機(jī)在質(zhì)量上和國外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國內(nèi)制造商對質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機(jī)的質(zhì)量會接近和趕上國際水平。 國內(nèi)液壓機(jī)行業(yè)發(fā)展中尚需加強(qiáng)的方面國內(nèi)液壓機(jī)技術(shù)及生產(chǎn)能力已逐漸趨于成熟，在國內(nèi)的市場占有率達(dá)到 90 ，并已經(jīng)開始向一些發(fā)達(dá)國家出口。但液壓機(jī)行業(yè)在今后的發(fā)展中，仍需努力，特別要做好以下幾點(diǎn)： (1)加強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，提升新產(chǎn)品的開發(fā)能力。機(jī)床行業(yè)的高端 競爭在很大程度上取決于產(chǎn)品的技術(shù)含量，中國的液壓機(jī)行業(yè)要想占領(lǐng)世界的中高端市場，首先必須在技術(shù)上達(dá)到國際較先進(jìn)的水平。國內(nèi)應(yīng)設(shè)立專門的液壓機(jī)研究機(jī)構(gòu)及人員，以提高液壓機(jī)的綜合技術(shù)水平。 (2)加強(qiáng)企業(yè)間的聯(lián)合，把主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、自動送料企業(yè)、研究院所聯(lián)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同開發(fā)和承擔(dān)成套的生產(chǎn)自動線項(xiàng)目，解決相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。 (3)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供高可靠性的產(chǎn)品。在液壓系統(tǒng)的可靠性、安裝質(zhì)量、漏油問題、液壓油的清潔問題上進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)自動線、流水線的生產(chǎn)。 七 總結(jié) 中國液壓機(jī)行業(yè)經(jīng)過半個世紀(jì)的 發(fā)展，在技術(shù)及生產(chǎn)上已經(jīng)基本成熟，其國內(nèi)市場占有率是其他機(jī)床所不能比擬的。但和 國 際發(fā)達(dá)國家的專業(yè)液壓機(jī)制造公司如米勒萬家頓、舒勒、川崎油工相比，尚有較大的差距。雖然我們的產(chǎn)量很大，但我們的價格卻只有它們的 1 4 1 l0。要縮小這種差距，參與國際競爭，把液壓機(jī)打人國際高端市場，不能僅僅依靠價格的優(yōu)勢，必須把產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量放在第一位，這才是中國液壓機(jī)行業(yè)的根本目標(biāo)。 液壓傳動技術(shù)是機(jī)械科學(xué)技術(shù)的一個分支，它的發(fā)展需要機(jī)械及其他門類學(xué)科的發(fā)展來推動，它的發(fā)展也能推動工業(yè)系