簡易大型液壓壓力機的設計

鄧 陶

（四川信息職業技術學院，四川 廣元 628000）

簡易大型液壓壓力機的設計

鄧 陶

（四川信息職業技術學院，四川 廣元 628000）

針對大型零件的校正、彎曲等壓力加工需求，設計了一種結構簡單、成本低廉的大型液壓壓力機。與市場上常見的臺面較小而價格較高的液壓機相比，本方案不失為一種簡單、適用的解決方案。

液壓機；液壓缸；設計

在維修車間，需要對一些大型零件、部件進行校正、彎曲等壓力加工，而目前市場上常用的壓力機工作面積小，壓力較小，而價格較高，不能滿足大型零件的壓力加工需求。為此，本文研究一種簡單實用、低成本的大型液壓壓力機，主要用于大型零件、部件、結構件的校平、彎曲等壓力加工工藝。

1 設計方案

液壓壓力機主要由主體機架與液壓系統兩大部分組成。其中，主體機架承擔支承作用，液壓系統提供運動及動力。

1.1 主體機架

常用的大型液壓壓力機多為四柱式結構，如圖1所示。四根尺寸精度及粗糙度極高的立柱支承固定上橫梁，且在下橫梁上下移動時，四立柱還起到導向作用。因此，四立柱價格昂貴，生產及安裝難度高。本文借鑒四柱式液壓壓力機結構，將四根立柱更改為H型鋼焊接結構立柱，取消安裝液壓油缸的上橫梁和安裝工裝的下橫梁，直接更改為焊接結構的箱體式橫梁，液壓缸倒裝在橫梁上，通過液壓缸的壓力對大型零件進行校正或進行其他壓力加工。本文設計的大型液壓壓力機分為工作臺、H型鋼結構、橫梁三大主體，均采用箱體式焊接結構，結構簡單，便于加工生產，并且可根據各維修單位實際需要，靈活調整液壓壓力機規格大小。其具體結構如圖2所示。

圖1 傳統的四柱式液壓壓力機

（1）底座。底座采用箱型結構，為提高底座抵抗液壓缸較平或其他壓力加工時的壓力，在底座的箱體結構中增加了不規則的豎筋板，以提高底座抗剪、抗壓強度。底座焊接時，根據等強度理論，焊縫屈服強度不得低于母材強度。圖3為底座箱體結構。

圖3 底座結構

（2）橫梁。橫梁也采用箱體結構，橫梁左右兩端與H型鋼焊接在一起，受力模型為典型的簡支梁模型。簡支梁兩端固定，中間受力容易產生較大的彎曲應力而導致變形破壞。因此設計時，可有意提高梁體中箱型結構的高度，從而提高橫梁的抗彎截面面積，減小橫梁彎曲應力，提高安全系數。其結構如圖4所示。

圖4 橫梁結構

（3）H型鋼。H型鋼是一種截面面積分配更加優化、強重比更加合理的經濟斷面高效型材。由于H型鋼的各個部位均以直角排布，因此H型鋼在各個方向上都具有抗彎能力強、施工簡單、節約成本和結構重量輕等優點，被廣泛應用?；诖?，本液壓壓力機承重梁采用H型鋼結構。其具體結構如圖5所示。

圖5 H型鋼

（4）液壓缸連接結構。由于工作臺面積大，因此希望液壓缸能在橫梁中左右移動，以增大液壓缸的工作面積。為此，液壓缸與橫梁的連接采用圖6所示的連接方式，液壓缸底加工成圓環型凹槽，凹槽卡在橫梁下方的焊接板材上，使液壓缸能在橫梁中左右移動。該方法結構簡單，成本低，有利于制造加工。

圖6 液壓缸安裝示意圖

1.2 液壓原理

液壓壓力機由液壓缸提供運動和動力，設計方案中四根液壓缸倒裝在前后橫梁上，因此，需要設計液壓系統對液壓缸進行控制。液壓原理要求為：

（1）對于大型零部件，有的地方需要校正，有的地方不需要校正，因此每一個液壓缸能單獨動作，并且互不干擾。

（2）因為零部件高度不一，因此需要液壓缸可在任意位置停留并保證壓力不變。

（3）因考慮成本，液壓系統盡可能簡單實用，成本低廉。

（4）必須考慮的安全問題，液壓缸不得在出現意外情況下（電機或液壓泵故障）自行下落，必須考慮自鎖。

（5）液壓系統應操作簡單，性能可靠，成本低。根據以上要求設計液壓系統，其結構原理如圖7所示。

圖7 液壓系統原理圖

如圖所示，每個液壓缸均可單獨動作，可在任意位置停止，滿足上述設計要求。該液壓系統原理圖主要包含以下兩個基本回路：

（1）換向回路。由液控換向閥組控制換向回路，可分別控制前排、后排四個液壓缸單獨上升和下降。

（2）鎖緊回路。在液壓缸下行的回油路上裝有液控單向閥，可保證動力元件出現故障時，液壓缸不會因重力自行下滑，保證設備和操作人員安全。

2 設計創新點

（1）將傳統的四柱式結構更改為焊接結構，降低了立柱的加工制造成本，工藝結構更為簡單。

（2）將上橫梁和下橫梁更改為焊接結構橫梁，減少了零件數量，減輕了液壓壓力機整機重量，降低了生產成本。

（3）將一個液壓缸更改為四個液壓缸，并且每個液壓缸均可在橫梁上左右移動，通過工裝配合，可更方便地進行零件的校平、彎曲等壓力加工作業。

（4）壓力機工作臺大、高度低，可校正、彎曲大型零件，并且方便大型零件的裝夾及搬運。

（5）液壓原理簡單，可單獨控制每一個液壓缸，也可讓多個液壓缸同時動作，操作簡單、方便。

（6）結構簡單可靠，便于生產，一般的維修企業都能生產制造出來。

3 總結

在工廠或維修車間，經常遇到一些大型零件需要校正或者進行簡單的壓力加工。本文根據四柱式液壓壓力機結構，創新性地提出以焊接結構設計液壓壓力機主體部分，降低了液壓壓力機生產難度，使一般的企業也能根據實際情況生產符合自身要求的液壓壓力機。

[1]黃純穎.機械創新設計[M].北京：高等教育出版社，2000.

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[3]李萍萍，賀 煒.機械制圖與計算機繪圖[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4]李海萍.機械設計基礎[M].蘇州：蘇州大學出版社，2002.

Design of simple and large hydraulic press

DENG Tao
（Sichuan Information Occupation Technical College,Guangyuan 628000,Sichuan China）

A simple and low cost large hydraulic press has been designed in the text.It is specially used in the pressure processing like correction and bending for large parts.

Press;Hydraulic cylinder;Design

TG315.4

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.005

1672-0121（2017）03-0025-02

2016-12-26；

2017-02-15

鄧 陶（1982-），男，工程師，從事機械加工、液壓傳動研究。E-mail：254588545@qq.com