液压机

　　液压机

　　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。液压机分类有阀门液压机，液体液压机，工程液压机。

　　1简介

　　液压机(又名：油压机)液压机是一种利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机械。它常用于压制工艺和压制成形工艺，如：锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等等。

　　它的原理是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。我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。

　　2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。

　　3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。

　　4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，密闭液体压强各处相等，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/S2倍。

　　基本原理是油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动.液压机是 利用液体来传递压力的设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为积式油泵。为了满足执行机构运动速度的要求， 选用一个油泵或多个油泵。低压(油压小于2.5MP)用齿轮泵;中压(油压小于6.3MP)用叶片泵;高压(油压小于32.0MP)用柱塞泵。各种可塑性 材料的压力加工和成形，如不锈钢板钢板的挤压、弯曲、拉伸及金属零件的冷压成形，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。

　　5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。液压机最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。

　　6结构

　　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，但须由液压机的最大工作力和最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，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。

　　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。

　　7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、万能液压机等。

　　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，是锻造行业使用最广泛的设备之一。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。

　　四柱液压机可分为四柱两梁液压机、四柱三梁液压机、四柱四梁液压机等。

　　单臂液压机(单柱液压机)

　　可扩展工作范围，利用三面空间，加长液压缸行程(可选装)，最大可伸缩260mm-800mm，可预置工作压力;液压系统散热装置。

　　龙门式液压机

　　可对机器零部件进行装配、拆卸、校直、压延、拉伸、折弯、冲孔等工作，真正实现一机多用。该机工作台能上下移动，大小扩展了机器开合高度，使用更方便。

　　双柱液压机

　　本系列产品适用于各类零部件的压装、调弯整形、压印压痕、翻边、冲孔及小零件的浅拉伸;金属粉末制品的成型等加工工艺。采用电动控制，设有点动及半自动循环，可保压延时，并具有良好的滑块导向性，操作方便、易于维修、经济耐用。根据用户的需要可增设热工仪表、顶出缸、行程数显、计数等功能。

　　8产品用途

　　本设备特别适合于中心载荷零件的弯曲、成型、翻边等多种工艺，配上冲裁缓冲装置后，还可以用于冲孔，落料加工，是船舶行业、压力容器行业、化工等行业的首选产品。

　　9技术条件

　　1.液压机的图样及技术文件的技术要求，应符合有关现行标准的规定，并应按照规定程序经过批准后，方可用于生产。

　　2.设计应布局合理，造型美观，使用性能安全可靠，操纵灵敏轻便，手操纵力不大于49N(5kgf) 脚踏力不大于78?4N(8kgf)。

　　3.重要的导轨付及立柱、活(柱)塞等应采取耐磨措施。滑块导轨工作而(或锒条面)与机身 寻轨工作面应保持必要的硬度差。

　　4.重量超过15kg的零部件、元件或装备等均须便于吊运和安装，必要时应设有起吊孔或起吊 钩(环)。

　　5.整体或部分包装的油压机及其零部件，应符合运输和装载的现行标准和有关规定。

　　6.分装的零部件，应有相关的安装识别标记，其中板式或管式阀等安装时须有正确的定向措施，其中管路和液压元件的通道口应有防尘措施。

　　10成形技术

　　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)就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，并最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。

　　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：

　　1. 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。

　　2.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。

　　3. 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%。

　　4. 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%。

　　5. 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%。

　　11工艺应用

　　范围

　　液压成形工艺在汽车、航空、航天和管道等行业有着广泛的应用，主要适用于：沿构件轴线变化的圆形、矩形或异型截面空心结构件，如汽车的排气系统异型管件;非圆截面空心框架，如发动机托架、仪表盘支架、车身框架(约占汽车质量的11%～15%);空心轴类件和复杂管件等。图2即为液压成形工艺应用于汽车工业中所制造出的一些典型零件。

　　液压成形工艺的适用材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金及镍合金等，原则上适用于冷成形的材料均适用于液压成形工艺。主要针对汽车配件厂，电子厂，电器厂，热处理厂，车辆配件厂，齿轮厂，空调配件厂

　　特点

　　1.按照功能和用途可得分为：

　　粉末成型液压机汽车重梁液压机非金属专用液压机机械修理液压机炭素制品液压机麿料制品液压机陶瓷制品液压机

　　2.按照类型又可分为：

　　两梁四柱液压机

　　三梁四柱液压机

　　单臂式液压机

　　龙门式液压机

　　3.按照吨位大小分为：

　　63吨液压机

　　100吨液压机

　　150吨液压机

　　200吨液压机

　　250吨液压机

　　300吨液压机

　　315吨液压机

　　500吨液压机

　　630吨液压机

　　800吨液压机

　　选装配置

　　主要功能(需选购部分工装)

　　防顶缸电子装置

　　压装大型变速器齿轮及轴

　　校正前桥

　　校正变形工件

　　拆装圆柱锥形轴承

　　吏换汽车离合器膜簧

　　压装轴承轱轴承外环

　　更换反作用杆橡胶总成

　　拆装各种紧配合零部件

　　换离合器片止动销缓冲簧

　　铆、切、投后桥盆齿铆钉

　　压装活塞销、转向节销及各种销套

　　主要部件采用45号整体铸钢并调质处理

　　工作台采用活动式心盘结构

　　技术参考资料

　　公称压力 kn 3150

　　液体最大压力 mpa 31

　　滑块行程 mm 400

　　最大开口高度 mm 650

　　立柱中心距(左右×前后) mm 800×500

　　工作台有效面积(左右×前后) mm 700×700

　　工作台外形尺寸(左右×前后) mm 1000×700

　　工作台高度 mm 680

　　机器占地面积 mm 2150×900

　　机器高度 mm 2400

　　电机功率 kw 11

　　12保养制度

　　保养及维护

　　1.工作用油推荐采用32号、46号抗磨液压油，使用油温在15～60摄氏度范围内。

　　2.油液进行严格过滤后才允许加入油箱。

　　3.工作油液每一年更换一次，其中第一次更换时间不应超过三个月;

　　4.滑块应经常注润滑油，立柱外表露面应经常保持清洁，每次工作前应先喷注机油。

　　5.在公称压力500T下集中载荷最大允许偏心40mm。偏心过大易使立柱拉伤或出现其它不良现象。

　　6.每半年校正检查一次压力表;

　　7.机器较长期停用，应将各加部位表面擦洗干净并涂以防锈油。

　　安全操作事项

　　1.不了解机器结构性能或操作程序者不应擅自开动机器;

　　2.机器在工作过程中，不应进行检修和调整模具;

　　3.当机器发现严重漏油或其它异常(如动作不可靠、噪声大、振动等)时应停车分析原因，设法排除，不得带病投入生产：

　　4.不得超载或超过最大偏心距使用：

　　5.严禁超过滑块的最大行程，模具闭合高度最小不得小于600mm。

　　6.电气设备接地必须牢固可靠：

　　7.每天工作结束：将滑块放至最低位置。

　　二级保养

　　1.机床运行5000小时进行二级保养。以维修工人为主，操作工人参加。除执行一级保养内容外应做好下列工作，并测绘易损件。提出备品配件。

　　2.首先切断电源进行保养工作。(见下表)

　　序号 保养部位 保养内容及要求

　　一 横梁立柱导轨 1.检查、调整排挂横梁平面、立柱导轨、导套、滑块、压板，使之达到运动平稳，符合工艺要求。

　　2.修复或更换缺损零件。

　　二 液压润滑 1.拆洗、检修电磁阀，研磨阀门，阀芯。

　　2.清洗检查油泵油缸柱塞修光毛刺，更换油封

　　3校验压力表

　　4.修复或更换严重磨损零件

　　5.开车检查各油缸、柱塞运行平稳，无爬行。支持阀能使活动横梁准确停在任何位置，压力降满足工艺要求。

　　三 电器 1.清洗电动机，检查轴承，更新润滑脂

　　2.修复或更换损坏元件。

　　3.电器符合设备完好标准要求。

　　四 精度 1.校准机床水平，检查调整修复精度。

　　2.精度符合设备完好标准要求。

　　液压机的保养和维护还是需要专人、专业、专职的去维护，这样才可以用的时间更久些!

　　13常见故障

　　金属挤压液压机运行中，有时会有螺栓脱落，掉入液压缸内对柱塞壁造成严重划伤。问题出现后，传统方法根本无法实现现场修复，只能是拆卸后运往生产厂家进行补焊加工或报废更换。由于没有备件更换，重新生产配件或返厂维修时间无法掌控，长时间停机给企业造成严重经济损失，同时还要支付高额的加工或修复费用。为了满足企业连续化生产的要求，需要找到方便快捷、简单有效的维修手段来解决该设备问题，最大程度减少企业的停机停产时间并降低维修维护费用。可以采用高分子复合材料的方法进行现场修复，应用较为成熟的有福世蓝体系。采用金属修复2211F高分子复合材料现场修复，其具有超强的粘着力，极好抗压性、均衡的综合物理化学性能、良好的耐磨性，通过现场涂抹，固化后研磨出配合尺寸，即可免机加工现场修复柱塞划伤，避免报废更换，延长设备使用寿命。

　　操作步骤：

　　1.用氧-乙炔火焰烤划伤部位(掌握温度，避免表面退火)，将常年渗金属表面的油烤出来，烤到没有火花四溅。

　　2.将划伤部位用角磨机表面处理，打磨深度1毫米以上，并沿缸筒外壁打磨出沟槽，最好是燕尾槽。划伤两端钻孔加深，改变受力情况。

　　3.用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇将表面清洗干净。

　　4.将调和均匀的美嘉华-福世蓝2211F金属修复材料涂抹到划伤表面;第一层要薄，要均匀且全部覆盖划伤面，以确保材料与金属表面最好的粘接，再将材料涂至整个修复部位后反复按压，确保材料填实并达到所需厚度，使之比缸筒外壁表面略高。

　　5.材料在24℃下完全达到各项性能需要24小时，为了节省时间，可以通过卤钨灯提高温度，温度每提升11℃，固化时间就会缩短一半，最佳固化温度70℃。

　　6.材料固化后，用细磨石或刮刀，将高出缸筒外壁表面的材料修复平整，施工完毕。

　　14其他信息

　　1、温升过高的原因

　　(1)油箱容积太小，散热面积不够，未安装油冷却装置，或虽有冷却装置但其容量过小

　　(2)按快进速度选择油泵容量的定量泵供油系统，在工作时会有大部分多余的流量在高压下从溢流阀溢回而发热。

　　(3)系统中卸荷回路出现故障或因未设置卸荷回路，停止工作时油泵不能卸荷，泵的全部流量在高压下溢流，产生溢流损失而发热，导致温升。

　　(4)系统管路过细过长，弯曲过多，局部压力损失和沿程压力损失大。

　　(5)元件精度不够及装配质量差，相对运动间的机械摩擦损失大。

　　(6)配合件的配合间隙太小，或使用磨损后导致间隙过大，内、外泄漏量大，造成容积失大，如泵的容积效率降低，温升快。

　　(7)液压系统工作压力调整得比实际需要高很多。有时是因密封过紧，或因密封件损坏、泄漏增大而不得不调高压力才能工作。

　　(8)气侯及作业环境温度高，致使油温升高。

　　(9)选择油液的粘度不当，粘度大粘性阻力大，粘度太小则泄漏增大，两种情况均能造成发热温升。

　　2、温升过高的危害

　　(1)使机械产生热变形，液压元件中热胀系数不同的运动部件因其配合间隙变小而卡死，引起动作失灵、影响液压系统的传动精度，导致部件工作质量变差。

　　(2)使油的粘度降低，泄漏增加，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。由于油的粘度降低，滑阀等移动部件的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧。

　　(3)使橡胶密封件变形，加速老化失效，降低密封性能及使用寿命，造成泄漏。

　　(4)加速油液氧化变质，并析出沥青物质，降低液压油的使用寿命。析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致压力阀卡死而不能动作、金属管路伸长而弯典，甚至破裂等。

　　(5)使油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。

　　3、防治措施

　　(1)根据不同的负载要求，经常检查、调整溢流阀的压力，使之恰到好处。

　　(2)合理选择液压油，特别是油液粘度，在条件允许的情况下，尽量采用低一点的粘度以减少粘度摩擦损失。

　　(3)改善运动件的润滑条件，以减少摩擦损失，有利于降低工作负荷、减少发热。

　　(4)提高液压元件和液压系统的装配质量与自身精度，严格控制配合件的配合间隙和改善润滑条件。采用摩擦系数小的密封材料和改进密封结构，尽可能降低液压缸的启动力,以降低机械摩擦损失所产生的热量。

　　(5)必要时增设冷却装置。

　　15单柱式液压机受力分析

　　单柱式液压机机架可按其对称面简化为平面机架，其受力简图可堪称平面曲杆和直杆的组合，如图所示。

　　曲杆O-O部分主要受轴向力和弯矩的作用，剪力可忽略不计。根据曲杆的计算公式，在O-O段任一截面(由角度θ定)的弯矩M及轴向力N分别为

　　M=P(l+rcosθ) N=Pcosθ

　　对于直杆部分(见图2-72中O-B段)

　　M=P(l+r)

　　N=P