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液压机知识

发布日期:2020-4-13  信息来源:

液压机是一种以液体为工作介质,根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺的机器。液压机一般由本机(主机)、动力系统及液压控制系统三部分组成。
简介
  液压机(又名:油压机)利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械,种类很多。当然,用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分,有油压机和水压机两大类。水压机产生的总压力较大,常用于锻造和冲压。锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。模锻水压机要用模具,而自由锻水压机不用模具。我国制造的***台万吨水压机***是自由锻造水压机。
用途
  液压机是一种以液体为工作介质,用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机除用于锻压成形外,也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等。液压机包括水压机和油压机。以水基液体为工作介质的称为水压机,以油为工作介质的称为油压机。液压机的规格一般用公称工作力(千牛)或公称吨位(吨)表示。锻造用液压机多是水压机,吨位较高。为减小设备尺寸,大型锻造水压机常用较高压强(35兆帕左右),有时也采用 100兆帕以上的超高压。其他用途的液压机一般采用 6~25兆帕的工作压强。油压机的吨位比水压机低。
简史
  1795年,英国的j.布拉默应用帕斯卡原理发明了水压机,用于打包、榨植物油等。到19世纪中期,英国开始把水压机用于锻造,水压机遂逐渐取代了超大型蒸汽锻锤。到19世纪末,美国制成126000千牛自由锻造水压机。此后,全世界先后制造20余台10万千牛级的自由锻造水压机,其中中国制造的有2台(见彩图)。随着电动高压泵的出现和完善,锻造水压机也向较小吨位方向发展。20世纪50年代后出现了小型快速锻造水压机,可进行相当于30~50千牛锻锤所做的工作。40年代,德国制成180000千牛的巨型模锻水压机,此后全世界先后制成180000千牛以上的模锻水压机18台,其中中国制造的一台为300000千牛。
工作原理
  液压机的工作原理。大、小柱塞的面积分别为s2、s1,柱塞上的作用力分别为f2、f1。根据帕斯卡原理,液体压强各处相等,即 f2/s2=f1/s1=p;f2=f1(s2/s1)。表示液压的增益作用,与机械增益一样,力增大了,但功不增益,因此大柱塞的运动距离是小柱塞运动距离的s1/s 2倍。
工作介质
  液压机所用的工作介质的作用不仅是传递压强,而且保证机器工作部件工作灵敏、可靠、寿命长和泄漏少。液压机对工作介质的基本要求是:①有适宜的流动性和低的可压缩性,以提高传动的效率;②能防锈蚀;③有好的润滑性能;④易于密封;⑤性能稳定,长期工作而不变质。液压机***初用水作为工作介质,以后改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液,以增加润滑性和减少锈蚀。19世纪后期出现了以矿物油为工作介质的油压机。油有良好的润滑性、防腐蚀性和适度的粘性,有利于改善液压机的性能。20世纪下半叶出现了新型的水基乳化液,其乳化形态是“油包水”,而不是原来的“水包油”。“油包水”乳化液的外相为油,它的润滑性和防蚀性接近油,且含油量很少,不易燃烧。但水基乳化液价格较贵,限制了它的推广。
液压机结构
一、驱动系统
  液压机的驱动系统主要有泵直接驱动和泵-蓄能器驱动两种型式。泵直接驱动这种驱动系统的泵向液压缸提供高压工作液体,配流阀用来改变供液方向,溢流阀用来调节系统的限定压强,同时起安全溢流作用。这种驱动系统环节少,结构简单,压强能按所需的工作力自动增减,减少了电能消耗,但须由液压机的***大工作力和***高工作速度来决定泵及其驱动电机的容量。这种型式的驱动系统多用于中小型液压机,也有用泵直接驱动的大型(如120000千牛)自由锻造水压机。
  泵-蓄能器驱动在这种驱动系统中有一个或一组蓄能器。当泵所供给的高压工作液有余量时,由蓄能器储存;而当供给量不足于需要时,便由蓄能器补充供给。采用这种系统可以按高压工作液的平均用量选用泵和电动机的容量,但因为工作液的压强是恒定的,液压千斤顶,电能消耗量较大,并且系统的环节多,结构比较复杂。这种驱动系统多用于大型液压机,或者用一套驱动系统驱动数台液压机。
二、结构型式
  按作用力的方向区分,液压机有立式和卧式两种。多数液压机为立式,挤压用液压机则多用卧式。按结构型式分,液压机有双柱、四柱、八柱、焊接框架和多层钢带缠绕框架等型式,中、小型立式液压机还有用c型架式的。c型架式液压机三面敞开,操作方便,但刚性差。冲压用的焊接框架式液压机刚性好,前后敞开,但左右封闭。在上传动的立式四柱自由锻造液压机中,油缸固定在上梁中,柱塞与活动横梁刚性连接,活动横梁由立柱导向,在工作液的压强作用下上下移动。横梁上有可以前后移动的工作台。在活动横梁下和工作台面上分别安装上砧和下砧。工作力由上、下横梁和立柱组成的框架承受。采用泵-蓄能器驱动的大、中型的自由锻水压机常采用三个工作缸,以得到三级工作力。工作缸外还设有向上施加力的平衡缸和回程缸。
液压机分类
  按结构形式现主要分为:四柱式、单柱式(c型)、卧式、立式框架等。
  按用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末(金属,非金属)成型、压装、挤压等。
  热锻液压机
  大型锻造液压机是能够完成各种自由锻造工艺的锻造设备,是锻造行业使用***广泛的设备之一。目前有800t、1600t、2000t、2500t、3150t、4000t、5000t等系列规格的锻造液压机。
  四柱液压机
  该液压机适用于可塑性材料的压制工艺。如粉末制品成型、塑料制品成型、冷(热)挤压金属成型、薄板拉伸以及横压、弯压、翻透、校正等工艺。
液压成形技术
一、优势
  与传统的冲压工艺相比,液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势,在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。
  在汽车工业及航空、航天等领域,减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标,也是先进制造技术发展的趋势之一。液压成形(hydroforming)***是为实现结构轻量化的一种先进制造技术。
  液压成形也被称为“内高压成形”,它的基本原理是以管材作为坯料,在管材内部施加超高压液体同时,对管坯的两端施加轴向推力,进行补料。在两种外力的共同作用下,管坯材料发生塑性变形,并***终与模具型腔内壁贴合,得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。
二、优点
  对于空心变截面结构件,传统的制造工艺是先冲压成形两个半片,然后再焊接成整体,而液压成形则可以一次整体成形沿构件截面有变化的空心结构件。与冲压焊接工艺相比,液压成形技术和工艺有以下主要优点:
  □ 减轻质量,节约材料。对于汽车发动机托架、散热器支架等典型零件,液压成形件比冲压件减轻20%~40%;对于空心阶梯轴类零件,可以减轻40%~50%的重量。
  □ 减少零件和模具数量,降低模具费用。液压成形件通常只需要1套模具,而冲压件大多需要多套模具。液压成形的发动机托架零件由6个减少到1个,散热器支架零件由17个减少到10个。
  □ 可减少后续机械加工和组装的焊接量。以散热器支架为例,散热面积增加43%,焊点由174个减少到20个,工序由13道减少到6道,生产率提高66%。
  □ 提高强度与刚度,尤其是疲劳强度,如液压成形的散热器支架,其刚度在垂直方向可提高39%,水平方向可提高50%。
  □ 降低生产成本。根据对已应用液压成形零件的统计分析,液压成形件的生产成本比冲压件平均降低15%~20%,模具费用降低20%~30%。