液压机的设计与分析

摘 要:随着我国制造业的快速发展,大型精密液压机的需求也随之快速增长,这也对生产设备精度、自动化程度和生产效率提出更高的技术要求。本文通过对液压机系统的工作原理、液压机运转的设计思路、液压机的整体控制方案设计三方面进行分析,阐述了液压控制系统的变频器的设计、液压机工程分析、应用程序开发过程中的关键技术。

关键词:液压机 设计 分析 工程

中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0118-01

1 液压系统的工作原理

液压机的工作原理是由上、下滑块顶出机构的运动,上滑块机构由主液压缸也就是上缸来驱动,顶出机构由辅助液压缸也就是下缸驱动。液压机上滑块通过四个导柱导向和主缸驱动,实现上滑块机构的驱动,详细驱动如下所示。

上缸的快速下行上缸的慢速下行上缸的慢速加压上缸的预卸上缸的慢速回程上缸的快速回程停止。

下缸一般布置在工作台的中间孔内,用来驱动下滑快的顶出机构,详细驱动瑞如下。

下缸的向上顶出下缸的向下退回。

2 液压机运转的设计思路

使用液压机前必须要仔细阅读分析液压机的使用手册。在滑块的运行过程中,绝对不允许身体的任何部位进入危险区内,尽可能地防止人身伤害事故的发生。液压机使用的电器元件都是有使用寿命的,如果达到了使用寿命,就必须要更换元件,以此来确保作业的安全。非技术人员绝对不允许打开控制箱,以防止发生危险事故。不能随便将电气箱门打开。在对电气箱箱门进行开启时,首先要把箱门上的电源开关关掉,并让手柄和延伸杆脱开,然后才可以打开门锁。滑块的封闭高度彻底调整完成以后,必须要把滑块调整开关关掉,这时机床才可以正常地进行冲压。液压机床操作完成后,必须要看管好操作的按钮开关。

3 液压机的整体控制方案设计

一般的液压机主要是用于小型机械零件冲压和定形的。生产线把材料送入用液压机冲压成型,并经过输料线输出。本液压机为可编程控制器控制。由凸轮控制器发出液压机运转所需角度。液压机的结构和功能描述如下。

300t的液压机一般使用刚性转键式离合器,这样可以在使用和维修时比较方便。型号中带A是安全型压力机,都装有紧急制动的装置,可以使滑块快速制动,并且可以配光电侯器,J131系列是闭式单点液压机,机身都是直线型的设计,受力时均衡且不易变形,有很强的刚性,装摸空间比较大,滑块矩形为六面矩形导向,稳定性好,精度高,具有非常高的稳定性和安全性,并且美观整洁,可采用双手操作,按钮开关符合液压机规范、安全准则。

4 控制系统的变频器的设计

变频器可改变用电的电压和频率。目前,世界上各国的工厂和居民区都是使用交流供电电源,频率都是60Hz或者是50Hz。

我们把频率和电压不变交流电变换压装置称为变频器,就是为了产生可变的频率和电压,设备先要把交流电变成直流电。把直流电变成交流电的装置,又称之为逆变器。

电机旋转速度是以每分种旋转次数为单位的。一般的电机是感应式交流电机,它是工业领域中最常使用的电机,感应式交流电机的旋转速度与感应式交流电机的频率和级数大致相近。感应式交流电机工作原理决定了电机的极数,因为这级数值不是连续的,但是它都是二的倍数,因此,改变该值来调整感应式交流电机转速是不恰当的,所以,频率决定了感应式交流电机供电电源的电信号,因此,该值能够在感应式交流电机外边调节后面供给感应式交流电机,这样感应式交流电机转速就可被控制。所以,它是以控制频率为目的的变频器,是做感应式交流电机调速设备的优选设备,改变电压和频率是最优的感应式交流电机控制方式,如果只简单的改变频率,感应式交流电机必将被烧掉,特别是频率很低时,该问题就更加地突出。为了防止感应式交流电机烧毁事故的发生,变频器的频率在改变的同时,也要同时改变其电压。

变频调速有极大的优越性,变频调速系统的体积小,控制精度高,并且质量比较轻,具备完善的保护功能,工作性能可靠。操作过程也非常简便,让传动控制系统有很强的性能,节能效果非常可观。

5 液压机工程分析

液压机工程分析主要包括:主要结构的强度计算、动力学分析、液压机运动仿真模拟和结构优化设计等。

第一,动力学分析和强度计算在液压机的设计时,设计人员最关心结构部件的变形大小、应力分布、安全系数等。提供数据接口,把模型以标准数据格式导入到有限元模拟软件中分析,软件有着极高的计算精度,可以精确得到液压机的机械性能。静力学分析是求解和时间无关的静力学载荷下的响应,进而得出所需节点的节点力、位移和单元力等,以检验液压机的刚度和强度。动力学分析和静力学分析相差很大,动力学分析是确定动载荷对整个部件结构的影响。由动力学分析,得到液压机工作机构的特性,为结构设计及修改提供相应的依据。

第二,运动仿真,利用生成液压机整机和零部件的三维实体来给出相应的运动约束、边界约束和施加工作载荷等参数输入到计算机中,让其在没有制造前。计算机就可以十分精确地仿真分析出液压机运动规律,把从前要很长时间才可以完成整机实体的物理实验,缩短为几个小时就可以在计算机上来完成。

第三,结构优化,通过结构有限元分析法来进行计算结果,可以方便得到液压机结构设计中的不足,然后转入优化模块,并对液压机结构优化设计,对其中的不足进行必要地改进,缩短了样机的研制周期,降低了产品的研制成本。综上所述,液压机的设计要符合要求,必须和经验设计预期结果能吻合。

6 液压机应用程序开发过程中的关键技术

第一,可根据用户需求进行参数化建模,来生成宏文件本系统,对液压机产品设计分析。用ANSYS参数化语言APDL实现对每个实例编程,其后缀是．mac。此文件包含有结构分析的有限元分析建模、单元划分、载荷施加等众多的分析过程。这个文件中需要用户输入的部分,以参数化形式来进行表示,对那些液压机类的产品,单元划分和载荷施加等过程基本都是相同的,也就是只要输入所需参数值,就可以完成液压机类产品的设计过程。

第二,应用程序的建立要以VC＋＋语言为基础来进行建立,对液压机每个模块结构创建和筋板布局的知识,一般用规则－框架对象类来对其进行描述。可实现图形的可视化,让筋板布局、结构设计更加的直观实用。

第三,液压机各个模块实例数据库及液压机结构分析模板中所包含的整机和各模块的结构有限元分析模型。

液压机结构分析模块实例库是模块化设计数据库中的重要组成部分,它有各模块的参数化有限元模型数据和相应的数据分析,此外,还有筋板布局等的其他设计的知识库。

7 结语

液压机已成为在现在社会工业化的一种标志,它的制造和设计水平已经不仅仅是代表一个工厂的生产水平。它所代表的是一个国家的综合实力水平,液压机在工业领域中的应用地位不可动摇。本设计对液压机机构做了简化,使安装大为简便。