文献综述

碳素产品的应用遍布各行各业，尤其对水利、电力、冶金、航空航天等部门有着举足轻重的作用，但我国碳素厂家却存在产品进一步增长受设备落后制约的现象。吉林碳素为建国初期前苏联援建项目，由于原水压机工艺落后、设备陈旧、使用年限过长，表现出生产能力低、生产质量不稳定、设备和材料的消耗大、劳动强度高等缺点，因此采用新型油压机液压系统取代水压机系统成为必然。

油压机液压系统为碳素厂碳棒挤压成形生产主机系统，在整个生产流程中属核心设备。压机的生产能力、工作稳定性及设备运行可靠性对全部生产起到关键作用。该系统具有压力高、系统流量大、控制精度高等特点。

1引言

自上世纪50年代以来，我国的液压技术取得了飞速的发展，就水压机来说，1961一般常说的万吨水压机主要指自由锻造水压机。大型模锻压机是以军事需求为主、军民兼用的多功能重型模锻压机，同时也机械制造行业中的关键设备，是衡量一个国家制造水平和能力的重要标志之一，尤其是对于锻造能力超过10万吨的机械设备更是如此。有人把大型模锻压机的工作原理形象地比喻为揉面机，只不过揉的是钢铁，而且像“压月饼”一样精密。它是生产大型锻件特别是大型航空锻件的必备装备。

万吨级锻造水压机是重型机械制造工业中的关键设备之一，一个国家制造和拥有万吨级水压机的状况在一定程度上标志着这个国家重工业的发展水平。

过去我国机械制造工业所需的特大锻件全部依赖进口。万吨水压机的制造成功不仅填补了我国这方面的空白，而且说明我国的重型机械制造工业在60年代已达到了世界的先进水平。

2研究现状

在一重15000吨水压机建成投产之前，国内万吨以上的自由锻造水压机有3台，其中一台为一重自主建造的12500吨水压机，一台12000吨水压机在二重，由捷克制造，另一台12000吨水压机在上重，由上重和江南造船厂联合制造。3台水压机均为三梁四柱结构，其中一重、二重的水压机横梁为铸造组合结构，上重水压机横梁为焊接结构；水压控制系统均采用锥阀系统、水泵站蓄势器传动，大手把操作。配有工具操作机，缺少锻件尺寸精度控制，锻件精度差，机械化水平低，生产效率低。国际上已有15000吨级水压机有2台，俄罗斯和罗马尼亚各有一台。其中，俄罗斯的水压机是自己生产、德国西马克公司改造，罗马尼亚的水压机是德国西马克公司生产。在主机结构、水压机控制和电气控制系统上都各有特点，但总体技术水平比我国现有的水压机都高。对比国内外现有的万吨以上水压机，一重新的15000吨水压机主要参数为：公称压力15000吨、三梁四柱结构、柱距7米、水压。不仅在能力上超过现有的所有水压机，是世界上最大的，而且在主机结构和控制系统水平上也有全面提高，是世界上最先进的重型自由锻造水压机。

3工作原理

上海江南造船厂于1961年成功地制造了我国第一台万吨水压机，这台水压机的制造成功，为我国的锻造事业跨进世界先进行列起了重要作用。它是锻造万吨巨轮发动机主轴、大型发电机转子轴、大型轧钢机架、炮管及导弹壳等不可缺少的设备。水压机工作时的优点是力量大、施力缓慢均匀、无震动，因此被锻造的钢铁内部结构密实、有韧性、不易断裂。工作水来源于相互接通的低压容器和水箱，其压强为大气压强。低压水进入高压水泵，经吸取加压后进入高压容器。再利用空气压缩机加压，推动其流入主缸和升降缸，加压后的水的压强大约为350个大气压（3．5×107帕）。

水压机的工作原理是帕斯卡定律。虽然原理比较简单，但制造工艺比较复杂，技术要求比较严格，属于大型设备。它的主机质量为2200多吨，高32米，有40000多个零件。较大组成部件有六个主缸，四个大立柱，三个横梁。要承担这样的压重，其基础要打入地下40多米。水压机的主缸结构是用6个分缸代替一个大主缸，这是为了让它能产生几个不同的压力，同时避免制造工艺上的困难。主缸内的水压强很大，如果用一个大主缸，要求它能产生12000吨（1．2×10^8牛）的压力，按3．5×10^7帕的压强（相当于350公斤/厘米^2）计算，需要直径为2．1米的大缸。对于这样大的缸，要求承担这样大的压强，不仅制造技术上有很大的困难，而且材料强度也很难满足要求。采用六个分缸，则每个分缸柱塞只要产生2000吨（2×10^7牛）的压力即可。对于这样的要求，只用0．83米直径的缸就可以，这就解决了制造缸的困难，同时又降低了对材料强度的要求。把一个大主缸分为6个分缸，在使用时可以根据不同的要求，改变使用缸的个数，分别产生4000吨、8000吨和12000吨的压力，这样锻件既可根据要求用不同的压力一次锻造，又可以采取递增压力来锻造，使锻造出的工件均匀、密实。水压机的四根大立柱每根大约高18米，粗1米2，质量约90吨，立柱上有几个5吨的大螺帽。上横梁、下横梁及动横梁每个都有几百吨。水压机的供水系统是由能产生350公斤/厘米^2（约3．5×10^7帕）的12台高压水泵组、16个高压容器，几百个高低压阀门组成。对高压部分的各种零件要求高度精密，以防高压水漏出。（漏出的高压水柱冲力很大，具有很大的破坏性，对建筑、设备及人身都有危险）水压机使用时要求控制准确。对于这样的设备，使用安全是非常重要的。

4设计综述

水压机液压系统是现代机械加工中常用的一种机械设备，其重要性不言而喻。本篇文献综述将主要介绍水压机液压系统的设计相关文献，包括设计方法、参数选择、优化以及故障诊断等方面。

4.1设计方法

1.基于液压系统的动态模型和控制器的设计。本文献研究了一种新的液压系统控制方法，该方法通过建立液压系统的系统动态模型和控制器，实现水压机系统的动态控制，提高水压机性能和系统稳定性。

2.基于模糊逻辑控制的水压机液压系统设计。本文献采用模糊逻辑控制器，对水压机液压系统进行控制，并对该方法的控制效果进行了评估和分析。

3.基于PID控制器的水压机液压系统设计。本文献基于PID控制器，对水压机液压系统进行控制，通过调整PID参数进行系统控制，提高水压机系统控制效果和稳定性。

4.2参数选择

1.液压缸的几何参数对水压机性能的影响。本文献分析了液压缸几何参数（如活塞直径、杆径等）对水压机性能的影响，为水压机设计提供了重要参考。

2.液压油的参数选择对水压机性能的影响。本文献研究了液压油的参数选择对水压机性能的影响，包括黏度、运动粘度指数、抗氧化性等因素。

3.液压系统的压力选择对水压机性能的影响。本文献研究了液压系统的压力选择对水压机性能的影响，包括最大压力、最小压力、工作压力等因素。

4.3优化设计

1.优化水压机液压系统的性能。本文献研究了如何优化水压机液压系统的性能，包括提高水压机的工作效率、降低液压系统的能耗、提高系统的稳定性等。

2.基于神经网络的水压机液压系统优化设计。本文献基于神经网络，对水压机液压系统进行优化设计，通过学习历史数据，预测系统性能并提高系统控制效果。

3.应用遗传算法进行水压机液压系统优化设计。本文献采用遗传算法，对水压机液压系统进行优化设计，得到最优的系统参数组合，提高水压机性能。

4.4故障诊断

1.基于神经网络的水压机液压系统故障诊断。本文献基于神经网络，对水压机液压系统进行故障诊断，通过学习历史数据，预测系统故障并提高系统维护效果。

2.基于模糊逻辑的水压机液压系统故障诊断。本文献采用模糊逻辑方法，对水压机液压系统进行故障诊断，提高系统维护效果。

3.应用逆向分析技术进行水压机液压系统故障诊断。本文献采用逆向分析技术，对水压机液压系统进行故障诊断，通过分析系统运动学和动力学特性，确定系统故障位置并提高系统维护效果。

综上所述，水压机液压系统设计涉及多个方面，包括设计方法、参数选择、优化以及故障诊断等。在水压机液压系统的设计中，需要根据实际情况选择合适的设计方法和参数，并通过优化和故障诊断等手段提高系统性能和稳定性，满足生产需求。

参考文献

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